3.子网掩码详解

Posted 2023-04-24

参考技术A

①、子网掩码（Subnet Mask）又叫网络掩码、地址掩码，必须结合IP地址一起对应使用。
②、只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。
③、子网掩码和IP地址做“与”运算，分离出IP地址中的网络地址和主机地址，用于判断该IP地址是在本地网络上，还是在远程网络网上。
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网，以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。

①、同IP地址一样，子网掩码是由长度为32位二进制数组成的一个地址。
②、子网掩码32位与IP地址32位相对应，IP地址如果某位是网络地址，则子网掩码为1，否则为0。
③、举个栗子：如：11111111.11111111.11111111.00000000

①、点分十进制表示法
二进制转换十进制，每8位用点号隔开
例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0

②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1：192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2：172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
不难发现，例1中共有24个1，例2中共有20个1，所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。

前面说道，子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址，那为什么要分离呢？因为两台主机要通信，首先要判断是否处于同一网段，即网络地址是否相同。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。

在如下拓扑图示例中，A与B，C与D，都可以直接相互通信（都是属于各自同一网段，不用经过路由器），但是A与C，A与D，B与C，B与D它们之间不属于同一网段，所以它们通信是要经过本地网关，然后路由器根据对方IP地址，在路由表中查找恰好有匹配到对方IP地址的直连路由，于是从另一边网关接口转发出去实现互连。

①、缺省子网掩码

也叫默认子网掩码，即未划分子网，对应的网络号的位都置 1 ，主机号都置 0 。

未做子网划分的IP地址：网络号＋主机号

A类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0，用CIDR表示为/8

B类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0，用CIDR表示为/16

C类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0，用CIDR表示为/24

②、自定义子网掩码

将一个网络划分子网后，把原本的主机号位置的一部分给了子网号，余下的才是给了子网的主机号。其形式如下：

做子网划分后的IP地址：网络号＋子网号＋子网主机号

举个栗子：

如：192.168.1.100/25，其子网掩码表示：255.255.255.128

意思就是将192.168.1.0这个网段的主机位的最高1位划分为了子网。关于子网划分将在下篇文章讲到，这里不在阐述。

子网掩码是用来判断任意两台主机的IP地址是否属于同一网络的依据，就是拿双方主机的IP地址和自己主机的子网掩码做与运算，如结果为同一网络，就可以直接通信。

如何根据IP地址和子网掩码，计算网络地址：

①、将IP地址与子网掩码转换成二进制数。
②、将二进制形式的 IP 地址与子网掩码做“与”运算。
③、将得出的结果转化为十进制，便得到网络地址。
如下图：

理解和掌握了子网掩码这部分知识后，这里要补充下CIDR和VLSM，这对于我们下篇讲述的子网划分，简直了就是放大招啊！

，我们先了解这几个概念，对于CIDR和VLSM以及子网划分都是很有用的。

CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类别域间路由）本质是消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，将多个地址块聚合在一起生成一个更大的网络，从而包含更多的主机。

举个栗子：子网掩码255.255.255.192，用CIDR表示是多少呢？

①、首先确认的是这是个C类网络地址（C类的默认子网掩码为255.255.255.0）

②、前面三个字节都是255，转换成二进制都为1，即11111111.11111111.11111111，即24位1。

③、后面一个字节是192，转换成二进制为11000000，即1占用了2位。

④、子网掩码共占用了26位1，所以用CIDR表示为/26。

⑤、如果网络地址为192.168.10.0，再加上CIDR，最后表示为192.168.10.0/26。

CIDR支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目，因此可以限制路由器中路由表的增大，减少路由通告，减轻路由器的负担。

VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码）规定了在一个有类（A、B、C类）网络内包含多个子网掩码的能力，以及对一个子网的再进行子网划分的能力。

IP地址如果只使用有类（A、B、C类）来划分，会造成大量的浪费或者不够用。VLSM的诞生有效的解决了这个问题，可以在有类网络的基础上，通过对IP地址的主机号进行再划分，把一部分划入网络号，就能划分各种类型大小的网络了。网络号也不再仅局限在8、16和24位这几个数，而是灵活变化的大小了。

[CCNA]-04-IP地址和子网掩码详解(主要介绍IPv4)

引言

这篇文章给大家介绍什么是IP地址和其作用以及IP地址组成、IP地址的分类、IP子网划分、子网掩码、公有地址、私有地址、VLSM（变长子网掩码）、CIDR（无类域间路由）等CCNA基础知识。

