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IP地址的子網(wǎng)如何劃分
引導語(yǔ)：按照TCP/IP協(xié)議規定，IP地址用二進(jìn)制來(lái)表示，每個(gè)IP地址長(cháng)32bit，比特換算成字節，就是4個(gè)字節。以下是小編整理的IP地址的子網(wǎng)如何劃分，歡迎參考閱讀!
IP地址和子網(wǎng)
IP是英文Internet Protocol的縮寫(xiě)，意思是“網(wǎng)絡(luò )之間互連的協(xié)議”，也就是為計算機網(wǎng)絡(luò )相互連接進(jìn)行通信而設計的協(xié)議，適用范圍包括了從最小的私人網(wǎng)絡(luò )到最大的全球互聯(lián)網(wǎng)在內所有類(lèi)型的計算機網(wǎng)絡(luò )。在網(wǎng)絡(luò )中，每一臺網(wǎng)絡(luò )設備都擁有單獨的IP地址作為標識符。IP地址由從0到42億9496萬(wàn)7295范圍內的32位數字組成。因此，理論上說(shuō)，這就意味互聯(lián)網(wǎng)最多可以包含大約43億個(gè)單獨系統。但是，這么大的規模對于網(wǎng)絡(luò )管理來(lái)說(shuō)，是非常的不方便，因此，它被分為四個(gè)部分，每個(gè)部分都是由一個(gè)8位字節組成，中間用“.”號給予分割。由于二進(jìn)制數字太長(cháng)閱讀起來(lái)不是很方便，所以它被轉換為0到256之間的十進(jìn)制數字。下面顯示的數字就是IP地址的實(shí)際形式。
0.0.0.0
0.0.0.1
...依次增加252臺主機...
0.0.0.254
0.0.0.255
0.0.1.0
0.0.1.1
依次增加252臺主機...
0.0.1.254
0.0.1.255
0.0.2.0
0.0.2.1
...依次增加大約40億臺主機...
255.255.255.255
子網(wǎng)，顧名思義，指的是次級網(wǎng)絡(luò )，也就是位于一張大型網(wǎng)絡(luò )中的小網(wǎng)絡(luò )。最小的沒(méi)有包含更多分支的子網(wǎng)被認為是一個(gè)單獨的“廣播域”，通過(guò)一臺以太網(wǎng)交換機建立起一張局域網(wǎng)(LAN)。對于網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，廣播域服務(wù)是一項非常的重要功能，因為它可以實(shí)現讓網(wǎng)絡(luò )設備通過(guò)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制地址直接進(jìn)行連接，而不必經(jīng)多張子網(wǎng)，甚至整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制地址進(jìn)行連接的通訊方式僅僅限制在一個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò )中，因為它們依靠地址解析協(xié)議廣播找到自己的辦法，會(huì )帶來(lái)廣播噪音，當廣播噪音大到淹沒(méi)了正常廣播信息的時(shí)間，通訊就無(wú)法進(jìn)行了。處于這種原因，通常情況下常見(jiàn)的子網(wǎng)是8位的，或者說(shuō)正好一個(gè)字節，但稍微大一些或者小一些也是被容許的。
子網(wǎng)需要有開(kāi)始和結束的數字，通常情況下開(kāi)始的數字一定是特殊的，在很多情況下，結束的數字也是特殊的。開(kāi)始的數字被叫做“網(wǎng)絡(luò )身份標識碼”，結束的數字則被稱(chēng)為“廣播身份標識碼”。由于它們屬于用于特殊用途的特殊數字，所以你不能使用這些數字。對于一張特定的子網(wǎng)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )身份標識碼是正式的身份標志，而結束數字是網(wǎng)絡(luò )中的每臺設備接聽(tīng)廣播信息的廣播地址。在你介紹子網(wǎng)的時(shí)間，必須提到網(wǎng)絡(luò )身份標識碼和子網(wǎng)掩碼，只有這樣，才能確定網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際大小。如果你想將數據發(fā)送到子網(wǎng)內的所有設備上(舉例來(lái)說(shuō)群體廣播)，把它發(fā)送到廣播地址就可以了。在本文后面的部分，我將告訴你圖形數學(xué)方面的一個(gè)簡(jiǎn)單辦法來(lái)輕松地確定子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )和廣播身份標識碼。
