【linux】相關之子網掩碼與子網劃分

不一樣的天空w發表於2016-10-23


子網掩碼與子網劃分

目錄 :
一、摘要
二、子網掩碼的概念及作用
三、為什麼需要使用子網掩碼
四、如何用子網掩碼得到網路/主機地址
五、子網掩碼的分類
六、子網編址技術
七、如何劃分子網及確定子網掩碼
八、相關判斷方法

一、摘要

近期在我的論壇中大家對子網掩碼以及子網劃分的討論比較多,因為前面也寫了關於ip地址的教程,為了延續性,就寫了這個關於子網掩碼與子網劃分的教程,學這篇教程需要一定的基礎(高手當然除外),建議讀過前面的關於ip的教程後,再讀本教程。準備好了嗎?我們開始吧!!

二、子網掩碼的概念及作用

子網掩碼是一個應用於TCP/IP網路的32位二進位制值,它可以遮蔽掉ip地址中的一部分,從而分離出ip地址中的網路部分與主機部分,基於子網掩碼,管理員可以將網路進一步劃分為若干子網。

三、為什麼需要使用子網掩碼

雖然我們說子網掩碼可以分離出ip地址中的網路部分與主機部分,可大家還是會有疑問,比如為什麼要區分網路地址與主機地址?區分以後又怎樣呢?那麼好,讓我們再詳細的講一下吧!

在使用TCP/IP協議的兩臺計算機之間進行通訊時,我們透過將本機的子網掩碼與接受方主機的ip地址進行'與'運算,即可得到目標主機所在的網路號,又由於每臺主機在配置TCP/IP協議時都設定了一個本機ip地址與子網掩碼,所以可以知道本機所在的網路號。

透過比較這兩個網路號,就可以知道接受方主機是否在本網路上。如果網路號相同,表明接受方在本網路上,那麼可以透過相關的協議把資料包直接傳送到目標主機;如果網路號不同,表明目標主機在遠端網路上,那麼資料包將會傳送給本網路上的路由器,由路由器將資料包傳送到其他網路,直至到達目的地。在這個過程中你可以看到,子網掩碼是不可或缺的!

四、如何用子網掩碼得到網路/主機地址

既然子網掩碼這麼重要,那麼它是如何分離出ip地址中的網路地址和主機地址的呢?

過程如下:
1.將ip地址與子網掩碼轉換成二進位制;
2.將二進位制形式的ip地址與子網掩碼做'與'運算,將答案化為十進位制便得到網路地址;
3.將二進位制形式的子網掩碼取'反';
4.將取'反'後的子網掩碼與ip地址做'與'運算,將答案化為十進位制便得到主機地址。

下面我們用一個例子給大家演示:
假設有一個I P 地址:192.168.0.1
子網掩碼為:255.255.255.0
化為二進位制為:I P 地址11000000.10101000.00000000.00000001
子網掩碼11111111.11111111.11111111.00000000
將兩者做'與'運算得:11000000.10101000.00000000.00000000
將其化為十進位制得:192.168.0.0
這便是上面ip的網路地址,主機地址以此類推。
小技巧:由於觀察到上面的子網掩碼為C類地址的預設子網掩碼(即未劃分子網),便可直接看出網路地址為ip地址的前三部分,即前三個位元組。

解惑:
什麼?你還是不懂?問我為什麼要做'與'運算而不是別的?其實你仔細觀察一下上面的例子就應該能明白。
'1'在做'與'運算時,不影響結果,'0'在做'與'運算時,將得到0,利用'與'的這個特性,當管理員設定子網掩碼時,即將子網掩碼上與網路地址所對應的位都設為'1',其他位都設為'0',那麼當作'與'時,ip地址中的網路號將被保留到結果中,而主機號將被置0,這樣就解析出了網路號,解析主機號也一樣,只需先把子網掩碼取'反',在做'與'。

五、子網掩碼的分類

1)預設子網掩碼:
即未劃分子網,對應的網路號的位都置1,主機號都置0。
A類網路預設子網掩碼:255.0.0.0
B類網路預設子網掩碼:255.255.0.0
C類網路預設子網掩碼:255.255.255.0