文章目录

0×1.什么是IP地址
0×2.IP地址的作用
0×3.IPv4地址组成
0×4.IPv4地址分类
　　a.保留IP地址
　　b.私有IP地址
　　c.特殊IP地址
0×5.IP子网划分
　　a.未划分子网的IP地址以其所存在的问题
　　b.已划分子网的IP地址以其好处
　　c.网段
　　d.缺省情况下的掩码
　　e.子网掩码
　　f.子网划分的计算
　　g.子网划分举例-C类地址
0×6.VLSM(变长子网掩码)
0×7.CIDR(无类域间路由)
　　a.CIDR举例
　　b.CIDR计算方法

0×1.什么是IP地址

IP地址是指互联网协议地址，为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。
IP协议提供的统一地址格式，为互联网上每一个网络和每一台主机都分配一个逻辑地址
常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类。
IPv4地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数
IPv4地址长度 4bytes=32bits

0×2.IP地址的作用

用来表示一个节点的地址

0×3.IPv4地址组成

 

 

一个IPv4地址主要有两部分组成：一部分用于标识该地址所属网络号，一部分用于标识该网络中某个特定主机。

0×4.IPv4地址分类

 

 

 

如何区分IP地址属于A、B、C、D、E类：根据第一个八位组开头几个比特

 

计算可用的主机地址：2的N次方减2

a.保留IP地址

每个网络中实际可容纳的主机数量是理论主机数量减2，这是因为有两个地址被保留：

网络地址——网络位不变，主机位全0的地址，表示网路本身，如192.168.1.0/24
广播地址——网络位不变，主机位全1的地址，表示本网络的广播，如192.168.1.255/24（/24表示网络位是24位，也就是子网掩码为255.255.255.0）

b.私有IP地址

RFC1918规定了三段私有地址，作为内部组网使用，分为三类：
A类：10.0.0.0—10.255.255.255（共2^24个）
B类：172.16.0.0—172.31.255.255（共2^20个）
C类：192.168.0.0—192.168.255.255（共2^16个）

Internet上的路由不会配置这些IP地址，如果有去往这些私有地址的数据包，会被路由丢弃。
有了这些私有地址段，一些组织或团体对外只需要一个公网IP，通过端口地址转换（PAT）让内外网进行通信，如今互联网上的IPv4地址仍然没有被消耗尽，私有地址功不可没。

c.特殊IP地址

IP 地址127.0.0.1：本地回环(loopback)测试地址。
127.0.0.1代表本地回环地址，验证本地TCP/IP协议簇安装是否正确
IP地址255.255.255.255：广播地址。
IP 地址0.0.0.0：代表任何网络。
主机位全为1：代表该网段的广播地址，即该网段的所有主机。
主机位全为0：代表该网络的网络地址。

0×5.IP子网划分

a.未划分子网的IP地址以其所存在的问题

 

未划分子网的IP地址存在的问题：地址浪费、广播域太大

b.已划分子网的IP地址以其好处

 

子网划分的好处：
1.缩减网络流量
2.优化网络性能
3.简化管理
4.更为灵活地形成大覆盖范围的网络

c.网段

 

路由器的一个接口占用一个网段
一个网段只能被路由器的一个接口使用

d.缺省情况下的掩码

IP地址：172.16.2.160    掩码：255.255.0.0
缺省情况下，未划分子网

e.子网掩码

IP地址：172.16.2.160    子网掩码：255.255.255.0

 

“/16” 表示子网掩码有16位
“/24” 表示子网掩码有24位

 

IP地址：172.16.2.160    子网掩码：255.255.255.192

扩展了10位子网地址

子网划分的核心思想：“借用”主机位 来“制造”新的“网络”

f.子网划分的计算

1.你所选择的子网掩码将会产生多少个子网?
    2的x次方（x：子网位数）
2.每个子网能有多少主机?
    2的y次方-2（y：主机位数）
3.有效子网（块大小）?
    块大小=2的y次方（y：主机位数）
    (结果叫做block size 或base number)
4.每个子网的广播地址是?
    主机位全为1。（广播地址=下个子网号-1）
5.每个子网的有效主机分别是?
    忽略子网内全为0和全为1的地址，剩下的就是有效主机地址。

g.子网划分举例-C类地址

IP地址：192.168.5.139    子网掩码：255.255.255.224

 

0×6.VLSM(变长子网掩码)

变长子网掩码(Variable-Length Subnet Masks,VLSM)的出现是打破传统的以类(class)为标准的地址划分方法，是为了缓解IP地址紧缺而产生的；
作用：节约IP地址空间；减少路由表大小；
注意事项：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RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP；

0×7.CIDR(无类域间路由)

CIDR的概念：忽略A、B、C类网络的规则，定义前缀相同的一组网络为一个块，即一条路由条目。（如：199.0.0.0/8）
CIDR的优点：
    减少了网络数目，缩小了路由选择表；
    从网络流量、CPU和内存方面说，开销更低；
    对网络进行编址时，灵活性更大；

a.CIDR举例

b.CIDR计算方法