子網(wǎng)掩碼的計(jì)算與劃分詳解

1、一、子網(wǎng)掩碼的計(jì)算tcp/ip 網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生于大型主流機(jī)環(huán)境中，它能發(fā)展到今天的規(guī)模是當(dāng)初的設(shè)計(jì)者們始料未及的。網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)展對ip 地址模式的威脅并不是它不能保證主機(jī)地址的唯一性，而是會帶來兩方面的負(fù)擔(dān)：第一，巨大的網(wǎng)絡(luò)地址管理開銷;第二，網(wǎng)關(guān)尋徑急劇膨脹。其中第二點(diǎn)尤為突出，尋徑表的膨脹不僅會降低網(wǎng)關(guān)尋徑效率(甚至可能使尋徑表溢出，從而造成尋徑故障)，更重要的是將增加內(nèi)外部路徑刷新時(shí)的開銷，從而加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。因此， 迫切需要尋求新的技術(shù)，以應(yīng)付網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模增長帶來的問題。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模的增長在內(nèi)部主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)地址的增減，因此解決問題的思路集中在：如何減少網(wǎng)絡(luò)地址。于是ip

2、 網(wǎng)絡(luò)地址的多重復(fù)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過復(fù)用技術(shù)，使若干物理網(wǎng)絡(luò)共享同一 ip 網(wǎng)絡(luò)地址，無疑將減少網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)。子網(wǎng)編址 (subnet addressing)技術(shù)，又叫子網(wǎng)尋徑(subnet routing) ，英文簡稱subnetting，是最廣泛使用的ip 網(wǎng)絡(luò)地址復(fù)用方式，目前已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并成為ip 地址模式的一部分。32 位的 ip 地址分為兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，分別把他們叫做ip 地址的 “網(wǎng)間網(wǎng)部分”和“本地部分” 。子網(wǎng)編址技術(shù)將“本地部分”進(jìn)一步劃分為“物理網(wǎng)絡(luò)”部分和“主機(jī)”兩部分，其中“物理網(wǎng)絡(luò)”部分用于標(biāo)識同一ip 網(wǎng)絡(luò)地址下的不同物理網(wǎng)絡(luò)，常稱為“掩碼位”、 “子網(wǎng)

3、掩碼號” ，或者“子網(wǎng)掩碼id ” ，不同子網(wǎng)就是依據(jù)這個(gè)掩碼id 來識別的。按 ip 協(xié)議的子網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每一個(gè)使用子網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn)都選擇一個(gè)32 位的位模式， 若位模式中的某位置1， 則對應(yīng) ip 地址中的某位為網(wǎng)絡(luò)地址(包括網(wǎng)絡(luò)部分和子網(wǎng)掩碼號)中的一位 ;若位模式中的某位置0，則對應(yīng)ip 地址中的某位為主機(jī)地址中的一位。例如二進(jìn)制位模式：11111111 11111111 11111111 00000000 中， 前三個(gè)字節(jié)全1，代表對應(yīng) ip 地址中最高的三個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址;后一個(gè)字節(jié)全0，代表對應(yīng)ip 地址中最后的一個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。為了使用的方便，常常使用“點(diǎn)分整數(shù)表示法”來表示一個(gè)i

4、p 地址和子網(wǎng)掩碼，例如b 類地址子網(wǎng)掩碼(11111111 11111111 1111111100000000) 為： 255.255.25.0。ip 協(xié)議關(guān)于子網(wǎng)掩碼的定義提供一定的靈活性，允許子網(wǎng)掩碼中的“0”和“ 1”位不連續(xù)。 但是，這樣的子網(wǎng)掩碼給分配主機(jī)地址和理解尋徑表都帶來一定困難，并且，極少的路由器支持在子網(wǎng)中使用低序或無序的位，因此在實(shí)際應(yīng)用中通常各網(wǎng)點(diǎn)采用連續(xù)方式的子網(wǎng)掩碼。像255.255.255.64 和 255.255.255.160 等一類的子網(wǎng)掩碼不推薦使用子網(wǎng)掩碼與ip 地址結(jié)合使用，可以區(qū)分出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號。例如：有一個(gè) c 類地址為： 192

5、.9.200.13，按其 ip 地址類型，它的缺省子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0，則它的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號可按如下方法得到：第 1 步，將 ip 地址 192.9.200.13 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11000000 00001001 11001000 00001101 第 2 步，將子網(wǎng)掩碼255.255.255.0 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11111111 11111111 11111111 00000000 第 3 步，將以上兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)邏輯進(jìn)行與(and) 運(yùn)算，得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡(luò)部分?！?1000000 00001001 11001000 00001101 ”與“ 11111111 11111111

