子網劃分
子網劃分
Internet組織機構定義了五種IP地址，用於主機的有A、B、C三類地址。其中A類網絡有126個，每個A類網絡可能有16，777，214臺主機，它們處於同一廣播域。而在同一廣播域中有這麼多結點是不可能的，網絡會因爲廣播通信而飽和，結果造成16，777，214個地址大部分沒有分配出去，形成了浪費。而另一方面，隨着互連網應用的不斷擴大，IP地址資源越來越少。爲了實現更小的廣播域並更好地利用主機地址中的每一位，可以把基於類的IP網絡進一步分成更小的網絡，每個子網由路由器界定並分配一個新的子網網絡地址,子網地址是借用基於類的網絡地址的主機部分創建的。劃分子網後，通過使用掩碼，把子網隱藏起來，使得從外部看網絡沒有變化，這就是子網掩碼。
1. 子網掩碼
RFC 950定義了子網掩碼的使用，子網掩碼是一個32位的2進制數，其對應網絡地址的所有位都置爲1，對應於主機地址的所有位都置爲0。由此可知，A類網絡的缺省的子網掩碼是255.0.0.0，B類網絡的缺省的子網掩碼是255.255.0.0，C類網絡的缺省的子網掩碼是255.255.255.0。將子網掩碼和IP地址按位進行邏輯“與”運算，得到IP地址的網絡地址，剩下的部分就是主機地址，從而區分出任意IP地址中的網絡地址和主機地址。子網掩碼常用點分十進制表示，我們還可以用網絡前綴法表示子網掩碼，即“/<網絡地址位數>”。如138.96.0.0/16表示B類網絡138.96.0.0的子網掩碼爲255.255.0.0。
子網掩碼告知路由器，地址的哪一部分是網絡地址，哪一部分是主機地址，使路由器正確判斷任意IP地址是否是本網段的，從而正確地進行路由。例如，有兩臺主機，主機一的IP地址爲222.21.160.6，子網掩碼爲255.255.255.192，主機二的IP地址爲222.21.160.73，子網掩碼爲255.255.255.192。現在主機一要給主機二發送數據，先要判斷兩個主機是否在同一網段。
主機一
222.21.160.6即：11011110.00010101.10100000.00000110
255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000
按位邏輯與運算結果爲： 11011110.00010101.10100000.00000000
主機二
222.21.160.73 即：11011110.00010101.10100000.01001001
255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000
按位邏輯與運算結果爲：11011110.00010101.10100000.01000000
兩個結果不同，也就是說，兩臺主機不在同一網絡，數據需先發送給默認網關，然後再發送給主機二所在網絡。那麼，假如主機二的子網掩碼誤設爲255.255.255.128，會發生什麼情況呢？
讓我們將主機二的IP地址與錯誤的子網掩碼相“與”：
222.21.160.73 即：11011110.00010101.10100000.01001001
255.255.255.128即：11111111.11111111.11111111.10000000
結果爲 11011110.00010101.10100000.00000000
這個結果與主機的網絡地址相同，主機與主機二將被認爲處於同一網絡中，數據不再發送給默認網關，而是直接在本網內傳送。由於兩臺主機實際並不在同一網絡中，數據包將在本子網內循環，直到超時並拋棄。數據不能正確到達目的機，導致網絡傳輸錯誤。
反過來，如果兩臺主機的子網掩碼原來都是255.255.255.128，誤將主機二的設爲255.255.255.192，主機一向主機二發送數據時，由於IP地址與錯誤的子網掩碼相與，誤認兩臺主機處於不同網絡，則會將本來屬於同一子網內的機器之間的通信當作是跨網傳輸，數據包都交給缺省網關處理，這樣勢必增加缺省網關的負擔，造成網絡效率下降。所以，子網掩碼不能任意設置，子網掩碼的設置關係到子網的劃分。
2. 子網劃分與掩碼的設置
子網劃分是通過借用IP地址的若干位主機位來充當子網地址從而將原網絡劃分爲若干子網而實現的。劃分子網時，隨着子網地址借用主機位數的增多，子網的數目隨之增加，而每個子網中的可用主機數逐漸減少。以C類網絡爲例，原有8位主機位，2的8次方即256個主機地址，默認子網掩碼255.255.255.0。借用1位主機位，產生2個子網，每個子網有126個主機地址；借用2位主機位，產生4個子網，每個子網有62個主機地址……每個網中，第一個IP地址（即主機部分全部爲0的IP）和最後一個IP（即主機部分全部爲1的IP）不能分配給主機使用，所以每個子網的可用IP地址數爲總IP地址數量減2；根據子網ID借用的主機位數，我們可以計算出劃分的子網數、掩碼、每個子網主機數，列表如下：
劃分子網數
子網位數
子網掩碼（二進制）
子網掩碼（十進制）
每個子網主機數
1～2
1