2)自定義子網掩碼:
將一個網路劃分為幾個子網,需要每一段使用不同的網路號或子網號,實際上我們可以認為是將主機號分為兩個部分:子網號、子網主機號。 形式如下:
未做子網劃分的ip地址:網路號+主機號
做子網劃分後的ip地址:網路號+子網號+子網主機號
也就是說ip地址在化分子網後,以前的主機號位置的一部分給了子網號,餘下的是子網主機號。

六、子網編址技術

前面幾點介紹了子網掩碼的一些知識,下面我們來看看子網劃分,不要認為子網劃分與子網掩碼沒有關係喲,子網劃分也是靠子網掩碼來實現的。

子網是指一個ip地址上生成的邏輯網路,它可以讓一個網路地址跨越多個物理網路,即一個網路地址代表多個網路(很明顯這樣做可以節省ip地址)。呵呵,聽起來是不是很蹊蹺?一個網路就這樣被莫名其妙的劃分成了許多子網?那麼這樣做有什麼用呢?

我舉個例子來跟你說吧:比如你是某個學校的網管,你的學校有四個處於不同物理位置的網路教室,每個網路教室25臺機器,你的任務是給這些機器配置ip地址和子網掩碼。你可能會覺得這再簡單不過了,申請4個C類地址,每個教室一個,然後在一一配置不就搞定了。嗯,這樣做理論上沒錯,但你有沒有想到這樣做很浪費,你一共浪費了(254-25)*4=916個ip地址,如果所有的網管都像你這樣做,那麼internet上的ip地址將會在極短的時間內枯竭,顯然,你是不能這樣做,你應該做子網劃分。

子網劃分說白了是這樣一個事情:因為在劃分了子網後,ip地址的網路號是不變的,因此在區域網外部看來,這裡仍然只存在一個網路,即網路號所代表的那個網路;但在網路內部卻是另外一個景象,因為我們每個子網的子網號是不同的,當用化分子網後的ip地址與子網掩碼(注意,這裡指的子網掩碼已經不是預設子網掩碼了,而是自定義子網掩碼,是管理員在經過計算後得出的)做'與'運算時,每個子網將得到不同的子網地址,從而實現了對網路的劃分(得到了不同的地址,當然就能區別出各個子網了,有趣吧)。

子網編址技術,即子網劃分將會有助於以下問題的解決:
1)巨大的網路地址管理耗費:如果你是一個A類網路的管理員,你一定會為管理數量龐大的主機而頭痛的;
2)路由器中的選路表的急劇膨脹:當路由器與其他路由器交換選路表時,網際網路的負載是很高的,所需的計算量也很高;
3)IP地址空間有限並終將枯竭:這是一個至關重要的問題,高速發展的internet,使原來的編址方法不能適應,而一些ip地址卻不能被充分的利用,造成了浪費。
因此,在配置區域網或其他網路時,根據需要劃分子網是很重要的,有時也是必要的。現在,子網編址技術已經被絕大多數區域網所使用。

七、如何劃分子網及確定子網掩碼

在動手劃分之前,一定要考慮網路目前的需求和將來的需求計劃。
劃分子網主要從以下方面考慮:
1.網路中物理段的數量(即要劃分的子網數量)
2.每個物理段的主機的數量

確定子網掩碼的步驟:
第一步:確定物理網段的數量,並將其轉換為二進位制數,並確定位數n。如:你需要6個子網,6的二進位制值為110,共3位,即n=3;
第二步:按照你ip地址的型別寫出其預設子網掩碼。如C類,則預設子網掩碼為11111111.11111111.11111111.00000000;
第三步:將子網掩碼中與主機號的前n位對應的位置置1,其餘位置置0。若n=3且為
C類地址:則得到子網掩碼為11111111.11111111.11111111.11100000化為十進位制得到255.255.255.224
B類地址:則得到子網掩碼為11111111.11111111.11100000.00000000化為十進位制得到255.255.224.0
A類地址:則得到子網掩碼為11111111.11100000.00000000.00000000化為十進位制得到255.224.0.0
另:由於網路被劃分為6個子網,佔用了主機號的前3位,若是C類地址,則主機號只能用5位來表示主機號,因此每個子網內的主機數量=(2的5次方)-2=30,6個子網總共所能標識的主機數將小於254,這點請大家注意!

