计算机网络之子网划分

1、20092009年年1010月月2222日日分类的 IP 地址 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。 IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配 IP 地址的编址方法 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。 子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC 950在 1985 年通过。 构成超网。这是比较新的无分类

2、编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用。分类 IP 地址 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 两级的 IP 地址可以记为：IP 地址 := , (4-1):= 代表“定义为”net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使

3、用1 1 1 101点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址是 32 位 二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 位插入一个空格能够提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.11.3.31 128 11 3 31 将每 8 位的二进制数转换为十进制数2. 常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围 网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126 (27 2) 1 126 16,777,214

4、B 16,383(214 1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221 1) 192.0.1 223.255.255 254IP 地址的一些重要特点 (1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。 IP 地址的一些重要特点 (2) 实际上 IP 地址是标志一个主

5、机（或路由器）和一条链路的接口。 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 IP 地址的一些重要特点 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

6、互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

7、 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0【例】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.192.0。试求网络地址。 (a) 点分十进制表示的 IP 地址(c) 子网掩码是 255.255.192.00 0 0 0 0 0 0 0141 . 14 . 72 . 24141 . 14 .64 . 0. 00 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24(b) IP 地址的第 3 字节是二进制(d) IP 地址与子网掩码逐位相与(e) 网络地址（点分十进制表示）子网划分子网划分(subnetting)的优点的优点1.减少网络流量减少网络流量2.提高网络

8、性能提高网络性能3.简化管理简化管理4.易于扩大地理范围易于扩大地理范围How to Create Subnets 首先要熟记首先要熟记2的幂：的幂：2的的0次方到次方到9次方的值次方的值分别为：分别为：1,2,4,8,16,32,64,128,256和和512。还有要明白的是：子网划分是借助于取走还有要明白的是：子网划分是借助于取走主机位，把这个取走的部分作为子网位。主机位，把这个取走的部分作为子网位。因此这个意味划分越多的子网，主机将越因此这个意味划分越多的子网，主机将越少少 。Subnet Masks 子网掩码用于辨别子网掩码用于辨别IP地址中哪部分为网络地址，地址中哪部分为网络地址，哪

9、部分为主机地址。哪部分为主机地址。由由1和和0组成，长组成，长32位，位，全为全为1的位代表网络号的位代表网络号。不是所有的网络都需要子网，因此就引入不是所有的网络都需要子网，因此就引入默默认子网掩码认子网掩码(default subnet mask)。 A类类IP地址的默认子网掩码为地址的默认子网掩码为255.0.0.0B类类IP地址的默认子网掩码为地址的默认子网掩码为255.255.0.0C类类IP地址的默认子网掩码为地址的默认子网掩码为255.255.255.0Classless Inter-Domain Routing (CIDR) CIDR叫做叫做无类域间路由无类域间路由。ISP常用

10、这样的方法给客户分配地址常用这样的方法给客户分配地址,ISP提供提供给客户给客户1个块个块(block size)。类似这样：类似这样：192.168.10.32/28，这排数字告诉，这排数字告诉你子网掩码是多少，你子网掩码是多少，/28代表多少位为代表多少位为1,最大最大/32。必须知道的是：必须知道的是：不管是不管是A类还是类还是B类还是其他类还是其他类地址，最大可用的只能为类地址，最大可用的只能为/30，即保留，即保留2位给位给主机位。主机位。 判定两个主机是不是在同一个网络中？判定两个主机是不是在同一个网络中？如何确定网络号？如何确定网络号？ 主机一主机一 222.21.160.6即：

11、 11011110.00010101.10100000.00000110 255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000 逻辑与运算结果为： 11011110.00010101.10100000.00000000 222 21 160 0主机二主机二 222.21.160.73 即： 11011110.00010101.10100000.01001001 255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000 逻辑与运算结果为： 11011110.00010101.10100000.01

12、000000 222 21 160 64两个结果不同，也就是说，两台主机不在同一网络。 子网划分与掩码的设置子网划分与掩码的设置 子网划分是通过借用IP地址的若干位主机位来充当子网地址从而将原网络划分为若干子网而实现的。以以C类网络为例类网络为例 ：子网数子网位数子网掩码（二进制）子网掩码（十进制）每个子网主机数12111111111.11111111.11111111.10000000255.255.255.12812634211111111.11111111.11111111.11000000255.255.255.1926258311111111.11111111.11111111.11

13、100000255.255.255.22430916411111111.11111111.11111111.11110000255.255.255.240141732511111111.11111111.11111111.11111000255.255.255.24863364611111111.11111111.11111111.11111100255.255.255.2522Classless Inter-Domain Routing (CIDR)值值 1.掩码255.0.0.0:/82.掩码255.128.0.0:/93.掩码255.192.0.0:/104.掩码255.224.0.0:

