子网掩码的计算与划分详解

时间 2021-08-12

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1、子网掩码的计算

TCP/IP网间网技术产生于大型主流机环境中，它能发展到今天的规模是当初的设计者们始料未及的。网间网规模的迅速扩展对IP地址模式的威胁并非它不能保证主机地址的惟一性，而是会带来两方面的负担：第一，巨大的网络地址管理开销；第二，网关寻径急剧膨胀。其中第二点尤其突出，寻径表的膨胀不只会下降网关寻径效率（甚至可能使寻径表溢出，从而形成寻径故障），更重要的是将增长内外部路径刷新时的开销，从而加剧网络负担。

所以，迫切须要寻求新的技术，以应付网间网规模增加带来的问题。仔细分析发现，网间网规模的增加在内部主要表现为网络地址的增减，所以解决问题的思路集中在：如何减小网络地址。因而IP网络地址的多重复用技术应运而生。经过复用技术，使若干物理网络共享同一IP网络地址，无疑将减小网络地址数。

子网编址（subnet addressing）技术，又叫子网寻径（subnet routing），英文简称subnetting，是最普遍使用的IP网络地址复用方式，目前已经标准化，并成为IP地址模式的一部分。

32位的IP地址分为两部分，即网络号和主机号，分别把他们叫作IP地址的“网间网部分”和“本地部分”。子网编址技术将“本地部分”进一步划分为“物理网络”部分和“主机”两部分，其中“物理网络”部分用于标识同一IP网络地址下的不一样物理网络，常称为“掩码位”、“子网掩码号”，或者“子网掩码ID”，不一样子网就是依据这个掩码ID来识别的。

按IP协议的子网标准规定，每个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP地址中的某位为网络地址（包括网络部分和子网掩码号）中的一位；若位模式中的某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。

例如二进制位模式：11111111 11111111 11111111 00000000中，前三个字节全1，表明对应IP地址中最高的三个字节为网络地址；后一个字节全0，表明对应IP地址中最后的一个字节为主机地址。为了使用的方便，经常使用“点分整数表示法”来表示一个IP地址和子网掩码，例如B类地址子网掩码（11111111 11111111 1111111100000000）为：255.255.25.0。

IP协议关于子网掩码的定义提供必定的灵活性，容许子网掩码中的“0”和“1”位不连续。可是，这样的子网掩码给分配主机地址和理解寻径表都带来必定困难，而且，极少的路由器支持在子网中使用低序或无序的位，所以在实际应用中一般各网点采用连续方式的子网掩码。像255.255.255.64和255.255.255.160等一类的子网掩码不推荐使用

子网掩码与IP地址结合使用，能够区分出一个网络地址的网络号和主机号。例如：有一个C类地址为：192.9.200.13，按其IP地址类型，它的缺省子网掩码为：255.255.255.0，则它的网络号和主机号可按以下方法获得：

第1步，将IP地址192.9.200.13转换为二进制11000000 00001001 11001000 00001101

第2步，将子网掩码255.255.255.0转换为二进制11111111 11111111 11111111 00000000

第3步，将以上两个二进制数逻辑进行与（AND）运算，得出的结果即为网络部分。“11000000 00001001 11001000 00001101”与“11111111 11111111 11111111 00000000”进行“与”运算后获得“11000000 00001001 11001000 00000000”，即“192.9.200.0”，这就是这个IP地址的网络号，或者称“网络地址”。字串7

第4步，将子网掩码的二进制值取反后，再与IP地址进行与（AND）运算，获得的结果即为主机部分。如将“00000000 00000000 00000000 11111111（子网掩码的取值）反”与“11000000 00001001 11001000 00001101”进行与运算后获得“00000000 00000000 00000000 00001101”，即“0.0.0.13”，这就是这个IP地址主机号（可简化为“13”）。

2、子网掩码的划分

若是要将一个网络划分红多个子网，如何肯定这些子网的子网掩码和IP地址中的网络号和主机号呢？本节就要向你们介绍。子网划分的步骤以下：

第1步，将要划分的子网数目转换为2的m次方。如要分8个子网，8=2的3次方。若是不是愉好是2的多少次方，则取大为原则，如要划分为6个，则一样要考虑2的3次方。

第2步，将上一步肯定的幂m按高序占用主机地址m位后，转换为十进制。如m为3表示主机位中有3位被划为“网络标识号”占用，因网络标识号应全为“1”，因此主机号对应的字节段为“11100000”。转换成十进制后为224，这就最终肯定的子网掩码。若是是C类网，则子网掩码为255.255.255.224；若是是B类网，则子网掩码为255.255.224.0；若是是A类网，则子网掩码为255.224.0.0。

在这里，子网个数与占用主机地址位数有以下等式成立：2的m次方≥n。其中，m表示占用主机地址的位数；n表示划分的子网个数。根据这些原则，将一个C类网络分红4个子网。

