子網掩碼的介紹及子網劃分方法

2024-05-08 16:15:03

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供稿：網友

相信對于IP地址這個概念，大家應該不陌生，但本篇文章筆者將詳細為大家敘述子網掩碼及子網劃分方法。
　　一、子網掩碼的概念及作用
　　子網掩碼是一個應用于TCP/IP網絡的32位二進制值，它可以屏蔽掉ip地址中的一部分，從而分離出ip地址中的網絡部分與主機部分，基于子網掩
碼，管理員可以將網絡進一步劃分為若干子網。
　　二、為什么需要使用子網掩碼
　　雖然我們說子網掩碼可以分離出ip地址中的網絡部分與主機部分，可大家還是會有疑問，比如為什么要區分網絡地址與主機地址？區分以后又怎樣呢？那么好，讓我們再詳細的講一下吧！
　　在使用TCP/IP協議的兩臺計算機之間進行通信時，我們通過將本機的子網掩碼與接受方主機的ip地址進行'與'運算，即可得到目標主機所在的網絡號，又由于每臺主機在配置TCP/IP協議時都設置了一個本機ip地址與子網掩碼，所以可以知道本機所在的網絡號。
　　通過比較這兩個網絡號，就可以知道接受方主機是否在本網絡上。如果網絡號相同，表明接受方在本網絡上，那么可以通過相關的協議把數據包直接發送到目標主機；如果網絡號不同，表明目標主機在遠程網絡上，那么數據包將會發送給本網絡上的路由器，由路由器將數據包發送到其他網絡，直至到達目的地。在這個過程中你可以看到，子網掩碼是不可或缺的！
　　三、如何用子網掩碼得到網絡/主機地址
　　既然子網掩碼這么重要，那么它是如何分離出ip地址中的網絡地址和主機地址的呢？
　　過程如下：
　　1.將ip地址與子網掩碼轉換成二進制；
　　2.將二進制形式的ip地址與子網掩碼做'與'運算，將答案化為十進制便得到網絡地址；
　　3.將二進制形式的子網掩碼取'反'；
　　4.將取'反'后的子網掩碼與ip地址做'與'運算，將答案化為十進制便得到主機地址。
　　下面我們用一個例子給大家演示：
　　假設有一個I P 地址：192.168.0.1
　　子網掩碼為：255.255.255.0
　　化為二進制為：I P 地址11000000.10101000.00000000.00000001
　　子網掩碼11111111.11111111.11111111.00000000
　　將兩者做'與'運算得：11000000.10101000.00000000.00000000
　　將其化為十進制得：192.168.0.0
　　這便是上面ip的網絡地址，主機地址以此類推。
　　小技巧：由于觀察到上面的子網掩碼為C類地址的默認子網掩碼（即未劃分子網），便可直接看出網絡地址為ip地址的前三部分，即前三個字節。
　　解惑：
　　什么？你還是不懂？問我為什么要做'與'運算而不是別的？其實你仔細觀察一下上面的例子就應該能明白。
　　'1'在做'與'運算時，不影響結果，'0'在做'與'運算時，將得到0，利用'與'的這個特性，當管理員設置子網掩碼時，即將子網掩碼上與網絡地址所對應的位都設為'1',其他位都設為'0',那么當作'與'時，ip地址中的網絡號將被保留到結果中，而主機號將被置0，這樣就解析出了網絡號，解析主機號也一樣，只需先把子網掩碼取'反',在做'與'。
　　四、子網掩碼的分類
　　1）缺省子網掩碼：
　　即未劃分子網，對應的網絡號的位都置1，主機號都置0。
　　A類網絡缺省子網掩碼：255.0.0.0
　　B類網絡缺省子網掩碼：255.255.0.0
　　C類網絡缺省子網掩碼：255.255.255.0
　　2）自定義子網掩碼：
　　將一個網絡劃分為幾個子網，需要每一段使用不同的網絡號或子網號，實際上我們可以認為是將主機號分為兩個部分：子網號、子網主機號。形式如下：
　　未做子網劃分的ip地址：網絡號＋主機號
　　做子網劃分后的ip地址：網絡號＋子網號＋子網主機號
　　也就是說ip地址在化分子網后，以前的主機號位置的一部分給了子網號，余下的是子網主機號。
　　五、子網編址技術
　　前面幾點介紹了子網掩碼的一些知識，下面我們來看看子網劃分，不要認為子網劃分與子網掩碼沒有關系喲，子網劃分也是靠子網掩碼來實現的。
