IPv4的子网划分和聚合

VLSM（可变长子网掩码）用于IPv4子网的划分，也就是把一个大的网络划分成多个小的子网。设计的目的就是在每个子网上保留足够的主机数的同时，把一个标准的有类网络分成多个无类别的子网，提高原来标准网络中IPv4地址的有效利用率，也提高了网络组建时IPv4规划的灵活性。
CIDR（无类别域间路由）用于IPv4子网的聚合，通过CIDR可以把多个小的子网路由条目汇总成一个大网络的路由条目，以减少路由器中路由条目的数量，提高路由效率。
一、VLSM划分
1、VLSM概述
VLSM子网划分，就是把原来标准网络IPv4地址中的网络ID部分向主机ID部分借位，把一部分原来属于主机ID部分的位变成网络ID的一部分(称为“子网ID”），原来的网络ID加子网ID就是新网络ID，子网ID长度就决定了可以划分子网的数量，可以划分子网的数量等于2的X次方，X就是子网ID的位数，也就是向主机ID借的位数。IP地址数也就是主机数为2的Y次方，Y就是剩余主机ID的位数，也就是子网掩码中0的位数。
全0子网和全1子网是针对进行子网划分后子网ID部分的取值而言的，全0子网代表的是对应子网的子网ID部分各位都是0，是第一个子网，而全1子网代表的是对应子网的子网ID部分各位都是1，是最后一个子网。
按照RFC950中规定，划分子网后，只有n-2个可用的子网（n表示总的子网数），第一个子网（也就是全0子网）和最后一个子网（也就是全1子网）不可用，但是在RFC1878中规定，该项规定已被废止了，现在的设备基本上都普遍支持RFC1878，也就是全0子网和全1子网事实上都是可以可用的。
2、VLSM划分方式
（1）一公司原来使用的是192.168.0.0/24标准网络，现想为公司中每个部门（共6个）单独配置一个子网，其中最大一个部门要分配IPv4地址的数量不起过25个，求每个子网的子网掩码、地址范围、网络地址和广播地址。
根据题目要求有6个子网，划分子网必须是2的n次方，所以n取值最小为3，也就是要向主机ID借用3位，子网掩码就是255.255.255.224。256-224=32，所以地址块为32，IP地址32减2（网络地址和广播地址）。

|网络地址| IP地址| 广播地址
1| 192.168.0.0 |192.168.0.1～192.168.0.30 |192.168.0.31
2| 192.168.0.32 192.168.0.33～192.168.0.62 192.168.0.63
3| 192.168.0.64 192.168.0.65～192.168.0.94 192.168.0.95
4| 192.168.0.96 192.168.0.97～192.168.0.126 192.168.0.127
5| 192.168.0.128 192.168.0.129～192.168.0.158 192.168.0.159
6| 192.168.0.160 192.168.0.161～192.168.0.190 192.168.0.191
7| 192.168.0.192 192.168.0.193～192.168.0.222 192.168.0.223
8| 192.168.0.224 192.168.0.225～192.168.0.254 192.168.0.255
如果设备不支持全0子网和全1子网的话，则不选择第一个和最后一个子网。
（2）某分司想原来使用的172.16.0.0/16标准网络分成12个子网，其中一个最大的子网节点数在4000个左右，求每个子网的子网掩码、地址范围、网络地址和广播地址。
根据题目要分12个子网，其12最近可划分子网是16，2的4次方，也就要向主机ID位借4位，主机ID还剩下12位，2的12次方为4096，再减去网络地址和广播地址，满足最大子网节点数4000个，子网掩码为255.255.240.0。
网络地址 IP地址 广播地址
1 172.16.0.0 172.16.0.1～172.16.15.255 172.168.16.256
2 172.16.16.0 172.16.16.1～172.16.31.255 172.168.31.256
3 172.16.32.0 172.16.32.1～172.16.47.255 172.168.47.256
4 172.16.48.0 172.16.48.1～172.16.63.255 172.168.63.256
5 172.16.64.0 172.16.64.1～172.16.79.255 172.168.79.256
6 172.16.80.0 172.16.80.1～172.16.95.255 172.168.95.256
7 172.16.96.0 172.16.96.1～172.16.111.255 172.168.111.256
8 172.16.112.0 172.16.112.1～172.16.127.255 172.168.127.256
9 172.16.128.0 172.16.128.1～172.16.143.255 172.168.143.256
10 172.16.144.0 172.16.144.1～172.16.159.255 172.168.159.256
11 172.16.160.0 172.16.160.1～172.16.175.255 172.168.175.256
12 172.16.176.0 172.16.176.1～172.16.191.255 172.168.191.256
13 172.16.192.0 172.16.192.1～172.16.207.255 172.168.207.256
14 172.16.208.0 172.16.208.1～172.16.223.255 172.168.223.256
15 172.16.224.0 172.16.224.1～172.16.239.255 172.168.239.256
16 172.16.240.0 172.16.240.1～172.16.255.255 172.168.255.256

（3）IPv4地址为10.32.0.0，子网掩码为255.224.0.0的子网中最大可分配给主机的IPv4地址是什么？
10.32.0.0本是一个A类地址，但其子网为255.224.0.0，也就是说本来主机ID位是24位，但被网络ID借了3位，用256-224=32，所以一个地址块是32。
10.0.0.0～10.31.255.255
10.32.0.0～10.63.255.255
10.64.0.0～10.95.255.255
10.96.0.0～10.127.256.255
……
二、CIDR路由汇聚
CIDR（无类别域间路由）是为了应用VLSM而产生的，它是一种路由技术，如果VLSM技术划分子网，那么在互连时使用的路由器必须能够支持CIDR，CIDR可以把一些连续的多个小子网路由汇总成一条大网络的路由，这样通过这一条大网络路由条目就可以实现这些子网间的路由，最终实现减少路由表中的路由数目和提高路由性能的目的。CIDR采用的一种“最大匹配”的原则，要包含所有可以到达的主机地址。
使用路由汇聚时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成，在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果，应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：最长前缀匹配，网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体，最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。
子网聚合中是向网络ID借n位就可以聚合2^n个小相等的连续子网。子网聚合的基本思想就是利用连续多个子网或标准网络的网络地址中相同的部分保留作为新网络的网络ID部分，不同的部分作为新网络的主机ID部分，然后由新网络的网络ID位数可以得出新网络的子网掩码。
例：
路由选择表中存储了如下网络：172.16.12.0/24、172.16.13.0/24、172.16.14.0/24、172.16.15.0/24：
首先将地址转换为二进制格式，并将它们对齐；再找到所有地址中都相同的最后一位，在它后面画一条竖线。最后将不同的位以0填空，得到汇总后的网络地址，相同的位数为掩码长度。
172.16.12.0/24 = 172.16. 000011 00.00000000
172.16.13.0/24 = 172.16. 000011 01.00000000
172.16.14.0/24 = 172.16. 000011 10.00000000
172.16.15.0/24 = 172.16 000011 11.00000000
172.16.12.0/22 = 172.16. 000011 00.00000000
所以，IP地址172.16.12.0-172.16.15.255的汇总路由为172.16.12.0/22。