子网划分

01

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IP编址原理

    IP地址长32位，这些位被划分成4组（称为字节或八位组），每组8位。我们可使用下面3种方法描述IP地址：

• 点分十进制表示，如172.16.30.56

• 二进制，如10101100.00010000.00011110.00111000

• 十六进制，如AC.10.lE.38

    在32位的地址空间中，每位都有0或1这两种可能的取值，因此支持2^32个地址，即4294967296个。

    地址由网络部分和主机部分组成。

网络的类型决定了IP地址将如何划分成网络部分和节点部分。

A类网络地址范围

    A类网络地址的第一个字节的第一位必须为0，便可获得A类网络地址的范围：（0-127）

    00000000 = 0

    01111111 = 127

全0网络地址(00000000)被保留用于指定默认路由地址；

127被保留用于诊断。意味着只能使用编号1-126指定A类网络地址。也就是说，实际可以使用的A类网络地址数为128-2 = 126。

B类网络地址范围

    B类网络地址的第一个字节的第一位必须为1，且第二位必须为0。便可获得B类网络地址的范围：（128-191）

    10000000 = 128 

    10111111 = 191

C类网络地址范围

    C类网络地址的第一个字节的前两位必须为1，而第三位必须为0。便可获得C类网络地址的范围：（192-223）

    11000000 = 192 

    11011111 = 223

D类网络地址范围

    D类网络地址的第一个字节的前三位必须为1，而第四位必须为0。便可获得D类网络地址的范围：（224-239），用作组播地址。

    11100000 = 224 

    11101111 = 239

E类网络地址范围

    E类网络地址的第一个字节的前五位必须为1，便可获得E类网络地址的范围：（240-255），用作组播地址。

    11111000 = 240

    11111111 = 255

02

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CIDR（无类域间路由）

    其中／8—/15只能用于A类网络，／16—/23可用于A类和B类网络，而／24—/30可用于A类、B类 和C类网络。这就是大多数公司都使用A类网络地址的一大原因，因为它们可使用所有的子网掩码， 进行网络设计时的灵活性最大。

 不能使用／31和/32，因为至少需要2个主机位，这样才有可供分配给主机的IP地址。

03

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C类网络的子网划分原理

    在C类地址中，只有8位用于定义主机。而子网位从左向右延伸，中间不能留空，这意味着只能有如下C类子网掩码：

    不能使用／31和/32，因为至少需要2个主机位，这样才有可供分配给主机的IP地址。

    给网络选择子网掩码后，需要计算该子网掩码提供的子网数以及每个子网的合法主机地址和广播地址。为此，为此需要弄清楚下面5个问题。

• 选定的子网掩码将创建多少个子网？ 
• 每个子网可包含多少台主机？
• 有哪些合法的子网？
• 每个子网的广播地址是什么？
• 每个子网可包含哪些主机地址？

多少个子网？2^x个，其中x为被遮盖（取值为1)的位数。例如， 在11000000中，取值为1的位数为2, 因此子网数为2^2(4个）。

每个子网可包含多少台主机？2^y-2个，其中y为未遮盖（取值为0)的位数。例如，在11000000中，取值为0的位数为6，因此每个子网可包含的主机数为2^6 - 2 (62)个。减去的两个为子网地址和广播地址， 它们不是合法的主机地址。

有哪些合法的子网？块大小（增量）为256 - 子网掩码。一个例子是256 -192 = 64, 即子网掩码为192时， 块大小为64。从0开始不断增加64，直到到达了子网掩码值， 中间的结果就是子网， 即0、64、128和192。

每个子网的广播地址是什么？前面确定了子网为0、64、128和192，而广播地址总是下一个子网前面的数。例如，子网0的广播地址为63，因为下个子网为64；子网 64的广播地址为127，因为下一个子网为128；以此类推。最后一个子网的广播地址总是255。

合法的主机地址有哪些？合法的主机地址位于两个子网之间，但全为0和全为1的地址除外。例如，如果子网号为64，而广播地址为127，则合法的主机地址范围为65-126。即子网地址和广播地址之间的数字。

04

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C类网络的子网划分实例

示例1C＃: 255.255.255.128 (/25)

128的二进制表示为10000000，只有1位用于定义子网，余下7位用于定义主机。这里将对C类网络192.168.10.0进行子网划分。

网络地址＝192.168.10.0

子网掩码＝255.255.255.128

下面来回答前面的5大问题。

多少个子网？在128 (10000000)中，取值为1的位数为1。 因此答案为2^1 = 2。每个子网多少台主机？有7个主机位取值为0 (10000000)， 因此答案是2^7 - 2 = 126台主机。 

有哪些合法的子网？256 -128 = 128。需要从0开始不断增加块大小， 因此子网为0和128。

每个子网的广播地址是什么？下一个子网之前的数字是当前子网的广播地址。对于子网0，下一个子网为128，因此其广播地址为127。

每个子网包含哪些合法的主机地址？合法的主机地址为子网地址和广播地址之间的数字。要 确定主机地址，最简单的方法是写出子网地址和广播地址，这样合法的主机地址就显而易见 了。下面列出了子网0和128以及它们的合法主机地址范围和广播地址。

示例2C#: 255.255.255.192 (/26)

示例3C#: 255.255.255.224 (/27)

示例4C#: 255.255.255.252 (/30)

05

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B类网络的子网划分实例

下面是B类网络可使用的全部子网掩码。与C类网络相比，B类网络可使用的子网掩码多得多：

B类网络的子网划分过程与C类网络极其相似， 只是可供使用的主机位更多，从第三个字节开始 。

示例1B＃: 255.255.128.0 (/17)