圖形子網(wǎng)學(xué)習法
這么多年來(lái)，我看到的是人們?yōu)檎莆誌P子網(wǎng)劃分的技術(shù)絞盡腦汁，因此，我非常希望能夠找到一種更好的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。很快，我就意識到了，問(wèn)題的關(guān)鍵在于IT領(lǐng)域的很多初學(xué)者缺乏數學(xué)方面的基礎，對于二進(jìn)制數字概念的理解存在困難。為了減輕這種能力上的差距給學(xué)習帶來(lái)的困難，我找到了一種比較有效的解決方法：圖形展示法，可以更明確地說(shuō)明子網(wǎng)的本質(zhì)，具體內容你可以查看圖A。在這個(gè)例子中，我們是位于從10.0.0.0到10.0.32.0的IP地址范圍中。需要注意的是，最后的IP地址10.0.32.0是下一個(gè)子網(wǎng)的開(kāi)始數字，實(shí)際上這個(gè)子網(wǎng)是在10.0.31.255就已經(jīng)結束。
通常情況下，數字每增加一位，就意味著(zhù)子網(wǎng)規模翻了一番，容納主機的數量也隨之增長(cháng)。最小的分類(lèi)包含了8位數字，也就是說(shuō)，子網(wǎng)內可以包含256臺主機，由于第一個(gè)和最后一個(gè)網(wǎng)絡(luò )地址無(wú)法使用，可以網(wǎng)絡(luò )中最多只能有254臺主機。確定子網(wǎng)中可以容納可用主機最大數量的最簡(jiǎn)單的辦法就是用2的子網(wǎng)實(shí)際位次方減去2。對于9位來(lái)說(shuō)，就是2的9次方減去2(我們不能使用的開(kāi)始和結束的數字)，即512減去2，可用主機最大數量是510臺。而對于13位的網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，我們能夠獲得的可用主機最大數量就是如上圖所示的結果高達8190臺。
怎樣才能正確地進(jìn)行子網(wǎng)劃分操作
子網(wǎng)可以進(jìn)一步劃分為較小甚至更小的子網(wǎng)。劃分網(wǎng)絡(luò )時(shí)，最應該注意也是最重要的一點(diǎn)就是不能任意的選擇開(kāi)始和結束的數字。劃分的過(guò)程必須基于二進(jìn)制的概念。學(xué)習劃分的最好途徑就是根據我提供的子網(wǎng)學(xué)習法找出有效的子網(wǎng)。
和其它方法一樣，采用子網(wǎng)學(xué)習法時(shí)，我們要做的也是找到中間點(diǎn)，并將它平均分為兩個(gè)部分。接下來(lái)，在標注完標記后，我們在各個(gè)部分中繼續進(jìn)行平均分配的操作。在上面提供的例子中，我們進(jìn)行了五次的平均分配操作。如果你仔細觀(guān)察有效(綠色)的子網(wǎng)模塊，就會(huì )發(fā)現，所有的子網(wǎng)開(kāi)始標志都是不低于結束標志的。這個(gè)是由于數學(xué)方面的原因造成的，我們會(huì )在文章的后面給予說(shuō)明，但通過(guò)圖形明確顯示出來(lái)的結果比其講述數學(xué)原理更有助于學(xué)習者的理解。
子網(wǎng)掩碼的作用
在確定子網(wǎng)規模的時(shí)間，子網(wǎng)掩碼起著(zhù)關(guān)鍵的作用。仔細看圖C。特別要注意圖中紅色的數字。當你劃分子網(wǎng)的時(shí)間，這八個(gè)特殊數字是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，它們是255、254、252、248、240、224、192和128。在IP網(wǎng)絡(luò )建立時(shí)，你會(huì )頻繁的看到這些數字，牢記它們將會(huì )讓你的工作更加輕松。
在圖中，我給出了三種不同規模的網(wǎng)絡(luò )。通常情況下，我們經(jīng)�？吹降氖乔皟煞N，主機位長(cháng)度在0到16的范圍。在數字用戶(hù)線(xiàn)路和北美24路脈碼調制也就是T1線(xiàn)路中，經(jīng)常使用的是0到8位的范圍。而在專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )中通常使用的是8到24位的范圍。
