网络技术：子网划分

目录

• 子网划分
  • 子网划分的优点
  • 子网掩码
• 子网划分常用值
  • 2 的 n 次幂
  • CIDR 值
• C 类网络子网划分
  • 划分方式
  • 样例一
  • 样例二
• B 类网络子网划分
  • 划分方式
  • 样例一
  • 样例二
• A 类网络子网划分
  • 划分方式
  • 样例
• 变长子网掩码(VLSM)
• 参考资料

子网划分

子网划分的优点

子网划分是指将大型网络划分为一系列小网络的操作，通过子网划分可以带来很多好处。首先子网划分可以减少网络流量，如果一个大型网络没有划分广播域，则在这个网络中仍然会充满着网络流量。划分子网之后需要在每个子网部署路由器，此时在本地网络传输的流量都会在本网络中传输。只有需要发送到其他网络的分组需要穿越路由器，这样能使得网络流量减少，进而优化了网络性能。子网划分能使网络更易于管理，在一系列小网络中进行管理和排错，会比对一整个大网络进行管理更加容易。子网划分也有助于覆盖大型地理区域，单个在地理层面上是大跨度的网络，会比将多个小网络连接起来的效率更低。

子网掩码

从 IP 数据报首部无法看出源主机或目的主机的网络是否划分了子网，这需要通过子网掩码类确定主机地址的哪部分为子网地址。子网掩码和主机 IP 地址做“与 (AND)”运算后，得到的主机号部分全部为 0。

网络	默认子网掩码
A 类	255.0.0.0
B 类	255.255.0.0
C 类	255.255.255.0

子网划分常用值

2 的 n 次幂

2n	值
21	2
22	4
23	8
24	16
25	32
26	64
27	128
28	256
29	512
210	1024
211	2048
212	4096
213	8192
214	16384
215	32766
216	65534

CIDR 值

值得一提的是，我们不会使用 /31 和 /32 的子网掩码，因为至少需要 2 个主机号才能给主机分配 IP 地址。由于点到点链路需要 2 个主机地址，因此 /30 掩码仅适用于这种情况。

子网掩码	CIDR 值
255.0.0.0	/8
255.128.0.0	/9
255.192.0.0	/10
255.224.0.0	/11
255.240.0.0	/12
255.248.0.0	/13
255.252.0.0	/14
225.254.0.0	/15
255.255.0.0	/16
255.255.128.0	/17
255.255.192.0	/18
255.255.224.0	/19
255.255.240.0	/20
255.255.248.0	/21
255.255.252.0	/22
255.255.254.0	/23
255.255.255.0	/24
255.255.255.128	/25
255.255.255.192	/26
255.255.255.224	/27
255.255.255.240	/28
255.255.255.248	/29
255.255.255.252	/30

C 类网络子网划分

划分方式

划分子网的方式就是子网掩码向后退位，然后我们就能明确划分出的子网的相关信息。当子网掩码往后退 n 位(有 n 位 1)时，划分出的子网数量是 2ⁿ 个，每个子网中包含的主机数量是 2^{8 - n} - 2 个。因为每个子网需要主机号全 0 的地址表示本网络，主机号全 1 的地址为广播地址，划分出的子网增量是 256 - 子网掩码。

样例一

将 192.168.0.0 划分为 2 个子网，其子网掩码为 255.255.255.128(/25)。该子网掩码是往后退了 1 位，因此划分出了 2¹ = 2 个子网，每个子网有 2^{8 - 1} - 2 = 126 台主机，块增量是 256 - 128 = 128。

地址	子网 1	子网 2
子网地址	192.168.0.0	192.168.0.128
第一个主机地址	192.168.0.1	192.168.0.129
最后一个主机地址	192.168.0.126	192.168.0.254
广播地址	192.168.0.127	192.168.0.255

样例二

将 192.168.10.0 划分为 8 个子网，其子网掩码为 255.255.255.224(/27)。该子网掩码是往后退了 3 位，因此划分出了 2³ = 8 个子网，每个子网有 2^{8 - 3} - 2 = 30 台主机，块增量是 256 - 224 = 132。