　　子網是指一個ip地址上生成的邏輯網絡，它可以讓一個網絡地址跨越多個物理網絡，即一個網絡地址代表多個網絡（很明顯這樣做可以節省ip地址）。呵呵，聽起來是不是很蹊蹺？一個網絡就這樣被莫名其妙的劃分成了許多子網？那么這樣做有什么用呢？
　　我舉個例子來跟你說吧：比如你是某個學校的網管，你的學校有四個處于不同物理位置的網絡教室，每個網絡教室25臺機器，你的任務是給這些機器配置ip地址和子網掩碼。你可能會覺得這再簡單不過了，申請4個C類地址，每個教室一個，然后在一一配置不就搞定了。嗯，這樣做理論上沒錯，但你有沒有想到這樣做很浪費，你一共浪費了(254-25)*4=916個ip地址，如果所有的網管都像你這樣做，那么internet上的ip地址將會在極短的時間內枯竭，顯然，你是不能這樣做，你應該做子網劃分。
　　子網劃分說白了是這樣一個事情：因為在劃分了子網后，ip地址的網絡號是不變的，因此在局域網外部看來，這里仍然只存在一個網絡，即網絡號所代表的那個網絡；但在網絡內部卻是另外一個景象，因為我們每個子網的子網號是不同的，當用化分子網后的ip地址與子網掩碼（注意，這里指的子網掩碼已經不是缺省子網掩碼了，而是自定義子網掩碼，是管理員在經過計算后得出的）做'與'運算時，每個子網將得到不同的子網地址，從而實現了對網絡的劃分（得到了不同的地址，當然就能區別出各個子網了，有趣吧）。
　　子網編址技術，即子網劃分將會有助于以下問題的解決：
　　1）巨大的網絡地址管理耗費：如果你是一個A類網絡的管理員，你一定會為管理數量龐大的主機而頭痛的；
　　2）路由器中的選路表的急劇膨脹：當路由器與其他路由器交換選路表時，互聯網的負載是很高的，所需的計算量也很高；
　　3）IP地址空間有限并終將枯竭：這是一個至關重要的問題，高速發展的internet,使原來的編址方法不能適應，而一些ip地址卻不能被充分的利用，造成了浪費。
　　因此，在配置局域網或其他網絡時，根據需要劃分子網是很重要的，有時也是必要的。現在，子網編址技術已經被絕大多數局域網所使用。
　　六、如何劃分子網及確定子網掩碼
　　在動手劃分之前，一定要考慮網絡目前的需求和將來的需求計劃。
　　劃分子網主要從以下方面考慮:
　　1.網絡中物理段的數量（即要劃分的子網數量）
　　2.每個物理段的主機的數量
　　確定子網掩碼的步驟：
　　第一步：確定物理網段的數量，并將其轉換為二進制數，并確定位數n。如：你需要6個子網，6的二進制值為110，共3位,即n=3；
　　第二步：按照你ip地址的類型寫出其缺省子網掩碼。如C類，則缺省子網掩碼為11111111.11111111.11111111.00000000；
　　第三步：將子網掩碼中與主機號的前n位對應的位置置1，其余位置置0。若n=3且為
　　C類地址：則得到子網掩碼為11111111.11111111.11111111.11100000化為十進制得到255.255.255.224
　　B類地址：則得到子網掩碼為11111111.11111111.11100000.00000000化為十進制得到255.255.224.0
　　A類地址：則得到子網掩碼為11111111.11100000.00000000.00000000化為十進制得到255.224.0.0
　　另：由于網絡被劃分為6個子網，占用了主機號的前3位，若是C類地址，則主機號只能用5位來表示主機號，因此每個子網內的主機數量＝（2的5次方）－2＝30，6個子網總共所能標識的主機數將小于254，這點請大家注意！
　　解惑：
　　1.你可能有這樣的疑問，比如在上面的例子里，6的二進制值為110，那么為什么要將子網掩碼中與主機號的前n位對應的位置都置1，而不是用6的二進制110去替代前n位呢？
　　呵呵，這個問題提的很好，答案是這樣的：我們計算子網掩碼的目的是什么？就是希望它在做'與'的時候能夠解析出網絡號，也就是說它與網絡號所對應的位置都應該是1（當然包括與子網號所對應的位置），那么很顯然，你寫上110是不對的，如果你這么寫，那么它的意義是主機號的前兩位作為子網號，那么這樣將最多劃分2個子網（不明白沒關系，下面有計算子網數量的方法），與我們當初所要劃分的6個子網顯然是不一致的。這樣解釋你能明白馬？
