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子網劃分詳解與子網劃分例項精析

阿新 • • 發佈：2019-01-03

目錄

子網劃分理論基礎

為什麼進行子網劃分

  • 減少網路流量，無論什麼樣的流量，我們都希望它少些，網路流量亦如此。如果沒有可信賴的路由器，網路流量可能導致整個網路停頓，但有了路由器後，大部分流量都將呆在本地網路內，只有前往其他網路的分組將穿越路由器。路由器增加廣播域，廣播域越多，每個廣播輕鬆劃分子網域就越小，而每個網段的網路流量也越少。
  • 優化網路效能，這是減少網路流量的結果。
  • 簡化管理，與龐大的網路相比，在一系列相連的小網路中找出並隔離網路問題更容易。
  • 有助於覆蓋大型地理區域，WAN鏈路比LAN鏈路的速度慢得多，且更昂貴;單個大跨度的大型網路在前面說的各個方面都可能出現問題，而將多個小網路連線起來可提高系統的效率。

明確需求

我們建立子網的時候，一定是根據一定的要求建立的，這個要求就是我們實際的網路需求。一般我們按如下步驟來明確我們的網路需求：
(1)確定需要的網路ID數:

  • 每個LAN子網一個;
  • 每條廣域網連線一個。

(2)確定每個子網所需的主機數:

  • 每個TCPIIP主機一個;
  • 每個路由器介面一個。

(3)根據上述需求，確定如下內容:

  • 一個用於整個網路的子網掩碼;
  • 每個物理網段的唯一子網ID;
  • 每個子網的主機範圍。

知識點

  • ip地址：我們需要知道網路地址分為A,B,C三類，並且知道ip地址是由網段號(net_id)+主機號（host_id）組成的.想要詳細瞭解ip地址可以參考我這篇博文：

    為什麼百度查到的ip和ipconfig查到的不一樣；詳解公網Ip和私網ip；詳解網路分類ＡＢＣ；

  • 子網掩碼：要讓子網劃分方案管用，網路中的每臺機器都必須知道主機地址的哪部分為子網地址，這是通過給每臺機器分配子網掩碼實現的。子網掩碼是一個長32位的值，讓IP分組的接收方能夠將IP地址的網路ID部分和主機ID部分割槽分開來。網路管理員建立由1和0組成的32位子網掩碼，其中的1表示lP地址的相應部分為網路地址或子網地址。

並非所有網路都需要子網，這意味著網路可使用預設子網掩碼。這相當於說IP地址不包含子網地址。下表列出了A類、B類和C類網路的預設子網掩碼。
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  • CIDR:( Classless Inter-Domain Routing，元類域間路由選擇).我們需要了解這種網路表示法。形式如：192.168.10.32/28。前面的數字是我們的網路地址，後面的28表示用28位來表示網路位，用32-28=4位來表示主機位。通過這種記法，我們能明確兩個資訊：
    • 網路地址：192.168.10.32
    • 子網掩碼：255.255.255.240

通過下表我們能明確子網掩碼和斜槓表示法之間的關係
這裡寫圖片描述
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其中/8-/15只能用於A類網路，/16-/23可用於A類和B類網路，而/24-/30可用於A類、B類和C類網路。這就是大多數公司都使用A類網路地址的一大原因，因為它們可使用所有的子網掩碼，進行網路設計時的靈活性最大。

子網劃分常見問題

  • 選定的子網掩碼將建立多少個子網?
    2^x個，其中x是子網掩碼借用的主機位數。如：192.168.10.32/28，我們知道C類ip的預設子網掩碼為：255.255.255.0，而由上文的CIDR知識，我們瞭解到這個ip的實際子網掩碼是：255.255.255.240。原本最後一個位元組應該是0（00000000），現在卻是240（11110000）。故其借用了主機位4位來充當網路位。
    * 這個地方不懂的話可以結合我後面的實際案例一起來看*
  • 每個子網可包含多少臺主機?
    2^y-2臺，其中y是沒被借用的主機位的位數。-2是因為，主機位全為0的部分是這個子網的網段號（Net_id），全為1的部分是這個網段的廣播地址。
  • 有哪些合法的子網?
    算出子網的步長（增量）。一個例子是256-192 = 64，即子網掩碼為192時，步長為64。從0開始不斷增加劇，直到到達子網掩碼值，中間的結果就是子網，即0、64、128和192，
  • 每個子網的廣播地址是什麼?
    主機位全為1就是該子網的廣播地址。一般我們這樣計算：廣播地址總是下一個子網前面的數.前面確定了子網為0、64、128和192，例如，子網0的廣播地址為63，因為下一個子網為64;子網64的廣播地址為127，因為下一個子網為128，以此類推。請記住，最後一個子網的廣播地址總是255
  • 每個子網可包含哪些主機地址?
    合法的主機地址位於兩個子網之間，但全為0和全為1的地址除外。例如，如果子網號（網段號）為64，而廣播地址為127，則合法的主機地址範圍為65-126，即子網地址和廣播地址之間的數字。

