第十六章 IP子网划分

第十六章 IP子网划分

专栏总目录
第一章 计算机网络概述
第二章 OSI参考模型与TCPIP模型
第三章 局域网基本原理
第四章 广域网基本原理
第五章 IP基本原理
第六章 TCP与UDP
第七章 路由器、交换机及其操作系统介绍
第八章 命令行操作基础
第九章 网络设备文件管理
第十章 网络设备调试
第十一章 以太网交换机工作原理
第十二章 配置Vlan
第十三章 STP协议
第十四章 交换机端口安全技术
第十五章 链路聚合
第十六章 IP子网划分
第十七章 DNS
第十八章 文件传输协议
第十九章 DHCP
第二十章 IPv6
第二十一章 IP路由原理
第二十二章 VLNA间路由
第二十三章 静态路由
第二十四章 路由协议概述
第二十五章 RIP
第二十六章 OSPF
第二十七章 ACL
第二十八章 NAT
第二十九章 HDLC&PPP
第三十章 3G+WLAN
第三十一章 H3CNE综合实验

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本篇文章目录

• 第十六章 IP子网划分
• 一、什么是子网掩码
• • 产生背景
  • 定义
  • 分类
• 二、IP子网划分基础知识
• • 子网划分前的两级IP地址
  • 子网划分后的三级IP地址
  • IP地址与子网掩码
  • 默认掩码
  • 计算子网地址的示例
• 三、子网划分相关计算
• • 计算子网内可用主机地址数
  • • 示例：
  • 根据主机地址数划分子网
  • • 示例：
  • 根据子网掩码计算子网数
  • 根据子网数划分子网
  • • 示例：
• 四、VLSM和CIDR
• • VLSM
  • • 子网划分的局限性
    • VLSM（可变长子网掩码）
  • CIDR
  • • Internet面临的问题
    • CIDR(无类域间路由)
    • 无类域间路由斜线表示法
• 六、总结
• 结束语

一、什么是子网掩码

产生背景

1. 通过自然分类来划分网络规模会造成大量IP地址浪费
2. 早期IPV4的地址规划并没有预想到现在网络的发达程度已经无法满足对IPV4地址的需求
3. 其次自然划分的方式对业务缺乏灵活性

定义

1. 由连续的1或0组成的32位掩码，用来衡量IP地址网络位的长度
2. 1对应的部位为网络位
3. 0对应的部位为主机位

分类

1. 主类掩码：和自然分类一致的子网掩码，也就是我们常说的A类、B类、C类···的这种
2. VLSM：通过把子网掩码变长来把一个网段划分为多个子网（子网掩码会变长）
3. CIDR：无类域间路由，通过把子网掩码缩短来把多个网段聚合成为一个网段（子网掩码会变短）

二、IP子网划分基础知识

子网划分前的两级IP地址

网络号	主机号

子网划分后的三级IP地址

网络号	子网号	主机号

IP地址与子网掩码

IP地址

网络号	子网号	主机号

子网掩码

1111111111111111	1111	000000000000

默认掩码

A类地址默认掩码：255.0.0.0
B类地址默认掩码：255.255.0.0
C类地址默认掩码：255.255.255.0

计算子网地址的示例

子网掩码与IP地址进行逐位逻辑与运算获得网络地址

-----------------------------------------------
192      .168      .1        .1               |
-----------------------------------------------  #IP地址
11000000 .10101000 .00000001 .00000001        |
-----------------------------------------------
------------------|AND|------------------------
-----------------------------------------------
255       .255     .255      .0               |
-----------------------------------------------  #子网掩码
11111111 .11111111 .11111111 .00000000        |
-----------------------------------------------

#IP地址和子网掩码进行与运算得出子网地址和广播地址
-----------------------------------------------
192      .168      .1        .0               |
-----------------------------------------------  #子网地址
11000000 .10101000 .00000001 .00000000        |
-----------------------------------------------


-----------------------------------------------
192      .168      .1        .255             |
-----------------------------------------------  #广播地址
11000000 .10101000 .00000001 .11111111        |
-----------------------------------------------

三、子网划分相关计算

计算子网内可用主机地址数

假设子网的主机数为N（二进制），则可用地址数位2^N-2个

• 主机位全为1位广播地址
• 主机为全为0为网络地址

示例：

子网地址为192.168.3.192
子网掩码为255.255.255.224
计算该子网内的可用主机地址数量

192      .168      .3        .192
11000000 .10101000 .00000001 .110 00000

255      .255      .255      .224
11111111 .11111111 .11111111 .111 00000

掩码=27位
N=32-27=5
可用的主机地址数等于 2⁵ -2=30

根据主机地址数划分子网

假设每个子网需要划分Y个IP地址，并且满足2^N ≥ Y+2 ≥2^N-1,则主机号位数为N，子网掩码位数为32-N

示例：

将B类网络168.195.0.0划分成若干子网，要求每个子网内可配备主机700台
由2^N ≥ 700+2 ≥ 2^N-1
得出主机号位数N=10
子网掩码位数为32-10=22
子网掩码为255.255.252.0
划分出子网：168.195.0.0、168.195.4.0、168.195.8.0、168.195.12.0……168.195.252.0

根据子网掩码计算子网数

假设子网号位数为M，则子网数为2^M个

默认子网掩码	子网号（M位）	主机号

根据子网数划分子网

假设需要划分X个子网，每个子网包括尽可能多的主机，并且满足2^M ≥ X ≥ 2^M-1，则子网号位数为M

网络号	子网号（M位）	主机号

示例：

将B类网络168.195.0.0划分为27个子网，每个子网包括尽可能多的主机
由2^M ≥ 27 ≥ 2^M-1 计算出子网号位数M=5
该子网掩码位数为16+5=21，子网掩码为255.255.248.0
根据子网掩码划分出子网

四、VLSM和CIDR

VLSM

子网划分的局限性

无法实现把网络划分为不同大小的子网
常常会浪费许多主机地址

VLSM（可变长子网掩码）

允许使用多个子网掩码划分子网
使组织的IP地址空间得到更多有效的利用

CIDR

Internet面临的问题

随着Internet的发展，路由表迅速夸大
IPV4地址几乎耗尽

CIDR(无类域间路由)

消除了自然分类地址和子网划分的界限
将网络前缀相同的连续IP地址组成CIDR地址块
支持强化地址汇聚

无类域间路由斜线表示法

CIDR使用斜线表示法表示一个网络
斜线表示法采用IP地址后跟一个斜线“/”，斜线后是一个表示网络前缀长度的数值

网络地址	11000000	10101000	00000001	00000000
网络掩码	11111111	11111111	11111111	11100000

192.168.1.1/27

六、总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了IP地址及子网划分相关概念，由于文字描述比较抽象，建议再找个视频进行详细学习，同时建议找一些题目练习熟练度。

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结束语

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