子网划分在网络技术中的作用浅探

子网划分在网络技术中的作用浅探

金威

金威（湖北城市职业学校湖北黄石435004）

摘要：随着Internet的迅猛发展，IP地址空间不够用的矛盾越来越突出。为了缓解这种矛盾，子网与子网划分能很好地解决这个问题，同时子网划分可以减少位于同一子网内的相互通信的机器数量，使广播域的范围减小，抑制广播风暴，提高网络的安全性。

关键词：IP地址子网掩码子网划分

在Internet上，每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系，随着Internet的迅猛发展，IP地址空间不够用的矛盾越来越突出。为了缓解这种矛盾，更好地利用IP地址资源，目前Internet采用了子网划分的方式。如何在网络中正确进行子网划分呢？

一、IP地址和子网掩码

1.IP地址

IP地址用来标识网络中的一个通信实体，它是一组32位二进制数地址,分为4字节段，每段8位，段间用点号隔开,通常用十进制形式表示，如210.52.207.2。由于8位二进制数最大为11111111，所以每段所能表示的十进制数最大不超过255。

IP地址由网络号和主机号两部分组成，即：IP地址=网络号（NetworkID）+主机号（HostID）。网络号指出了IP地址所属的网络，主机号指出了这台计算机在网络中的位置。这种IP地址结构在Internet上很容易寻址，先按照IP地址中的网络号找到网络，然后在该网络中按主机号找到主机。

IP地址根据网络号和主机号数量分为A、B、C、D、E五种类型。

A类IP地址由1字节网络地址和3字节主机地址组成，其网络地址最高位必须是“0”，所以网络地址长度为7位，网络地址00000000-01111111，对应十进制数范围为0-127。由于全0的“00000000”和全1的“01111111”的两个地址作了保留地址，即A类地址的第一段取值介于1～126之间，所以实际有效地址为27-1-1=126个，也就是说A类IP地址支持最大网络数为126个。主机地址24位，取值范围00000000.00000000.00000000-11111111.11111111.11111111。同样除去全0和全1的两个保留地址，实际主机有效地址为224-1-1=16777214，即最大主机数为16777214台。所以A类地址的总地址范围1.0.0.1-126.255.255.254（00000001.00000000.00000000.00000001-01111110.11111111.11111111.11111110）。A类地址通常为大型网络而提供。

B类IP地址由2字节网络地址和2字节主机地址组成，其网络地址最高位必须是“10”，所以网络地址长度为14位，网络地址首字节为10000000-10111111，对应十进制数范围为128-191，即B类地址的第一字段取值介于128～191之间。由于全0的“10000000.00000000”和全1的“10111111.11111111”的两个地址作了保留地址，所以实际有效地址为214-1-1=116382个，即B类IP地址支持最大网络数116382个。主机地址16位，取值范围00000000.00000000-11111111.11111111，同样除去全0和全1的两个保留地址，所以实际主机有效地址为216-1-1=65534，即最大主机数为65534台。所以B类地址总的范围为128.1.0.1-191.254.255.254(10000000.00000001.00000000.00000001-10111111.11111110.11111111.11111110）。B类地址适用于中等规模的网络。

C类IP地址由3字节网络地址和1字节主机地址组成，C类IP地址范围为：192.0.1.1-223.255.254.254。C类地址适用于校园网等小型网络。

D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。地址范围224.0.0.1-239.255.255.255。

E类IP地址第一个字节以“llll0”开始，为将来使用保留。

通常使用的IP地址是A、B、C三类。

2.子网掩码

子网掩码也是一个32位地址，用于标识IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。网络位用二进制数字“1”表示；主机位用二进制数字“0”表示，子网掩码标志两个IP地址是否同属于一个子网，只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

即使网络没有被划分为子网，网络中所有主机也必须有一个子网掩码，这就是默认的子网掩码。

二、子网划分在网络技术中的作用

由于A类和B类IP的地址空间太大，使得IP地址有很大的浪费。当一个网络的主机很多，且分布在较大的地理范围时，则往往需要在几个地区构建物理网络，因为一个网络所有主机必须共用一个网络号，所以只有用网桥将这些物理网络互联起来。但网桥容易引起广播风暴，并且当网络出现故障时不容易隔离和管理。用路由器互联可以解决这些问题，可路由器连接的两个网络必须具有不同的网络号，因此需要对IP地址的网络号与主机号重新采样。用子网划分的方法就可以做到这一点。