子網劃分例項精析

C類子網劃分例項分析

首先我們要知道C類可使用的全部子網掩碼：
這裡寫圖片描述

已知網路地址和子網掩碼，求子網劃分結果

  • 案例一：
    255.255.255.128 (/25)
    128的二進位制表示為10000000，只有1位用於定義子網，餘下7位用於定義主機。這裡將對C類網路192.168.10.0進行子網劃分。
    網路地址=192.168.10.0
    子網掩碼=255.255.255.128
    回答五大問題：
    • 多少個子網?
      在128( 10000000 )中，取值為1的位數為1，借用了一位主機位，因此答案為2^1=2。
    • 每個子網多少臺主機?
      有7個主機位取值為o( 10000000)，還剩下7位主機位，因此答案是2^7-2= 126臺主機。
    • 有哪些合法的子網?
      256 -128 = 128。也就是子網的增量是128.因此子網為0和128
    • 每個子網的廣播地址是什麼?
      在下一個子網之前的數字中，所有主機位的取值都為1，是當前子網的廣播地址。對於子網0，下一個子網為128，因此其廣播地址為127
    • 每個子網包含哪些合法的主機地址?
      合法的主機地址為子網地址和廣播地址之間的數字。要確定主機地址，最簡單的方法是寫出子網地址和廣播地址，這樣合法的主機地址就顯而易見了。

下面我分別用圖表和圖畫來表示該子網劃分，以希望大家能有一個更深刻的理解。
這裡寫圖片描述
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  • 案例二：
    255.255.255.192 (/26)
    在第二個示例中，我們將使用子網掩碼255.255.255.192對網路192.168.10.0進行子網劃分。
    網路地址=192.168.10.0
    子網掩碼=255.255.255.192
    下面來回答五大問題
    • 多少個子網?
      在192(11000000)中，取值為1的位數為2，因此答案為2^2=4個子網。
    • 每個子網多少臺主機?有6個主機位的取值為o(11000000)，因此答案是2^6-2=62臺主機。
    • 有哪些合法的子網?
      256 -192 = 64。所以子網的步長[增量]為64，因此子網為0、64、128和192
    • 每個子網的廣播地址是什麼?
      在下一個子網之前的數字中，所有主機位的取值都為1，是當前子網的廣播地址。對於子網0，下一個子網為64，因此其廣播地址為63。以此類推。
    • 合法的主機地址有哪些?
      合法的主機地址為子網地址和廣播地址之間的數字。要確定主機地址，最簡單的方法是寫出子網地址和廣播地址，這樣合法的主機地址就顯而易見了。

下面我分別使用圖表和圖畫來更形象的展示這五大問題的答案。
這裡寫圖片描述
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  • 案例三：
    從這個案例開始，我不再一一回答這五大問題，大部分的思考是重複的，我只給出問題和圖表型別的答案。
    255.255.255.224 (/27)
    這次我們將使用子網掩碼255.255.255.224對網路192.168.10.0進行子網劃分。
    網路地址=192.168.10.0
    子網掩碼=255.255.255.224
    下表是圖表型別的子網劃分結果
    這裡寫圖片描述

  • 案例四：
    255.255.255.240 (/28)
    再來看一個示例:
    網路地址=192.168.10.0
    子網掩碼=255.255.255.240
    子網劃分結果：
    這裡寫圖片描述

  • 案例五：
    255.255.255.248 (/29)
    繼續練習:
    網路地址=192.168.10.0
    子網掩碼=255.255.255.248
    子網劃分結果：
    這裡寫圖片描述

