子网掩码、子网划分详解

一、 子网掩码的概念及作用  

子网掩码 (subnet mask) 又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,是一个应用于 TCP/IP 网络的 32 位二进制值。它可以屏蔽掉 IP 地址中的一部分,从而分离出 IP 地址中的网络部分与主机部分,基于子网掩码,管理员可以将网络进一步划分为若干子网。它必须结合 IP 地址一起使用。

二、 为什么需要使用子网掩码  

虽然我们说子网掩码可以分离出 IP 地址中的网络部分与主机部分,可大家还是会有疑问,比如为什么要区分网络地址与主机地址?区分以后又怎样呢?那么好,让我们再详细的讲一下吧!  

在使用 TCP/IP 协议的两台计算机之间进行通信时,我们通过将本机的子网掩码与接受方主机的 IP 地址进行 ' 与 '运算,即可得到目标主机所在的网络号,又由于每台主机在配置 TCP/IP 协议时都设置了一个本机 IP 地址与子网掩码,所以可以知道本机所在的网络号。

通过比较这两个网络号,就可以知道接受方主机是否在本网络上。如果网络号相同,表明接受方在本网络上,那么可以通过相关的协议把数据包直接发送到目标主机;如果网络号不同,表明目标主机在远程网络上,那么数据包将会发送给本网络上的路由器,由路由器将数据包发送到其他网络,直至到达目的地。在这个过程中你可以看到,子网掩码是不可或缺的!

三、 如何用子网掩码得到网络 / 主机地址  

既然子网掩码这么重要,那么它是如何分离出 IP 地址中的网络地址和主机地址的呢?

过程如下:

1. 将 IP 地址与子网掩码转换成二进制;

2. 将二进制形式的 IP 地址与子网掩码做 ' 与 ' 运算,将答案化为十进制便得到网络地址;

3. 将二进制形式的子网掩码取 ' 反 ' ;

4. 将取 ' 反 ' 后的子网掩码与 IP 地址做 ' 与 ' 运算,将答案化为十进制便得到主机地址。

下面我们用一个例子给大家演示:

假设有一个 I P 地址: 192.168.0.1

子网掩码为: 255.255.255.0

化为二进制为: I P 地址 11000000.10101000.00000000.00000001

子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000

将两者做 ' 与 ' 运算得: 11000000.10101000.00000000.00000000

将其化为十进制得: 192.168.0.0

这便是上面 IP 的网络地址,主机地址以此类推。

小技巧:由于观察到上面的子网掩码为 C 类地址的默认子网掩码(至于为什么,可看后面的子网掩码分类就明白了),便可直接看出网络地址为 IP 地址的前三部分,即前三个字节,主机地址为最后一部分。

解惑:

什么?你还是不懂?问我为什么要做 ' 与 ' 运算而不是别的?其实你仔细观察一下上面的例子就应该能明白。

'1' 在做 ' 与 ' 运算时,保存对应项结果, '0' 在做 ' 与 ' 运算时,将对应项清零,利用 ' 与 ' 的这个特性,当管理员设置子网掩码时,即将子网掩码上与网络地址所对应的位都设为 '1', 其他位都设为 '0', 那么当作 ' 与 ' 时, IP 地址中的网络号将被保留到结果中,而主机号将被置 0 ,这样就解析出了网络号,解析主机号也一样,只需先把子网掩码取 ' 反 ', 再做 ' 与 ' 。

四、 子网掩码的分类  

1 )缺省子网掩码:

即未划分子网,对应的网络号的位都置 1 ,主机号都置 0 。

A 类网络缺省子网掩码: 255.0.0.0

B 类网络缺省子网掩码: 255.255.0.0

C 类网络缺省子网掩码: 255.255.255.0

2 )自定义子网掩码:

将一个网络划分为几个子网,需要每一段使用不同的网络号或子网号,实际上我们可以认为是将主机号分为两个部分:子网号、子网主机号。 形式如下:

未做子网划分的 IP 地址:网络号+主机号

做子网划分后的 IP 地址:网络号+子网号+子网主机号

也就是说 IP 地址在划分子网后,以前的主机号位置的一部分给了子网号,余下的是子网主机号。

五、子网编址技术

前面几点介绍了子网掩码的一些知识,下面我们来看看子网划分,不要认为子网划分与子网掩码没有关系哟,子网划分也是靠子网掩码来实现的。

子网划分说白了是这样一个事情:因为在划分了子网后, IP 地址的网络号是不变的,因此在局域网外部看来,这里仍然只存在一个网络,即网络号所代表的那个网络;但在网络内部却是另外一个景象,因为我们每个子网的子网号是不同的,当用化分子网后的 IP 地址与子网掩码(注意,这里指的子网掩码已经不是缺省子网掩码了,而是自定义子网掩码,是管理员在经过计算后得出的)做 ' 与 ' 运算时,每个子网将得到不同的子网地址,从而实现了对网络的划分(得到了不同的地址,当然就能区别出各个子网了,有趣吧)。

子网编址技术 ,即子网划分将会有助于以下问题的解决:

1 )巨大的网络地址管理耗费:如果你是一个 A 类网络的管理员,你一定会为管理数量庞大的主机而头痛的;

2 )路由器中的选路表的急剧膨胀:当路由器与其他路由器交换选路表时,互联网的负载是很高的,所需的计算量也很高;

3 ) IP 地址空间有限并终将枯竭:这是一个至关重要的问题,高速发展的 internet, 使原来的编址方法不能适应,而一些 IP 地址却不能被充分的利用,造成了浪费。

因此,在配置局域网或其他网络时,根据需要划分子网是很重要的,有时也是必要的。现在,子网编址技术已经被绝大多数局域网所使用。

六、 如何划分子网及确定子网掩码 

在动手划分之前,一定要考虑网络目前的需求和将来的需求计划。

划分子网主要从以下方面考虑 :

1 、网络中物理段的数量(即要划分的子网数量)

2 、每个物理段的主机的数量

确定子网掩码的步骤:

第一步:确定物理网段的数量,并将其转换为二进制数,并确定位数 n 。如:你需要 6 个子网, 6 的二进制值为110 ,共 3 位 , 即 n=3 ;

第二步:按照你 IP 地址的类型写出其缺省子网掩码。如 C 类,则缺省子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000 ;

第三步:将子网掩码中与主机号的前 n 位对应的位置置 1 ,其余位置置 0 。若 n=3 且为

C 类地址:则得到子网掩码为 11111111.11111111.11111111.11100000 化为十进制得到 255.255.255.224

B 类地址:则得到子网掩码为 11111111.11111111.11100000.00000000 化为十进制得到 255.255.224.0

A 类地址:则得到子网掩码为 11111111.11100000.00000000.00000000 化为十进制得到 255.224.0.0

另:由于网络被划分为 6 个子网,占用了主机号的前 3 位,若是 C 类地址,则主机号只能用 5 位来表示主机号,因此每个子网内的主机数量=( 2^5 )- 2 = 30 , 6 个子网总共所能标识的主机数将小于 254 ,这点请大家注意!(至于为什么减 2 ,可看后面说明)

解惑:

1、 你可能有这样的疑问,比如在上面的例子里, 6 的二进制值为 110 ,那么为什么要将子网掩码中与主机号的前n 位对应的位置都置 1 ,而不是用 6 的二进制 110 去替代前 n 位呢?

呵呵,这个问题提的很好,答案是这样的:我们计算子网掩码的目的是什么?就是希望它在做 ' 与 ' 的时候能够解析出网络号,也就是说它与网络号所对应的位置都应该是 1 (当然包括与子网号所对应的位置),那么很显然,你写上 110 是不对的,如果你这么写,那么它的意义是主机号的前两位作为子网号,那么这样将最多划分 2 个子网(不明白没关系,下面有计算子网数量的方法),与我们当初所要划分的 6 个子网显然是不一致的。这样解释你能明白马?