6、11111111 00000000 ”進(jìn)行“與”運(yùn)算后得到“11000000 00001001 11001000 00000000 ” ，即“ 192.9.200.0” ，這就是這個(gè) ip 地址的網(wǎng)絡(luò)號，或者稱“網(wǎng)絡(luò)地址”。第 4 步，將子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制值取反后，再與ip 地址進(jìn)行與 (and) 運(yùn)算，得到的結(jié)果即為主機(jī)部分。如將“00000000 00000000 00000000 11111111(子網(wǎng)掩碼的取值)反”與“11000000 00001001 11001000 00001101 ” 進(jìn)行與運(yùn)算后得到 “00000000 00000000 00000000 00001101”

7、，即“ 0.0.0.13” ，這就是這個(gè)ip 地址主機(jī)號 (可簡化為“ 13”)。二、子網(wǎng)掩碼的劃分如果要將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)子網(wǎng)，如何確定這些子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼和ip 地址中的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號呢 ?本節(jié)就要向大家介紹。子網(wǎng)劃分的步驟如下：第 1 步，將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2 的 m 次方。如要分8 個(gè)子網(wǎng)， 8=23。如果不是愉好是 2 的多少次方，則取大為原則，如要?jiǎng)澐譃? 個(gè)，則同樣要考慮23。第 2 步，將上一步確定的冪m 按高序占用主機(jī)地址m 位后，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。如m 為 3表示主機(jī)位中有3 位被劃為“網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號”占用，因網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號應(yīng)全為“1” ，所以主機(jī)號對應(yīng)的字節(jié)段為“1110000

8、0” 。轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后為224，這就最終確定的子網(wǎng)掩碼。如果是c類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224;如果是 b 類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為255.255.224.0;如果是 a類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為255.224.0.0。在這里，子網(wǎng)個(gè)數(shù)與占用主機(jī)地址位數(shù)有如下等式成立：2mn。其中， m 表示占用主機(jī)地址的位數(shù) ;n 表示劃分的子網(wǎng)個(gè)數(shù)。根據(jù)這些原則，將一個(gè)c 類網(wǎng)絡(luò)分成4個(gè)子網(wǎng)。為了說明問題，現(xiàn)再舉例。若我們用的網(wǎng)絡(luò)號為192.9.200，則該 c 類網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)ip 地址就是 192.9.200.1192.9.200.254，現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)劃分為4 個(gè)子網(wǎng)，按照以上步驟：4=22，則表示要占用

9、主機(jī)地址的2 個(gè)高序位， 即為 11000000，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為192。這樣就可確定該子網(wǎng)掩碼為：192.9.200.192。4 個(gè)子網(wǎng)的ip 地址的劃分是根據(jù)被網(wǎng)絡(luò)號占住的兩位排列進(jìn)行的，這四個(gè)ip 地址范圍分別為：(1)第 1 個(gè)子網(wǎng)的ip 地址是從“ 11000000 00001001 11001000 00000001 ”到“ 11000000 00001001 11001000 00111110 ” ，注意它們的最后8 位中被網(wǎng)絡(luò)號占住的兩位都為“00” ，因?yàn)橹鳈C(jī)號不能全為 “0” 和 “ 1” ， 所以沒有11000000 00001001 11001000 00000000 和

10、 11000000 00001001 11001000 00111111 這兩個(gè) ip 地址 (下同 )。注意實(shí)際上此時(shí)的主機(jī)號只有最后面的6 位。對應(yīng)的十進(jìn)制ip 地址范圍為192.9.200.1192.9.200.62。而這個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼(或網(wǎng)絡(luò)地址 )為 11000000 00001001 11001000 00000000，為 192.9.200.0。(2)第 2 個(gè)子網(wǎng)的ip 地址是從“ 11000000 00001001 11001000 01000001 ”到“ 11000000 00001001 11001000 01111110” ，注意此時(shí)被網(wǎng)絡(luò)號所占住的2 位主機(jī)號為“

11、 01” 。對應(yīng)的十進(jìn)制ip 地址范圍為192.9.200.65192.9.200.126。對應(yīng)這個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼(或網(wǎng)絡(luò)地址 )為 11000000 00001001 11001000 01000000，為 192.9.200.64。(3)第 3 個(gè)子網(wǎng)的ip 地址是從“ 11000000 00001001 11001000 10000001 ”到“ 11000000 00001001 11001000 10111110 ” ，注意此時(shí)被網(wǎng)絡(luò)號所占住的2 位主機(jī)號為“ 10” 。對應(yīng)的十進(jìn)制 ip 地址范圍為192.9.200.129192.9.200.190。對應(yīng)這個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼(或網(wǎng)絡(luò)

12、地址 )為 11000000 00001001 11001000 10000000，為 192.9.200.128。(4)第 4 個(gè)子網(wǎng)的ip 地址是從“ 11000000 00001001 11001000 11000001”到“ 11000000 00001001 11001000 11111110” ，注意此時(shí)被網(wǎng)絡(luò)號所占住的2 位主機(jī)號為“ 11” 。對應(yīng)的十進(jìn)制 ip 地址范圍為192.9.200.193192.9.200.254。對應(yīng)這個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼(或網(wǎng)絡(luò)地址 )為 11000000 00001001 11001000 11000000，為 192.9.200.192。三、快速