为了说明问题，现再举例。若咱们用的网络号为192.9.200，则该C类网内的主机IP地址就是192.9.200.1～192.9.200.254，现将网络划分为4个子网，按照以上步骤：

4=2的2次方，则表示要占用主机地址的2个高序位，即为11000000，转换为十进制为192。这样就可肯定该子网掩码为：192.9.200.192。4个子网的IP地址的划分是根据被网络号占住的两位排列进行的，这四个IP地址范围分别为：

（1）第1个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 00000001”到“11000000 00001001 11001000 00111110”，注意它们的最后8位中被网络号占住的两位都为“00”，由于主机号不能全为“0”和“1”，因此没有11000000 00001001 11001000 00000000和11000000 00001001 11001000 00111111这两个IP地址（下同）。注意实际上此时的主机号只有最后面的6位。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.1~192.9.200.62。而这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 00000000，为192.9.200.0。

（2）第2个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 01000001”到“11000000 00001001 11001000 01111110” ，注意此时被网络号所占住的2位主机号为“01”。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.65~192.9.200.126。对应这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 01000000，为192.9.200.64。

（3）第3个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 10000001”到“11000000 00001001 11001000 10111110” ，注意此时被网络号所占住的2位主机号为“10”。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.129~192.9.200.190。对应这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 10000000，为192.9.200.128。

（4）第4个子网的IP地址是从“11000000 00001001 11001000 11000001”到“11000000 00001001 11001000 11111110” ，注意此时被网络号所占住的2位主机号为“11”。对应的十进制IP地址范围为192.9.200.193~192.9.200.254。对应这个子网的子网掩码（或网络地址）为 11000000 00001001 11001000 11000000，为192.9.200.192。

在此列出A、B、C三类网络子网数目与子网掩码的转换表，如表5.1所示，供参考。

表1 子网划分与子网掩码对应表

A类网络划分子网数与对应的子网掩码

子网数目占用主机号位数子网掩码子网中可容纳的主机数

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类网络划分子网数与对应的子网掩码

子网数目占用主机号位数子网掩码子网中可容纳的主机数

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类网络划分子网数与对应的子网掩码

子网数目占用主机号位数子网掩码子网中可容纳的主机数

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、快速计算子网掩码的方法

最后介绍三种快速计算机子网掩码的方法。

1. 利用子网数来计算

在求子网掩码以前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每一个子网内的所需主机数目。而后按如下基本步骤进行计算：

第1步，将子网数目转化为二进制来表示；

第2步，取得子网数二进制的位数（n）；

第3步，取得该IP地址类的子网掩码，而后将其主机地址部分的的前n位置“1”，即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

为了便于理解，现举例说明以下：现假如要将一B类IP地址168.195.0.0划分红27个子网，则它的子网掩码的计算机方法以下（对应以上各基本步骤）：

第1步，首先要划分红27个子网，“27”的二进制为“11011”；

第2步，该子网数二进制为五位数，即n = 5；

第3步，将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机号前5位所有置“1”，便可获得 255.255.248.0，这就是划分红 27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

2. 利用主机数来计算

利用主机数来计算子网掩码的方法与上相似，基本步骤以下：

第1步，将子网中需容纳的主机数转化为二进制；

第2步，若是主机数小于或等于254（由于要去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制位数，为n，这里确定 n8，这就是说主机地址将占据不止8位。

第3步，将255.255.255.255的主机地址位数所有置1，而后从后向前的将n位所有置为 0，即为子网掩码值。

举例以下。如要将一B类IP地址为168.195.0.0的网络划分红若干子网，要求每一个子网内有主机数为700台，则该子网掩码的计算方法以下（也是对应以上各基本步骤）：

第1步，首先将子网中要求容纳的主机数“700”转换成二进制，获得1010111100。

第2步，计算出该二进制的位数为10位，即n = 10

第3步，将255.255.255.255从后向前的10位所有置“0”,获得的二进制数为“11111111.11111111.11111100.00000000”，转换成十进制后即为255.255.252.0，这就是该要划分红主机数为700的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

3. 子网ID增量计算法

其基本计算步骤以下：

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；

第3步，决定子网掩码。如IP地址为B类1129.20.0.0网络，则缺省子网掩码为：255.255.0.0，借用主机ID的3位之后变为：255.255.224（11100000）0，即将所借的位全表示为1，用做子网掩码。

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，即为每一个子网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的5次方=32。

第5步，产生的子网ID数为：2的m次方-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的3次方-2=6个；

第6步，将上面产生的子网ID增量附在原网络ID以后的第一个位段，便造成第一个子网网络ID 129.20.32.0；字串3

第7步，重复上步操做，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位以后的最后一个位段值，这样就可获得全部的子网网络ID。如缺省子网掩码位用主机ID位以后的子网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，因此当子网ID经过以上增长增量的方法获得129.20.224.0时便终止，不要再添加了。