2、 细心的人可能会发现,划分 4 个子网, 5 个子网和 6 个子网的子网掩码是一样的,同为 255.255.255.224 ,是不是错了呢?三个子网掩码应该不同呀?呵呵,是这样的,因为 4 , 5 , 6 的二进制值都是 3 为,因此在子网掩码中这三位都置 1 ,划分是没有问题的,只是你的理解上有一点小小的问题,划分为 4 个子网,其实可以理解为划分为 6 个子网,但你只使用了其中的 4 个。比如你想划分 8 个子网,与划分 14 个子网所得到的子网掩码是一样的,都占用了 4 位作为子网号。

七、相关问题  

)如何判断是否做了子网划分?

  如果它使用了缺省子网掩码,那么表示没有作子网划分;反之,则一定作了子网划分。

)如何计算子网地址?

  将 IP 地址与子网掩码的二进制形式做 ' 与 ' ,得到的结果即为子网地址。

)如何计算主机地址?

  先将子网掩码的二进制取 ' 反 ' ,再与 IP 地址做 ' 与 ' 。

)如何计算子网数量?

这个问题大家会常常提到,还是从子网掩码入手,主要有两个步骤:

1. 观察子网掩码的二进制形式,确定作为子网号的位数 n ;

2. 子网数量为 2^n - 2 。(为什么减 2 ,继续往下看)

举个例子来说,比如有这样一个子网掩码: 255.255.255.224 其二进制为:

11111111.11111111.11111111.11100000

可见 n=3,2 的 3 次方为 8 ,说明子网地址可能有

如下 8 种情况:

000      001      010       011      100     101      110      111

但其中代表网络自身的 000 ;代表广播地址的 111 是被保留的,所以要减 2 。

)如何计算总主机数量,子网内主机数量?

总主机数量=子网数量×子网内主机数量

再用一个例子给大家说明,比如子网掩码为 255.255.255.224

上面的讨论知道它最多可以划分 6 个子网,那么每个子网内最多有多少个主机呢?其实上面我已经给大家算过了,由于网络被划分为 6 个子网,占用了主机号的前 3 位,且是 C 类地址,则主机号只能用 5 位来表示主机号,因此子网内的主机数量=( 2 的 5 次方)- 2 = 30.

因此通过这个子网掩码我们可以算出这个网络最多可以标识 6*30=180 个主机(可见,在化分子网后,整个网络所能标识的主机数量将减少)。

)计算自定义子网 IP 地址范围

通过一个自定义子网掩码,我们可以得到这个网络所有可能的 IP 地址范围。

具体步骤:

1. 写出二进制子网地址;

2. 将子网地址化为十进制;

3. 计算子网所能容纳主机数;

4. 得出 IP 范围(起始地址:子网地址+ 1 ;终止地址:子网地址+主机数)

假设一个子网掩码为: 255.255.255.224 ,可知其最多可以划分 6 个子网,子网内主机数为 30 ,那么所有可能的IP 地址及计算流程如下:

子网--——子网地址(二进制)------子网地址-----实际 IP 范围

1 - 11001010.01110000.00001010.00100000 - 202.112.10.32 - 202.112.10.33~202.112.10.62

2 - 11001010.01110000.00001010.01000000 - 202.112.10.64 - 202.112.10.65~202.112.10.94

3 - 11001010.01110000.00001010.01100000 - 202.112.10.96 - 202.112.10.97~202.112.10.126

4 - 11001010.01110000.00001010.10000000 - 202.112.10.128 - 202.112.10.129~202.112.10.158

5 - 11001010.01110000.00001010.10100000 - 202.112.10.160 - 202.112.10.161~202.112.10.190

6 - 11001010.01110000.00001010.11000000 - 202.112.10.192 - 202.112.10.193~202.112.10.222

 

完全copy过来的,只是为了以后找的时候方便!!!!

原地址:https://www.cnblogs.com/shengs/p/4961857.html

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