子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)劃分

2020-05-13 13:54:08

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供稿：網(wǎng)友

　　一、子網(wǎng)掩碼的概念及作用

　　子網(wǎng)掩碼是一個應(yīng)用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的32位二進(jìn)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(wǎng)絡(luò)部分與主機(jī)部分，基于子網(wǎng)掩碼，管理員可以將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步劃分為若干子網(wǎng)。

　　二、為什么需要使用子網(wǎng)掩碼

　　雖然我們說子網(wǎng)掩碼可以分離出ip地址中的網(wǎng)絡(luò)部分與主機(jī)部分，可大家還是會有疑問，比如為什么要區(qū)分網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址？區(qū)分以后又怎樣呢？那么好，讓我們再詳細(xì)的講一下吧！

　　在使用TCP/IP協(xié)議的兩臺計算機(jī)之間進(jìn)行通信時，我們通過將本機(jī)的子網(wǎng)掩碼與接受方主機(jī)的ip地址進(jìn)行與運(yùn)算，即可得到目標(biāo)主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)號，又由于每臺主機(jī)在配置TCP/IP協(xié)議時都設(shè)置了一個本機(jī)ip地址與子網(wǎng)掩碼，所以可以知道本機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)號。

　　通過比較這兩個網(wǎng)絡(luò)號，就可以知道接受方主機(jī)是否在本網(wǎng)絡(luò)上。如果網(wǎng)絡(luò)號相同，表明接受方在本網(wǎng)絡(luò)上，那么可以通過相關(guān)的協(xié)議把數(shù)據(jù)包直接發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)；如果網(wǎng)絡(luò)號不同，表明目標(biāo)主機(jī)在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上，那么數(shù)據(jù)包將會發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的路由器，由路由器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)，直至到達(dá)目的地。在這個過程中你可以看到，子網(wǎng)掩碼是不可或缺的！

　　三、如何用子網(wǎng)掩碼得到網(wǎng)絡(luò)/主機(jī)地址

　　既然子網(wǎng)掩碼這么重要，那么它是如何分離出ip地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的呢？

　　過程如下：

　　1.將ip地址與子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制；

　　2.將二進(jìn)制形式的ip地址與子網(wǎng)掩碼做與運(yùn)算，將答案化為十進(jìn)制便得到網(wǎng)絡(luò)地址；

　　3.將二進(jìn)制形式的子網(wǎng)掩碼取反；

　　4.將取反后的子網(wǎng)掩碼與ip地址做與運(yùn)算，將答案化為十進(jìn)制便得到主機(jī)地址。

　　下面我們用一個例子給大家演示：

　　假設(shè)有一個I P 地址：192.168.0.1

　　子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0

　　化為二進(jìn)制為：I P 地址11000000.10101000.00000000.00000001

　　子網(wǎng)掩碼11111111.11111111.11111111.00000000

　　將兩者做與運(yùn)算得：11000000.10101000.00000000.00000000

　　將其化為十進(jìn)制得：192.168.0.0

　　這便是上面ip的網(wǎng)絡(luò)地址，主機(jī)地址以此類推。

　　小技巧：由于觀察到上面的子網(wǎng)掩碼為C類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼（即未劃分子網(wǎng)），便可直接看出網(wǎng)絡(luò)地址為ip地址的前三部分，即前三個字節(jié)。

　　解惑：

　　什么？你還是不懂？問我為什么要做與運(yùn)算而不是別的？其實你仔細(xì)觀察一下上面的例子就應(yīng)該能明白。

　　1在做與運(yùn)算時，不影響結(jié)果，0在做與運(yùn)算時，將得到0，利用與的這個特性，當(dāng)管理員設(shè)置子網(wǎng)掩碼時，即將子網(wǎng)掩碼上與網(wǎng) 絡(luò)地址所對應(yīng)的位都設(shè)為1,其他位都設(shè)為0,那么當(dāng)作與時，ip地址中的網(wǎng)絡(luò)號將被保留到結(jié)果中，而主機(jī)號將被置0，這樣就解析出了網(wǎng)絡(luò)號，解析主機(jī)號也一樣，只需先把子網(wǎng)掩碼取反,在做與。

　　四、子網(wǎng)掩碼的分類

　　1）缺省子網(wǎng)掩碼：

　　即未劃分子網(wǎng)，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號的位都置1，主機(jī)號都置0。

　　A類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0

　　B類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：255.255.0.0

　　C類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0

　　2）自定義子網(wǎng)掩碼：

　　將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個子網(wǎng)，需要每一段使用不同的網(wǎng)絡(luò)號或子網(wǎng)號，實際上我們可以認(rèn)為是將主機(jī)號分為兩個部分：子網(wǎng)號、子網(wǎng)主機(jī)號。形式如下：