14、/115.掩码255.240.0.0:/126.掩码255.248.0.0:/137.掩码255.252.0.0:/148.掩码255.254.0.0:/159.掩码255.255.0.0:/1610.掩码255.255.128.0:/1711.掩码255.255.192.0:/1812.掩码255.255.224.0:/1913.掩码255.255.240.0:/2014.掩码255.255.248.0:/2115.掩码255.255.252.0:/2216.掩码255.255.254.0:/2317.掩码255.255.255.0:/2418.掩码255.255.255.128:/2519

15、.掩码255.255.255.192:/2620.掩码255.255.255.224:/2721.掩码255.255.255.240:/2822.掩码255.255.255.248:/2923.掩码255.255.255.252:/30子网掩码的计算步骤子网掩码的计算步骤确定要划分的子网数目以及每个子网的主机确定要划分的子网数目以及每个子网的主机数目。数目。 求出子网数目对应二进制数的位数求出子网数目对应二进制数的位数N及主机数及主机数目对应二进制数的位数目对应二进制数的位数M。 对该对该IP地址的原子网掩码，将其主机地址部地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前分的前N位置位置 1或后或后M位

16、置位置0 即得出该即得出该IP地址地址划分子网后的子网掩码。划分子网后的子网掩码。例如：例如： 子网掩码的计算步骤举例子网掩码的计算步骤举例对对B类网络类网络135.41.0.0/16需要划分为需要划分为20个能容纳个能容纳200台主机的网络。台主机的网络。因为因为162032，所以，子网位只须占用，所以，子网位只须占用5位主机位位主机位就可划分成就可划分成32个子网，可以满足划分成个子网，可以满足划分成20个子网的个子网的要求。要求。B类网络的默认子网掩码是类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，二进制为，二进制为 11111111.11111111.00000000.00000000

17、现在子网又占用了现在子网又占用了5位主机位，划分子网后的子网掩码位主机位，划分子网后的子网掩码应该为应该为 11111111.11111111.11111000.00000000转换为十进制应该为转换为十进制应该为255.255.248.0。子网掩码的计算步骤举例子网掩码的计算步骤举例 对对B类网络类网络135.41.0.0/16需要划分为需要划分为20个能容纳个能容纳200台主机台主机的网络。的网络。现在我们再来看一看每个子网的主机数。现在我们再来看一看每个子网的主机数。子网中可用主机位还有子网中可用主机位还有11位，位，2的的11次方次方2048，去掉主机位，去掉主机位全全0和全和全1的情

18、况，还有的情况，还有2046个主机个主机ID可以分配，而子网能容可以分配，而子网能容纳纳200台主机就能满足需求，按照上述方式划分子网，每个台主机就能满足需求，按照上述方式划分子网，每个子网能容纳的子网数目远大于需求的主机数目，造成了子网能容纳的子网数目远大于需求的主机数目，造成了IP地地址资源的浪费。址资源的浪费。为了更有效地利用资源，我们也可以根据子网所需主机数来划为了更有效地利用资源，我们也可以根据子网所需主机数来划分子网。还以上例来说，分子网。还以上例来说，128200256，即，即2720028，也就是说，在，也就是说，在B类网络的类网络的16位主机位中位主机位中,保留保留8位主机位

19、，位主机位，其它的其它的1688位当成子网位，可以将位当成子网位，可以将B类网络类网络138. 96.0.0划分成划分成256(28)个能容纳个能容纳256111=253台（去掉全台（去掉全0全全1情况和留给路由器的地址）主机的子网。此时的子网掩码情况和留给路由器的地址）主机的子网。此时的子网掩码为为11111111.11111111.11111111.00000000，转换为十进制为，转换为十进制为255.255.255.0。 综合实例综合实例1本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。 一家集团公司有一家集团公司有12家子公司，每家子公司又有家子公司，

20、每家子公司又有4个部门。个部门。上级给出一个上级给出一个172.16.0.0/16的网段，让给每家子公司以及子公的网段，让给每家子公司以及子公司的部门分配网段。司的部门分配网段。 思路：思路：既然有12家子公司，那么就要划分12个子网段，但是每家子公司又有4个部门，因此又要在每家子公司所属的网段中划分4个子网分配给各部门。 步骤：步骤： A. 先划分各子公司的所属网段。先划分各子公司的所属网段。 有有12家子公司，那么就有家子公司，那么就有2的的n次方次方12，n的最小值的最小值=4。因。因此，网络位需要向主机位借此，网络位需要向主机位借4位。那么就可以从位。那么就可以从172.16.0.0/

