学习子网掩码

一.子网掩码

1.含义

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。
子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在广域网上。

2.简介

子网掩码是在IPv4地址资源紧缺的背景下为了解决lP地址分配而产生的虚拟lP技术，通过子网掩码将A、B、C三类地址划分为若干子网，从而显著提高了IP地址的分配效率，有效解决了IP地址资源紧张的局面。另一方面，在企业内网中为了更好地管理网络，网管人员也利用子网掩码的作用，人为地将一个较大的企业内部网络划分为更多个小规模的子网，再利用三层交换机的路由功能实现子网互联，从而有效解决了网络广播风暴和网络病毒等诸多网络管理方面的问题。

3.子网掩码功能

网掩码是一个32位地址，是与IP地址结合使用的一种技术。它的主要作用有两个，一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。
使用子网是为了减少IP的浪费。因为随着互联网的发展，越来越多的网络产生，有的网络多则几百台，有的只有区区几台，这样就浪费了很多IP地址，所以要划分子网。使用子网可以提高网络应用的效率。
通过计算机的子网掩码判断两台计算机是否属于同一网段的方法是，将计算机十进制的IP地址和子网掩码转换为二进制的形式，然后进行二进制“与”(AND)计算（全1则得1，不全1则得0），如果得出的结果是相同的，那么这两台计算机就属于同一网段。

声明网络地址与主机地址

子网掩码一定是配合IP地址来使用的。对于常用网络A、 B、C 类IP地址其默认子网掩码的二进制与十进制对应关系如表1所示。子网掩码工作过程是：将32位的子网掩码与IP地址进行二进制形式的按位逻辑“与”运算得到的便是网络地址，将子网掩码二进制和IP地址二进制进行逻辑“与”（AND）运算，得到的就是主机地址。如：192.168.10.11 AND 255.255.255.0，结果为192.168.10.0，其表达的含义为：该IP地址属于 192.168.10.0这个网络，其主机号为11，即这个网络中编号为11的主机。

划分子网

子网掩码机制提供了子网划分的方法。其作用是：减少网络上的通信量；节省IP地址；便于管理；解决物理网络本身的某些问题。使用子网掩码划分子网后，子网内可以通信，跨子网不能通信，子网间通信应该使用路由器，并正确配置静态路由信息。划分子网，就应遵循子网划分结构的规则。就是用连续的1在IP地址中增加表示网络地址，同时减少表示主机地址的位数。例如，IP地址为130.39.37.100，网络地址为130.39.37.0、子网地址为130.39.37.0、子网掩码为255.255.0.0，网络地址部分和子网标识部分为“1”所对应，主机标识部分为“0”所对应。使用CIDR表示为：130.39.37.100/24即IP地址/ 掩码长度。其中第三个字节上的255 所对应的8位二进制数值就是将主机地址位数借给了网络地址部分，充当了划分子网的位数。

4.为什么划分子网

IPv4地址如果只使用有类（A、B、C类）来划分，会造成大量的浪费或者不够用，为了解决这个问题，可以在有类网络的基础上，通过对IP地址的主机号进行再划分，把一部分划入网络号，就能划分各种类型大小的网络了。

二.划分子网计算方式

由于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。

根据子网数

利用子网数来计算

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。

1)将子网数目转化为二进制来表示

2)取得该二进制的位数，为 N

3)取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：

1)27=11011

2)该二进制为五位数，N = 5

3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机前5位置1（B类地址的主机位包括后两个字节，所以这里要把第三个字节的前5位置1），得到 255.255.248.0

即为划分成27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码（实际上是划成了32个子网）。

根据主机数

利用主机数来计算

1)将主机数目转化为二进制来表示

2)如果主机数小于或等于254（注意去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机11111111.11111111.11111100.00000000

3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机11111111.11111111.11111100.00000000

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机11111111.11111111.11111100.00000000

700=1010111100

2)该二进制机地址： 11111111.11111111.11111100.00000000

3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址： 11111111.11111111.11111100.00000000

然后再从后向前将后10位置0，即为： 11111111.11111111.11111100.00000000

即255.255.252.0。这就是该域划分成主机量计算法

增量计算法

子网ID增量计算法（即计算每个子网的IP范围）

其基本计算步骤如下：

第1步，将所需的子网数转换为二进制，如所需划分的子网数为“4”，则转换成成二进制为00000100；

第2步，取子网数的二进制中有效位数，即为向缺省子网掩码中加入的位数（既向主机ID中借用的位数）。如前面的00000100，有效位为“100”，为3位（在新标准中只需要2位就可以了）；

第3步，决定子网掩码。如IP地址为B类129.20.0.0网络，则缺省子网掩码为：255.255.0.0，借用主机ID的3位以后变为：255.255.224（11100000）.0，即将所借的位全表示为1，用作子网掩码。

第4步，将所借位的主机ID的起始位段最右边的“1”转换为十进制，即为每个子网ID之间的增量，如前面的借位的主机ID起始位段为“11100000”，最右边的“1”，转换成十进制后为2^5=32（此为子网ID增量）。

第5步，产生的子网ID数为：2^m-2 （m为向缺省子网掩码中加入的位数），如本例向子网掩码中添加的位数为3，则可用子网ID数为：2^3-2=6个；

第6步，将上面产生的子网ID增量附在原网络ID之后的第一个位段，便形成第一个子网网络ID 129.20.32.0（即第一个子网的起始IP段）；

第7步，重复上步操作，在原子网ID基础上加上一个子网ID增量，依次类推，直到子网ID中的最后位段为缺省子网掩码位用主机ID位之后的最后一个位段值，这样就可得到所有的子网网络ID。如缺省子网掩码位用主机ID位之后的子网ID为255.255.224.0，其中的“224”为借用主机ID后子网ID的最后一位段值，所以当子网ID通过以上增加增量的方法得到129.20.224.0时便终止，不要再添加了（只能用到129.20.192.0）。

我们知道当主机ID为全0时表示网络ID，全1时表示广播地址。在RFC950标准中，不建议使用全0和全1的子网ID。

例如把最后一个字节的前3位借给网络ID，用后面的5位来表示主机ID，这样就会产生2^3=8个子网，子网ID就分别为000、001、010、011、100、101、110、111这样8个，在RFC950标准中只能使用中间的6个子网ID。

这么做的原因是：

设我们有一个网络：192.168.0.0/24（即子网掩码的前24位为1，255.255.255.0），我们需要两个子网，那么按照RFC950，应该使用/26而不是/25，得到两个可以使用的子网192.168.0.64和192.168.0.128

对于192.168.0.0/24，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.255

对于192.168.0.0/26，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.63

对于192.168.0.64/26，网络地址是192.168.0.64，广播地址是192.168.0.127

对于192.168.0.128/26，网络地址是192.168.0.128，广播地址是192.168.0.191

对于192.168.0.192/26，网络地址是192.168.0.192，广播地址是192.168.0.255

可以看出来，对于第一个子网，网络地址和主网络的网络地址是重叠的，对于最后一个子网，广播地址和主网络的广播地址也是重叠的。在CIDR流行以前，这样的重叠将导致极大的混乱。