IP地址子网划分技术及其作用

1.子网划分的概念

IP地址是层次型结构的，长度为32位，其中一部分指定一个网络的网络号，而另一部分指定这个网络中的主机号。按照网络号与主机号所分配的位长不同，IP地址分为A类、B类、C类等。传统的A类、B类和C类IP地址是包括网络号与主机号的两级层次结构。

如果网络中的主机数量超过限制，或者网络管理人员从网络的角度希望将主机分组，那么可以将一个大的网络划分成更小的网络。

子网划分时需要注意：基于从Internet路由器工作效率角度考虑，子网之间的距离必须很近。最好是在一个大的校园或公司中，因为校园或公司的外部节点只要知道具有共同网络地址，就可以通过校园或公司连入Internet的路由器，方便地访问校园或公司内部多个网络。在路由器中只要在路由表中保持一个记录，就可以非常有效地找到校园或公司内部的某个网络。

子网划分就是将一个大网分成几个较小的网络。A类、B类和C类IP地址都可以划分子网，也就是在IP地址编址的层次结构中增加一个中间层次，使IP地址变成一个三级的层次结构。

三级层次的IP地址是：net ID-subnet ID-host ID，结构如图6-17所示。第一级net ID定义了网络；第二级subnet ID定义了子网；第三级host ID定义了主机和路由器。在三级层次的IP地址系统中，一个IP分组的路由选择的过程就会变成3步：首先交付给网络，其次交付给子网，最后交付给主机。

图6-17　三级层次的IP地址

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：一个A类网络的管理员一定会为管理数量庞大的主机而头痛。

（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，所需的计算量也很大。

（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。

2.子网掩码的概念

子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

在使用TCP/IP协议的两台计算机之间进行通信时，主要通过将本机的子网掩码与接受方主机的IP地址进行“与”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与子网掩码，所以可以知道本机所在的网络号。

通过比较这2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。

3.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2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。(www.xing528.com)

4.子网掩码的计算

利用子网掩码来得到网络地址和主机地址的过程如下：

（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了网络地址。

（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。

例如一个C类地址为192.9.200.13，其缺省的子网掩码为255.255.255.0，则得到它的网络号和主机号的方法有：

（1）将两个二进制数逻辑与（AND）运算得出网络号

从而得到网络号为192.9.200.0。

（2）将子网掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）运算得到主机号

由此得到主机号为13。

5.子网掩码划分子网

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。

由于在划分子网后，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，因为内部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，就能区别出各个子网了）。

子网划分也是靠子网掩码来实现的。在划分子网之前，首先要确定网络目前的需求和将来的需求计划，即网络中物理段的数量和每个物理段的主机量。确定子网掩码的步骤如下：

（1）确定物理网段的数量，并将其转换为二进制，并确定位数n。

（2）按照所属IP地址的类型写出其缺省的子网掩码。

（3）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。

具体例子如下：

如一个C类网址的最大划分：

（1）划分为2个子网（21个），对应主机号前一位为1。

（2）划分为4个子网（22个）对应主机号前2位为1。

（3）划分为8个子网（23个）对应主机号前3位为1。

同上述过程，不再详述。N个子网划分以此类推。