21、16这个大网段中划出这个大网段中划出2的的4次方次方=16个子网。个子网。 综合实例综合实例1本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。 先将先将172.16.0.0/16用二进制表示用二进制表示 10101100.00010000.00000000.00000000/16借借4位后（可划分出位后（可划分出16个子网）：个子网）：1) 10101100.00010000.00000000.00000000/20【172.16.0.0/20】2) 10101100.00010000.00010000.00000000/20【172.16.16.0/20】3)

22、 10101100.00010000.00100000.00000000/20【172.16.32.0/20】4) 10101100.00010000.00110000.00000000/20【172.16.48.0/20】5) 10101100.00010000.01000000.00000000/20【172.16.64.0/20】6) 10101100.00010000.01010000.00000000/20【172.16.80.0/20】7) 10101100.00010000.01100000.00000000/20【172.16.96.0/20】8) 10101100.00010

23、000.01110000.00000000/20【172.16.112.0/20】9) 10101100.00010000.10000000.00000000/20【172.16.128.0/20】10) 10101100.00010000.10010000.00000000/20【172.16.144.0/20】11) 10101100.00010000.10100000.00000000/20【172.16.160.0/20】12) 10101100.00010000.10110000.00000000/20【172.16.176.0/20】13) 10101100.00010000.11

24、000000.00000000/20【172.16.192.0/20】14) 10101100.00010000.11010000.00000000/20【172.16.208.0/20】15) 10101100.00010000.11100000.00000000/20【172.16.224.0/20】16) 10101100.00010000.11110000.00000000/20【172.16.240.0/20】 我们从这我们从这16个子网中选择个子网中选择12个即可，就将前个即可，就将前12个分给下面的各子公司。每个子个分给下面的各子公司。每个子公司最多容纳主机数目为公司最多容纳主机

25、数目为2的的12次方次方-2=4094。综合实例综合实例1本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。 B. 再划分子公司各部门的所属网段再划分子公司各部门的所属网段 以甲公司获得以甲公司获得172.16.0.0/20为例，其他子公司的部门网段为例，其他子公司的部门网段划分同甲公司。划分同甲公司。 有4个部门，那么就有2的n次方4，n的最小值=2。因此，网络位需要向主机位借2位。那么就可以从172.16.0.0/20这个网段中再划出2的2次方=4个子网，正符合要求。 详细过程：详细过程： 先将先将172.16.0.0/20用二进制表示用二进制表示 10101

26、100.00010000.00000000.00000000/20 借借2位后（可划分出位后（可划分出4个子网）：个子网）： 10101100.00010000.00000000.00000000/22【172.16.0.0/22】 10101100.00010000.00000100.00000000/22【172.16.4.0/22】 10101100.00010000.00001000.00000000/22【172.16.8.0/22】 10101100.00010000.00001100.00000000/22【172.16.12.0/22】 将这将这4个网段分给甲公司的个网段分给甲

27、公司的4个部门即可。每个部门最多容纳主机数目为个部门即可。每个部门最多容纳主机数目为2的的10次次方方-2=1024。综合实例综合实例2本例通过计算主机数来划分子网。本例通过计算主机数来划分子网。 某集团公司给下属子公司甲分某集团公司给下属子公司甲分配了一段配了一段IP地址地址192.168.5.0/24，现，现在甲公司有两层办公楼，统一从在甲公司有两层办公楼，统一从1楼楼的路由器上公网。的路由器上公网。1楼有楼有100台电脑台电脑联网，联网，2楼有楼有53台电脑联网。如果台电脑联网。如果你是该公司的网管，你该怎么去规你是该公司的网管，你该怎么去规划这个划这个IP？ 根据需求，画出下面这个简单

28、的拓扑。将192.168.5.0/24划成3个网段，1楼一个网段，至少拥有101个可用IP地址；2楼一个网段，至少拥有54个可用IP地址；1楼和2楼的路由器互联用一个网段，需要2个IP地址。 综合实例综合实例2本例通过计算主机数来划分子网。本例通过计算主机数来划分子网。思路：思路：我们在划分子网时优先考虑最大主机数来划分。我们在划分子网时优先考虑最大主机数来划分。 101个可用个可用IP地址，那就要保证至少地址，那就要保证至少7位位的主机位的主机位可用（可用（2的的m次方次方-2101，m的最小值的最小值=7）。）。 如果保留如果保留7位主机位，那就只能划出位主机位，那就只能划出两个网段两个网