需要注意的是，在二進(jìn)制中所有的0是從右向左的。二進(jìn)制形式的子網(wǎng)掩碼將所有的一放在左側，而右側則是所有的0。0的數量和子網(wǎng)的長(cháng)度是一致的。從我給出的例子中，可以到看這個(gè)非常有趣的規律，因為位于右側的所有8位字節都包含了0，而在左側的所有8位字節都是由一組成。因此，我們看一下一個(gè)子網(wǎng)長(cháng)度是十一位的子網(wǎng)掩碼的話(huà)，它的二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼完全形式就是11111111.11111111.11111000.00000000。你可以看到，在整個(gè)子網(wǎng)掩碼中，是在第3個(gè)8位字節，子網(wǎng)掩碼從1轉換到0。這個(gè)子網(wǎng)掩碼轉換出來(lái)的結果就是255.255.248.0。
子網(wǎng)掩碼為什么被叫做“掩碼”
子網(wǎng)掩碼不僅可以用來(lái)確定子網(wǎng)的規模，而且也可以用來(lái)判斷子網(wǎng)的結束位置，只要你有網(wǎng)絡(luò )中的任意IP地址就可以實(shí)現這樣的查詢(xún)。為什么子網(wǎng)掩碼被稱(chēng)做“掩碼”呢?因為它實(shí)際上忽略了主機位而只是提供了網(wǎng)絡(luò )身份標識碼作為子網(wǎng)的開(kāi)始。重要的是你知道了子網(wǎng)的開(kāi)始和規模，就可以找到結束的位置，也就是廣播身份標識碼。
只要找到任意的網(wǎng)絡(luò )IP地址和子網(wǎng)掩碼，就可以利用AND操作獲得網(wǎng)絡(luò )身份標識碼。舉例來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )IP地址10.20.237.15和子網(wǎng)掩碼255.255.248.0是怎樣被用來(lái)確定網(wǎng)絡(luò )身份標識碼的。在這里需要注意的是，它們通常會(huì )被簡(jiǎn)寫(xiě)為10.20.237.15/21，21指的是子網(wǎng)掩碼的長(cháng)度。
當子網(wǎng)掩碼中有11個(gè)0的時(shí)間，就意味著(zhù)子網(wǎng)的規模是11位長(cháng)。這也就說(shuō)明，有2的11次方，或者說(shuō)2048臺主機可以出現在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，這個(gè)子網(wǎng)最后的IP地址是10.20.239.255。在第三個(gè)8位字節可以看到3個(gè)0，這就意味著(zhù)在IP地址的第3位出現了差異，也就是2的3次方，或者說(shuō)8的差別。因此，下一個(gè)子網(wǎng)的開(kāi)始是10.20.232+8.0，也就是10.20.240.0。我們在這個(gè)地址上降低1，就獲得了10.20.239.255，亦即本子網(wǎng)的結束位置。
因為IP子網(wǎng)可以任意分類(lèi)，所以互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )建者選擇讓網(wǎng)絡(luò )包含了多個(gè)不同的類(lèi)別。需要注意的時(shí)是，對于子網(wǎng)掩碼計算來(lái)說(shuō)，這并不是重要的事情;它僅僅和互聯(lián)網(wǎng)是怎樣“規劃”的有關(guān)�；ヂ�(lián)網(wǎng)可以分為A、B、C、D和E五個(gè)不同的類(lèi)別。A類(lèi)使用了所有互聯(lián)網(wǎng)地址的一半，B類(lèi)則使用了剩余部分的一半，C類(lèi)使用的是剩余部分的一半的一半，至于D類(lèi)(群體廣播)則在此基礎上又使用了剩下的一半，剩下的所有部分就是屬于E類(lèi)使用的了。有學(xué)生告訴我，他們曾經(jīng)花費整星期的時(shí)間去記憶這個(gè)分類(lèi)，直到看到如圖H所示的簡(jiǎn)單表格才真正掌握了。但實(shí)際上你根本沒(méi)有必要記住什么，只要知道使用可用的一半就可以了。
需要記住的關(guān)鍵一點(diǎn)是，所有的子網(wǎng)都是以雙數開(kāi)始以單數結束的。請注意，0.0.0.0/8(0.0.0.0到0.255.255.255)是禁止使用的保留地址，127.0.0.0/8 (127.0.0.0到127.255.255.255)是作為默認的回送地址使用。
