計算機網(wǎng)絡基礎教程：子網(wǎng)劃分

1、5.1子網(wǎng)劃分5.1.1為什么要劃分子網(wǎng)如果你的單位申請獲得一個B類網(wǎng)絡地址172.50.0.0，你們單位的所有主機的IP地址 就將在這個網(wǎng)絡地址里分配。如172.50.0.1、172.50.0.2、172.50.0.3.。那么這個B類地址 能為多少臺主機分配IP地址呢？我們看到，一個B類IP地址有兩個字節(jié)用作主機地址編碼， 因此可以編出216-2個，即六萬多個IP地址碼。（計算IP地址數(shù)量的時候減2,是因為網(wǎng)絡 地址本身172.50.0.0和這個網(wǎng)絡內(nèi)的廣播IP地址172.50.255.255不能分配給主機。）能想象六萬多臺主機在同一個網(wǎng)絡內(nèi)的情景嗎？它們在同一個網(wǎng)段內(nèi)的共享介質(zhì)沖突 和它們

2、發(fā)出的類似ARP這樣那樣的廣播會讓網(wǎng)絡根本就工作不起來。因此，需要把172.50.0.0網(wǎng)絡進一步劃分成更小的子網(wǎng)，以在子網(wǎng)之間隔離介質(zhì)訪問 沖突和廣播報。將一個大的網(wǎng)絡進一步劃分成一個個小的子網(wǎng)的另外一個目的是網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全 的需要。我們總是把財務部、檔案部的網(wǎng)絡與其它網(wǎng)絡分割開來，外部進入財務部、檔案部 的數(shù)據(jù)通訊應該受到限制才對。我們來假設172.50.0.0這個網(wǎng)絡地址分配給了鐵道部，鐵道部網(wǎng)絡中的主機IP地址的 前兩個字節(jié)都將是172.50。鐵道部計算中心會將自己的網(wǎng)絡劃分成鄭州機務段、濟南機務段、 長沙機務段等鐵道部的各個子網(wǎng)。這樣的網(wǎng)絡層次體系是任何一個大型網(wǎng)絡需要的。下面是

3、，鄭州機務段、濟南機務段、長沙機務段.等各個子網(wǎng)的地址是什么呢？怎么 樣能讓主機和路由器分清目標主機在哪個子網(wǎng)中呢？這就需要給每個子網(wǎng)分配子網(wǎng)的網(wǎng)絡 IP地址。通行的解決方法是將IP地址的主機編碼分出一些位來挪用為子網(wǎng)編碼。我們可以在172.50.0.0地址中，將第3個字節(jié)挪用出來表示各個子網(wǎng)，而不再分配給 主機地址。這樣，我們可以用172.50.1.0表示鄭州機務段的子網(wǎng)，172.50.2.0分配給濟南機 務段作為該子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址，172.50.3.0分配給長沙機務段作為長沙機務段子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址。 于是，172.50.0.0 網(wǎng)絡中有 172.50.1.0、172.50.2.0、172.50

4、.3.0.等子網(wǎng)。172.50.0.0部機關子網(wǎng)172.50.0.0部機關子網(wǎng)17230.1.a濟南機券段子網(wǎng)17150.2J太原機券段子網(wǎng)172.50.3.a蚌埠機務段手網(wǎng)172.50.4.0南寧機務段子網(wǎng)172:5t) .255.0鄭州機券段子網(wǎng) 1,17250.0.0道部網(wǎng)絡事實上，為了解決介質(zhì)訪問沖突和廣播風暴的技術問題，一個網(wǎng)段超過200臺主機的 情況是很少的。一個好的網(wǎng)絡規(guī)劃中，每個網(wǎng)段的主機數(shù)都不超過80個。因此，劃分子網(wǎng)是網(wǎng)絡設計與規(guī)劃中非常重要的一個工作。5.1.2子網(wǎng)掩碼為了給子網(wǎng)編址，就需要挪用主機編碼的編碼位。在4.2.1的例子中，我們挪用了一個 字節(jié)8位。我們來看下面

5、的例子：一小型企業(yè)分得了一個C類地址202.33.150.0,準備根據(jù)市場部、生產(chǎn)部、車間、財 務部分成4個子網(wǎng)?，F(xiàn)在需要從最后一個主機地址碼字節(jié)中借用2位（22=4）來為這4個子 網(wǎng)編址。子網(wǎng)編址的結果是：市場部子網(wǎng)地址：202.33.150.00000000=202.33.150.0生產(chǎn)部子網(wǎng)地址：202.33.150.01000000=202.33.150.64車間子網(wǎng)地址：202.33.150.0000000=202.33.150.128財務部子網(wǎng)地址：202.33.150.11000000=202.33.150.192在上面的表示中，我們用下劃線來表示我們從主機位挪用的位。下劃線明確

