子网划分与VLSM.docx

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子网划分与VLSM

IP地址

IP地址是由32位二进制来表示的,但为了便于记忆，在实际配置中常使用十进制来表示。

因此首先要熟练二进制、八进制、十进制、十六进制之间相互转换。

◆数进制的转换

Ø十进制与二进制之间的转换

（1）　十进制转换为二进制，分为整数部分和小数部分

①　整数部分

方法:

除２取余法,即每次将整数部分除以２,余数为该位权上的数,而商继续除以２，余数又为上一个位权上的数,这个步骤一直持续下去，直到商为0为止，最后读数时候，从最后一个余数读起,一直到最前面的一个余数。

例:

将十进制的16８转换为二进制　

分析:

第一步,将168除以2，商84，余数为0。

第二步，将商８4除以2，商42余数为０。

第三步，将商４2除以２,商２１余数为0。

第四步,将商21除以2,商1０余数为1。

第五步,将商10除以2,商5余数为０。

第六步,将商５除以2,商2余数为1。

第七步,将商2除以2,商1余数为0。

第八步,将商1除以2，商0余数为1。

第九步，读数，因为最后一位是经过多次除以2才得到的,因此它是最高位，读数字从最后的余数向前读，即十进制的１68转换为二进制结果为。

（2）小数部分

方法:

乘2取整法,即将小数部分乘以2,然后取整数部分，剩下的小数部分继续乘以２，然后取整数部分，剩下的小数部分又乘以2,一直取到小数部分　为零为止。

如果永远不能为零，就同十进制数的四舍五入一样，按照要求保留多少位小数时，就根据后面一位是0还是１,取舍，如果是零，舍掉,如果是1，向入一位。

换句话说就是0舍1入。

读数要从前面的整数读到后面的整数。

例1:

将0.1２5换算为二进制

分析：

第一步,将0.12５乘以2，得0.25，则整数部分为0,小数部分为０.25;

第二步，将小数部分0．25乘以2,得０.５,则整数部分为0,小数部分为0．５;　

第三步,将小数部分0.5乘以2,得１．0,则整数部分为1,小数部分为0.0;　

第四步，读数,从第一位读起,读到最后一位,即为０.001。

得出结果：

将０.12５换算为二进制（0．００１）2

例2,将0.45转换为二进制（保留到小数点第四位）

从上面步骤可以看出，当第五次做乘法时候,得到的结果是０.4，那么小数部分继续乘以２,得0.8,0．８又乘以2的,到1．６这样一直乘下去,最后不可能得到小数部分为零,因此,这个时候只好学习十进制的方法进行四舍五入了,但是二进制只有0和1两个，于是就出现0舍1入。

这个也是计算机在转换中会产生误差,但是由于保留位数很多,精度很高,所以可以忽略不计。

那么,我们可以得出结果将０.４5转换为二进制约等于０.０11１　

上面介绍的方法是十进制转换为为二进制的方法,需要大家注意的是：

１）十进制转换为二进制,需要分成整数和小数两个部分分别转换

２）当转换整数时,用的除2取余法，而转换小数时候,用的是乘2取整法

3）注意他们的读数方向

因此，我们从上面的方法，我们可以得出十进制数168.125转换为二进制为1０10１０00.０01,或者十进制数转换为二进制数约等于1０1０1000.01１1。

（3）二进制转换为十进制不分整数和小数部分　

方法:

按权相加法,即将二进制每位上的数乘以权,然后相加之和即是十进制数。

例将二进制数1０1.101转换为十进制数。

得出结果:

（１01．101）2=（5.62５）10

二进制转换成十进制需要注意的是　

1）　要知道二进制每位的权值

２）　要能求出每位的值

Ø二、二进制与八进制之间的转换　

（1）二进制转换为八进制

方法:

取三合一法，即从二进制的小数点为分界点,向左（向右）每三位取成一位，接着将这三位二进制按权相加，得到的数就是一位八位二进制数,然后,按顺序进行排列,小数点的位置不变,得到的数字就是我们所求的八进制数。

如果向左（向右）取三位后，取到最高（最低）位时候,如果无法凑足三位，可以在小数点最左边（最右边）,即整数的最高位（最低位）添0,凑足三位。

例

①将二进制数１０1110．１01转换为八进制

得到结果：

将10111０.1０1转换为八进制为56．５

②将二进制数1１01.1转换为八进制

得到结果:

将1１0１.1转换为八进制为15.４　

（2）　将八进制转换为二进制　

方法:

