linux网络基础---子网掩码和子网划分

Posted 2021-02-18 盗哥泡茶去了

子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。

例：我们常用的内网IP地址：192.168.0.100，默认子网掩码：255.255.255.0，指明前3个字节是网络位，第4个字节是主机位。两者可以写成：192.168.0.100/24 （前3个字节，每个字节是8位）

IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

为什么要使用子网掩码？

两台主机通信，要先判断是否处于同一网段，如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。

A主机要与B主机通信，A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行And与运算，看得出的结果：

1、结果如果相同，则说明这两台主机是处于同一个网段，这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址，B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。

2、如果结果不同，ARP广播会在本地网关终结，这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关，网关再根据B主机的IP地址来查询路由表，再将数据包继续传递转发，最终送达到目的地B。

子网掩码和IP地址的逻辑与运算

运算规则：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1；例：

IP地址：192.168.1.120

子网掩码：255.255.255.0

11000000  10101000  00000001  01111000

11111111    11111111    11111111   00000000

———————————————————

11000000  10101000  00000001 00000000

即计算出来的网段是192.168.1.0

为什么要划分子网？

比如我们使用192.168.0的网段，该网段最大能容纳253个主机（主机ID位0特指这个网段，主机ID位1指广播地址即该网段所有主机，还有一个网关地址如192.168.0.254，所以256-3=253），而我们只有50台主机，如果不划分子网的话，就会造成地址浪费，降低性能。子网划分的好处：

1.避免地址产生浪费

2.降低广播风暴问题

3.降低网络拥塞，减轻路由器的压力。

子网划分的计算方法

原理：借位计算。

①将一个大的子网拆分成多个小的子网

②借用主机位，变为网络位

③调整划分的网络子网掩码

④获得每个子网的主机范围

/24 代表255.255.255.0

/25 代表255.255.255.128

解释：向主机ID借一位，255.255.255.0000 0000 ===》255.255.255.1000 0000

依次类推：

/26 代表255.255.255.192，255.255.255.0000 0000 ===》255.255.255.1100 0000 借两位

/27 代表255.255.255.224，255.255.255.0000 0000 ===》255.255.255.1110 0000 借三位

/28 代表255.255.255.240

/29 代表255.255.255.248

/30 代表255.255.255.252

/31 代表255.255.255.254

/32 代表255.255.255.255

选定的子网掩码会创建几个子网？

2^x个，x为子网掩码借用的主机位数。

每个子网能包含几台主机？

2^y-2个，y为剩余的主机位数，-2是将主机位全为0或1的两个去掉。

计算子网的步长（增量）

如 /26 是255.255.255.192，子网的步长即为256-192=64

实例1：

将192.168.0.*的网段划分为4个子网

因为4=2^2，所以要向主机ID借2位，也就是/26

子网的步长=256-192=64，所以合法的子网为0  64  128  192

实例2：

公司有5个部门，分别有5、10、12、20、50台电脑，使用10.10.1.*/24网段，请划分子网。

设部门为ABCDE，各部门分配子网能包含的主机数（暂不减2）：

A：5+2=7<8 = 2^3  需要借8-3=5位，即/29

B：10+2=12<16 = 2^4  需要借8-4=4位，即/28

C：12+2=14<16 = 2^4  需要借8-4=4位，即/28

D：20+2=22<32 = 2^5  需要借8-5=3位，即/27

E：50+2=22<64 = 2^6  需要借8-6=2位，即/26

解析：

A部门的广播地址10.10.1.7===>10.10.1.0000 0111，因为主机ID的前5位被借去做网络ID了，所以其主机ID即为111，当主机位全为1时，是该网段的广播地址，所以10.10.1.7为广播地址。