IPv4子网和子网掩码

Posted 2020-10-04

为了完成路由选择，每个数据链路（网络）都必须有一个惟一的地址；

另外，数据链路上的每台主机也必须有一个地址，这个地址不仅标识主机为一个网络成员，还可以把主机与网络上的其他主机区分开来。

粗放使用IPv4地址

在目前位置，一个A类、B类或C类地址仅仅能用在一个单一网络中。

为了建立一个网络，每个数据链路都必须使用不同的地址，以便这些网络可以被惟一地标识。

如果每一个数据链路都使用一个单独的A类、B类或C类地址，那么即使使用尽所有的IPv4地址，也只能给少于1700万个数据链路分配地址。

所以这样使用资源是不明智滴。

使用子网实现梯度使用

使A类、B类或C类地址实用化的惟一方法是对主网地址进行划分，例如将172.21.0.0划分为子网地址。

    注意到两个事实：

• IPv4地址的主机部分可以随意使用
• IPv4地址的网络号由分配给接口的地址掩码确定

对于一个B类地址172.21.0.0，标准的地址掩码是16位。现在为了对子网进行划分，这里使IP地址的前24位都被解释为网络位。换句话说，掩码使路由器和主机把读取的前8位主机网络作为网络地址的一部分。

结果是：

• 主网络地址用于整个网络，而每一个数据链路则变为一个子网（subnet）；一个子网是一个主A类、B类或C类地址空间的一个子集。
• 现在IPv4地址包括了3个部分：网络部分、子网部分和主机部分。
• 地址掩码现在变为子网掩码，或比标准掩码长的掩码。

实例

现在地址的前两个八位组依然是172.21，但第3个八位组——主机位已经由子网位代替——的变化范围位0~255。

下图中的网络有子网1、2、3、4和5（172.21.1.0~172.21.5.0），图1中用红色圈圈圈出来的就是5个子网咯。

图1 子网划分案例，子网掩码使得单一网络地址可以用于多个数据链路

注意事项

比如对于B类地址172.21.0.0来说，如果以第三个八位组作为子网划分依据，那么这样就有172.21.0~172.21.255一共256个子网。但我们需要注意的是并不是其中所有的子网都可以实际拿来使用的。

    原因：

        并不是所有的路由选择协议都支持子网地址，如果子网位全为0或者全为1。

        因为这些协议是有类别化协议，它们并不能区分一个全0子网和主网络号。

例如，在图1中，子网0为172.21.0.0；而主网IP地址也为172.21.0.0。没有更多的信息来区分二者。

同样，有类别路由选择协议也不能区分全1子网的广播地址和一个所有子网的广播地址。

例如，图1中全1子网为172.21.255.0，对于这个子网，广播地址是172.21.255.255，但是这也是主网172.21.0.0的所有子网上所有主机的广播地址。

第一版的RIP协议和IGRP协议都是有类别路由选择协议，不能区分上述地址。无类别路由选择协议则可以真正地使用全0或者全1子网。

对子网的理解

类似图1中，对B类地址的第3个八位组进行子网划分是非常普遍的。但是会出现其他错误的表述：

"B类地址使用C类地址掩码"或者"将B类地址划分为C类地址"，这两种表述都是错误的，会引起会子网涉及不正确的理解。

对图1的解释应该是：

"使用8位进行子网划分的B类地址"或者"一个带有24位掩码的B类地址"。

可以用以下3中格式中的任何一种表示子网掩码：

    点分十进制：255.255.255.0

    位计数：172.21.0.0/24

    十六进制：0xFFFFFF00

与点分十进制相比，位计数格式可以更清楚地描述掩码的实际作用。