划分子网的三级地址结构

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IPv4地址划分的方式

  • 标准分类的IP地址
  • 划分子网的三级地址结构
  • 构成超网的CIDR技术
  • 网络地址转换技术

在上篇博客，我已经总结了：标准分类的IP地址，这篇博客我们继续介绍下一种地址划分的方式：划分子网的三级地址结构

什么是子网

子网的基本思想就是：将一个网络号下网络再次划分为多个网络段，而这些网络段的划分由该组织自行决定。子网的结构是：网络号-子网号-主机号。

为什么要引入子网概念

  • 提高了IP地址的使用效率。在标准分类的IP地址中，当我们把一个网络号分配给一个组织后，如果该组织给它的内部的主机都分配了IP地址后，还剩余很多闲置的IP地址时，其他组织无法合法利用该资源。但是子网的引入，可以大幅度的解决这个问题
  • 提高了路由器的工作效率。IP数据包从网际上的一个网络到达另一个网络时，选择路径可以基于网络而不是主机。在大型的网际中，这一点优势特别明显，因为路由表中只存储网络信息而不是主机信息，这样可以大大简化路由表。

子网地址的结构与划分方法

  • 子网号是从主机号中提取前几个位作为“子网号”，剩余的位数继续作为“主机号”，因此子网会形成：网络号-子网号-主机号
  • 子网划分可以应用到A、B、C三类IP地址中。同一子网中的子网号相同。
  • 子网的具体划分是组织自己内部的事情

如何识别出一个IP地址的网络号、子网号、主机号

首先，我们知道子网是应用于A、B、C三类IP地址的，所以通过IP地址的前三位就可以知道该IP地址的属于哪类IP地址，并且可以知道其网络号所占的位数：

1
2
3
A类：0__   网络号：8位
B类：10_   网络号：16位
C类：11_   网络号：24位

那么我们该如何从IP地址中提取出该IP地址的子网号了？这个时候，就需要引入子网掩码的概念。

子网掩码作用

将IP地址划分为网络位和主机位。网络位包括了：网络号和子网号，所以可以通过子网掩码判断出IP地址的子网号。另外，A、B、C类地址都可以引入他它们自己的子网掩码，具体表现形式如下：

1
2
3
A类：255.0.0.0     前8位都是1
B类：255.255.0.0   前16位都是1
C类：255.255.255.0 前24位都是1

如何表示子网掩码

子网掩码和IP地址一样，都是4个字节的，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。

例如如果一个标准的B类地址，它本来有16位的主机号，现在选择前6位作为子网号，则一个B类地址就可以划分为：64个子网，该子网的掩码可以表示为如下两种形式：

1
2
255.255.252.0   表示前22位都是1.
/22

例如网络段:192.168.1.1/24的子网可以表示为：

1
2
3
255.255.255.0
或
/24

如何帮助一个组织划分子网

例如一个组织需要对一个B类地址：156.26.0.0进行划分，其中该组织的子网数数需要100个。

  • 考虑到该组织需要100个子网，所以需要的子网号位数为：7位（2^7>100）。
  • 子网的掩码为：255.255.254.0/23
  • 每个子网可以分配的主机数量为：2^9-2。其中减去的两个分别为主机号全0和全1，全0为子网掩码用于标识一个网络段，全1为该子网内的广播地址。

如何通过子网掩码确定主机号、子网号、两个IP地址是否属于同一子网

  • 每个子网只有一个掩码，但需要注意，并不是子网掩码相同就是同一子网
  • 子网号 = IP & 子网掩码
  • 主机号 = IP & 掩码取反
  • 如果子网号相同就是属于同一子网

总结

假设一个网络中的主机为450台，那么分配一个C类地址不够用，分配一个B类地址又显得太浪费，在这种情况下，就提出了子网化的概念，子网的定义就是把主机地址中的一部分主机位借用为网络位。从而可以让一个B类地址被多个组织使用。这也正是子网的奇妙之处。