所有A類(lèi)網(wǎng)絡(luò )地址的第一個(gè)8位字節都在1到126的范圍中，因為0和127屬于保留數字。A類(lèi)子網(wǎng)的長(cháng)度為24位，也就是說(shuō)子網(wǎng)掩碼只有8位長(cháng)。舉例來(lái)說(shuō)，通用電氣公司擁有3.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址，這是非常幸運的事情，意味著(zhù)在主機數量到達一千六百八十萬(wàn)臺前，它都不必分割自己的網(wǎng)絡(luò )。美國陸軍擁有6.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址。第三級通訊擁有8.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址。國際商業(yè)機器公司擁有9.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址。美國電話(huà)電報公司擁有12.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址。施樂(lè )公司擁有13.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址�；萜展緭碛�15.0.0.0/8段和16.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址。蘋(píng)果公司擁有17.0.0.0/8段的網(wǎng)絡(luò )地址。
所有B類(lèi)網(wǎng)絡(luò )地址的第一個(gè)8位字節都在128到191的范圍中。B類(lèi)子網(wǎng)的長(cháng)度為16位，也就是說(shuō)子網(wǎng)掩碼也有16位長(cháng)。舉例來(lái)說(shuō)，博爾特·貝拉尼克·紐曼通信公司擁有128.1.0.0/16段的網(wǎng)絡(luò )地址，可以提供從128.1.0.0到128.1.255.255的網(wǎng)絡(luò )地址�？▋然仿〈髮W(xué)擁有128.2.0.0/16段的網(wǎng)絡(luò )地址。
所有C類(lèi)網(wǎng)絡(luò )地址的第一個(gè)8位字節都在192到223的范圍中。C類(lèi)子網(wǎng)的長(cháng)度為8位，也就是說(shuō)子網(wǎng)掩碼有24位長(cháng)。需要注意的是，美洲互聯(lián)網(wǎng)號碼注冊管理機構ARIN(該組織負責分配互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò )地址)只對個(gè)別公司以及確實(shí)需要1024個(gè)公共網(wǎng)絡(luò )地址的用戶(hù)出售四段C類(lèi)網(wǎng)絡(luò )地址段。如果你需要運行邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議以便對多家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的服務(wù)進(jìn)行冗余操作的話(huà)，就必須擁有屬于自己的網(wǎng)絡(luò )地址段。你還應該了解到，現在已經(jīng)不是原始網(wǎng)絡(luò )時(shí)代了，那時(shí)間獲得包含1680萬(wàn)臺主機的A類(lèi)網(wǎng)絡(luò )地址是一件很輕松的事情。而現在你必須為/22的子網(wǎng)掩碼，或者說(shuō)255.255.252.0，包含1024臺主機的網(wǎng)絡(luò )地址付年費。
在實(shí)際操作中，子網(wǎng)分類(lèi)的概念是有可能給網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)破壞的。我就見(jiàn)到過(guò)這樣的案例，由于人們忘記關(guān)閉舊式思科路由器上的設置，而大型廣域網(wǎng)配置為動(dòng)態(tài)路由時(shí)，大型子網(wǎng)的線(xiàn)路受到新加入連接的攻擊，導致線(xiàn)路被劫持。發(fā)生這種情況的原因是思科路由器假定子網(wǎng)掩碼必須是/8、/16或者/24的全部，即使你設定的是介于兩者之間也是不可行的。不過(guò)，在所有新版本的思科網(wǎng)際操作系統中，都已經(jīng)取消了對子網(wǎng)掩碼參數的默認限制。這項操作是由默認的“IP Classless”命令完成的。
公共和專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )IP地址