子网划分就是把单个网络细化为多个规模更小的物理网络，使得多个小规模物理网络在共用同一个网络号的前提下，使用路由器互联起来的过程。

划分子网后，子网掩码借用主机地址充当网络地址，从而达到节省IP地址资源，有效利用和规划IP地址，不造成浪费。其次，子网能够减少位于同一子网内相互通信的机器数量，使广播域的范围减小，抑制广播风暴，提高网络的安全性。

三、子网划分的基本方法

1.子网划分的方法

子网划分是通过借用IP地址的若干位主机位来充当子网地址，从而将原网络划分为若干子网而实现的。IP地址的主机号被分成了两部分：子网号和主机号，网络号不变。

以C类地址为例，IP地址为210.73.140.5的主机标识为00000101，IP地址为210.73.140.16的主机标识为00010000，两个主机标识的前面三位全是000，说明这两个IP地址在同一个网络区域中，这里，主机标识的前三位借用充当了子网号。对三位二进制数，有000、001、010、011、100、101、110、111八种组合形式，除去000（代表本身）和111（代表广播）外，还有六种，如果每一种组合形式对应一个子网号，很明显借用三位主机标识进行子网划分可以得到六个不同的子网。因为子网掩码的网络位用“1”表示，这种情况反映在子网掩码上，就是子网掩码延伸到了原主机位的第三位，即子网掩码由原来的11111111.11111111.11111111.00000000变为了11111111.11111111.11111111.11100000。

划分子网时，随着子网地址借用主机位数的增多，子网的数目随之增加，而每个子网中的可用主机数逐渐减少。以C类网络为例，原有8位主机位，28即256个主机地址，默认子网掩码255.255.255.0。借用1位主机位，产生2个子网，每个子网有27个主机地址；借用2位主机位，产生22个子网，每个子网有26个主机地址……根据子网ID借用的主机位数，就可以计算出划分的子网数、掩码、每个子网主机数。

比如，只申请了一个NETWORKID为202.119.115，要建三个不同的子网，每个子网的主机数量分别为20、25和50，分别称甲、乙、丙网。

甲和乙网主机数分别为20、25，借用主机号3位可以满足要求，子网掩码为255.255.255.224。每个子网都支持30台主机，可选用161～190段给甲网，193～222段给乙网。

丙网50台主机，得借用2位主机号作子网号，子网掩码为255.255.255.192，每个子网有62个IP可用，可将65～126分配丙网。

2.子网掩码的确定

引入子网概念后，网络号加上子网号才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络号用1来标识，主机号用0来标识，就得到了子网掩码。子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。

子网划分的步骤或者说子网掩码的计算步骤为：

（1）确定要划分的子网数目以及每个子网的主机数目。

（2）求出子网数目对应二进制数的位数N及主机数目对应二进制数的位数M。

（3）对该IP地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1或后M位置0即得出该IP地址划分子网后的子网掩码。

例如，对B类网135.41.0.0/16需要划分为20个能容纳200台主机的网络。

为了更有效地利用资源，我们也可以根据子网所需主机数来划分子网。128＜200＜256，即27＜200＜28，即B类网络的16位主机位中,保留8位主机位，将网络划分成256(28)个能容纳256－1－1－1=253台（去掉全0、全1情况和留给路由器的地址）主机的子网。其它的16－8＝8位当成子网位，子网数为28，子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000，转换为十进制为255.255.255.0。

四、子网划分的几条原则

划分子网时，子网掩码借用较多主机位时可以得到子网数量多，节约了IP地址资源，但每个子网的主机数量有限。同时如果子网掩码设置过大，可能导致发往其它子网的数据因错误的相与结果在本子网内循环，直到超时并抛弃。

反之，子网掩码借用较少主机位时，得到的子网数量少，但每个子网的主机数量允许有更大的增长。一个网络中的主机节点数太多，本来属于同一子网内的机器之间的通信被当做是跨子网传输，数据包都交给缺省网关处理，这样势必增加缺省网关的负担，造成网络效率下降，网络会因为广播通信而饱和。

总的原则是：在综合考虑目前和将来子网与主机需要的前提下，应将更多的主机位用于子网位。