取一分三法,即将一位八进制数分解成三位二进制数，用三位二进制按权相加去凑这位八进制数，小数点位置照旧。

例：

①　将八进制数6７.5４转换为二进制

因此，将八进制数６7.54转换为二进制数为1１011１.1０11０0，即１10111.1０11

首先将八进制按照从左到右,每位展开为三位,小数点位置不变，然后，按每位展开为2２，21，20（即４、2、１）三位去做凑数，即a×２２+ｂ×21　+c×２0=该位上的数（a=1或者a＝0，b=1或者b＝0，ｃ=1或者ｃ=0）,将ａbｃ排列就是该位的二进制数

接着，将每位上转换成二进制数按顺序排列

最后，就得到了八进制转换成二进制的数字。

二进制与八进制的互换需要注意的是：

1）他们之间的互换是以一位与三位转换,这个有别于二进制与十进制转换

2）在做添0和去0的时候要注意，是在小数点最左边或者小数点的最右边（即整数的最高位和小数的最低位）才能添０或者去0,否则将产生错误　

Ø三、二进制与十六进制的转换

方法:

与二进制与八进制转换相似,只不过是一位（十六）与四位（二进制）的转换，下面具体讲解：

（１）二进制转换为十六进制　

方法：

取四合一法,即从二进制的小数点为分界点，向左（向右）每四位取成一位,接着将这四位二进制按权相加，得到的数就是一位十六位二进制数,然后,按顺序进行排列，小数点的位置不变,得到的数字就是我们所求的十六进制数。

如果向左（向右）取四位后,取到最高（最低）位时候,如果无法凑足四位，可以在小数点最左边（最右边）,即整数的最高位（最低位）添０,凑足四位。

①例：

将二进制1１10１００1.10１1转换为十六进制

得到结果:

将二进制11１01001.10１１转换为十六进制为E9．B

②例:

将10101１．１0１转换为十六进制　

因此得到结果:

将二进制1０1０11．１０1转换为十六进制为2B．A

（２）将十六进制转换为二进制

方法:

取一分四法，即将一位十六进制数分解成四位二进制数,用四位二进制按权相加去凑这位十六进制数，小数点位置照旧。

①将十六进制6E.2转换为二进制数

如:

将十六进制6E．2转换为二进制为０1１0１１１0．001０即110１10．001

Ø四、八进制与十六进制的转换

方法:

一般不能互相直接转换,一般是将八进制（或十六进制）转换为二进制，然后再将二进制转换为十六进制（或八进制）,小数点位置不变。

那么相应的转换请参照上面二进制与八进制的转换和二进制与十六进制的转换。

Ø五、八进制与十进制的转换　

（１）八进制转换为十进制

方法：

按权相加法，即将八进制每位上的数乘以位权,然后相加之和即是十进制数。

例：

①将八进制数67.35转换为十进制

（2）十进制转换为八进制　

十进制转换成八进制有两种方法：

1）间接法:

先将十进制转换成二进制，然后将二进制又转换成八进制

2）直接法:

前面我们讲过,八进制是由二进制衍生而来的,因此我们可以采用与十进制转换为二进制相类似的方法，还是整数部分的转换和小数部分的转换,下面来具体讲解：

①整数部分　

方法：

除８取余法,即每次将整数部分除以8，余数为该位权上的数,而商继续除以8，余数又为上一个位权上的数,这个步骤一直持续下去，直到商为0为止，最后读数时候，从最后一个余数起，一直到最前面的一个余数。

②小数部分

方法：

乘8取整法,即将小数部分乘以8，然后取整数部分,剩下的小数部分继续乘以8,然后取整数部分，剩下的小数部分又乘以8,一直取到小数部分为零为止。

如果永远不能为零,就同十进制数的四舍五入一样，暂取个名字叫3舍4入。

例:

将十进制数796.7031２5转换为八进制数　

解:

先将这个数字分为整数部分796和小数部分0.7０３125

整数部分

小数部分

因此,得到结果十进制79６.703１２5转换八进制为１4３4.55　

Ø六、十六进制与十进制的转换

十六进制与八进制有很多相似之处,大家可以参照上面八进制与十进制的转换自己试试这两个进制之间的转换。

互联网上唯一标识主机有两种方式,一种是主机IＰ地址（公网IP地址），一种是网卡的MAC地址，这两种地址都是全球唯一性的。

◆ＩＰ地址的结构

网络号　　主机号

1９２.1６8．1.　　1０

255.２55.2５5．0

网络号表示主机位于哪个子网，主机号标识子网内的具体主机，子网掩码确定主机位于哪个子网内。

确定网络位置方法就是用主机IP地址和子网掩码做逻辑与操作。

如果不同的IＰ地址与子网掩码做逻辑与运算后结果相同，则这些主机可以相互通信,若不同则要通过路由器来转换。

ＩP地址类

ＩＰ地址类不同类别的IP地址具有不同的地址范围,从而使不同规模的使用不同的地址个数。

ＩP地址分为A、Ｂ、C、D、E五类：

A类：

0XXＸXXXＸ.0000００00.0000０0０0　．00０000０0

　０00０0０0１.

