IP和子网掩码划分方法

IP和子网掩码
我们都知道，ＩＰ是由四段数字组成，在此，我们先来了解一下3类常用的ＩＰ
　　A类IP段　 0.0.0.0 到127.255.255.255
　　B类IP段　 128.0.0.0 到191.255.255.255
　　C类IP段　 192.0.0.0 到223.255.255.255

　　ＸＰ默认分配的子网掩码每段只有255或0
　　Ａ类的默认子网掩码　255.0.0.0　　　　　一个子网最多可以容纳1677万多台电脑
　　Ｂ类的默认子网掩码　255.255.0.0　　　　一个子网最多可以容纳6万台电脑
　　Ｃ类的默认子网掩码　255.255.255.0　　　一个子网最多可以容纳254台电脑


　　要想在同一网段，只要网络标识相同就可以了，那要怎么看网络标识呢？首先要做的是把每段的ＩＰ转换为二进制,把子网掩码切换至二进制，我们会发现，所有的子网掩码是由一串[red]连续[/red]的1和一串[red]连续[/red]的0组成的（一共4段，每段8位，一共32位数）。
　　255.0.0.0　　　 11111111.00000000.00000000.00000000
　　255.255.0.0　　 11111111.11111111.00000000.00000000
　　255.255.255.0  11111111.11111111.11111111.00000000
　　这是A/B/C三类默认子网掩码的二进制形式，其实，还有好多种子网掩码，只要是一串连续的1和一串连续的0就可以了（每段都是8位）。如 11111111.11111111.11111000.00000000，这也是一段合法的子网掩码。子网掩码决定的是一个子网的计算机数目，计算机公式是2的m次方，其中，我们可以把m看到是后面的多少颗0。如255.255.255.0转换成二进制，那就是 11111111.11111111.11111111.00000000，后面有8颗0，那m就是8，255.255.255.0这个子网掩码可以容纳 2的8次方（台）电脑，也就是256台，但是有两个ＩＰ是不能用的，那就是最后一段不能为0和255，减去这两台，就是254台。我们再来做一个。
　　255.255.248.0这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑？
　　计算方法：
　　把将其转换为二进制的四段数字（每段要是8位，如果是0，可以写成8个0，也就是00000000）
　　11111111.1111111.11111000.00000000
　　然后，数数后面有几颗0，一共是有11颗，那就是2的11次方，等于2048，这个子网掩码最多可以容纳2048台电脑。
　　一个子网最多可以容纳多少台电脑你会算了吧，下面我们来个逆向算法的题。
　　一个公司有530台电脑，组成一个对等局域网，子网掩码设多少最合适？
　　首先，无疑，530台电脑用Ｂ类ＩＰ最合适（Ａ类不用说了，太多，Ｃ类又不够，肯定是Ｂ类），但是B类默认的子网掩码是255.255.0.0，可以容纳6万台电脑，显然不太合适，那子网掩码设多少合适呢？我们先来列个公式。
　　2的m次方＝560
　　首先，我们确定2一定是大于8次方的，因为我们知道2的8次方是256，也就是Ｃ类ＩＰ的最大容纳电脑的数目，我们从9次方一个一个试2的9次方是 512，不到560，2的10次方是1024，看来2的10次方最合适了。子网掩码一共由32位组成，已确定后面10位是0了，那前面的22位就是1，最合适的子网掩码就是：11111111.11111111.11111100.00000000，转换成10进制，那就是255.255.252.0。

　　分配和计算子网掩码你会了吧，下面，我们来看看ＩＰ地址的网段。
　　相信好多人都和偶一样，认为ＩＰ只要前三段相同，就是在同一网段了，其实，不是这样的，同样，我样把ＩＰ的每一段转换为一个二进制数，这里就拿ＩＰ：192.168.0.1，子网掩码：255.255.255.0做实验吧。
　　192.168.0.1
　　11000000.10101000.00000000.00000001
　　（这里说明一下，和子网掩码一样，每段8位，不足8位的，前面加0补齐。）
　　ＩＰ　　　　11000000.10101000.00000000.00000001
　　子网掩码　　11111111.11111111.11111111.00000000
　　在这里，向大家说一下到底怎么样才算同一网段。
　　要想在同一网段，必需做到网络标识相同，那网络标识怎么算呢？各类ＩＰ的网络标识算法都是不一样的。Ａ类的，只算第一段。Ｂ类，只算第一、二段。Ｃ类，算第一、二、三段。
　　算法只要把ＩＰ和子网掩码的每位数AND就可以了。
　　AND方法：0和1＝0　0和0＝0　1和1＝1
　　如：And　192.168.0.1，255.255.255.0，先转换为二进制，然后AND每一位
　　ＩＰ　　　　　　11000000.10101000.00000000.00000001
　　子网掩码　　　　11111111.11111111.11111111.00000000
　　得出AND结果　 11000000.10101000.00000000.00000000
　　转换为十进制192.168.0.0，这就是网络标识，
　　再将子网掩码反取，也就是00000000.00000000.00000000.11111111，与IP　AND
　　得出结果00000000.00000000.00000000.00000001，转换为10进制，即0.0.0.1，
　　这0.0.0.1就是主机标识。要想在同一网段，必需做到网络标识一样。

