IPv4、IPv6地址、组播地址及子网子划分详解二子网划分

  • 5、子网划分
  • ５.1、子网掩码
  • 5.2、无类域间选择CIDR
  • 5.3、根据子网掩码和CIDR值划分子网
  • 5.4、二进制AND运算在划分子网中应用

5、子网划分

我们在确定的A类、B类、C类网络后，会发现A类16,777,214个可用地址，B类65,534个可用地址、C类254个，如果都在一个网络里，那会发生什么，大量的流量、广播充斥在一个网络里，直接崩溃。我们需要做的通过增加广播域，使同一网段中只有一定数量的设备，一是减少冲突，不会形成广播风暴，使数据流不至于拥挤，硬件上使用交换机和路由器来解决，交换机来对冲突域进行分割，交换机每个端口都是独立的冲突域；路由器对广播域进行分割，路由器不转发广播将广播发送到其它网络。这样就需要进行子网划分，将大型网络划分成一段段子网络。

这样的好处就是在一个网络内减少网络流量，方便管理（易于找到问题），网速变快。

前面已经讲述了网络号（网络地址），路由器是根据网络号先找到位置，再根据具体的主机号找到主机。

５.1、子网掩码

通过分配子网掩码来确定属于哪部分子网，子网掩码使用与IP地址一样的格式也是32位，使用子网掩码（subnet masking）决定IP地址中哪部分为网络部分，哪部分为主机部分。由1和0组成，其中1表示IP地址的网络地址或子网地址，0表示IP 地址的节点地址部分。子网是在节点地址部分上进行划分的。

网络 二进制 十进制子网掩码
A类 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0
B类 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0
C类 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0

1代表网络位，0代表主机位任意变化。默认的A类 、B类、C类子网掩码网络地址不变，变动的是节点地址部分。

子网掩码255.255.0.0就意味着，后面00000000 00000000都可变化的，有2¹⁶=65,534种可能性，可用地址数量为2¹⁶-2=65,534，255.255.255.0后面的节点地址00000000有2⁸可能性，可用地址数量为2⁸-2=254。

上图中子网掩码240、190从哪里来的？
240=2⁷+2⁶+2⁵+2⁴，190=2⁷+2⁶，子网掩码二进制地址上节点地址不为0，意味着有1的网络位出现。默认的A类、B类、C类子网掩码节点地址全为0，只有一个子网，当节点地址中有1时已进行子网划分，在节点地址出现一个１有两个子网、两个1时有4个子网、三个1时有8个子网、四个时有16个子网。255.255.255.240表明这个地址属于16个子网中的一个，每个子网的范围是256-240=16。

5.2、无类域间选择CIDR

192.168.10.0/24，这个/24就是CIDR 的“斜线记法”， 它又称为CIDR记法。24为网络前缀，是根据IP地址192.168.10的子网掩码而得来的，它的子网掩码是255.255.255.0,二进制表示为11111111 11111111 11111111 00000000，总计24个1。

192.168.10.0/24也指出这个IP地址的子网掩码是255.255.255.0。CIDR使用各种长度的“网络前缀”来代替分类地址中的网络号和子网号。无类域间选择CIDR不好记，就记住超网。

子网掩码与CIDR值在子网划分时的对应表

子网掩码 CIDR值 二进制子网掩码
255.0.0.0 /8 11111111 00000000 00000000 00000000
255.128.0.0 /9 11111111 10000000 00000000 00000000
255.192.0.0 /10 11111111 11000000 00000000 00000000
255.224.0.0 /11 11111111 11100000 00000000 00000000
255.240.0.0 /12 11111111 11111000 00000000 00000000
255.248.0.0 /13 11111111 11111000 00000000 00000000
255.252.0.0 /14 11111111 11111100 00000000 00000000
255.254.0.0 /15 11111111 11111110 00000000 00000000
255.255.0.0 /16 11111111 11111111 00000000 00000000
255.255.128.0 /17 11111111 11111111 10000000 00000000
255.255.192.0 /18 11111111 11111111 11000000 00000000
255.255.224.0 /19 11111111 11111111 11100000 00000000
255.255.240.0 /20 11111111 11111111 11110000 00000000
255.255.248.0 /21 11111111 11111111 11111000 00000000
255.255.252.0 /22 11111111 11111111 11111100 00000000
255.255.254.0 /23 11111111 11111111 11111110 00000000
255.255. 255.0 /24 11111111 11111111 11111111 00000000
255.255. 255.128 /25 11111111 11111111 11111111 10000000
255.255. 255.192 /26 11111111 11111111 11111111 11000000
255.255. 255.224 /27 11111111 11111111 11111111 11100000
255.255. 255.240 /28 11111111 11111111 11111111 11110000
255.255. 255.248 /29 11111111 11111111 11111111 11111000
255.255. 255.252 /30 11111111 11111111 11111111 11111100