已知IP地址和子網掩碼求子網劃分

案例1：
已知ip地址=192.168.10.33 ，子網掩碼=255.255.255.224，求該網路的子網劃分。

  1. 求出子網增量：
    由於子網掩碼是224，所以子網步長為255-224=32
  2. 求有哪些合法子網：
    由上文知道，子網的步長為32.因此子網為0、32、64等等
  3. 求出該Ip地址對應的子網號。
    因為主機地址33位於子網32和64之間，因此屬於子網192.168.10.32
  4. 求該子網對應的廣播地址：
    下一個子網為64，因此子網32的廣播地址為63(廣播地址總是下一個子網之前的數字)。
  5. 求合法的主機地址範圍：
    33~62(子網和廣播地址之間的數字)。

案例2：
ip地址=192.168.10.174
子網掩碼=255.255.255.240.合法的主機地址範圍是多少呢?
解答：子網掩碼為240，因此將256減去240，結果為16，這是子網增量。要確定所屬的子網，只需從零開始不斷增加16，並在超過主機地址174後停止:0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176等。主機地址174位於160和176之間，因此所屬的子網為160。廣播地址為175，合法的主機地址範圍為161~174。
案例3：
ip地址=192.168.10.17
子網掩碼=255.255.255.252 該IP地址屬於哪個子網?該子網的廣播地址是什麼?
解答：256 -252= 4，因此子網為0、4、8、12、16、20等(除非專門指出，否則總是從0開始)。主機地址17位於子網16和20之間，因此屬於子網192.168.10.16，而該子網的廣播地址為19，合法的主機地址範圍為17-18。

B類地址子網劃分例項

B類地址可使用的CIDR地址表：
這裡寫圖片描述
注意：在B類地址中，有16位可用於主機地址。這意昧著最多可將其中的14位用於子網劃分，因為至少需要保留2位用於主機編址。使用/16意味著不對B類網路進行子網劃分，但它是一個可使用的子網掩碼。

已知網路地址和子網掩碼求子網劃分

案例1：
255.255.128.0 (/17)
網路地址=172.16.0.0
子網掩碼=255.255.128.0

  • 多少個子網?
    2^1 =2 (與C類網路相同)借用了一位主機位。
  • 每個子網多少臺主機?
    2^15 -2 = 32766 (主機位一共15位，第三個位元組7位，第四個位元組8位)。
  • 有哪些合法的子網?
    256 -128 = 128，因此子網為0和128。鑑於子網劃分是在第三個位元組中進行的，因此子網號實際上為0.0和128.0
  • 每個子網的廣播地址是什麼?（跟C類相同，廣播地址總是下一個子網前面的數）
  • 合法的主機地址是什麼?（子網號與廣播地址之間的地址就是合法的主機地址）

用圖表來表示出上面的引數
這裡寫圖片描述
案例2：
255.255.255.128 (/25)
這是一個非常難但是卻十分適合生產環境的子網劃分組合
網路地址=172.16.0.0
子網掩碼=255.255.255.128

  • 多少個子網?
    2^9=512。一共借用了9個主機位
  • 每個子網多少臺主機?
    2^7-2 = 126。 還有16-9=7位主機位
  • 有哪些合法的子網?
    這是比較棘手的部分。這個地方的子網增量應該是 256-255=1，因此第三個位元組的可能取值為0、1 、2、3…255;但別忘了，第四個位元組還有一個子網位。還記得前面如何在C類網路中處理只有一個子網位的情況嗎?這裡的處理方式相同。也就是說第三個位元組的每個取值都有0和128這兩種情況。例如，如果第三個位元組的取值為3，則對應的兩個子網為3.0和3.128。因此總共有512個子網。
  • 每個子網的廣播地址是什麼?（下一個子網地址的前一位）
  • 合法的主機地址是什麼?（介於子網地址和該子網的廣播地址之間的就是主機地址）
    下面用圖表列出這個例子的子網劃分結果：
    這裡寫圖片描述

已知ip地址和子網掩碼求子網劃分

當使用cidr表示子網劃分，網路位的位數>24時，比如/25，/27.我們只需要考慮第四個位元組。<=24時，我們只需要考慮第三個位元組，因為第四個位元組的主機位並沒有被借用，並沒有參與到子網劃分。

