【网络层】IPv4地址的划分子网的编制方法（湖科大慕课自学笔记）

IPv4地址的划分子网的编址方法

1：分类编址方法所暴露出来的问题与划分子网的概念

简单举例说明：

若要给两个路由器之间的连接接口划分一个网络，按照分类编址的方法，我们可以选择给这两个路由器相互连接的接口划分一个C类的IPv4地址，已知一个C类网络可以分配254个可用主机IP，但是这两个路由器只需要占有两个IPv4地址，还有252个地址白白浪费了。

举例说明：（如下图所示）

某单位有一个大型的局域网，需要连接到因特网（互联网），如果申请一个C类网络号，其可以分配的IPv4地址数量只有254个，不够使用，因此该单位申请了一个B类网络号145.13

其可以分配的IPv4地址数量就达到了65534个，给每台计算机或者路由器的接口分配一个IPv4地址后，还剩余大量的地址，这些剩余的IPv4地址，只能由该单位的这个网络使用，而该单位的其他网络以及其他单位的网络都不能使用。

随着该单位计算机网络的发展与建设，该单位又新增一批计算机，并且需要将原来的网络划分成三个独立的网络，即子网1，2，3，假设子网1仍然使用原来申请到的B类网络号145.13

那么就需要为子网2和子网3各自申请一个网络号吗？

但这样会存在以下弊端：

如下图所示：

根据以上弊端，我们可以引出划分子网的概念：

如果可以从IPv4地址的主机号部分，借用一些比特作为子网号来区分不同的子网，就可以利用原有网络中剩余的大量IPv4地址，而不用申请新的网络地址了。

例如：

可以借用该B类地址16比特主机号中的前8个比特作为子网号，剩余的8比特仍作为主机号，假设给子网1分配的子网号为0，给子网2分配的子网号为1，给子网3分配的子网号为2，之后，就可以给各子网中的主机和路由器的接口分配IPv4地址了

引出思考：

如果我们未在图中标记子网号部分，那么人们或计算机又是如何知道在分类地址中，主机号有多少比特被借用作为子网号了呢，这样就引出了一个划分子网的工具，它就是子网掩码

2：子网掩码

1：基本概念

子网掩码可以表明分类IPv4地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号，与IPv4地址类似，子网掩码也是由32比特构成的。

如下图所示：

子网掩码由网络号和主机号两部分构成，从主机号部分借用一些比特作为子网号，这使得IPv4地址从两极结构的分类IPv4地址变成了三级结构的划分子网的IPv4地址，用连续的比特1来对应网络号和子网号，用连续的比特0来对应主机号，这样就构成了这个划分子网的IPv4地址的32位比特的子网掩码

运算过程：

IPv4地址的网络号和子网号保留不变，而主机号被全部清零，在前面阶段的学习中，我们曾介绍过主机号为全0的地址作为网络地址

其点分十进制形式为全1为255，全零位为0。

我们来举例说明：

已知该网络地址从218可以看出这是一个C类网络地址，网络号左起为前三个十进制数，后一个十进制数为主机号，主机号转换成8个比特为00000000

子网掩码左起前三个十进制数为255，即24个连续的比特1，用来对应IPv4地址的网络号部分，而最后1个十进制数128，用来表示从主机号借用多少比特最为子网号，将128转换为8个比特为10000000，其中只有一个比特1，表明从主机号借用1个比特作为子网号，因此可以划分出来的子网数量为2的一次方为2，每个子网可以分配的地址数量为2的8减1次方后整体减去2

由于原来的8比特主机号被借走1个比特作为子网号，因此主机号还剩7个比特，这就是表达式中8减去1的原因，还要去掉主机号全0的网络地址和全1的广播地址，这就是表达式中减2的原因

