Linux网络基础三：子网分析

一、基于IPv4地址格式的计算

首先，对于任何子网，当得知主机位的位数时，就能够计算出该子网中主机IP地址的数量，其次，如果整个网络只使用一个掩码，那么得知该子网位的数量，就能计算出网络中子网的数量。 IPv4地址的长度为32位，我用以下字母来代替各个专有名词，

• 子网中的主机数：2^H-2，其中H为主机位的数量。
• 网络中的子网数：2^S，其中S为子网位的数量。

将子网掩码转换为CIDR格式，记为P。
A类网络N=8，B类网络N=16，C类网络N=24。
主机位记为H。

计算步骤：

1. 将掩码转换为所需的CIDR格式为P。
2. 基于网络分类，判断出N。
3. 计算子网位S=P-N。
4. 计算主机位H=32-P。
5. 计算主机/子网数量：2^H -2。
6. 计算子网数量：2^S。

示例1：
IP地址为8.1.4.5，子网掩码为255.255.0.0，按照上面计算步骤：

 1. 255.255.0.0 = /16，因此P=16
 2. 8.1.4.5的第1个八位组为1-126这个范围内，属于A类网络，因此N=8
 3. 子网位S=P-N=16-8=8
 4. 主机位H=32-P=32-16=16
 5. 主机/子网的数量：2^16 -2 = 65534
 6. 子网数量：2^8 = 256

示例2：
IP地址为200.1.1.1，子网掩码为255.255.255.252，按照上面计算步骤：

 7. 255.255.255.252 = /30，因此P=30
 8. 200.1.1.1的第1个八位组为192-223这个范围内，属于C类网络，因此N=24
 9. 子网位S=P-N=30-24=6
 10. 主机位H=32-P=32-30=2
 11. 主机/子网的数量：2^2 -2 = 2
 12. 子网数量：2^6 = 64

最好能牢记住CIDR和点分十进制计法的子网掩码的转换：

二、根据IP地址和掩码，计算子网ID和广播地址

尽管有3个掩码比较容易处理（255.0.0.0,255.255.0.0,255.255.255.0），但其他的掩码使用十进制数学运算会有点难度，我这里将介绍一个从《CCENT/CCNA ICNA(100-105)认证考试指南（第5版）》中看到的方法。

1.查找子网ID

 1. 如果掩码八位组是255，复制该十进制IP地址。
 2. 如果掩码八位组是0，写下十进制。
 3. 如果掩码都不符合以上两条：
 	A.计算出魔法数字，算式为256-掩码。
 	B.将子网ID的数值设为魔法数字倍数中最接近IP地址的一项，而无需查看所有地址。

示例1：
IP地址为130.4.102.1，掩码为255.255.240.0：

简单画的草图，只做示意。
说明：
前面两个八位组掩码数字时255，因此复制IP地址，写下子网ID的地方即可，IP地址的第4个八位组掩码为0，因此把0页写下来。
第3个八位组，按照上面的3A步骤，计算出魔法数值，256-240=16，得出，子网ID的第三个八位组必须是16的倍数。
然后按照3B步骤，计算出16的倍数，然后选择与IP地址最接近的数值，即0,16,32，64,80,96,112，以此类推，而ip地址的第三个八位组是102，最接近96，而无需再看102，即可算出子网ID的第3个八位组为96，则整体的子网ID就是130.4.96.0。

示例2：
IP地址167.77.88.99，掩码255.255.255.192：

按照3A步骤，计算魔法数字256-192=64。魔法数字64的倍数为0，64,128,192,256。IP地址第4个八组数值为99，最接近的是64，而无需再向后查看，则子网的ID地址为167.77.88.64。

2.查找子网广播地址

查找子网的广播地址也是一个相似的过程。简单的来说，该过程从查找子网ID开始，而非IP地址，对应步骤如下：

 1. 如果掩码八位组是255，复制该子网ID。
 2. 如果掩码八位组是0，写下255.
 3. 如果以上两者都不是，则：
 	A.计算出魔法数字，算式为256-掩码。
 	B.将子网ID的数字与魔法数字相加，再减去1。

示例3：
这里我沿用上面示例2中的IP地址和掩码，其子网ID为167.77.88.64。

则通过子网ID和子网广播地址可以得出有效地址范围：167.77.88.65-167.77.88.126