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子网掩码

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发表于 2018-8-21 15:18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,它是一种用来指明一个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。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
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,还是在远程网上。

定义
子网掩码(subnet mask)是每个使用互联网的人必须要掌握的基础知识,只有掌握它,才能够真正理解TCP/IP协议的设置。
子网掩码——屏蔽一个IP地址的网络部分的“全1”比特模式。对于A类地址来说,默认的子网掩码是255.0.0.0;对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0;对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。
利用子网掩码可以把大的网络划分成子网,即VLSM(可变长子网掩码),也可以把小的网络归并成大的网络即超网。
构成
要想理解什么是子网掩码,就不能不了解IP地址的构成。互联网是由许多小型网络构成的,每个网络上都有许多主机,这样便构成了一个有层次的结构。IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点,将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分,以便于IP地址的寻址操作。
IP地址的网络号和主机号各是多少位呢?如果不指定,就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号,这就需要通过子网掩码来实现。
规则
子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与二进制IP地址相同,子网掩码由1和0组成,且1和0分别连续。子网掩码的长度也是32位,左边是网络位,用二进制数字“1”表示,1的数目等于网络位的长度;右边是主机位,用二进制数字“0”表示,0的数目等于主机位的长度。这样做的目的是为了让掩码与ip地址做按位与运算时用0遮住原主机数,而不改变原网络段数字,而且很容易通过0的位数确定子网的主机数(2的主机位数次方-2,因为主机号全为1时表示该网络广播地址,全为0时表示该网络的网络号,这是两个特殊地址)。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。
定义子网掩码
用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。
定义子网掩码的步骤为:
A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”,该网络地址为c类IP地址,网络标识为“210.73.a”,主机标识为“b”。
B、根据我们所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数,用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们需要12个子网,将来可能需要16个。用第四个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”,即第四个字节为“11110000”,这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。
C、把对应初始网络的各个位都置为“1”,即前三个字节都置为“1”,则子网掩码的间断二进制形式为:“11111111.11111111.11111111.11110000” 。
D、把这个数转化为间断十进制形式为:“255.255.255.240” 。
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的主机地址前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32-2=30个子网)。
这一段介绍的是旧标准下计算的方法,关于旧的标准后文在介绍,在新标准中则可以先将27减去1,因为计算机是从0开始计算的,从0到27实际上是有28个,所以说如果需要27个就需要将27减去1。
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位数,为 N,这里肯定N<8。如果大于254,则 N>8,这就是说主机地址将占据不止8位。
3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1,然后从后向前的将N位全部置为 0,即为子网掩码值。
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700台:
1) 700=1010111100
2)该二进制为十位数,N = 10
3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1,得到255.255.255.255
然后再从后向前将后10位置0,即为: 11111111.11111111.11111100.00000000
即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址168.195.0.0的子网掩码。
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
你可以看出来,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。比如,一个发往192.168.0.255的广播是发给主网络的还是子网的?这就是为什么在当时不建议使用全0和全1子网。在今天,CIDR已经非常普及了,所以一般不需要再考虑这个问题。
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