29、段，剩下的一个网段就划不出来了。但是我们剩下的一个剩下的一个网段就划不出来了。但是我们剩下的一个网段只需要网段只需要2个个IP地址并且地址并且2楼的网段只需要楼的网段只需要54个可用个可用IP，因此，我们可以从第一次划出的两个网段中选择，因此，我们可以从第一次划出的两个网段中选择一个网段来继续划分一个网段来继续划分2楼的网段和路由器互联使用的网楼的网段和路由器互联使用的网段。段。 综合实例综合实例2本例通过计算主机数来划分子网。本例通过计算主机数来划分子网。步骤：步骤： A. 先根据大的主机数需求，划分子网先根据大的主机数需求，划分子网 因为要保证因为要保证1楼网段至少有楼网段至少有101个可

30、用个可用IP地址，所以，地址，所以，主机位主机位要保留至少要保留至少7位位。 先将先将192.168.5.0/24用二进制表示：用二进制表示： 11000000.10101000.00000101.00000000/24 主机位保留主机位保留7位，即在现有基础上网络位向主机位借位，即在现有基础上网络位向主机位借1位（可位（可划分出划分出2个子网）：个子网）： 11000000.10101000.00000101.00000000/25【192.168.5.0/25】 11000000.10101000.00000101.10000000/25【192.168.5.128/25】 1楼网段从这两

31、个子网段中选择一个即可，我们选择楼网段从这两个子网段中选择一个即可，我们选择192.168.5.0/25。2楼网段和路由器互联使用的网段从楼网段和路由器互联使用的网段从192.168.5.128/25中再次划分得到。中再次划分得到。综合实例综合实例2本例通过计算主机数来划分子网。本例通过计算主机数来划分子网。步骤：步骤： B. 再划分再划分2楼使用的网段楼使用的网段 2楼使用的网段从楼使用的网段从192.168.5.128/25这个子网段中再次划分子这个子网段中再次划分子网获得。因为网获得。因为2楼至少要有楼至少要有54个可用个可用IP地址，所以，地址，所以，主机位至少主机位至少要保留要保留6

32、位位（2的的m次方次方-254，m的最小值的最小值=6）。）。 先将先将192.168.5.128/25用二进制表示：用二进制表示： 11000000.10101000.00000101.10000000/25 主机位保留主机位保留6位，即在现有基础上网络位向主机位借位，即在现有基础上网络位向主机位借1位（可位（可划分出划分出2个子网）：个子网）： 11000000.10101000.00000101.10000000/26【192.168.5.128/26】 11000000.10101000.00000101.11000000/26【192.168.5.192/26】 2楼网段从这两个子网

33、段中选择一个即可，我们选择楼网段从这两个子网段中选择一个即可，我们选择192.168.5.128/26。路由器互联使用的网段从。路由器互联使用的网段从192.168.5.192/26中再次划分得到。中再次划分得到。综合实例综合实例2本例通过计算主机数来划分子网。本例通过计算主机数来划分子网。步骤：步骤： C. 最后划分路由器互联使用的网段最后划分路由器互联使用的网段 路由器互联使用的网段从路由器互联使用的网段从192.168.5.192/26这个子网段中再次划分子网获这个子网段中再次划分子网获得。因为只需要得。因为只需要2个可用个可用IP地址，所以，地址，所以，主机位只要保留主机位只要保留2位

34、即可位即可（2的的m次次方方-22，m的最小值的最小值=2）。）。 先将先将192.168.5.192/26用二进制表示：用二进制表示： 11000000.10101000.00000101.11000000/26 主机位保留主机位保留2位，即在现有基础上网络位向主机位借位，即在现有基础上网络位向主机位借4位（可划分出位（可划分出16个子网）：个子网）： 11000000.10101000.00000101.11000000/30【192.168.5.192/30】 11000000.10101000.00000101.11000100/30【192.168.5.196/30】 1100000

35、0.10101000.00000101.11001000/30【192.168.5.200/30】 11000000.10101000.00000101.11110100/30【192.168.5.244/30】 11000000.10101000.00000101.11111000/30【192.168.5.248/30】 11000000.10101000.00000101.11111100/30【192.168.5.252/30】 路由器互联网段我们从这路由器互联网段我们从这16个子网中选择一个即可，我们就选择个子网中选择一个即可，我们就选择192.168.5.252/30。综合实例综合实例2本例通过计算主机数来划分子网。本例通过计算主机数来划分子网。步骤：步骤： D. 整理本例的规划地址整理本例的规划地址 1楼楼： 网络地址：网络地址： 【192.168.5.0/25】 主机主