　　2.細心的人可能會發現，劃分4個子網，5個子網和6個子網的子網掩碼是一樣的，同為255.255.255.224，是不是錯了呢？三個子網掩碼應該不同呀？呵呵，是這樣的，因為4，5，6的二進制值都是3為，因此在子網掩碼中這三位都置1，劃分是沒有問題的，只是你的理解上有一點小小的問題，劃分為4個子網，其實可以理解為劃分為6個子網，但你只使用了其中的4個。比如你想劃分8個子網，與劃分14個子網所得到的子網掩碼是一樣的，都占用了4位作為子網號。
　　七、相關判斷方法
　　1）如何判斷是否做了子網劃分？
　　這個問題很簡單，如果它使用了缺省子網掩碼，那么表示沒有作子網劃分；反之，則一定作了子網劃分。
　　2）如何計算子網地址？
　　還是老辦法，將ip地址與子網掩碼的二進制形式做'與'，得到的結果即為子網地址。
　　3）如何計算主機地址？
　　這個也不用說了吧，先將子網掩碼的二進制取'反'，再與ip地址做'與'。
　　4）如何計算子網數量？
　　這個問題大家會常常提到，還是從子網掩碼入手，主要有兩個步驟：
　　1.觀察子網掩碼的二進制形式，確定作為子網號的位數n；
　　2.子網數量為2的n次方－2。（為什么減2，呵呵，往下看）
　　舉個例子來說，比如有這樣一個子網掩碼：255.255.255.224其二進制為：
　　11111111.11111111.11111111.11100000可見n=3,2的3次方為8，說明子網地址可能有
　　如下8種情況：
　　000
　　001
　　010
　　011
　　100
　　101
　　110
　　111
　　但其中代表網絡自身的000；代表廣播地址的111是被保留的，所以要減2，明白了嗎？
　　5）如何計算總主機數量，子網內主機數量？
　　總主機數量＝子網數量×子網內主機數量
　　再用一個例子給大家說明，比如子網掩碼為255.255.255.224
　　上面的討論知道它最多可以劃分6個子網，那么每個子網內最多有多少個主機呢？其實上面我已經給大家算過了，由于網絡被劃分為6個子網，占用了主機號的前3位，且是C類地址，則主機號只能用5位來表示主機號，因此子網內的主機數量＝（2的5次方）－2＝30.
　　因此通過這個子網掩碼我們可以算出這個網絡最多可以標識6*30=180個主機（可見，在化分子網后，整個網絡所能標識的主機數量將減少）。
　　6）計算ip地址范圍
　　通過一個自定義子網掩碼，我們可以得到這個網絡所有可能的ip地址范圍。
　　具體步驟：
　　1.寫出二進制子網地址；
　　2.將子網地址化為十進制；
　　3.計算子網所能容納主機數；
　　4.得出ip范圍（起始地址：子網地址＋1；終止地址：子網地址＋主機數）
　　假設一個子網掩碼為：255.255.255.224，可知其最多可以劃分6個子網，子網內主機數為30，那么所有可能的ip地址及計算流程如下：
　　子網－－子網地址（二進制）－－－－－－－－子網地址－－－－－實際ip范圍
　　1號－11001010.01110000.00001010.00100000－202.112.10.32－202.112.10.33-202.112.10.62
　　2號－11001010.01110000.00001010.01000000－202.112.10.64－202.112.10.65-202.112.10.94
　　3號－11001010.01110000.00001010.01100000－202.112.10.96－202.112.10.97-202.112.10.126
　　4號－11001010.01110000.00001010.10000000－202.112.10.128－202.112.10.129-202.112.10.158
　　5號－11001010.01110000.00001010.10100000－202.112.10.160－202.112.10.161-202.112.10.190
　　6號－11001010.01110000.00001010.11000000－202.112.10.192－202.112.10.193-202.112.10.222

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