6、地表現(xiàn)出 我們所挪用的兩位?，F(xiàn)在，根據(jù)上面的設計，我們把 202.33.150.0、202.33.150.64、202.33.150.128 和 202.33.150.192定為4個部門的子網(wǎng)地址，而不是主機IP地址?？墒?，別人怎么知道它們不 是普通的主機地址呢？我們需要設計一種輔助編碼，用這個編碼來告訴別人子網(wǎng)地址是什么。這個編碼就是 掩碼。一個子網(wǎng)的掩碼是這樣編排的：用4個字節(jié)的點分二進制數(shù)來表示時，其網(wǎng)絡地址部 分全置為1，它的主機地址部分全置為0。如上例的子網(wǎng)掩碼為：11111111.11111111.11111111.11000000通過子網(wǎng)掩碼，我們就可以知道網(wǎng)絡地址位是26位，而

7、主機地址的位數(shù)是6位。子網(wǎng)掩碼在發(fā)布時并不是用點分二進制數(shù)來表示的，而是將點分二進制數(shù)表示的子網(wǎng) 掩碼翻譯成與IP地址一樣的用4個點分十進制數(shù)來表示。上面的子網(wǎng)掩碼在發(fā)布時記作：255.255.255.192（11000000轉換為十進制數(shù)為192。二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)的簡便方法是把二進制 數(shù)分為高4位和低4位兩部分。用高4位乘以16,然后加上低4位。下面是轉換的步驟：11000000拆成高4位和低4位兩部分：1100和0000記?。?000對應十進制數(shù)80100對應十進制數(shù)40010對應十進制數(shù)20001對應十進制數(shù)1高4位1100轉換為十進制數(shù)為8+4=12,低4位轉換為十進制數(shù)為0。最

8、后，11000000 轉換為十進制數(shù)為12x16+0=192）子網(wǎng)掩碼通常和IP地址一起使用，用來說明IP地址所在的子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址。您需要從網(wǎng)谿系統(tǒng)管理員處荻得適當?shù)腎P設宣。r自動荻帽您需要從網(wǎng)谿系統(tǒng)管理員處荻得適當?shù)腎P設宣。r自動荻帽ip mttjoj蒞期旺面的*蛀IF Si：（X）:fTTl 68 ,_38 . 155子阿掩碼商：1255 . 255 . 255 . 128 默認網(wǎng)關：巨?】.頑 虧| .有C自動獲得3NS服務器地址豆希定取消?|x1Internet 地該(TCP/IP)屜性?|x1常規(guī)如果網(wǎng)路瓷持此功能，則茍以荻取自動指派的IP設置。否則,圖5.10子網(wǎng)掩碼的使用圖5

9、.10顯示W(wǎng)indows 2000主機的IP地址配置情況。圖中的主機配置的IP地址和子 網(wǎng)掩碼是 211.68.38.155、255.255.255.128。子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128 說明 211.68.38.155 這 臺主機所屬的子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址。一眼是無法通過子網(wǎng)掩碼255.255.255.128看出211.68.38.155該在哪個子網(wǎng)上的，需要 通過邏輯與計算來獲得211.68.38.155所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址：211.68.380100100.00100110.10011011255.255.255.128and 11111111.111111

10、11.11111111.1000000011010011.0100100.00100110.10000000=211.68.38.128因此，我們計算出211.68.38.155這臺主機在211.68.38.0網(wǎng)絡的211.68.38.128子網(wǎng)上。（十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)的簡便方法：用十進制除以16,商是二進制數(shù)的高4位，余數(shù)是低4位。211轉換為二進制數(shù)，先用211除16,商是13,余數(shù)是3。二進制數(shù)的高4位是1101（13），低4位是0011（3）。211轉換為二進制數(shù)的結果就是：11010011。）如果我們不知道子網(wǎng)掩碼，只看IP地址211.68.38.155，我們就只能知道它在211

