子網掩碼的計算與劃分詳解

1、子網掩碼的計算 

TCP/IP網間網技術產生於大型主流機環境中，它能發展到今天的規模是當初的設計者們始料未及的。網間網規模的迅速擴展對IP地址模式的威脅並非它不能保證主機地址的惟一性，而是會帶來兩方面的負擔：第一，巨大的網絡地址管理開銷；第二，網關尋徑急劇膨脹。其中第二點尤其突出，尋徑表的膨脹不只會下降網關尋徑效率（甚至可能使尋徑表溢出，從而形成尋徑故障），更重要的是將增長內外部路徑刷新時的開銷，從而加劇網絡負擔。

所以，迫切須要尋求新的技術，以應付網間網規模增加帶來的問題。仔細分析發現，網間網規模的增加在內部主要表現爲網絡地址的增減，所以解決問題的思路集中在：如何減小網絡地址。因而IP網絡地址的多重複用技術應運而生。經過複用技術，使若干物理網絡共享同一IP網絡地址，無疑將減小網絡地址數。

子網編址（subnet addressing）技術，又叫子網尋徑（subnet routing），英文簡稱subnetting，是最普遍使用的IP網絡地址複用方式，目前已經標準化，併成爲IP地址模式的一部分。

32位的IP地址分爲兩部分，即網絡號和主機號，分別把他們叫作IP地址的「網間網部分」和「本地部分」。子網編址技術將「本地部分」進一步劃分爲「物理網絡」部分和「主機」兩部分，其中「物理網絡」部分用於標識同一IP網絡地址下的不一樣物理網絡，常稱爲「掩碼位」、「子網掩碼號」，或者「子網掩碼ID」，不一樣子網就是依據這個掩碼ID來識別的。

按IP協議的子網標準規定，每個使用子網的網點都選擇一個32位的位模式，若位模式中的某位置1，則對應IP地址中的某位爲網絡地址（包括網絡部分和子網掩碼號）中的一位；若位模式中的某位置0，則對應IP地址中的某位爲主機地址中的一位。

例如二進制位模式：11111111 11111111 11111111 00000000中，前三個字節全1，表明對應IP地址中最高的三個字節爲網絡地址；後一個字節全0，表明對應IP地址中最後的一個字節爲主機地址。爲了使用的方便，經常使用「點分整數表示法」來表示一個IP地址和子網掩碼，例如B類地址子網掩碼（11111111 11111111 1111111100000000）爲：255.255.25.0。

IP協議關於子網掩碼的定義提供必定的靈活性，容許子網掩碼中的「0」和「1」位不連續。可是，這樣的子網掩碼給分配主機地址和理解尋徑表都帶來必定困難，而且，極少的路由器支持在子網中使用低序或無序的位，所以在實際應用中一般各網點採用連續方式的子網掩碼。像255.255.255.64和255.255.255.160等一類的子網掩碼不推薦使用

子網掩碼與IP地址結合使用，能夠區分出一個網絡地址的網絡號和主機號。例如：有一個C類地址爲：192.9.200.13，按其IP地址類型，它的缺省子網掩碼爲：255.255.255.0，則它的網絡號和主機號可按以下方法獲得：

第1步，將IP地址192.9.200.13轉換爲二進制11000000 00001001 11001000 00001101

第2步，將子網掩碼255.255.255.0轉換爲二進制11111111 11111111 11111111 00000000 

第3步，將以上兩個二進制數邏輯進行與（AND）運算，得出的結果即爲網絡部分。「11000000 00001001 11001000 00001101」與「11111111 11111111 11111111 00000000」進行「與」運算後獲得「11000000 00001001 11001000 00000000」，即「192.9.200.0」，這就是這個IP地址的網絡號，或者稱「網絡地址」。 字串7

第4步，將子網掩碼的二進制值取反後，再與IP地址進行與（AND）運算，獲得的結果即爲主機部分。如將「00000000 00000000 00000000 11111111（子網掩碼的取值）反」與「11000000 00001001 11001000 00001101」進行與運算後獲得「00000000 00000000 00000000 00001101」，即「0.0.0.13」，這就是這個IP地址主機號（可簡化爲「13」）。