地址	子网 1	子网 2	子网 3	子网 4	子网 5	子网 6	子网 7	子网 8
子网地址	192.168.0.0	192.168.0.32	192.168.0.64	192.168.0.96	192.168.0.128	192.168.0.160	192.168.0.192	192.168.0.224
第一个主机地址	192.168.0.1	192.168.0.33	192.168.0.65	192.168.0.97	192.168.0.129	192.168.0.161	192.168.0.193	192.168.0.225
最后一个主机地址	192.168.0.30	192.168.0.62	192.168.0.94	192.168.0.126	192.168.0.158	192.168.0.190	192.168.0.222	192.168.0.254
广播地址	192.168.0.31	192.168.0.63	192.168.0.95	192.168.0.127	192.168.0.159	192.168.0.191	192.168.0.223	192.168.0.255

B 类网络子网划分

划分方式

B 类划分子网的方式和 C 类完全一样，也是子网掩码向后退位。当子网掩码往后退 n 位时，划分出的子网数量是 2ⁿ 个，每个子网中包含的主机数量是 2^{16 - n} - 2 个。

样例一

将 172.16.0.0 划分为 2 个子网，其子网掩码为 255.255.128.0(/17)。该子网掩码是往后退了 1 位，因此划分出了 2¹ = 2 个子网，每个子网有 2^{16 - 1} - 2 = 32766 台主机，块增量是 256 - 128 = 128。

地址	子网 1	子网 2
子网地址	172.16.0.0	172.16.128.0
第一个主机地址	172.16.0.1	172.16.128.1
最后一个主机地址	172.16.127.254	172.16.255.254
广播地址	172.16.127.25	172.16.255.255

样例二

将 172.16.0.0 划分为 4 个子网，其子网掩码为 255.255.192.0(/18)。该子网掩码是往后退了 2 位，因此划分出了 2² = 5 个子网，每个子网有 2^{16 - 2} - 2 = 16382 台主机，块增量是 256 - 192 = 64。

地址	子网 1	子网 2	子网 3	子网 4
子网地址	172.16.0.0	172.16.64.0	172.16.128.0	172.16.192.0
第一个主机地址	172.16.0.1	172.16.64.1	172.16.128.1	172.16.192.1
最后一个主机地址	172.16.63.254	172.16.127.254	172.16.191.254	172.16.255.254
广播地址	172.16.63.255	172.16.127.255	172.16.191.255	172.16.255.255

A 类网络子网划分

划分方式

A 类划分子网的方式和 B、C 类完全一样，也是子网掩码向后退位。当子网掩码往后退 n 位时，划分出的子网数量是 2ⁿ 个，每个子网中包含的主机数量是 2^{24 - n} - 2 个。

样例

将 10.0.0.0 划分为 2 个子网，其子网掩码为 255.255.128.0(/9)。该子网掩码是往后退了 1 位，因此划分出了 2¹ = 2 个子网，每个子网有 2^{24 - 1} - 2 = 16777214 台主机，块增量是 256 - 128 = 128。

地址	子网 1	子网 2
子网地址	10.0.0.0	10.128.0.0
第一个主机地址	10.0.0.1	10.128.0.1
最后一个主机地址	10.127.255.254	10.255.255.254
广播地址	10.127.255.255	10.255.255.255

变长子网掩码(VLSM)

例如我们需要把网络 201.39.18.0/24 划分为 4 个子网，每个子网要求至少容纳的主机数分别为 80、50、25、10 台。此时当直接分成 4 个子网时，每个子网的 IP 地址数为 64 个，这是不能满足要求的，容纳第一个部门，至少需要一个 128 个 IP 地址的子网。此时我们就考虑可变长子网掩码(VLSM)，这种划分子网的手法可以令不同的子网使用不同的子网掩码。
首先将 C 类地址向后借一位，分成 2 个 128 个 IP 地址的子网。接着将其中一个子网再向后退一位，再次分割成 2 个子网，其中的一个 64 个 IP 地址的子网用来满足子网二的需求。接着再将其中一个子网再次往后退一位，分成 2 个 32 个 IP 地址的子网，这 2 个子网可以满足剩下两个子网的需求。

子网	子网地址	子网掩码
子网 1	201.39.18.0/25	255.255.255.128/25
子网 2	201.39.18.128/26	255.255.255.192/26
子网 3	201.39.18.192/27	255.255.255.224/27
子网 4	201.39.18.224/28	255.255.255.240/28

参考资料

《CCNA 学习指南(第 7 版)》，[美] Todd Lammle 著，袁国忠 徐宏 译，人民邮电出版社
《计算机网络(第七版)》 谢希仁 著，电子工业出版社
《计算机网络 自顶向下方法》 [美] James F.Kurose,Keith W.Ross 著，陈鸣 译，机械工业出版社
网络层——网际协议 IPv4