　01１1111０.　

因此A类网络地址为:

1-126，默认子网掩码为：

2５５.０．0.0;Ａ类主机范围特别大，主要用在最高级别的ISＰ;

注意这里网络地址不能全为0或全为１，其中011１1１11（十进制127）用来表示自身，通常做回环测试使用。

如果32位全为0,则报送默认路由，若32位全1,则向本地子网广播。

Ｂ类:

10XXXXXＸ．ＸXＸXXＸXX．　00000０00.000000０0

　1０000000．00００0000.

　　10111111.１１111111．

因此Ｂ类网络地址为：

12８.0-1９1.２５5，默认子网掩码为:

255．2５5.0.0;B类地址每个网络拥有655３4台主机,总网络数为16384个。

C类:

110XXXＸＸ．XＸＸXXXＸＸ.XXXXＸXXX.

　　　　11000０００．0０000000.０000００00.

　　1１01１111.11１11111．11111111.

因此C类网络地址为：

192．0．0－２23.2５５.２55，默认子网掩码为：

25５.2５5．2５5.0；Ｃ类地址每个网络拥有254台主机,总网络数为2０0万个;Ｃ类地址用于规模较小的网络,当不能满足时,常常使用超网来解决。

D类地址以1１10开始的，用于多路广播地址。

E类地址以111１开始的，用于实验使用。

◆子网划分与VLSＭ（变长子网掩码）

前面我们讲的IP地址范围都是默认子网掩码,特点是网络地址位数都采用整个8位二进制数（十进制255）表示，其中二进制1对应的是网络地址部分,0对应的是主机地址部分。

ＶLSＭ方法就是不采用完整8位子网掩码来划分网络地址，如：

1１０00000．10１０1000.0０0０0０01.0000101０（192.168．1．10）

1111１111．１111１111.1111０00０.000００000（255.２55.240.0）

说明C类IＰ地址子１92.168.1.10对应子网掩码２5５．2５5．2４0.０，也可表示为19２.168.１.１0／20，这样网络数变少了，每个网络主机数增加了。

采用子网划分的优点是可以减少网络流量,提高网络性能,简化管理及易于扩大地理范围。

如何划分子网?

首先要熟记2的幂:

2的０次方到10次方的值分别为：

1，2,4,８，1６,32，64,128,256,512和1024。

还有要明白的是:

子网划分是借助于取走主机位,把这个取走的部分作为子网位。

因此这个意味划分越多的子网,主机将越少。

子网掩码用于辨别IP地址中哪部分为网络地址,哪部分为主机地址,有１和0组成,长3２位,全为1的位代表网络号．不是所有的网络都需要子网,因此就引入1个概念：

默认子网掩码（ｄｅｆaulｔsuｂneｔ　ｍaｓk）.Ａ类IＰ地址的默认子网掩码为２５５.０.0.０;B类的为255.25５.0.0;C类的为２５5.25５.25５．0

划分子网的几个捷径：

1.你所选择的子网掩码将会产生多少个子网?

：

2的x次方－2（x代表掩码位,即2进制为1的部分）

2．每个子网能有多少主机?

:

２的y次方-2（y代表主机位，即２进制为0的部分）

3.有效子网是?

:

有效子网号=256-10进制的子网掩码（结果叫做blocksｉｚe或basｅ　nｕmber）

4．每个子网的广播地址是?

:

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．最后有效1个主机地址=下个子网号－2（即广播地址-1）

下面看具体实例:

C类地址例子:

网络地址1９2.1６8.10．０;子网掩码２55.2５5.255．１92（/26）

1.子网数=2*2-２＝2

2．主机数=２的6次方-2＝62

3.有效子网数:

ｂlock　ｓｉze=256-１9２=64;所以第一个子网为1９2．１68.１０.6４,第二个为19２.168.10.12８

4.广播地址:

下个子网-１．所以２个子网的广播地址分别是192.1６8.10.127和192.168．1０.1９1

5.有效主机范围是：

第一个子网的主机地址是1９2.168．１0.65到１92.168.1０.１２6;第二个是19２.１6８.10.129到19２.168.10.190

B类地址例子1:

网络地址:

172.1６.0.0;子网掩码2５5.２55．192.0（/18）

1．子网数=2＊2－2=2

２.主机数＝2的1４次方-2＝16382

３.有效子网?

