计算机网络(4.9)网络层- 划分子网(子网掩码)

1、从两级IP地址到三级IP地址 

在ARPANET的早期,IP地址的设计确实不够合理:

(1) IP 地址空间的利用率有时很低。

(2) 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。

(3) 两级的IP地址不够灵活。

从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”,使两级的IP地址变成为三级的IP地址。

这种做法叫做划分子网(subnetting) 。划分子网已成为互联网的正式标准协议。

划分子网的基本思路

划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id,而主机号host-id也就相应减少了若干个位。

凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报,仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id,先找到连接在本单位网络上的路由器。然后此路由器在收到IP数据报后,再按目的网络号net-id和子网号subnet-id找到目的子网。最后就将IP数据报直接交付目的主机。

一个未划分子网的B 类网络 145.13.0.0

划分为三个子网后对外 仍是一个网络 

当没有划分子网时,IP 地址是两级结构。 划分子网后IP地址就变成了三级结构。 划分子网只是把 IP 地址的主机号 host-id 这部分进 行再划分,而不改变IP地址原来的网络号net-id。
 

优点:减少了IP 地址的浪费 。使网络的组织更加灵活。 更便于维护和管理 。划分子网纯属一个单位内部的事情,对外部网络透 明,对外仍然表现为没有划分子网的一个网络。
 

2、 子网掩码

从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。

使用子网掩码 (subnet mask) 可以找出IP地址中的子网部分。

  • 规则: 子网掩码长度=32 位
  • 某位=1:IP地址中的对应位为网络号和子网号
  • 某位=0:IP地址中的对应位为主机号
     

从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的 主机所连接的网络是否进行了子网的划分。使用子网掩码(subnet mask)可以找出 IP 地址中的 子网部分。

IP 地址的各字段和子网掩码

          

默认子网掩码

子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。路由器在和相邻路由器交换路由信息时,必须把自己所在网络(或子网)的子网掩码告诉相邻路由器。

路由器的路由表中的每一个项目,除了要给出目的网络地址外,还必须同时给出该网络的子网掩码。

若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码。

子网划分方法 

有固定长度子网和变长子网两种子网划分方法。

在采用固定长度子网时,所划分的所有子网的子网掩 码都是相同的。虽然根据已成为互联网标准协议的RFC 950 文档,子网 号不能为全1 或全0,但随着无分类域间路由选择CIDR 的广泛使用,现在全1 和全0 的子网号也可以使用了, 但一定要谨慎使用,确认你的路由器所用的路由选择 软件是否支持全0 或全1 的子网号这种较新的用法。

划分子网增加了灵活性,但却减少了能够连接在网络上的主机总数。
 

B 类地址的子网划分选择 (使用固定长度子网)

     

【例】已知IP 地址是141.14.72.24,子网掩码是 255.255.192.0。试求网络地址。

子网数的计算=2^n 

由于0子网与网络表现为相同的地址,只是掩码不同, RFC791中规定0子网是非法的,因此全0全1的子网不推荐使用但是可以使用。

               

划分子网的步骤

通常按下列步骤划分子网:

(1)确定子网数

(2)根据子网数和获得的IP地址空间确定子网掩码。

(3)根据IP地址空间和子网掩码确定每个子网的 。1、子网号(主机号全0)主机地址范围广播地址(主机号全1) 。2、需要列表给出结果

(4)给每个子网内的主机在指定的地址范围内分配地址。

一个单位申请到一个IP地址201.222.5.0,根据单位情况, 需要将其划分为13个子网,每个子网中有7台主机,求其 子网掩码,如何进行划分?

分析:先看子网号划分多少位,因为23<13<24 ,子网号分配4位,主机号分配4位,因此子网掩码为:

                                         11111111.11111111.11111111.11110000

                                                十进制: 255.255.255.240   

      

      

VLSM可变长子网掩码 

VLSM(Variable Length Subnet Mask, 可变长子网掩码),这是一种产生不同大小子网的网络分配机制。

VLSM将允许给点到点的链路分配子网掩码 255.255.255.252,而给Ethernet网络分配 255.255.255.0。

VLSM技术对高效分配IP地址(较少浪费)以及减少路由表大小都起到非常重要的作用。但是需要注意的是使用VLSM时,所采用的路由协议必须能够支持它, 这些路由协议包括RIP2,OSPF,EIGRP和BGP

将172.16.32.0/20分为四个网段,每个网段50个主机地址。

解题步骤: 确定主机位:2N-2≥50   → N(主机位)=6 → 网络位26

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