解惑:
1.你可能有這樣的疑問,比如在上面的例子裡,6的二進位制值為110,那麼為什麼要將子網掩碼中與主機號的前n位對應的位置都置1,而不是用6的二進位制110去替代前n位呢?
呵呵,這個問題提的很好,答案是這樣的:我們計運算元網掩碼的目的是什麼?就是希望它在做'與'的時候能夠解析出網路號,也就是說它與網路號所對應的位置都應該是1(當然包括與子網號所對應的位置),那麼很顯然,你寫上110是不對的,如果你這麼寫,那麼它的意義是主機號的前兩位作為子網號,那麼這樣將最多劃分2個子網(不明白沒關係,下面有計運算元網數量的方法),與我們當初所要劃分的6個子網顯然是不一致的。這樣解釋你能明白馬?

2.細心的人可能會發現,劃分4個子網,5個子網和6個子網的子網掩碼是一樣的,同為255.255.255.224,是不是錯了呢?三個子網掩碼應該不同呀?呵呵,是這樣的,因為4,5,6的二進位制值都是3為,因此在子網掩碼中這三位都置1,劃分是沒有問題的,只是你的理解上有一點小小的問題,劃分為4個子網,其實可以理解為劃分為6個子網,但你只使用了其中的4個。比如你想劃分8個子網,與劃分14個子網所得到的子網掩碼是一樣的,都佔用了4位作為子網號。

八、相關判斷方法

1)如何判斷是否做了子網劃分?
這個問題很簡單,如果它使用了預設子網掩碼,那麼表示沒有作子網劃分;反之,則一定作了子網劃分。

2)如何計運算元網地址?
還是老辦法,將ip地址與子網掩碼的二進位制形式做'與',得到的結果即為子網地址。

3)如何計算主機地址?
這個也不用說了吧,先將子網掩碼的二進位制取'反',再與ip地址做'與'。

4)如何計運算元網數量?
這個問題大家會常常提到,還是從子網掩碼入手,主要有兩個步驟:
1.觀察子網掩碼的二進位制形式,確定作為子網號的位數n;
2.子網數量為2的n次方-2。(為什麼減2,呵呵,往下看)
舉個例子來說,比如有這樣一個子網掩碼:255.255.255.224其二進位制為:
11111111.11111111.11111111.11100000可見n=3,2的3次方為8,說明子網地址可能有
如下8種情況:
000
001
010
011
100
101
110
111
但其中代表網路自身的000;代表廣播地址的111是被保留的,所以要減2,明白了嗎?

5)如何計算總主機數量,子網內主機數量?
總主機數量=子網數量×子網內主機數量
再用一個例子給大家說明,比如子網掩碼為255.255.255.224
上面的討論知道它最多可以劃分6個子網,那麼每個子網內最多有多少個主機呢?其實上面我已經給大家算過了,由於網路被劃分為6個子網,佔用了主機號的前3位,且是C類地址,則主機號只能用5位來表示主機號,因此子網內的主機數量=(2的5次方)-2=30.
因此透過這個子網掩碼我們可以算出這個網路最多可以標識6*30=180個主機(可見,在化分子網後,整個網路所能標識的主機數量將減少)。

6)計算ip地址範圍
透過一個自定義子網掩碼,我們可以得到這個網路所有可能的ip地址範圍。
具體步驟:
1.寫出二進位制子網地址;
2.將子網地址化為十進位制;
3.計運算元網所能容納主機數;
4.得出ip範圍(起始地址:子網地址+1;終止地址:子網地址+主機數)

假設一個子網掩碼為:255.255.255.224,可知其最多可以劃分6個子網,子網內主機數為30,那麼所有可能的ip地址及計算流程如下:
子網--子網地址(二進位制)--------子網地址-----實際ip範圍
1號-11001010.01110000.00001010.00100000-202.112.10.32-202.112.10.33-202.112.10.62
2號-11001010.01110000.00001010.01000000-202.112.10.64-202.112.10.65-202.112.10.94
3號-11001010.01110000.00001010.01100000-202.112.10.96-202.112.10.97-202.112.10.126
4號-11001010.01110000.00001010.10000000-202.112.10.128-202.112.10.129-202.112.10.158
5號-11001010.01110000.00001010.10100000-202.112.10.160-202.112.10.161-202.112.10.190
6號-11001010.01110000.00001010.11000000-202.112.10.192-202.112.10.193-202.112.10.222

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