2、子網掩碼的劃分

若是要將一個網絡劃分紅多個子網，如何肯定這些子網的子網掩碼和IP地址中的網絡號和主機號呢？本節就要向你們介紹。子網劃分的步驟以下：

第1步，將要劃分的子網數目轉換爲2的m次方。如要分8個子網，8=2的3次方。若是不是愉好是2的多少次方，則取大爲原則，如要劃分爲6個，則一樣要考慮2的3次方。 

第2步，將上一步肯定的冪m按高序佔用主機地址m位後，轉換爲十進制。如m爲3表示主機位中有3位被劃爲「網絡標識號」佔用，因網絡標識號應全爲「1」，因此主機號對應的字節段爲「11100000」。轉換成十進制後爲224，這就最終肯定的子網掩碼。若是是C類網，則子網掩碼爲255.255.255.224；若是是B類網，則子網掩碼爲255.255.224.0；若是是A類網，則子網掩碼爲255.224.0.0。

在這裏，子網個數與佔用主機地址位數有以下等式成立：2的m次方≥n。其中，m表示佔用主機地址的位數；n表示劃分的子網個數。根據這些原則，將一個C類網絡分紅4個子網。

爲了說明問題，現再舉例。若咱們用的網絡號爲192.9.200，則該C類網內的主機IP地址就是192.9.200.1～192.9.200.254，現將網絡劃分爲4個子網，按照以上步驟：

4=2的2次方，則表示要佔用主機地址的2個高序位，即爲11000000，轉換爲十進制爲192。這樣就可肯定該子網掩碼爲：192.9.200.192。4個子網的IP地址的劃分是根據被網絡號佔住的兩位排列進行的，這四個IP地址範圍分別爲：

（1）第1個子網的IP地址是從「11000000 00001001 11001000 00000001」到「11000000 00001001 11001000 00111110」，注意它們的最後8位中被網絡號佔住的兩位都爲「00」，由於主機號不能全爲「0」和「1」，因此沒有11000000 00001001 11001000 00000000和11000000 00001001 11001000 00111111這兩個IP地址（下同）。注意實際上此時的主機號只有最後面的6位。對應的十進制IP地址範圍爲192.9.200.1~192.9.200.62。而這個子網的子網掩碼（或網絡地址）爲 11000000 00001001 11001000 00000000，爲192.9.200.0。

（2）第2個子網的IP地址是從「11000000 00001001 11001000 01000001」到「11000000 00001001 11001000 01111110」 ，注意此時被網絡號所佔住的2位主機號爲「01」。對應的十進制IP地址範圍爲192.9.200.65~192.9.200.126。對應這個子網的子網掩碼（或網絡地址）爲 11000000 00001001 11001000 01000000，爲192.9.200.64。

（3）第3個子網的IP地址是從「11000000 00001001 11001000 10000001」到「11000000 00001001 11001000 10111110」 ，注意此時被網絡號所佔住的2位主機號爲「10」。對應的十進制IP地址範圍爲192.9.200.129~192.9.200.190。對應這個子網的子網掩碼（或網絡地址）爲 11000000 00001001 11001000 10000000，爲192.9.200.128。

（4）第4個子網的IP地址是從「11000000 00001001 11001000 11000001」到「11000000 00001001 11001000 11111110」 ，注意此時被網絡號所佔住的2位主機號爲「11」。對應的十進制IP地址範圍爲192.9.200.193~192.9.200.254。對應這個子網的子網掩碼（或網絡地址）爲 11000000 00001001 11001000 11000000，爲192.9.200.192。

在此列出A、B、C三類網絡子網數目與子網掩碼的轉換表，如表5.1所示，供參考。

表1 子網劃分與子網掩碼對應表 

A類網絡劃分子網數與對應的子網掩碼 

子網數目 佔用主機號位數 子網掩碼 子網中可容納的主機數 

2                           1                 255.128.0.0                 8388606

4                           2                 255.192.0.0                 4194302

8                           3                 255.224.0.0                 2097150

16                         4                 255.240.0.0                 1048574

32                         5                 255.258.0.0                   524286 

64                         6                  255.253.0.0                   262142 

128                       7                 255.254.0.0                   131070

256                       8                 255.255.0.0                     65534

B類網絡劃分子網數與對應的子網掩碼

子網數目 佔用主機號位數 子網掩碼 子網中可容納的主機數

2                           1                 255.255.128.0                   32766

4                           2                 255.255.192.0                   16382 

8                           3                 255.255.224.0                     8190 

16                         4                 255.255.240.0                     4094 

32                         5                 255.255.248.0                     2046 

64                         6                 255.255.252.0                     1022

128                       7                 255.255.254.0                       510

256                       8                 255.255.255.0                       254