11、.68.38.0 網(wǎng)絡上，而不知道在哪個子網(wǎng)上。（在計算子網(wǎng)掩碼的時候，經(jīng)常要進行二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉換?？梢越柚?Windows的計算器來輕松完成，但是要用“查看”菜單把計算器設置為“科學型”。Windows 的計算器默認設置是“標準型”。在十進制數(shù)轉二進制數(shù)的時候，先選擇“十進制”數(shù)值系 統(tǒng)前面的小圓點，輸入十進制數(shù)，然后點“二進制”數(shù)值系統(tǒng)前面的小圓點就得到轉換的二 進制數(shù)結果了。反之亦然。參見圖5.11。）圖5.11使用計算器進行二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉換子網(wǎng)掩碼在下一章要討論的路由器設備上非常重要。路由器要從數(shù)據(jù)報的IP報頭中取 出目標IP地址，用子網(wǎng)掩碼和目標IP地址進行與

12、操作，進而得到目標IP地址所在的網(wǎng)絡 的網(wǎng)絡地址。路由器是根據(jù)目標網(wǎng)絡地址來工作的。5.1.3 子網(wǎng)中的地址分配我們回顧一下4.2.2中例子，以展開本節(jié)的討論。4.2.2中例子的各個部門子網(wǎng)的編址 的是：市場部子網(wǎng)地址：202.33.150.0生產(chǎn)部子網(wǎng)地址：202.33.150.64車間子網(wǎng)地址：202.33.150.128財務部子網(wǎng)地址：202.33.150.192下面，我們?yōu)槭袌霾康闹鳈C分配IP地址。市場部的網(wǎng)絡地址是202.33.150.0，第一臺主機的IP地址就可以分配為202.33.150.1， 第二臺主機分配202.33.150.2，依此類推。最后一個IP地址是202.33.15

13、0.62，而不是 202.33.150.63。原因是 202.33.150.63 是 202.33.150.0 子網(wǎng)的廣播地址。根據(jù)廣播地址的定義：IP地址主機位全置為1的地址是這個IP地址在所在網(wǎng)絡上的 廣播地址。202.33.150.0子網(wǎng)內(nèi)的廣播地址就該是其主機位全置為1的地址。計算202.33.150.0 子網(wǎng)內(nèi)廣播地址的方法是：把202.33.150.0轉換為二進制數(shù)：202.33.150.00000000，再將后 6位主機編碼位全置為1： 202.33.150.00111111,最后再轉換回十進制數(shù)202.33.150.63。因此 得知202.33.150.63是202.33.15

14、0.0子網(wǎng)內(nèi)的廣播地址。同樣方法可以計算出各個子網(wǎng)中主機的地址分配方案:部門子網(wǎng)地址地址分配廣播地址市場部子網(wǎng)202.33.150.0202.33.150.1 到 202.33.150.62202.33.150.63生產(chǎn)部子網(wǎng)202.33.150.64202.33.150.65 到 202.33.150.126202.33.150.127車間子網(wǎng)202.33.150.128202.33.150.129 到 202.33.150.190202.33.150.191財務部子網(wǎng)202.33.150.192202.33.150.193 到 202.33.150.254202.33.150.255每個子

15、網(wǎng)的IP地址分配數(shù)量是26-2=62個。IP地址數(shù)量減2的原因是需要減去網(wǎng)絡地 址和廣播地址。這兩個地址是不能分配給主機的。所有子網(wǎng)的掩碼是255.255.255.192。各個主機在配置自己的IP地址的時候，要連同子 網(wǎng)掩碼255.255.255.192 一起配置。5.1.4 IP地址設計企業(yè)或者機關從連接服務商ISP那里申請的IP地址是網(wǎng)絡地址，如179.130.0.0，企業(yè) 或機關的網(wǎng)絡管理員需要將在這個網(wǎng)絡地址上為本單位的主機分配IP地址。在分配IP地址 之前，首先需要根據(jù)本單位的行政關系、網(wǎng)絡拓樸結構劃分網(wǎng)，為各個子網(wǎng)分配子網(wǎng)地址。 然后才能在子網(wǎng)地址的基礎上為各個子網(wǎng)中的主機分配IP

16、地址。我們從ISP那里申請得到的網(wǎng)絡地址也稱為主網(wǎng)地址，這是一個沒有挪用主機位的網(wǎng) 絡地址。單位自己劃分出的子網(wǎng)地址需要挪用主網(wǎng)地址中的主機位來為各個子網(wǎng)編址。網(wǎng)絡 地址或主網(wǎng)地址不用掩碼也可以計算出來，只需要看出它是哪一類IP地址。A類主網(wǎng)地址 是255.0.0.0，B類主網(wǎng)地址是255.255.0.0，C類主網(wǎng)地址是255.255.255.0。下面我們從一個例子來學習完整的IP地址設計。設某單位申請得到一個C類地址200.210.95.0，需要劃分出6個子網(wǎng)。我們需要為這6 個子網(wǎng)分配子網(wǎng)地址，然后計算出本單位子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、各個子網(wǎng)中IP地址的分配范圍、 可用IP地址數(shù)量和廣播地址。步驟