11111111.11111111.11111111.10000000
255.255.255.128
126
3～4
2
11111111.11111111.11111111.11000000
255.255.255.192
62
5～8
3
11111111.11111111.11111111.11100000
255.255.255.224
30
9～16
4
11111111.11111111.11111111.11110000
255.255.255.240
14
17～32
5
11111111.11111111.11111111.11111000
255.255.255.248
6
33～64
6
11111111.11111111.11111111.11111100
255.255.255.252
2
如上表所示的C類網絡中，若子網佔用7位主機位時，主機位只剩一位，無論設爲0還是1，都意味着主機位是全0或全1。由於主機位全0表示本網絡，全1留作廣播地址，這時子網實際沒有可用主機地址，所以主機位至少應保留2位。
從上表可總結出子網劃分的步驟或者說子網掩碼的計算步驟：
2.1 確定要劃分的子網數目以及每個子網的主機數目。
2.2 求出子網數目對應二進制數的位數N及主機數目對應二進制數的位數M。
2.3 對該IP地址的原子網掩碼，將其主機地址部分的前N位置 1或後M位置0 即得出該IP地址劃分子網後的子網掩碼。
例如，對B類網絡135.41.0.0/16需要劃分爲20個能容納200臺主機的網絡。因爲16＜20＜32，即24＜20＜25，所以，子網位只須佔用5位主機位就可劃分成32個子網，可以滿足劃分成20個子網的要求。B類網絡的默認子網掩碼是255.255.0.0，轉換爲二進制爲11111111.11111111.00000000.00000000。現在子網又佔用了5位主機位，根據子網掩碼的定義，劃分子網後的子網掩碼應該爲11111111.11111111.11111000.00000000，轉換爲十進制應該爲255.255.248.0。現在我們再來看一看每個子網的主機數。子網中可用主機位還有11位，2的11次方＝2048，去掉主機位全0和全1的情況，還有2046個主機ID可以分配，而子網能容納200臺主機就能滿足需求，按照上述方式劃分子網，每個子網能容納的子網數目遠大於需求的主機數目，造成了IP地址資源的浪費。爲了更有效地利用資源，我們也可以根據子網所需主機數來劃分子網。還以上例來說，128＜200＜256，即27＜200＜28，也就是說，在B類網絡的16位主機位中,保留8位主機位，其它的16－8＝8位當成子網位，可以將B類網絡138. 96.0.0劃分成256(28)個能容納256－1－1－1=253臺（去掉全0全1情況和留給路由器的地址）主機的子網。此時的子網掩碼爲11111111.11111111.11111111.00000000，轉換爲十進制爲255.255.255.0。
在上例中，我們分別根據子網數和主機數劃分了子網，得到了兩種不同的結果，都能滿足要求，實際上，子網佔用5~8位主機位時所得到的子網都能滿足上述要求，那麼，在實際工作中，應按照什麼原則來決定佔用幾位主機位呢？
在劃分子網時，不僅要考慮目前需要，還應瞭解將來需要多少子網和主機。對子網掩碼使用比需要更多的主機位，可以得到更多的子網，節約了IP地址資源，若將來需要更多子網時，不用再重新分配IP地址，但每個子網的主機數量有限；反之，子網掩碼使用較少的主機位，每個子網的主機數量允許有更大的增長，但可用子網數量有限。一般來說，一個網絡中的節點數太多，網絡會因爲廣播通信而飽和，所以，網絡中的主機數量的增長是有限的，也就是說，在條件允許的情況下，會將更多的主機位用於子網位。
綜上所述,子網掩碼的設置關係到子網的劃分。子網掩碼設置的不同，所得到的子網不同，每個子網能容納的主機數目不同。若設置錯誤，可能導致數據傳輸錯誤。
補充:
子網劃分(subnetting)的優點:
1.減少網絡流量
2.提高網絡性能
3.簡化管理
4.易於擴大地理範圍
How to Creat Subnets
如何劃分子網?首先要熟記2的冪:2的0次方到9次方的值分別爲:1,2,4,8,16,32,64,128,256和512.還有要明白的是:子網劃分是藉助於取走主機位,把這個取走的部分作爲子網位.因此這個意味劃分越多的子網,主機將越少
Subnet Masks
子網掩碼用於辨別IP地址中哪部分爲網絡地址,哪部分爲主機地址,有1和0組成,長32位,全爲1的位代表網絡號.不是所有的網絡都需要子網,因此就引入1個概念:默認子網掩碼(default subnet mask).A類IP地址的默認子網掩碼爲255.0.0.0;B類的爲255.255.0.0;C類的爲255.255.255.0
Classless Inter-Domain Routing(CIDR)
