探究IP子网划分的原理

来源:用户上传      作者: 王晶晶,周波

　　［摘 要］ Internet最基本的网络协议就是TCP/IP。我们可以通过IP去寻找任何一台主机，因为IP地址给因特网中的每一台电脑规定了一个地址，同时它将不同大小的网络和不同类型的系统连接在一起，但是由于网络数量的庞大，增加的IP寻址的难度，我们不得不将大型的网络进行子网划分，划分为若干的小型网络，同时我们还可以利用可变子网掩码来进一步精细地调整每个子网。
　　［关键词］ IP寻址； 子网划分； 可变子网掩码(VLSM)
　　doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 10. 039
　　［中图分类号］ F272.7 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1673 - 0194（2012）10- 0070- 02
　　
　　1 引 言
　　ＩＰ地址的到来为我们描绘了一个广阔的景象，但同时也给我们带来了一系列的问题：首先我们如何解决某网络上的主机与另一个不同网络上的主机进行通信，其次如果全球每人均有电脑且都分配一个至多个ＩＰ地址，那么我们该如何解决ＩＰ地址的数量问题。
　　2 ＩＰ寻址解决主机间通信问题
　　主机与主机之间通信，每个数据包都被指定了发送者和接收者的ＩＰ地址，每个接收了数据包的路由器都是基于数据包的目的ＩＰ地址来决定路由的。
　　发送者的ＩＰ地址我们一般称为源ＩＰ，而接收者的ＩＰ地址一般称为目的ＩＰ，我们可以通过源和目的确定通信的路径。对应于整个互联网而言，ＩＰ地址数量惊人，如何去寻找２３２个ＩＰ地址中的源和目的是需要解决的问题。
　　2.1 ＩＰ地址中的网络地址和广播地址
　　2.1.１ 网络地址
　　ＩＰ中网络地址是将数据包发送到远程网络的路由中使用的名称。我们来看一个通俗的例子，张三是南京人，那么张三的所属就南京，南京就是张三的网络地址，因为南京有很多人，而张三只是其中一员，这一员我们称为主机。这样我们就可以确定一个公式：
　　2.1.２ 广播地址
　　被应用程序和主机用来将信息发送给网络上所有结点的地址。在ＩＰ地址里面，我们认为２５５．２５５．２５５．２５５用于指向所有网络，所有的节点，眼下之意也就是１７２．１６．２５５．２５５是指向１７２．１６．０．０上的所有子网和主机的，而１０．２５５．２５５．２５５是指向网络１０．０．０．０上所有的子网和主机的，１９２．１６８．１．２５５是指向网络１９２．１６８．１．０上所有的子网和主机的。
　　2.2 分层的ＩＰ寻址方案
　　如何解决ＩＰ地址因数量庞大而导致ＩＰ寻址困难这个难题，方法就是使用两级或者三级的分层化寻址方案。
　　因特网的设计者决定根据网络的大小来创建网络的类别。这些类别分为Ａ类网络、Ｂ类网络、Ｃ类网络、Ｄ类网络和Ｅ类网络，如表１所示，其中Ｄ类网络我们又称为组播，Ｅ类网络适用于研究，也就是说，我们真正可以接触的网络有Ａ、Ｂ和Ｃ三类。
　　我们发现在表１中，有一些地址我们并没有真正地使用到，这些地址，我们都称之为私有ＩＰ地址，表２展示了所有可用的私有ＩＰ地址范围。私有地址的出现，是为了节省宝贵的ＩＰ地址空间，为了满足广泛需要的安全目的，我们要注意这些私有ＩＰ地址允许被私有的网络所使用，但是绝对不可以通过因特网。
　　3 子网划分进一步对网络进行分层
　　我们已经将网络划分成Ａ、Ｂ和Ｃ类3类，但是我们只是定义了网络。如果你想拥有一个网络地址，并从中创建６个网络的话，应该做以下处理。
　　3.1 子网划分基础
　　3.1.１ 固定的子网掩码
　　子网掩码是一个３２位的二进制值，接收ＩＰ数据包的一方可以从ＩＰ地址的主机号部分中区分出子网ＩＰ号地址。二进制子网掩码中的１表示精确匹配网络位或者是子网位。
　　在Ａ类、Ｂ类和Ｃ类地址中，默认的子网是不可以改变的，表３阐述了有类网络中各种地址默认的子网掩码的格式和范围。
　　3.1.２ 可变子网掩码
　　ＶＬＳＭ是为了有效地使用ＣＩＤＲ和路由汇总来控制路由表的大小，对子网进行层次化编址，以便最有效地利用现有的地址空间。
　　当从ＩＳＰ那里得到一个成块的地址，如１９３．１６８．１０．３２／２８，我们可以把它看到两个部分，第一部分就是１９３．１６８．１０．３２，第二部分就是２８。显然，通过第一部分，发现它属于有类网络中的Ｃ类ＩＰ地址，而第二部分就是子网掩码，２８表示３２位二进制中有２８个１，有４个０，即转化为十进制就是２５５．２５５．２５５．２４０。
　　3.2 进行子网划分
　　3.2.１ 子网划分的原则
