子网掩码和子网划分

子网掩码与子网划分

一、摘要

    近期在我的论坛中大家对子网掩码以及子网划分的讨论比较多，因为前面也写了关于ip地址的教程，为了延续性，就写了这个关于子网掩码与子网划分的教程，学这篇教程需要一定的基础（高手当然除外），建议读过前面的关于ip的教程后，再读本教程。准备好了吗？我们开始吧！！

二、子网掩码的概念及作用

    子网掩码是一个应用于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。

三、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！

四、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（即未划分子网），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。

    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，不影响结果，'0'在做'与'运算时，将得到0，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',在做'与'。

五、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地址在化分子网后，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。

六、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。

    子网是指一个ip地址上生成的逻辑网络，它可以让一个网络地址跨越多个物理网络，即一个网络地址代表多个网络（很明显这样做可以节省ip地址）。呵呵，听起来是不是很蹊跷？一个网络就这样被莫名其妙的划分成了许多子网？那么这样做有什么用呢？
我举个例子来跟你说吧：比如你是某个学校的网管，你的学校有四个处于不同物理位置的网络教室，每个网络教室25台机器，你的任务是给这些机器配置ip地址和子网掩码。你可能会觉得这再简单不过了，申请4个C类地址，每个教室一个，然后在一一配置不就搞定了。嗯，这样做理论上没错，但你有没有想到这样做很浪费，你一共浪费了(254-25)*4=916个ip地址，如果所有的网管都像你这样做，那么internet上的ip地址将会在极短的时间内枯竭，显然，你是不能这样做，你应该做子网划分。

    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。

七、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的5次方）－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！

    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。

八、相关判断方法

    1）如何判断是否做了子网划分？
    这个问题很简单，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。

    2）如何计算子网地址？
    还是老办法，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。

    3）如何计算主机地址？
    这个也不用说了吧，先将子网掩码的二进制取'反'，再与ip地址做'与'。

    4）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的n次方－2。（为什么减2，呵呵，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，明白了吗？

    5）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）。

    6）计算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号－11001010.01110000.00001010.00100000－202.112.10.32－202.112.10.33-202.112.10.62
    2号－11001010.01110000.00001010.01000000－202.112.10.64－202.112.10.65-202.112.10.94
    3号－11001010.01110000.00001010.01100000－202.112.10.96－202.112.10.97-202.112.10.126
    4号－11001010.01110000.00001010.10000000－202.112.10.128－202.112.10.129-202.112.10.158
    5号－11001010.01110000.00001010.10100000－202.112.10.160－202.112.10.161-202.112.10.190
    6号－11001010.01110000.00001010.11000000－202.112.10.192－202.112.10.193-202.112.10.222





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