　　我们再来看看这个改为默认子网掩码的Ｂ类ＩＰ
　　如ＩＰ：188.188.0.111，188.188.5.222，子网掩码都设为255.255.254.0，在同一网段吗？
　　先将这些转换成二进制
　　188.188.0.111　10111100.10111100.00000000.01101111
　　188.188.5.222　10111100.10111100.00000101.11011010
　　255.255.254.0　11111111.11111111.11111110.00000000
　　分别AND，得
　　10111100.10111100.00000000.00000000
　　10111100.10111100.00000100.00000000
　　网络标识不一样，即不在同一网段。
　　判断是不是在同一网段，你会了吧，下面，我们来点实际的。
　　一个公司有530台电脑，组成一个对等局域网，子网掩码和ＩＰ设多少最合适？
　　子网掩码不说了，前面算出结果来了11111111.11111111.11111100.00000000，也就是255.255.252.0
　　我们现在要确定的是ＩＰ如何分配，首先，选一个Ｂ类ＩＰ段，这里就选188.188.x.x吧
　　这样，ＩＰ的前两段确定的，关键是要确定第三段，只要网络标识相同就可以了。我们先来确定网络号。（我们把子网掩码中的1和IP中的?对就起来，0和*对应起来，如下：）
　　255.255.252.0　11111111.11111111.11111100.00000000
　　188.188.x.x　　10111100.10111100.??????**.********
　　网络标识　　　10111100.10111100.??????00.00000000
　　由此可知，?处随便填（只能用0和1填，不一定全是0和1），我们就用全填0吧，*处随便，这样呢，我们的ＩＰ就是
　　10111100.10111100.000000**.********，一共有530台电脑，ＩＰ的最后一段1～254可以分给254台计算机，530/254＝2.086，采用进1法，得整数3，这样，我们确定了ＩＰ的第三段要分成三个不同的数字，也就是说，把000000**中的**填三次数字，只能填1和0，而且每次的数字都不一样，至于填什么，就随我们便了，如00000001，00000010，00000011，转换成二进制，分别是1，2，3，这样，第三段也确定了，这样，就可以把ＩＰ分成188.188.1.y，188.188.2.y，188.188.3.y，y处随便填，只要在1～254范围之内，并且这530台电脑每台和每台的ＩＰ不一样，就可以了。

 

子网掩码的计算与划分说解

简单的说，IP地址分5类，常见的地址是A、B、C类

A类

1.0.0.0 到126.0.0.0

0.0.0.0 和127.0.0.0保留

B

128.1.0.0到191.254.0.0

128.0.0.0和191.255.0.0保留

C

192.0.1.0 到223.255.254.0

192.0.0.0和223.255.255.0保留

D

224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播

E

240.0.0.0到255.255.255.254保留

255.255.255.255用于广播

 

子网编址（subnet addressing）技术，又叫子网寻径（subnet routing），英文简称subnetting，是最广泛使用的IP网络地址复用方式，目前已经标准化，并成为IP地址模式的一部分。

 

32位的IP地址分为两部分，即网络号和主机号，分别把他们叫做IP地址的“网间网部分”和“本地部分”。子网编址技术将“本地部分”进一步划分为“物理网络”部分和“主机”两部分，其中“物理网络”部分用于标识同一IP网络地址下的不同物理网络，常称为“掩码位”、“子网掩码号”，或者“子网掩码ID”，不同子网就是依据这个掩码ID来识别的。

 

按IP协议的子网标准规定，每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP地址中的某位为网络地址（包括网络部分和子网掩码号）中的一位；若位模式中的某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。

 

例如二进制位模式：11111111 11111111 11111111 00000000中，前三个字节全1，代表对应IP地址中最高的三个字节为网络地址；后一个字节全0，代表对应IP地址中最后的一个字节为主机地址。为了使用的方便，常常使用“点分整数表示法”来表示一个IP地址和子网掩码，例如B类地址子网掩码（11111111 11111111 00000000 00000000）为：255.255.0.0。

