网络层（5） IP子网划分VLSM CIDR

广播数据包:

要弄清为何需要划分子网，就需要了解网络传输过程中的广播概念。

经过多年的发展，交换机基本替代集线器，成为网络中主要的端终接入网络的基础设备，这也使得广播包发送数量有明显的减少，但交换机一开始还是通过广播的方式来寻找目标节点的，因此交换机在网络中仍然会存在数据包广播问题。

广播数据包就是向本网段中的所有节点都发送同样的数据包，这就会占用相当多的网络资源，因为每个广播数据包硬件设备都要对它进行分析，浪费带宽资源。然而这些广播数据包真正有用的只有所有广播接收用户中的一个，绝大多数广播包都是没有任何作用的，纯粹是资源的浪费。而且网络规模越大，广播数据包发送所占用的资源就越多，很可能就形成广播风暴，致使网络瘫痪。(可参看交换机工作原理)

 

子网划分的作用:

　　1、通过子网划分网络规模缩少，同一网段终端地址减少，减少网络广播数据包数量。

　　2、网络地址的规划更合理。

　　3、网络的安全性更高，排查网络问题会更便捷。

　　子网划分的两个作用是可连接的主机数减少（相对规模较大的网络而言）和各子网间不能直接通信。

 

 默认子网掩码:

　　IP地址的子网掩码也是由32位二进制组成，32位二进制分成了4字节，每字节8位，字节之间用符.（点）分隔，为了方便人们记忆，经常需要转换成十进制数字显示，每字节最大为255（十进制）即二进制表示为11111111。

　　A类网络的默认子网掩码十进制表示为:255.0.0.0，二进制表示为 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000。

　　B类网络的默认子网掩码十进制表示为:255.255.0.0，二进制表示为 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000。

　　C类网络的默认子网掩码十进制表示为:255.255.255.0，二进制表示为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000。

 

CIDR表示法:

　　CIDR（无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing）。CIDR最大的特点是用斜杠（/）来表示子网掩码，指出了子网掩码中有多少位1。

　　A类网络的默认子网掩码十进制表示为:255.0.0.0，二进制表示为 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000，用CIDR表示为/8。

　　B类网络的默认子网掩码十进制表示为:255.255.0.0，二进制表示为 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000，用CIDR表示为/16。

　　C类网络的默认子网掩码十进制表示为:255.255.255.0，二进制表示为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000，用CIDR表示为/24。

　　从上面的表示方式，很容易就看出来，/8表示占用8位1，即占用一个字节，/16表示占用16位1，即2字节，/24占用24位1，即占用3字节。

 

　　例如:

　　子网掩码255.255.255.128，用CIDR表示是多少呢？

　　首先分析这是个C类子网掩码，用二进制表示为11111111.11111111.11111111.10000000，即25位1。所以子网掩码用CIDR表示为/25，即255.255.255.128（/25）。

 

子网数量及每个子网主机数量

　　2^m = 向主机位借位后产生的子网个字 m为所借的位数。

　　2ⁿ -2 = n为原主机位剔除被借位后的剩余位数，-2的原因是 每个子网中的网络号和广播地址为不可用地址。

 

常见问题（实例）

　　IP:192.168.1.0

　　掩码:255.255.255.240

　　1、子网掩码划分了几个子网？

　　2^x个，其中x是子网掩码借用的主机位数。实例中IP是一个C类地址默认的掩码是255.255.255.0，而现划分的子网掩码是255.255.255.240。原来255.255.255.0最后一个字节应该是0（00000000），现在却是240（11110000），则向主机位借了4位来充当网络位。

　　那么子网掩码划分了16个子网（2^4）。

　　2、每个子网可包含多少台主机? 

　　2^y-2台，其中y是没被借用的主机位的位数。-2是因为，主机位全为0的部分是这个子网的网段号（Net_id），全为1的部分是这个网段的广播地址。

　　每个子网可含14台主机（2^4 - 2）。

　　3、有哪些合法的子网? 

　　算出子网的步长（增量）。例子是256-240 = 16，当子网掩码为240时，步长为16。从0开始不断增加剧，直到到达子网掩码值，中间的结果就是子网，即0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、240。

　　4、每个子网的广播地址是什么? 

　　主机位全为1就是该子网的广播地址。广播地址总是下一个子网前面的数，前面确定了子网为即0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、240。例如，子网0的广播地址为15，因为下一个子网为31，子网48的广播地址为47，以此类推。记住，最后一个子网的广播地址总是255。

　　5、每个子网可包含哪些主机地址？

　　合法的主机地址位于两个子网之间，但全为0和全为1的地址除外。例如，如果子网号（网段号）为0，而广播地址为15，则合法的主机地址范围为1-14，即子网地址和广播地址之间的数字。