13、計(jì)算子網(wǎng)掩碼的方法最后介紹三種快速計(jì)算機(jī)子網(wǎng)掩碼的方法。1. 利用子網(wǎng)數(shù)來計(jì)算在求子網(wǎng)掩碼之前必須先搞清楚要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目，以及每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的所需主機(jī)數(shù)目。然后按以下基本步驟進(jìn)行計(jì)算：第 1 步，將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來表示; 第 2 步，取得子網(wǎng)數(shù)二進(jìn)制的位數(shù)(n); 第 3 步，取得該ip 地址類的子網(wǎng)掩碼，然后將其主機(jī)地址部分的的前n 位置“ 1” ，即得出該 ip 地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。為了便于理解，現(xiàn)舉例說明如下：現(xiàn)假如要將一b 類 ip 地址 168.195.0.0 劃分成 27 個(gè)子網(wǎng)，則它的子網(wǎng)掩碼的計(jì)算機(jī)方法如下(對應(yīng)以上各基本步驟)：第 1 步，首先要?jiǎng)澐殖?7 個(gè)子網(wǎng)，“

14、27”的二進(jìn)制為“11011”; 第 2 步，該子網(wǎng)數(shù)二進(jìn)制為五位數(shù)，即n = 5; 第 3 步，將該b 類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0 的主機(jī)號前5 位全部置“ 1” ，即可得到255.255.248.0，這就是劃分成27 個(gè)子網(wǎng)的b 類 ip 地址168.195.0.0 的子網(wǎng)掩碼。2. 利用主機(jī)數(shù)來計(jì)算利用主機(jī)數(shù)來計(jì)算子網(wǎng)掩碼的方法與上類似，基本步驟如下：第 1 步，將子網(wǎng)中需容納的主機(jī)數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制; 第 2 步，如果主機(jī)數(shù)小于或等于254(因?yàn)橐サ舯Ａ舻膬蓚€(gè)ip 地址 )，則取得該主機(jī)的二進(jìn)制位數(shù)，為n，這里肯定n8，這就是說主機(jī)地址將占據(jù)不止8 位。第 3 步，將 255

15、.255.255.255 的主機(jī)地址位數(shù)全部置1，然后從后向前的將n 位全部置為0，即為子網(wǎng)掩碼值。舉例如下。 如要將一b 類 ip 地址為 168.195.0.0 的網(wǎng)絡(luò)劃分成若干子網(wǎng)，要求每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)有主機(jī)數(shù)為700 臺，則該子網(wǎng)掩碼的計(jì)算方法如下(也是對應(yīng)以上各基本步驟)：第 1 步，首先將子網(wǎng)中要求容納的主機(jī)數(shù)“700”轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，得到1010111100。第 2 步，計(jì)算出該二進(jìn)制的位數(shù)為10 位，即 n = 10 第3 步，將255.255.255.255從后向前的10 位全部置“0” ,得到的二進(jìn)制數(shù)為“11111111.11111111.11111100.00000000 ”

16、，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后即為255.255.252.0，這就是該要?jiǎng)澐殖芍鳈C(jī)數(shù)為700 的 b 類 ip 地址168.195.0.0 的子網(wǎng)掩碼。3. 子網(wǎng) id 增量計(jì)算法其基本計(jì)算步驟如下：第 1 步，將所需的子網(wǎng)數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，如所需劃分的子網(wǎng)數(shù)為“4” ，則轉(zhuǎn)換成成二進(jìn)制為 00000100; 第 2 步，取子網(wǎng)數(shù)的二進(jìn)制中有效位數(shù)，即為向缺省子網(wǎng)掩碼中加入的位數(shù)(既向主機(jī)id 中借用的位數(shù))。如前面的00000100，有效位為“ 100” ，為 3 位; 第 3 步，決定子網(wǎng)掩碼。如ip 地址為b 類 1129.20.0.0 網(wǎng)絡(luò)，則缺省子網(wǎng)掩碼為：255.255.0.0，借用主機(jī)id 的 3 位以后變?yōu)椋?255.255.224(11100000)0，即將所借的位全表示為 1，用作子網(wǎng)掩碼。第 4 步，將所借位的主機(jī)id 的起始位段最右邊的“1”轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，即為每個(gè)子網(wǎng)id 之間的增量，如前面的借位的主機(jī)id 起始位段為“11100000” ，最右邊的“1” ，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后為25=32。第 5 步，產(chǎn)生的子網(wǎng)id 數(shù)為： 2m-2 (m 為向缺省子網(wǎng)掩碼中加入的位數(shù))，如本例向子網(wǎng)掩碼中添加的位數(shù)為3，則可用子網(wǎng)id 數(shù)為： 23-2=6 個(gè) ; 第 6 步，將上面產(chǎn)