除了保留的網(wǎng)絡(luò )IP地址(0.0.0.0/8和127.0.0.0/8)外，還有其他的一些網(wǎng)絡(luò )地址不能在公共互聯(lián)網(wǎng)中使用。這些專(zhuān)用子網(wǎng)包括了專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址，通常是用來(lái)在防火墻內部或路由器中執行NAT(網(wǎng)絡(luò )地址轉換)操作的。網(wǎng)絡(luò )地址轉換操作對于專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)是必須的，因為專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址是不能直接連接到公共互聯(lián)網(wǎng)上的，所以必須首先轉換為公共網(wǎng)絡(luò )地址，才能連接到互聯(lián)網(wǎng)上。專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址不屬于任何人，因為所有人都可以使用它，也就意味著(zhù)沒(méi)有人真正的擁有它;所以對于公共互聯(lián)網(wǎng)上的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址來(lái)說(shuō)，它沒(méi)有真正的實(shí)際位置。專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址通常在大多數局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)環(huán)境中使用，除非你非常幸運，擁有A類(lèi)或至少一段的B類(lèi)地址，這種情況下，你才可能有足夠的網(wǎng)絡(luò )地址分配給所有的外部和內部主機。
下面的網(wǎng)絡(luò )地址段就是分配給專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址使用的。
l 10.0.0.0/8 (10.0.0.0 到10.255.255.255)
l 172.16.0.0/12 (172.16.0.0到 172.31.255.255)
l 192.168.0.0/16 (192.168.0.0 到 192.168.255.255)
l 169.254.0.0/16 ((169.254.0.0到169.254.255.255)*
*這里需要注意的是169.254.0.0/16這個(gè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址段，它是在動(dòng)態(tài)主機分配協(xié)議服務(wù)器不可用的時(shí)間，用于網(wǎng)絡(luò )地址隨機自助分配的。
在通常情況下，10.0.0.0/8是用于較大的網(wǎng)絡(luò )，因為在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )地址段中包含了1680萬(wàn)個(gè)網(wǎng)絡(luò )地址。你可以根據每個(gè)子網(wǎng)的地理位置將它劃分為不同的子網(wǎng)，接著(zhù)再細分為更小的子網(wǎng)。規模較小的公司通常使用172.16.0.0/12的網(wǎng)絡(luò )地址段，在這個(gè)基礎上劃分為更小的子網(wǎng)，盡管如果愿意的話(huà)，它們也可以選擇使用10.0.0.0/8網(wǎng)絡(luò )地址段。家庭網(wǎng)絡(luò )通常使用192.168.0.0/16的子網(wǎng)，選擇/24的子網(wǎng)掩碼。
通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址和網(wǎng)絡(luò )地址轉換的使用，達到了允許一個(gè)單一公共網(wǎng)絡(luò )地址來(lái)代表成千上萬(wàn)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )地址的目的，因此，在可預見(jiàn)的未來(lái)中，IPv4還是保證可以正常運行的，它的使用時(shí)間獲得了有效的延長(cháng)。按照目前的使用情況，IPv4在今后的17年中還可以提供足夠的網(wǎng)絡(luò )地址。
在下一個(gè)版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也就是IPv6中，網(wǎng)絡(luò )地址的長(cháng)度將增加為128位，這個(gè)也就意味著(zhù)有它會(huì )比IPv4多出79千兆兆倍的網(wǎng)絡(luò )地址。即使為地球上的全部43億人口每人分配43億個(gè)網(wǎng)絡(luò )地址，你還可以剩下1800兆的網(wǎng)絡(luò )地址。
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