VLSM和CIDR-路由交换原理3-HCNA笔记

Posted 2020-08-04

1、子网划分

    IP地址分为网络ID和主机ID两部分，子网划分就是将主机ID中的某几位充当子网地址从而将原网络划分为若干子网。通过下表的方法我们将一个网段划分成了4个小的网段，同时使用子网掩码来区分子网的网络ID和主机ID。所以在IP后面我们一般加上其子网掩码如192.168.0.1/255.255.255.192，或是其子网掩码中1的个数如192.168.0.1/26。这样我们通过增加子网掩码中1的个数就能有效的增加网络中的网络ID，不过相应的就会减少每个子网中的主机ID。

子网划分

网络ID/掩码	11000000.10101000.00000000.00000000/ 11111111.11111111.11111111.00000000			192.168.0.0/ 255.255.255.0
借用主机ID前2位充当子网地址/ 新的子网掩码	11000000.10101000.00000000.00000000/ 11111111.11111111.11111111.11000000			192.168.0.0/ 255.255.255.192
新产生的子网	11000000.10101000.00000000.00000000 11000000.10101000.00000000.01000000 11000000.10101000.00000000.10000000 11000000.10101000.00000000.11000000			192.168.0.0/26 192.168.0.64/26 192.168.0.128/26 192.168.0.192/26

2、VLSM子网划分

    VLSM(可变长子网掩码)，也就是在进行子网划分时子网掩码可根据需要进行调整，网络中可兼容不同子网掩码的网段同时作用。主要区别在于一般的子网划分从主机ID中借用的位数是相对固定的，一旦确定借用几位就固定生成若干个固定的子网段，每个子网能使用的主机ID也是一样且固定的。而VLSM划分的特点在于通过逐步改变子网掩码的长度，增加网络中子网的数量，新增加的子网越多子网内覆盖的主机ID成递减的趋势，但总支持的主机ID数量并没有明显减少。通过下表的方法我们首先将一个网段192.168.0.0/24划分为两个子网段192.168.0.0/25和192.168.0.128/25。

将一个网段划分成两个子网段A和B

网段/掩码	11000000.10101000.00000000.00000000/ 11111111.11111111.11111111.00000000	192.168.0.0/ 255.255.255.0
借用主机ID中的一位划分出两个子网	11000000.10101000.00000000.00000000/ 11111111.11111111.11111111.10000000	192.168.0.0/ 255.255.255.128
新产生的子网A	11000000.10101000.00000000.00000000/ 11111111.11111111.11111111.10000000	192.168.0.0/ 255.255.255.128
新产生的子网B	11000000.10101000.00000000.10000000/ 11111111.11111111.11111111.10000000	192.168.0.128/ 255.255.255.128

    上表中通过把掩码的1增加一位将一个网段划分成了两个子网段，其中子网A和子网B分别可提供128个主机ID。现在将子网B继续向下划分出两个新的子网B1和B2，这就是VLSM的特性。

将子网B划分成两个新的子网B1和B2

网段B/掩码	11000000.10101000.00000000.10000000/ 11111111.11111111.11111111.10000000	192.168.0.128/ 255.255.255.128
继续借用主机ID中的一位划分两个新子网	11000000.10101000.00000000.10000000/ 11111111.11111111.11111111.11000000	192.168.0.128/ 255.255.255.192
新产生的子网B1	11000000.10101000.00000000.10000000/ 11111111.11111111.11111111.11000000	192.168.0.128/ 255.255.255.192
新产生的子网B2	11000000.10101000.00000000.11000000/ 11111111.11111111.11111111.11000000	192.168.0.192/ 255.255.255.192

    上表中通过把子网B的掩码的1增加一位，再次将一个网段划分成了两个子网段，其中子网B1和B2分别可提供64个主机ID，实际上子网A也可以继续向下划分新的子网。这里我们参照上面的做法，增加掩码中1的位数，并保留其中一个新网段不再划分新子网，使用另一个继续向下划分。

子网划分统计

借用	原掩码	新掩码	新增网段	新增主机	累计网段	累计主机
0	255.255.255.0	255.255.255.0	0	0	1	0
1	255.255.255.0	255.255.255.128	1	128	2	128
2	255.255.255.128	255.255.255.192	1	64	3	192
3	255.255.255.192	255.255.255.224	1	32	4	224
4	255.255.255.224	255.255.255.240	1	16	5	240
5	255.255.255.240	255.255.255.248	1	8	6	248
6	255.255.255.248	255.255.255.252	1	4	7	252
7	255.255.255.252	255.255.255.254	1	2	8	254