C類網絡劃分子網數與對應的子網掩碼 

子網數目 佔用主機號位數 子網掩碼 子網中可容納的主機數

2                           1                  255.255.255.128                    126

4                           2                  255.255.255.192                      62

8                           3                  255.255.255.224                      30 

16                         4                  255.255.255.240                      14

32                         5                  255.255.255.248                        6

64                         6                  255.255.255.252                        2 

3、快速計算子網掩碼的方法

最後介紹三種快速計算機子網掩碼的方法。

1. 利用子網數來計算

在求子網掩碼以前必須先搞清楚要劃分的子網數目，以及每一個子網內的所需主機數目。而後按如下基本步驟進行計算：

第1步，將子網數目轉化爲二進制來表示；

第2步，取得子網數二進制的位數（n）；

第3步，取得該IP地址類的子網掩碼，而後將其主機地址部分的的前n位置「1」，即得出該IP地址劃分子網的子網掩碼。 

爲了便於理解，現舉例說明以下：現假如要將一B類IP地址168.195.0.0劃分紅27個子網，則它的子網掩碼的計算機方法以下（對應以上各基本步驟）：

第1步，首先要劃分紅27個子網，「27」的二進制爲「11011」；

第2步，該子網數二進制爲五位數，即n = 5； 

第3步，將該B類地址的子網掩碼255.255.0.0的主機號前5位所有置「1」，便可獲得 255.255.248.0，這就是劃分紅 27個子網的B類IP地址 168.195.0.0的子網掩碼。

2. 利用主機數來計算 

利用主機數來計算子網掩碼的方法與上相似，基本步驟以下： 

第1步，將子網中需容納的主機數轉化爲二進制；

第2步，若是主機數小於或等於254（由於要去掉保留的兩個IP地址），則取得該主機的二進制位數，爲n，這裏確定 n8，這就是說主機地址將佔據不止8位。

第3步，將255.255.255.255的主機地址位數所有置1，而後從後向前的將n位所有置爲 0，即爲子網掩碼值。 

舉例以下。如要將一B類IP地址爲168.195.0.0的網絡劃分紅若干子網，要求每一個子網內有主機數爲700臺，則該子網掩碼的計算方法以下（也是對應以上各基本步驟）：

第1步，首先將子網中要求容納的主機數「700」轉換成二進制，獲得1010111100。

第2步，計算出該二進制的位數爲10位，即n = 10

第3步，將255.255.255.255從後向前的10位所有置「0」,獲得的二進制數爲「11111111.11111111.11111100.00000000」，轉換成十進制後即爲255.255.252.0，這就是該要劃分紅主機數爲700的B類IP地址 168.195.0.0的子網掩碼。

3. 子網ID增量計算法

其基本計算步驟以下：

第1步，將所需的子網數轉換爲二進制，如所需劃分的子網數爲「4」，則轉換成成二進制爲00000100；

第2步，取子網數的二進制中有效位數，即爲向缺省子網掩碼中加入的位數（既向主機ID中借用的位數）。如前面的00000100，有效位爲「100」，爲3位；

第3步，決定子網掩碼。如IP地址爲B類1129.20.0.0網絡，則缺省子網掩碼爲：255.255.0.0，借用主機ID的3位之後變爲：255.255.224（11100000）0，即將所借的位全表示爲1，用做子網掩碼。

第4步，將所借位的主機ID的起始位段最右邊的「1」轉換爲十進制，即爲每一個子網ID之間的增量，如前面的借位的主機ID起始位段爲「11100000」，最右邊的「1」，轉換成十進制後爲2的5次方=32。

第5步，產生的子網ID數爲：2的m次方-2 （m爲向缺省子網掩碼中加入的位數），如本例向子網掩碼中添加的位數爲3，則可用子網ID數爲：2的3次方-2=6個；

第6步，將上面產生的子網ID增量附在原網絡ID以後的第一個位段，便造成第一個子網網絡ID 129.20.32.0； 字串3

第7步，重複上步操做，在原子網ID基礎上加上一個子網ID增量，依次類推，直到子網ID中的最後位段爲缺省子網掩碼位用主機ID位以後的最後一個位段值，這樣就可獲得全部的子網網絡ID。如缺省子網掩碼位用主機ID位以後的子網ID爲255.255.224.0，其中的「224」爲借用主機ID後子網ID的最後一位段值，因此當子網ID經過以上增長增量的方法獲得129.20.224.0時便終止，不要再添加了。