网络地址＝172.16.0.0

子网掩码＝255.255.128.0

多少个子网？2^1 = 2（10000000.00000000）。

每个子网多少台主机？2^15 - 2 = 32766（第三个字节7位，第四个字节8位）。

有哪些合法的子网？256 - 128 = 128，因此子网为0和128。鉴于子网划分是在第二个字节中进行的， 因此子网号实际上为0.0和128.0，如下面所示。这些数字与C类网络相同， 我们将其用于第三个字节，并将第四个字节设置为零。

每个子网的广播地址是什么？

合法的主机地址是什么？

下面列出了这两个子网及其合法主机地址范围和广播地址。

示例2B＃: 255.255.192.0 (/18)

网络地址＝172.16.0.0

子网掩码＝255.255.192.0

多少个子网？2^2 = 4（11000000.00000000）。

每个子网多少台主机？2^14 - 2 = 16382（第三个字节6位，第四个字节8位）。

有哪些合法的子网？256-192 = 64，因此子网为0、64、128和192。鉴于子网划分是在第三个字节中进行的， 因此子网号实际上为0.0、64.0、128.0和192.0，如下面所示。

每个子网的广播地址是什么？

合法的主机地址是什么？

下面列出了这4个子网及其合法主机地址范围和广播地址。

示例3B＃: 255.255.255.0 (/24)

    与大家通常认为的相反，将子网掩码255.255.255.0用于B类网络时，我们并不将其称为C类子网掩码。看到该子网掩码用于B类网络时，很多人都认为它是一个C类子网掩码，这太奇怪了。这是一个将8位用于子网划分的B类子网掩码，从逻辑上说，它不同于C类子网掩码。下面的子网划分非常简单：

网络地址＝172.16.0.0

子网掩码＝255.255.255.0

多少个子网？2^8 = 256（11111111.00000000）。

每个子网多少台主机？2^8 - 2 = 254（第四个字节8位）。

有哪些合法的子网？256-255= 1，因此子网为0、1、2、3......255等。

每个子网的广播地址是什么？ 

合法的主机地址是什么？

下面列出了使用子网掩码255.255.255.0时，该B类网络包含的前4个子网和后2个子网以及这些子网的合法主机地址范围和广播地址。

示例4B＃: 255.255.255.128 (/25)

网络地址＝172.16.0.0

子网掩码＝255.255.255.128

多少个子网？2^9 = 512（11111111.10000000）。

每个子网多少台主机？2^7 - 2 = 126。

有哪些合法的子网？这是比较棘手的部分。256-255 = 1，因此第三个字节的可能取值为0、1、2、3等；但别忘了， 第四个字节还有一个子网位。还记得前面如何在C类网络中处理只有一个子网位的情况吗？这里的处理方式相同。第三字节的每个可能取值对应于两个子网，因此总共有512个子网。例如，如果第三个字节的取值为3，则对应的两个子网为 3.0和3.128。

每个子网的广播地址是什么？ 

合法的主机地址是什么？

下面列出了使用子网掩码255.255.255.128时，该B类网络包含的前8个和后2个子网以及这些子网的合法主机地址范围和广播地址。

示例5B＃: 255.255.255.192 (/26)

网络地址＝172.16.0.0

子网掩码＝255.255.255.192

多少个子网？2^10 = 1024（11111111.11000000）。

每个子网多少台主机？2^6 -2 = 62。

有哪些合法的子网？256-192 = 64，合法的子网如下所示。

每个子网的广播地址是什么？

合法的主机地址是什么？

下面列出了前8个子网和后4个子网以及这些子网的合法主机地址范围和广播地址。

06

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A类网络的子网划分实例

下面是A类网络可使用的全部子网掩码。与BC类网络相比，A类网络可使用的子网掩码多得多：

示例1A＃:255.255.0.0 (/16)

网络地址＝10.0.0.0

子网掩码＝255.255.0.0

多少个子网？2^8 = 256（11111111.00000000.00000000）。

每个子网的主机数？2^16 - 2 = 65534。

有哪些合法的子网？需要考虑哪些字节？只有第二个字节。256-255=1，因此子网为10.0.0.0、10.1.0.0、10.2.0.0、10.3.0.0、......、10.255.0.0。

每个子网的广播地址是什么？

合法的主机地址是什么？

下面列出了使用子网掩码/16时，A类私有网络10.0.0.0的前两个和后两个子网以及这些子网的合法主机地址范围和广播地址。 

示例2A＃: 255.255.240.0 (/20) 

子网掩码为255.255.240.0时，12位用于子网划分，余下12位用于主机编址。

网络地址＝10.0.0.0

子网掩码＝255.255.240.0

多少个子网？2^12 = 4096（11111111.11110000.00000000）。 

每个子网的主机数？2^12 - 2 = 4094。 

有哪些合法的子网？需要考虑哪些字节？第二和第三个字节。在第二个字节中，子网号的间隔为1（因为全为1），在第三个字节中，子网号为0、16、32等，因为256 - 240 = 16。

每个子网的广播地址是什么？

合法的主机地址是什么？

下面列出了前3个和最后一个子网的主机地址范围。

示例3A＃: 255.255.255.192 (/26) 

网络地址＝10.0.0.0

子网掩码＝255.255.255.192

这个例子将第二个、第三个和第四个字节用于划分子网。

多少个子网？2^18 = 262144（11111111.11111111.11000000）。

每个子网的主机数？2^6 - 2 = 62。

有哪些合法的子网？在第二个和第三个字节中，子网号间隔为1（因为全为1），而在第四个字节中，子网号间隔为64。

每个子网的广播地址是什么？

合法的主机地址是什么？

下曲列出了使用子网掩码255.255.255.192时，A类网络10.0.0.0的前4个子网以及这些子网的合法主机地址范围和广播地址。