我们继续进行细节说明：

C类网218.75.230.0，而主机号从0开始依次加1，直到主机号为255为止，就可以得出该网络中的所有地址，一共256个，主机号为0，即8比特主机号为全0的地址，是该网络中的最小地址（网络地址），主机号为255即8比特主机号为全1的地址，是该网络中的最大地址（广播地址），比网络地址大1的地址，就是该网络可分配的最小地址，比广播地址小1的地址，就是该网络可分配的最大地址，254个地址可以分配

从8比特主机号中借用1比特作为子网号，也就是将该C类网均分为两个网络，我们将主机号写成8比特的形式，从主机号借用1个比特作为子网号，子网号只能是0或1，这就是子网0的网络地址，其点分十进制形式为218.75.230.0

保持网络号和子网号不变，主机号从7个比特0增加到7个比特1，这就是子网0的广播地址，其点分十进制形式为218.75.230.127

子网0中可分配的最小地址为218.75.230.1

子网0中可分配的最大地址为218.75.230.126

请大家注意，以上是关于子网0的IP地址

如下图所示，这是比子网0的广播地址大1的地址，注意，它的子网号为1个比特1，主机号为7个比特0，也就是说这是子网1的网络地址，其点分十进制形式为

218.75.230.128

继续保持网络号与子网号不变，主机号从7个比特0增加到7个比特1，这就是子网1的广播地址，点分十进制形式为218.75.230.255

子网1中可分配的最小地址为218.75.230.129

子网1中可分配的最大地址为218.75.230.254

总结：

子网0中一共有126个可分配给主机或者路由器接口的IPv4地址，加上子网0的网络地址和广播地址，一共有128个IPv4地址，同理

子网1中一共有126个可分配给主机或者路由器接口的IPv4地址，加上子网1的网络地址和广播地址，一共有128个IPv4地址

也就是说，在本例中，通过所给的子网掩码，将所给的C类网均分为了两个子网

练习：

简单解析：

通过145可知，该网络地址为B类地址，网络号和主机号各占16比特，从所给子网掩码可知，从16比特主机号中借用了2比特作为子网号。

简单划分子网掩码细节：

该B类地址的网络号不变，转化成子网掩码就是16个比特1，也就是255.255，我们之前说过用连续的比特1来对应网络号，192转化为二进制为11000000，由此可知前面的两个比特1就是被借去当子网号了，用连续的比特1表示，后面的主机号用连续的比特0表示，根据两个比特的排列可知可划分为4个子网（00 01 10 11）如下图所示：

练习：

综上所述，根据主机IP可以判断是哪个分类，根据相应分类的IPv4地址的子网掩码可以判断出子网号向主机号借用了几个比特，转换成二进制即可看出。

3：默认子网掩码

1：概念

默认子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码

2：类别

1：A类地址的默认子网掩码

A类IPv4地址由8比特网络号和24比特主机号构成，根据子网掩码的构成规则，用8个连续的比特1对应A类IPv4地址中的8比特网络号，用24个连续的比特0对应A类IPv4地址中的24比特主机号，这样就构成了A类地址的默认子网掩码，如下图所示：

点分十进制为255.0.0.0

2：B类地址的默认子网掩码

B类IPv4地址由16比特网络号和16比特主机号构成，根据子网掩码的构成规则，用16个连续的比特1对应B类IPv4地址中的16比特网络号，用16个连续的比特0对应B类IPv4地址中的16比特主机号，这样就构成了B类地址的默认子网掩码，如下图所示：

点分十进制为255.255.0.0

3：C类地址的默认子网掩码

C类IPv4地址由24比特网络号和8比特主机号构成，根据子网掩码的构成规则，用24个连续的比特1对应C类IPv4地址中的24比特网络号，用8个连续的比特0对应C类IPv4地址中的8比特主机号，这样就构成了C类地址的默认子网掩码，如下图所示：

点分十进制为255.255.255.0

很显然，默认子网掩码就是在未划分子网的情况下使用的子网掩码，主机号没有被借位，使用默认子网掩码是为了应对发明了划分子网的编址方法后，既可以进行子网划分也可以不进行子网划分的两种应用场景，在软硬件以及用户处理上所做的统一处理。