　　未做子網(wǎng)劃分的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號＋主機(jī)號

　　做子網(wǎng)劃分后的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號＋子網(wǎng)號＋子網(wǎng)主機(jī)號

　　也就是說ip地址在化分子網(wǎng)后，以前的主機(jī)號位置的一部分給了子網(wǎng)號，余下的是子網(wǎng)主機(jī)號。

　　五、子網(wǎng)編址技術(shù)

　　前面幾點介紹了子網(wǎng)掩碼的一些知識，下面我們來看看子網(wǎng)劃分，不要認(rèn)為子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼沒有關(guān)系喲，子網(wǎng)劃分也是靠子網(wǎng)掩碼來實現(xiàn)的。

　　子網(wǎng)是指一個ip地址上生成的邏輯網(wǎng)絡(luò)，它可以讓一個網(wǎng)絡(luò)地址跨越多個物理網(wǎng)絡(luò)，即一個網(wǎng)絡(luò)地址代表多個網(wǎng)絡(luò)（很明顯這樣做可以節(jié)省ip地址）。呵呵，聽起來是不是很蹊蹺？一個網(wǎng)絡(luò)就這樣被莫名其妙的劃分成了許多子網(wǎng)？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(xué)校的網(wǎng)管，你的學(xué)校有四個處于不同物理位置的網(wǎng)絡(luò)教室，每個網(wǎng)絡(luò)教室25臺機(jī)器，你的任務(wù)是給這些機(jī)器配置ip地址和子網(wǎng)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(wǎng)管都像你這樣做，那么internet上的ip地址將會在極短的時間內(nèi) 枯竭，顯然，你是不能這樣做，你應(yīng)該做子網(wǎng)劃分。

　　子網(wǎng)劃分說白了是這樣一個事情：因為在劃分了子網(wǎng)后，ip地址的網(wǎng)絡(luò)號是不變的，因此在局域網(wǎng)外部看來，這里仍然只存在一個網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)號所代表的那個網(wǎng)絡(luò)；但在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部卻是另外一個景象，因為我們每個子網(wǎng)的子網(wǎng)號是不同的，當(dāng)用化分子網(wǎng)后的ip地址與子網(wǎng)掩碼（注意，這里指的子網(wǎng)掩碼已經(jīng)不是缺省子網(wǎng)掩碼了，而是自定義子網(wǎng)掩碼，是管理員在經(jīng)過計算后得出的）做與運(yùn)算時，每個子網(wǎng)將得到不同的子網(wǎng)地址，從而實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)的劃分（得到了不同的地址，當(dāng)然就能區(qū)別出各個子網(wǎng)了，有趣吧）。

　　子網(wǎng)編址技術(shù)，即子網(wǎng)劃分將會有助于以下問題的解決：

　　1）巨大的網(wǎng)絡(luò)地址管理耗費：如果你是一個A類網(wǎng)絡(luò)的管理員，你一定會為管理數(shù)量龐大的主機(jī)而頭痛的；

　　2）路由器中的選路表的急劇膨脹：當(dāng)路由器與其他路由器交換選路表時，互聯(lián)網(wǎng)的負(fù)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(guān)重要的問題，高速發(fā)展的internet,使原來的編址方法不能適應(yīng)，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(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)時，根據(jù)需要劃分子網(wǎng)是很重要的，有時也是必要的。現(xiàn)在，子網(wǎng)編址技術(shù)已經(jīng)被絕大多數(shù)局域網(wǎng)所使用。

　　六、如何劃分子網(wǎng)及確定子網(wǎng)掩碼

　　在動手劃分之前，一定要考慮網(wǎng)絡(luò)目前的需求和將來的需求計劃。

　　劃分子網(wǎng)主要從以下方面考慮:

　　1.網(wǎng)絡(luò)中物理段的數(shù)量（即要劃分的子網(wǎng)數(shù)量）

　　2.每個物理段的主機(jī)的數(shù)量

　　確定子網(wǎng)掩碼的步驟：

　　第一步：確定物理網(wǎng)段的數(shù)量，并將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并確定位數(shù)n。如：你需要6個子網(wǎng)，6的二進(jìn)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(wǎng)掩碼。如C類，則缺省子網(wǎng)掩碼為11111111.11111111.11111111.00000000；

　　第三步：將子網(wǎng)掩碼中與主機(jī)號的前n位對應(yīng)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(wǎng)掩碼為11111111.11111111.11111111.11100000化為十進(jìn)制得到255.255.255.224