:

ｂlocksizｅ=２5６-192=6４;所以第一个子网为1７2.16.6４．0,最后1个为１72.16．１2８.0

4.广播地址:

下个子网-１.所以２个子网的广播地址分别是17２.16.12７.２55和172．1６.1９1.255

5．有效主机范围是:

第一个子网的主机地址是172．16．６４.1到１７２.１6.127.2５4；第二个是172.16.12８.1到1７2.16.1９1．254

Ｂ类地址例子２：

网络地址:

１７２.16．０.0;子网掩码２5５．255.255.22４（/27）

１.子网数=２的11次方-2=2０４６（因为Ｂ类地址默认掩码是2５5.255.0.0,所以网络位为８+3=1１）

2．主机数=2的５次方-２=30

3.有效子网?

:

block　ｓize=256-2２4=３２；所以第一个子网为172.16．0．３２,　最后１个为172.1６.２55.192

4.广播地址:

下个子网-1.所以第一个子网和最后１个子网的广播地址分别是17２.16.0.6３和172.16.25５.223

5．有效主机范围是:

第一个子网的主机地址是１72.1６.０.3３到1７2．16.0.６２;最后1个是1７2．1６．2５5.193到172.16.255.２2３

下面以某公司为例,讨论VLSM子网划分的方法。

假设该公司分配了一个C类地址,该公司的网络拓扑结构见图１。

为方便起见,这里用保留地址1９2.1６8．1.0作为例子进行说明。

从图1可以看到,由于总公司、分公司分布于4处,总公司、分公司及各部门所拥有的主机数各不相同，因此需要对1９2.1６8.1.０进行子网化。

因该公司部门1和部门3均有2０台主机，因此,产生的较大的子网集中必须有两个以上这样的子网,每个都至少有20个主机地址，由于C类地址192.168．１.０的掩码是24位长,具体掩码如下:

２55.255．２5５.0=11１11111．１111　1１11.1111１1１１.000000０0

将掩码扩展一位（共25位），使用第25位作为子网标志,这样可寻址2个子网（0和1）。

可是，地址全0的子网是被保留的（这和分配网络号一样），地址全1的子网也是被保留的（用作全子网的广播），这样就没有可用的剩余子网了。

将掩码扩展２位（共26位），可以产生4个子网（0０,0１，１０,11）。

因为地址全0、全1的子网被保留,于是还剩下2个可用的子网，用于表示主机的部分为最右边8位中剩下的６位，６位可表示6４个独立的主机地址，其中全0的地址被保留标志子网本身，全1的地址被保留用作广播,这样还剩62个可用的地址，由于该公司最大的子网有2０台主机,若用这样的子网会浪费地址,因此可再将掩码向右扩展1位（共27位）,这样可得到８个子网（00０，001,010,01１，10０,1０1，110,１１1）,其中6个子网是可用的（因为地址全0、全1的子网被保留）,在最右边８位中还剩5位用于主机分配,5位可表示３2个独立的主机地址，其中全0的地址被保留标志子网本身，全1的地址被保留用作广播，还剩下30个可用的地址。

如果再将掩码向右扩展一位（共28位）时,可知每个子网中只有１4个地址，不能满足实际需要（必须有2个子网均支持２0个以上主机地址）,至此,最终将１92．168.１.０子网化使用的子网掩码是2５5.２55．255.２24,或１９２.１6８.1.0/27，即使用27位子网掩码,得到能用的子网设为子网Ａ、子网Ｂ、子网C、子网Ｄ、子网E和子网F,参见下面的图2。

我们将子网A、子网B分配给部门1和部门３（每个子网中可用主机地址为30个）,另外根据实际情况:

总公司部门2、分公司部门4、分公司1和分公司３各有10余台主机,因此,对子网D和子网Ｅ再进行子网化，用２8位子网掩码２5５．255．25５．２４0（或192．16８.１.128／28和１９2.168.1.16０/２8，即2８位掩码），得到子网19２.168．１.1２８/28、１92.168.１.14４/２8、192.168.１.１60/28和192.1６8.1.176/28，分别分配给总公司部门2、分公司部门４、分公司1和分公司3,每个子网可用主机数为１4个。

这样，我们会剩余３个子网（否则,这些子网均得用上）。

将子网C和子网E留作公司以后发展时使用。

将子网F进一步细分，用于总公司与各公司之间的广域网链路上。

由于点到点的广域网链路需要的地址很少,只要２个地址用在每一条链路的两端上的每个路由器上，对子网F进一步子网化,使它能工作在广域网链路上,取30位子网掩码２５５.２55.25５.２5２或192．168.1.１92/3０，得到子网如下:

192．168.１.192/30

19２．168.1.１９6/３０

192.168.1.200/３0

192.1６8．1.204/3０

１９2．16８．1.208/30　

19２.168.1.212/30

19２.168.1．216/30

192.168.1.２２0/3０

从中取192．16８.1.192/3０、192.168.1．1９6/30和19２．168．1.200/３0这3个子网，每个子网中可用的主机地址有两个（实际上每个子网中有4个主机地址，它包括子网ＩD、广播地址以及2个可分配的地址）,分别用于总公司到各个分公司的广域网链路上（例如:

　19２.1６８.1.１93和1９2．１6８.１.１9４用于总公司和分公司1之间的广域网链路上，192.１６８．１.197和192.1６8．1.19８用于总公司到分公司2之间的广域网链路上,１92．1６8．１.201和1９2.16８.1．202用于总公司到分公司３之间的广域网链路上），剩余的子网留作以后公司网络扩展时使用。

◆超网

　超网作用是将多个网络地址结合在一起使用，也叫做无类域间路由，使用超网可以将连续的较小的网络合并成一个大的子网，因此使用超网的前提条件是有多个连续的小网络。

下面举例说明:

　某公司申请了5段C类IP地址,分别是202.21.53.０／2４至2０２.2１.57.0/２4，但因为公办地点比较集中，公司不想外购路由等设备,如何将它们划分在同一子网呢?

１1001０1０.0０010１０１.0011010１.0０00000０（202.２１．５3.０/24）

1100１010．0０010１01.00１101１０.０0000000（20２．21.５4.0／２4）

１１001０10.０0０1０101．001１0111.０0０00０00（202.21.55.0／24）

110０1010.0０010101.００１11000.00０00０0０（202.21.56.０/24）

11００1010.00010101.0０１１10０1.00000000（202.21．５７.0/24）

从上可以看出，第一、二段及第三段的前四位完全相同，从第五位开始发生变化，因此将上五段IP划分子网掩码为2５5.255.24０．０,则所有主机都位于同一个子网中了,主机IP地址范围为：

202.21.53.0到20２.21．5７．255,第一个和最后一个分别为网络地址和广播地址。

◆私有地址和保留地址

私有地址属于非注册地址,专门为组织机构内部使用私有地址。

这些地址是不会被Inｔeｒｎet分配的，它们在Interｎeｔ上也不会被路由，虽然它们不能直接和Interｎeｔ网连接,但通过技术手段仍旧可以和Internｅt通讯。

A类地址中的私有地址和保留地址：

①１０．0.0.0到10.2５5.２５5．2５5是私有地址。

②１27.0．0．0到12７.255．２55．2５5是保留地址，用做循环测试用的。

　Ｂ类地址的私有地址和保留地址：

①　１72．16.0.0到１7２．31.255.2５５是私有地址

②169.254.0.0到1６９.254.25５．255是保留地址。

C类地址中的私有地址：

192.１6８．0.0到１92.1６８．255.25５是私有地址。

◆NAＴ（网络地址转换）

NAT网络地址转换属接入广域网技术,是一种将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Ｉｎternet接入方式和各种类型的网络中。

原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。

例如,一个小型办公网络使用１９2.1６８.0.0/24　作为企业内部网络私有　IＤ并且其　Interneｔ　网络服务提供商分配的单一公用IP地址为131．1０7.0.1。

当此小型内部网中一台内部私有地址为192.1６8．0.9９的客户访问IP地址为157.60.0.1的网站服务器时,此用户机的TCP/IＰ协议产生一个包含以下在　IＰ和TCP或者　UDP标头中的数值的ＩP　数据包：

•目标IP地址:

1５７.６0.０.1

　•源IP地址：

19２.168．0.９9

　•目标端口:

８0

　　•　源端口:

102５

请求源主机将此IP数据包发送给NAＴ　设备，然后由NＡT　设备解析向外发送数据包的地址如下：

　•目标IＰ地址：

１５7.6０.０.１

　•源IＰ　地址：

１31.1０7.0.1

　　•目标端口：

８0

•　源端口：

500０

NＡＴ将重新映射后的IP数据包发送到Interneｔ。

网站服务器向NAT　返回一个响应。

当NAT接受到此响应时，数据包包含以下地址信息：

　　•目标IP地址：

１31．1０７．0.1

　　•源IＰ地址：

1５7．50.0．1

•　目标端口:

50０0

　　•　源端口：

80

下图显示了　NAT的工作原理。

图形Ｄ–1简单的NAＴ网络概念示意