17、1：計算機需要挪用的主機位數(shù)的位數(shù)。需要多少主機位需要試算。借1位主機位可以分配出21=2個子網(wǎng)地址；借2 位主機位可以分配出22=4個子網(wǎng)地址；借3位主機位可以分配出23=8個子網(wǎng) 地址。因此我們決定挪用3位主機位作為子網(wǎng)地址的編碼。步驟2：用二進制數(shù)為各個子網(wǎng)編碼。子網(wǎng)1的地址編碼：200.210.95.00000000子網(wǎng)2的地址編碼：200.210.95.00100000子網(wǎng)3的地址編碼：200.210.95.地00000子網(wǎng)4的地址編碼：200.210.95.01100000子網(wǎng)5的地址編碼：200.210.95.10000000子網(wǎng)6的地址編碼：200.210.95.1010000

18、0步驟3：將二進制數(shù)的子網(wǎng)地址編碼轉換為十進制數(shù)表示，成為能發(fā)布的子網(wǎng)地址。子網(wǎng)1的子網(wǎng)地址：200.210.95.0子網(wǎng)2的子網(wǎng)地址：200.210.95.32子網(wǎng)3的子網(wǎng)地址：200.210.95.64子網(wǎng)4的子網(wǎng)地址：200.210.95.96子網(wǎng)5的子網(wǎng)地址：200.210.95.128子網(wǎng)6的子網(wǎng)地址：200.210.95.160步驟4：計算出子網(wǎng)掩碼先計算出二進制的子網(wǎng)掩碼：11111111.11111111.1111111111100000（下劃線的位是挪用的主機位）轉換為十進制表示，成為對外發(fā)布的子網(wǎng)掩碼：255.255.255.224步驟5：計算出各個子網(wǎng)的廣播IP地址先計算

19、出二進制的子網(wǎng)廣播地址，然后轉換為十進制：200.210.95.00011111子網(wǎng) 1 的廣播 IP 地址：200.210.95.00011111 / 200.210.95.31子網(wǎng) 2 的廣播 IP 地址：200.210.95.00111111 / 200.210.95.63子網(wǎng) 3 的廣播 IP 地址：200.210.95.01011111 / 200.210.95.95子網(wǎng) 4 的廣播 IP 地址：200.210.95.01111111 / 200.210.95.127子網(wǎng) 5 的廣播 IP 地址：200.210.95. 10011111 / 200.210.95.159子網(wǎng) 6 的廣

20、播 IP 地址：200.210.95. 10111111 / 200.210.95.191實際上，簡單地用下一個子網(wǎng)地址減1,就得到本子網(wǎng)的廣播地址。我們列出 二進制的計算過程是為了讓讀者更好地理解廣播地址是如何被編碼的。步驟6：列出各個子網(wǎng)的IP地址范圍子網(wǎng)1的IP地址分配范圍：200.210.95.1至200.210.95.30子網(wǎng)2的IP地址分配范圍：200.210.95.33至200.210.95.62子網(wǎng)3的IP地址分配范圍：200.210.95.65至200.210.95.94子網(wǎng) 4 的 IP 地址分配范圍：200.210.95.97 至 200.210.95.126子網(wǎng) 5 的

21、 IP 地址分配范圍：200.210.95.129 至 200.210.95.158子網(wǎng) 6 的 IP 地址分配范圍：200.210.95.161 至 200.210.95.190步驟7：計算出每個子網(wǎng)中的IP地址數(shù)量被挪用后主機位的位數(shù)為5,能夠為主機編址的數(shù)量為25-2=30。 減2的目的是去掉子網(wǎng)地址和子網(wǎng)廣播地址。劃分子網(wǎng)會損失主機IP地址的數(shù)量。這是因為我們需要拿出一部分地址來表示子網(wǎng)地 址、子網(wǎng)廣播地址。另外，連接各個子網(wǎng)的路由器的每個接口也需要額外的IP地址開銷。 但是，為了網(wǎng)絡的性能和管理的需要，我們不得不損失這些IP地址。前一段時間，子網(wǎng)地址編碼中是不允許使用全0和全1的。如上例中的第一個子網(wǎng)不 能使用