CIDR叫做無類域間路由,ISP常用這樣的方法給客戶分配地址,ISP提供給客戶1個塊(block size),類似這樣:192.168.10.32/28,這排數字告訴你你的子網掩碼是多少,/28代表多少位爲1,最大/32.但是你必須知道的1點是:不管是A類還是B類還是其他類地址,最大可用的只能爲30/,即保留2位給主機位
CIDR值:
1.掩碼255.0.0.0:/8(A類地址默認掩碼)
2.掩碼255.128.0.0:/9
3.掩碼255.192.0.0:/10
4.掩碼255.224.0.0:/11
5.掩碼255.240.0.0:/12
6.掩碼255.248.0.0:/13
7.掩碼255.252.0.0:/14
8.掩碼255.254.0.0:/15
9.掩碼255.255.0.0:/16(B類地址默認掩碼)
10.掩碼255.255.128.0:/17
11.掩碼255.255.192.0:/18
12.掩碼255.255.224.0:/19
13.掩碼255.255.240.0:/20
14.掩碼255.255.248.0:/21
15.掩碼255.255.252.0:/22
16.掩碼255.255.254.0:/23
17.掩碼255.255.255.0:/24(C類地址默認掩碼)
18.掩碼255.255.255.128:/25
19.掩碼255.255.255.192:/26
20.掩碼255.255.255.224:/27
21.掩碼255.255.255.240:/28
22.掩碼255.255.255.248:/29
23.掩碼255.255.255.252:/30
Subnetting Class A,B&C Address
劃分子網的幾個捷徑:
1.你所選擇的子網掩碼將會產生多少個子網?:2的x次方-2(x代表掩碼位,即2進製爲1的部分，現在的網絡中，已經不需要-2，已經可以全部使用，不過需要加上相應的配置命令，例如CISCO路由器需要加上ip subnet zero命令就可以全部使用了。)
2.每個子網能有多少主機?: 2的y次方-2(y代表主機位,即2進製爲0的部分)
3.有效子網是?:有效子網號=256-10進制的子網掩碼(結果叫做block size或base number)
4.每個子網的廣播地址是?:廣播地址=下個子網號-1
5.每個子網的有效主機分別是?:忽略子網內全爲0和全爲1的地址剩下的就是有效主機地址.最後有效1個主機地址=下個子網號-2(即廣播地址-1)
根據上述捷徑劃分子網的具體實例:
C類地址例子:網絡地址192.168.10.0;子網掩碼255.255.255.192(/26)
1.子網數=2*2-2=2
2.主機數=2的6次方-2=62
3.有效子網?:block size=256-192=64;所以第一個子網爲192.168.10.64,第二個爲192.168.10.128
4.廣播地址:下個子網-1.所以2個子網的廣播地址分別是192.168.10.127和192.168.10.191
5.有效主機範圍是:第一個子網的主機地址是192.168.10.65到192.168.10.126;第二個是192.168.10.129到192.168.10.190
B類地址例子1:網絡地址:172.16.0.0;子網掩碼255.255.192.0(/18)
1.子網數=2*2-2=2
2.主機數=2的14次方-2=16382
3.有效子網?:block size=256-192=64;所以第一個子網爲172.16.64.0,最後1個爲172.16.128.0
4.廣播地址:下個子網-1.所以2個子網的廣播地址分別是172.16.127.255和172.16.191.255
5.有效主機範圍是:第一個子網的主機地址是172.16.64.1到172.16.127.254;第二個是172.16.128.1到172.16.191.254
B類地址例子2:網絡地址:172.16.0.0;子網掩碼255.255.255.224(/27)
1.子網數=2的11次方-2=2046(因爲B類地址默認掩碼是255.255.0.0,所以網絡位爲8+3=11)
2.主機數=2的5次方-2=30
3.有效子網?:block size=256-224=32;所以第一個子網爲172.16.0.32, 最後1個爲172.16.255.192
4.廣播地址:下個子網-1.所以第一個子網和最後1個子網的廣播地址分別是172.16.0.63和172.16.255.223
5.有效主機範圍是:第一個子網的主機地址是172.16.0.33到172.16.0.62;最後1個是172.16.255.193到172.16.255.222
Variable Length Subnet Masks(VLSM)
可變長子網掩碼(VLSM)的作用:節約IP地址空間;減少路由表大小.使用VLSM時,所採用的路由協議必須能夠支持它,這些路由協議包括RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP. 關於更多的VLSM知識,可以去Google.com進行搜索