  • 問題:172.16.10.33/27屬於哪個子網?該子網的廣播地址是多少?
    答案:這裡只需考慮第四個位元組。256-224=32，故第四個位元組的變化為0、32、64…。33位於32和64之間，但子網號還有一部分位於第三個位元組，因此
    答案是該地址位於子網10.32中。由於下一個子網為10.64，該子網的廣播地址為172.16.10.63
  • 問題:IP地址=172.16.66.10;子網掩碼=255.255.192.0(/18)屬於哪個子網?該子網的廣播地址是多少?
    答案:這裡需要考慮的是第三個位元組，而不是第四個位元組。256-192=64，因此子網為0.0、64.0、128.0等。所屬的子網為172.16.64.0。由於下一個子網為128.0，該子網的廣播地址為172.16.127.255。
  • 問題:IP地址=172.16.50.10;子網掩碼=255.255.224.0(/19)屬於哪個子網?該子網的廣播地址是多少?
    答案:只需要考慮第三個位元組。256-224=32，因此子網為0.0、32.0、64.0等(所屬的子網為172.16.32.0，因而其廣播地址為172.16.63.255，因為下一個子網為64.0。
  • 問題:IP地址=172.16.45.14;子網掩碼=255.255.255.252(/30)屬於哪個子網?該子網的廣播地址是多少?
    答案:這裡需要考慮哪個位元組呢?第四個。256-252=4，因此子網為0、4、8、12、16等。所屬的子網為172.16.45.12，而該子網的廣播地址為172.16.45.15，因為下一個子網為172.16.45.16。

A類子網劃分例項

A類網路的子網劃分與B類和C類網路沒有什麼不同，但需要處理的是24位，而B類和C類網路中需處理的分別是16位和8位。
可用於A類的所有子網掩碼：
這裡寫圖片描述

已知網路地址和子網掩碼求子網劃分

案例1：
255.255.240.0(/20)
網路地址=10.0.0.0
子網掩碼=255.255.240.0(/20)時，12位用於子網劃分，餘下12位用於主機編址。

  • 多少個子網?
    2^12=4096。
  • 每個子網的主機數?
    2^12-2=4094
  • 有哪些合法的子網?
    需要考慮哪些位元組?借用的主機號來自於第二和第三個位元組，因此要考慮第二個和第三個位元組，在第二個位元組中，子網號的間隔為1;在第三個位元組中，子網號為0、16、32等，因為256-240=160
  • 每個子網的廣播地址是什麼?
  • 合法的主機地址是什麼?
    具體劃分如表中所示：
    這裡寫圖片描述

案例2：
網路地址=10.0.0.0
子網掩碼=255.255.255.192(/26)
這個例子將第二個、第三個和第四個位元組用於劃分子網。

  • 多少個子網?
    2^18=262144。
  • 每個子網的主機數?
    2^6-2=62。
  • 有哪些合法的子網?
    在第二個和第三個位元組中，子網號間隔為1，而在第四個位元組中，子網號間隔為64
  • 每個子網的廣播地址是什麼?
  • 合法的主機地址是什麼?

下面只列出最後一部分的子網劃分
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已知ip地址和子網掩碼求子網劃分

最後一個案例：
ip地址=10.1.3.65/23
求該ip地址對應的子網以及該子網合法的主機地址和廣播地址：
回答：首先，如果不知道/23對應的子網掩碼，你就回答不了這個問題。它對應的子網掩碼為255.255.254.0。這裡需要注意的位元組為第三個。256-254=2，因此第三個位元組的子網號為0、2、4、6等。在這個問題中，主機位於子網2.0中，而下一個子網為4.0，因此該子網的廣播地址為3.255。10.1.2.1~10.1.3.254中的任何地址都是該子網中合法的主機地址。

小結

所有的子網劃分都是基於C類作為基礎的，如果我們能夠突破c類這個難關就一定能看明白子網劃分。另外，該博文當中大量例項來自於《CCNA學習指南一書》，如果有想深入瞭解計算機網路的同學可以下載此書：CCNA學習指南下載地址
ps：寫部落格不容易，轉載請註明出處，by 小小呆

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