　　B類地址：則得到子網(wǎng)掩碼為11111111.11111111.11100000.00000000化為十進(jìn)制得到255.255.224.0

　　A類地址：則得到子網(wǎng)掩碼為11111111.11100000.00000000.00000000化為十進(jìn)制得到255.224.0.0

　　另：由于網(wǎng)絡(luò)被劃分為6個子網(wǎng)，占用了主機(jī)號的前3位，若是C類地址，則主機(jī)號只能用5位來表示主機(jī)號，因此每個子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量＝（2的5次方）－2＝30，6個子網(wǎng)總共所能標(biāo)識的主機(jī)數(shù)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(jìn)制值為110，那么為什么要將子網(wǎng)掩碼中與主機(jī)號的前n位對應(yīng)的位置都置1，而不是用6的二進(jìn)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(wǎng)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(wǎng)絡(luò)號，也就是說它與網(wǎng)絡(luò)號所對應(yīng)的位置都應(yīng)該是1（當(dāng)然包括與子網(wǎng)號所對應(yīng)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(jī)號的前兩位作為子網(wǎng)號，那么這樣將最多劃分2個子網(wǎng)（不明白沒關(guān)系，下面有計算子網(wǎng)數(shù)量的方法），與我們當(dāng)初所要劃分的6個子網(wǎng)顯然是不一致的。這樣解釋你能明白馬？

　　2.細(xì)心的人可能會發(fā)現(xiàn)，劃分4個子網(wǎng)，5個子網(wǎng)和6個子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼是一樣的，同為255.255.255.224，是不是錯了呢？三個子網(wǎng) 掩碼應(yīng)該不同呀？呵呵，是這樣的，因為4，5，6的二進(jìn)制值都是3為，因此在子網(wǎng)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(wǎng)，其實可以理解為劃分為6個子網(wǎng)，但你只使用了其中的4個。比如你想劃分8個子網(wǎng)，與劃分14個子網(wǎng)所得到的子網(wǎng)掩碼是一樣的，都占用了4位作為子網(wǎng)號。

　　七、相關(guān)判斷方法

　　1）如何判斷是否做了子網(wǎng)劃分？

　　這個問題很簡單，如果它使用了缺省子網(wǎng)掩碼，那么表示沒有作子網(wǎng)劃分；反之，則一定作了子網(wǎng)劃分。

　　2）如何計算子網(wǎng)地址？

　　還是老辦法，將ip地址與子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制形式做與，得到的結(jié)果即為子網(wǎng)地址。

　　3）如何計算主機(jī)地址？

　　這個也不用說了吧，先將子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制取反，再與ip地址做與。

　　4）如何計算子網(wǎng)數(shù)量？

　　這個問題大家會常常提到，還是從子網(wǎng)掩碼入手，主要有兩個步驟：

　　1.觀察子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制形式，確定作為子網(wǎng)號的位數(shù)n；

　　2.子網(wǎng)數(shù)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(wǎng)掩碼：255.255.255.224其二進(jìn)制為：

　　11111111.11111111.11111111.11100000可見n=3,2的3次方為8，說明子網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)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(jī)數(shù)量，子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)量？

　　總主機(jī)數(shù)量＝子網(wǎng)數(shù)量×子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)量

　　再用一個例子給大家說明，比如子網(wǎng)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(wǎng)，那么每個子網(wǎng)內(nèi)最多有多少個主機(jī)呢？其實上面我已經(jīng)給大家算過了，由于網(wǎng)絡(luò)被劃分為6個子網(wǎng)，占用了主機(jī)號的前3位，且是C類地址，則主機(jī)號只能用5位來表示主機(jī)號，因此子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量＝（2的5次方）－2＝30.

　　因此通過這個子網(wǎng)掩碼我們可以算出這個網(wǎng)絡(luò)最多可以標(biāo)識6*30=180個主機(jī)（可見，在化分子網(wǎng)后，整個網(wǎng)絡(luò)所能標(biāo)識的主機(jī)數(shù)量將減少）。

　　6）計算ip地址范圍

　　通過一個自定義子網(wǎng)掩碼，我們可以得到這個網(wǎng)絡(luò)所有可能的ip地址范圍。

　　具體步驟：

　　1.寫出二進(jìn)制子網(wǎng)地址；

　　2.將子網(wǎng)地址化為十進(jìn)制；

　　3.計算子網(wǎng)所能容納主機(jī)數(shù)；

　　4.得出ip范圍（起始地址：子網(wǎng)地址＋1；終止地址：子網(wǎng)地址＋主機(jī)數(shù)）

　　假設(shè)一個子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.224，可知其最多可以劃分6個子網(wǎng)，子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)為30，那么所有可能的ip地址及計算流程如下：

　　子網(wǎng)－－子網(wǎng)地址（二進(jìn)制）－－－－－－－－子網(wǎng)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