　　（1） 这个被选用的子网掩码会产生的子网数是
　　２ｘ ＝ 子网数目。我们首先通过子网掩码来初步判断是属于哪一类的ＩＰ地址，根据不同的类别，判断出不同的网络位数。
　　（2） 每个子网中又会有多少个合法的主机号可用
　　２ｙ - ２ ＝ 每个子网中主机的数目。ｙ是非掩码位的位数，即子网掩码二进制位中０的个数，同样我们在判断子网掩码的位数的时候，也要首先初步判断该ＩＰ地址是属于哪一类别。
　　（3） 这些合法的子网号
　　２５６ - 子网掩码 ＝ 块大小，即增量值。我们通过增量值，可以知道下一个网段是从哪里开始的。
　　（4） 每个子网的广播地址
　　每个子网都是有网络地址和广播地址所分割的。
　　（5） 在每个子网中，哪些是合法的主机号
　　合法主机地址是那些介于子网的网络地址和广播地址之间的ＩＰ地址，但是同时也要注意的是，在ＶＬＳＭ子网划分中，并非全０就是网络地址，全１就是广播地址。
　　3.2.２ Ｃ类地址的子网划分
　　Ｃ类地址的网络位一共有３个字节２４位，那么我们的ＣＩＤＲ值也就必须从／２４～／３２开始取数。其中／２４也就是传统意义上的Ｃ类地址。
　　假设从ＩＳＰ那边获得了一个Ｃ类的ＩＰ地址：１９３．１６８．１０．０／２５。由于／２５对应的二进制子网掩码是１１１１１１１１ １１１１１１１１ １１１１１１１１ １０００００００，十进制表示为２５５．２５５．２５５．１２８。我们将对Ｃ类网络地址１９３．１６８．１０．０进行子网划分。
　　１９３．１６８．１０．０ ＝ 网络地址
　　２５５．２５５．２５５．１２８ ＝ 子网掩码
　　我们通过子网划分的五大原则，有如下分析步骤：
　　（1） 有多少个子网
　　由上述获得的Ｃ类ＩＰ地址，已经得知／２５对应的子网掩码的二进制和十进制表示，那么１１１１１１１１ １１１１１１１１ １１１１１１１１ １０００００００中第四部分首位二进制位为１，因此子网的数量为２１ ＝ ２个子网。
　　（2） 每个子网中有多少台主机
　　这里面第四部分中有７个０表示主机位，因此我们通过计算可以得到２７ - ２ ＝ １２６，也就是说我们现在的所拥有的主机数量为１２６台。
　　（3） 我们有多少个合法的子网
　　合法的子网其实计算相当的简单，也就是２５６ - １２８ ＝ １２８。这里面是从０开始计算的，因此我们所得到的块地址大小为１２８，可以得到两块，也就是合法的子网为０、１２８。
　　（4） 每个子网的广播地址是什么
　　还记得我们在讨论ＩＰ地址中广播地址的时候，假设了一个结论，就是对于一个真实的ＩＰ地址，只要所有以２５５结尾的ＩＰ地址都是该网络地址的广播地址。
　　（5） 哪些是合法的主机号
　　合法的主机号就是介于子网的网络地址和广播地址之间的地址。找出这些合法主机地址的最简单的方法，就是写出该子网地址和广播地址。如表4所示。
　　两个不同的子网之间的通信必须通过路由器去完成，下面罗列一下该ＩＰ子网划分的逻辑拓扑图１。
　　4 总 结
　　我们通过上述的分析和实例可知，子网的划分其实分成两大类：固定子网掩码和可变子网掩码。子网的划分缩减了主机的数量，同时通过汇总，把原先数量庞大或者是杂乱无章的网段，通过相同的网络块，再一次把网络汇聚在一起，最后投入到因特网中进行使用。我们正是通过分久必合和合久必分的思想，来提高整个网络的ＩＰ寻址的效率。
　　
　　主要参考文献
　　
　　［１］ ［美］Ｊｅｆｆ Ｄｏｙｌｅ． ＴＣＰ／ＩＰ路由技术［M］. Ｖｏｌｕｍｅ Ｉ． 北京：人民邮电出版社，1998.
　　［２］ ［美］Ｊｅｆｆ Ｄｏｙｌｅ． ＴＣＰ／ＩＰ路由技术［M］. Ｖｏｌｕｍｅ ＩＩ． 北京：人民邮电出版社，2002.
　　［３］ Ｔｏｄｄ Ｌａｍｍｌｅ． Ｃｉｓｃｏ Ｃｅｒｔｉｆｉｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｓｓｏｃｉａｔｅ Ｓｔｕｄｙ Ｇｕｉｄｅ［M］． 北京：电子工业出版社，２００９.
　　［４］ Ｄａｖｉｄ Ｈｕｃａｂｙ. ＣＣＩＥ＃４５９４． ＣＣＮＰ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｔｕｄｙ Ｇｕｉｄｅ［M］． 北京：人民邮电出版社，１９９８.
　　［５］ Ｗｅｎｄｅｌｌ Ｏｄｏｍ. ＣＣＩＥ＃１６２４． ＣＣＮＰ Ｒｏｕｔｅ Ｓｔｕｄｙ Ｇｕｉｄｅ［M］． 北京：人民邮电出版社，１９９８.
　　［６］ 汪双顶，韩立凡. 中小型网络构建与管理［M］． 北京：高等教育出版社，２００7.

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