 

IP协议关于子网掩码的定义提供一定的灵活性，允许子网掩码中的“0”和“1”位不连续。但是，这样的子网掩码给分配主机地址和理解寻径表都带来一定困难，并且，极少的路由器支持在子网中使用低序或无序的位，因此在实际应用中通常各网点采用连续方式的子网掩码。像255.255.255.64和255.255.255.160等一类的子网掩码不推荐使用

 

子网掩码与IP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。例如：有一个C类地址为：192.9.200.13，按其IP地址类型，它的缺省子网掩码为：255.255.255.0，则它的网络号和主机号可按如下方法得到：

 

第1步，将IP地址192.9.200.13转换为二进制11000000 00001001 11001000 00001101

 

第2步，将子网掩码255.255.255.0转换为二进制11111111 11111111 11111111 00000000

 

第3步，将以上两个二进制数逻辑进行与（AND）运算，得出的结果即为网络部分。“11000000 00001001 11001000 00001101”与“11111111 11111111 11111111 00000000”进行“与”运算后得到“11000000 00001001 11001000 00000000”，即“192.9.200.0”，这就是这个IP地址的网络号，或者称“网络地址”。

 

第4步，将子网掩码的二进制值取反后，再与IP地址进行与（AND）运算，得到的结果即为主机部分。如将“00000000 00000000 00000000 11111111（子网掩码的取值）反”与“11000000 00001001 11001000 00001101”进行与运算后得到“00000000 00000000 00000000 00001101”，即“0.0.0.13”，这就是这个IP地址主机号（可简化为“13”）。

 

二、子网掩码的划分

 

如果要将一个网络划分成多个子网，如何确定这些子网的子网掩码和IP地址中的网络号和主机号呢？本节就要向大家介绍。子网划分的步骤如下：

 

第1步，将要划分的子网数目转换为2的m次方。如要分8个子网，8=2³。如果不是愉好是2的多少次方，则取大为原则，如要划分为6个，则同样要考虑2³。

 

第2步，将上一步确定的幂m按高序占用主机地址m位后，转换为十进制。如m为3表示主机位中有3位被划为“网络标识号”占用，因网络标识号应全为“1”，所以主机号对应的字节段为“11100000”。转换成十进制后为224，这就最终确定的子网掩码。如果是C类网，则子网掩码为255.255.255.224；如果是B类网，则子网掩码为255.255.224.0；如果是A类网，则子网掩码为255.224.0.0。

 

在这里，子网个数与占用主机地址位数有如下等式成立：2^m≥n。其中，m表示占用主机地址的位数；n表示划分的子网个数。根据这些原则，将一个C类网络分成4个子网。

 

为了说明问题，现再举例。若我们用的网络号为192.9.200，则该C类网内的主机IP地址就是192.9.200.1～192.9.200.254，现将网络划分为4个子网，按照以上步骤：4=2²，则表示要占用主机地址的2个高序位，即为11000000，转换为十进制为192。这样就可确定该子网掩码为：192.9.200.192。4个子网的IP地址的划分是根据被网络号占住的两位排列进行的，这四个IP地址范围分别为：

 

（1）第1个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 00000001”到“11000000 00001001 11001000 00111110”，注意它们的最后8位中被网络号占住的两位都为“00”，因为主机号不能全为“0”和“1”，所以没有11000000 00001001 11001000 00000000和11000000 00001001 11001000 00111111这两个IP地址（下同）。注意实际上此时的主机号只有最后面的6位。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.1~192.9.200.62。而这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 00000000，为192.9.200.0。

 

（2）第2个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 01000001”到“11000000 00001001 11001000 01111110” ，注意此时被网络号所占住的2位主机号为“01”。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.65~192.9.200.126。对应这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 01000000，为192.9.200.64。

 

（3）第3个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 10000001”到“11000000 00001001 11001000 10111110” ，注意此时被网络号所占住的2位主机号为“10”。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.129~192.9.200.190。对应这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 10000000，为192.9.200.128。

 

（4）第4个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 11000001”到“11000000 00001001 11001000 11111110” ，注意此时被网络号所占住的2位主机号为“11”。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.193~192.9.200.254。对应这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 11000000，为192.9.200.192。

 

在此列出A、B、C三类网络子网数目与子网掩码的转换表，如表5.1所示，供参考。

 

表1     子网划分与子网掩码对应表

 

A类网络划分子网数与对应的子网掩码

 

子网数目        占用主机号位数        子网掩码        子网中可容纳的主机数

 

2        1        255.128.0.0        8388606

 