找规律，可以看到变化数0、128(2⁷)、192(2⁷+2⁶)、224(2⁷+2⁶+2⁵)、240(2⁷+2⁶+2⁵+2⁴)、248(2⁷+2⁶+2⁵+2⁴+2³)、252(2⁷+2⁶+2⁵+2⁴+2³+2²)。

5.3、根据子网掩码和CIDR值划分子网

在划分前我们必须考虑几个问题，查看上面的子网掩码和CIDR值，不同的值能划分多少个子网，每个子网能接多少节点？为什么我们看到的可用地址数量为2⁸-2=254，-2减除的是什么东西？

先从最简单的开始，255.255. 255.0(/24), 子网掩码二进制是11111111 11111111 11111111 00000000,1的部分是前缀不变，可变的是后面00000000，那就有2⁸种变化 ，可用节点地址数量为2⁸=256，如果IP网络地址是192.168.10,那这段IP地址范围是192.168.10.0~192.168.10.255,主机位为0表示当前网段，主机位为255是当前192.168.10这个网段的广播地址。可用的就是2⁸-2=254个网址。只有一个子网。

根据CCNA第七版计算方法，子网数=2x,x=节点地址上多少个1；主机数=2y-2, y=节点地址0的数量；块大小=256-子网掩码，比如：子网掩码255.255. 255.128，块大小=256-128=128。

255.255.255.128 (/25)，子网掩码二进制是11111111 11111111 11111111 10000000。
网络地址：192.168.10， 子网掩码：255.255. 255.128
节点地址=2⁷-2=126台主机，除去一个当前网段，一个广播地址。
有两个子网，192.168.10.0~192.168.10.127、192.168.10.128—192.168.10.254。

255.255.255.192(/26)
子网数：22=4个子网 主机数：26-2=62 块大小：256-192=64

子网 第一个主机地址 最后一个主机地址 广播地址
0 192.168.10.1 192.168.10.62 192.168.10.63
64 192.168.10.65 192.168.10.126 192.168.10.127
128 192.168.10.129 192.168.10.190 192.168.10.191
192 192.168.10.192 192.168.10.254 192.168.10.255

255.255.255.224(/27)
子网数：23=8个子网 主机数：25-2=30 块大小：256-224=32

子网 第一个主机地址 最后一个主机地址 广播地址
0 192.168.10.1 192.168.10.30 192.168.10.31
32 192.168.10.33 192.168.10.62 192.168.10.63
64 192.168.10.65 192.168.10.94 192.168.10.95
96 192.168.10.97 192.168.10.126 192.168.10.127
128 192.168.10.129 192.168.10.158 192.168.10.159
160 192.168.10.161 192.168.10.190 192.168.10.191
192 192.168.10.193 192.168.10.222 192.168.10.223
224 192.168.10.225 192.168.10.254 192.168.10.255
以上是C类网络，B类网络和A类网络同样计算方法。

在应用中是通过CIDR是把几个标准网络合成一个大的网络。

192.168.0.0/23、192.168.0.0/22、192.168.0.0/21，CIDR值都小于C类网络的24-30，就不能称为叫做路由汇总，这叫做无类域间路由或超网。

5.4、二进制AND运算在划分子网中应用

AND运算方法：0 and 1＝0； 0 and 0＝0； 1 and 1＝1；
计算出IP地址，是属于哪个网段？

总结：子网划分很多人对节点地址中1变化来划分子网范围不理解，这里1的变化进行运算来看产生结果。
192.168.10.作为网络地址，子网掩码255.255.224，CIDR值是/27看节点地址的变化。
27指的的27个1，除去前网络地址3*8=24个，余下的就3个。224的二进制值是11100000，1代表网络位，0代表主机位，这也是子网掩码节点地址的二进制。产生的子网是23=8个子网，这八个子网怎么来的？是因为在节点地址产生8个网段。

1的组合 十进制值 网段 后5个0变化的范围
0000 0000 0 子网为192.168.10.0 192.168.10.0~192.168.10.31
0010 0000 32 子网为192.168.10.32 192.168.10.32~192.168.10.63
0100 0000 64 子网为192.168.10.64 192.168.10.64~192.168.10.95
0110 0000 96 子网为192.168.10.96 192.168.10.96~192.168.10.127
1000 0000 128 子网为192.168.10.128 192.168.10.128~192.168.10.159
1010 0000 160 子网为192.168.10.160 192.168.10.160~192.168.10.191
1100 0000 192 子网为192.168.10.192 192.168.10.192~192.168.10.223
1110 0000 224 子网为192.168.10.224 192.168.10.224~192.168.10.255

从上面看在节点地址中的代表网络位的1出现23=8组合，后面的代表主机位0有25=32组合。

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