    没有进行VLSM子网划分的原网段可获得主机ID是256个，而这里划分了8个子网只消耗了2个主机ID，可见这种子网划分的方式是非常高效的。不过随着子网的向下细分，新网段能支持的主机数量是逐渐递减的，应用时应根据自身情况选择最佳策略。

3、路由汇聚

    路由汇聚原理与子网划分刚好相反，它是将网络ID的某几位当做主机ID，从而减少网络中网段的数量。通过下表的计算，我们就将三个网段合并为了一个网段，路由器在向192.168.0.0/16转发数据时192.168.128.0/24、192.168.192.0/24、192.168.224.0/24这三个网段都能收到该数据。需要注意的是为了保持IP的类型一致，路由汇聚中网络ID的减少需要是整8位的。

路由汇聚

网段	192.168.128.0/24 192.168.192.0/24 192.168.224.0/24
二进制	11000000.10101000.10000000.00000000 11000000.10101000.11000000.00000000 11000000.10101000.11100000.00000000
掩码	11111111.11111111.11111111.00000000
将网络ID中的一段用作主机ID，使三个网段对齐	11000000.10101000.00000000.00000000 11000000.10101000.00000000.00000000 11000000.10101000.00000000.00000000
新掩码	11111111.11111111.00000000.00000000
新网段二进制	11000000.10101000.00000000.00000000
汇聚网段	192.168.0.0/16

4、支持CIDR的路由汇聚

    CIDR(无类别域间路由),也就是在进行路由汇聚时可以忽视IP的类型，也就是说路由汇聚时网络ID的减少可以根据需要随意调整，而不是强制的整8位了。通过下表的计算，我们就将三个网段合并为了一个网段，而汇聚的新网段并不属于ABCDE中的任何一类。

CIDR路由汇聚

网段	192.168.128.0/24 192.168.192.0/24 192.168.224.0/24
二进制	11000000.10101000.10000000.00000000 11000000.10101000.11000000.00000000 11000000.10101000.11100000.00000000
掩码	11111111.11111111.11111111.00000000
将网络ID中的几位用作主机ID，使三个网段对齐	11000000.10101000.10000000.00000000 11000000.10101000.11000000.00000000 11000000.10101000.11100000.00000000
新掩码	11111111.11111111.10000000.00000000
新网段二进制	11000000.10101000.10000000.00000000
汇聚网段	192.168.128.0/17

【子网划分的作用】将一个网段划分为若干个子网会减少每个子网能或的主机ID数量，那么划分子网的好处是什么呢。

    当我们对一个网络进行子网划分时，基本上就是将它分成小的网络。比如，当一组IP地址指定给一个公司时，公司可能将该网络“分割成”小的网络，每个部门一个。这样，技术部门和管理部门都可以有属于它们的小网络。通过划分子网，我们可以按照我们的需要将网络分割成小网络。这样也有助于降低流量和隐藏网络的复杂性。

【VLSM子网划分的好处】为什么在实际应用中人们更加偏爱支持VLSM的子网划分呢。

    在工程应用中企业能使用的IP资源往往比较紧张，一方面需要满足多部门使用而不同部门人数并不一致，另一方面常规的子网划分方法划分的网段越多每一个网段下主机ID的数量就越少。例如一个C类IP，将其主机ID中前2位用作划分子网段则可获得子网段4个，每个子网段能提供64个主机ID。将其主机ID中前3位用作划分子网段则可获得子网段8个，而每个子网段仅能提供32个主机ID。实际应用中部门设置超过5个很正常，而某些部门人数可能超过60个另一些部门人数可能只有10几个。显然常规的子网划分方法很难灵活地满足这些需求。

【路由汇聚的作用】随着接入网络设备的增多，越加庞大的网络为什么需要路由汇聚。

    路由汇聚的“含义”是把一组路由汇聚为一个单个的路由广播。路由汇聚的最终结果和最明显的好处是缩小网络上的路由表的尺寸。

【支持CIDR的好处】支持CIDR的路由汇聚与普通的路由汇聚相比有什么好处呢。

    自然是更加灵活啦。