4        2        255.192.0.0        4194302

 

8        3        255.224.0.0        2097150

 

16        4        255.240.0.0        1048574

 

32        5        255.258.0.0        524286

 

64        6        255.253.0.0        262142

 

128        7        255.254.0.0        131070

 

256        8        255.255.0.0        65534

 

B类网络划分子网数与对应的子网掩码

 

子网数目        占用主机号位数        子网掩码        子网中可容纳的主机数

 

2        1        255.255.128.0        32766

 

4        2        255.255.192.0        16382

 

8        3        255.255.224.0        8190

 

16        4        255.255.240.0        4094

 

32        5        255.255.248.0        2046

 

64        6        255.255.252.0        1022

 

128        7        255.255.254.0        510

 

256        8        255.255.255.0        254

 

C类网络划分子网数与对应的子网掩码

 

子网数目        占用主机号位数        子网掩码        子网中可容纳的主机数

 

2        1        255.255.255.128        126

 

4        2        255.255.255.192        62

 

8        3        255.255.255.224        30

 

16        4        255.255.255.240        14

 

32        5        255.255.255.248        6

 

64        6        255.255.255.252        2

 

三、快速计算子网掩码的方法

 

最后介绍三种快速计算机子网掩码的方法。

 

1. 利用子网数来计算

 

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。然后按以下基本步骤进行计算：

 

第1步，将子网数目转化为二进制来表示；

 

第2步，取得子网数二进制的位数（n）；

 

第3步，取得该IP地址类的子网掩码，然后将其主机地址部分的的前n位置“1”，即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

 

为了便于理解，现举例说明如下：现假如要将一B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网，则它的子网掩码的计算机方法如下（对应以上各基本步骤）：

第1步，首先要划分成27个子网，“27”的二进制为“11011”；

第2步，该子网数二进制为五位数，即n = 5；

第3步，将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机号前5位全部置“1”，即可得到 255.255.248.0，这就是划分成 27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

 

2. 利用主机数来计算

 

利用主机数来计算子网掩码的方法与上类似，基本步骤如下：

 

第1步，将子网中需容纳的主机数转化为二进制；

 

第2步，如果主机数小于或等于254（因为要去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制位数，为n，这里肯定 n=8，这就是说主机地址将占据不止8位。

 

第3步，将255.255.255.255的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将n位全部置为 0，即为子网掩码值。

 

举例如下。如要将一B类IP地址为168.195.0.0的网络划分成若干子网，要求每个子网内有主机数为700台，则该子网掩码的计算方法如下（也是对应以上各基本步骤）：

第1步，首先将子网中要求容纳的主机数“700”转换成二进制，得到1010111100。

第2步，计算出该二进制的位数为10位，即n = 10

第3步，将255.255.255.255从后向前的10位全部置“0”,得到的二进制数为“11111111.11111111.11111100.00000000”，转换成十进制后即为255.255.252.0，这就是该要划分成主机数为700的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

 

3. 子网ID增量计算法

其基本计算步骤如下：

第1步，将所需的子网数转换为二进制，如所需划分的子网数为“4”，则转换成成二进制为00000100；

第2步，取子网数的二进制中有效位数，即为向缺省子网掩码中加入的位数（既向主机ID中借用的位数）。如前面的00000100，有效位为“100”，为3位；

第3步，决定子网掩码。如IP地址为B类129.20.0.0网络，则缺省子网掩码为：255.255.0.0，借用主机ID的3位以后变为：255.255.224（11100000）0，即将所借的位全表示为1，用作子网掩码。

第4步，将所借位的主机ID的起始位段最右边的“1”转换为十进制，即为每个子网ID之间的增量，如前面的借位的主机ID起始位段为“11100000”，最右边的“1”，转换成十进制后为2⁵=32。

第5步，产生的子网ID数为：2^m-2 （m为向缺省子网掩码中加入的位数），如本例向子网掩码中添加的位数为3，则可用子网ID数为：2³-2=6个；

第6步，将上面产生的子网ID增量附在原网络ID之后的第一个位段，便形成第一个子网网络ID 129.20.32.0；

第7步，重复上步操作，在原子网ID基础上加上一个子网ID增量，依次类推，直到子网ID中的最后位段为缺省子网掩码位用主机ID位之后的最后一个位段值，这样就可得到所有的子网网络ID。如缺省子网掩码位用主机ID位之后的子网ID为255.255.224.0，其中的“224”为借用主机ID后子网ID的最后一位段值，所以当子网ID通过以上增加增量的方法得到129.20.224.0时便终止，不要再添加了。