IP子網劃分(VLSM)

什麼是八位組

1.什麼是IP地址

IP地址在網路中用於標識一個節點（或者網路裝置的介面）。

IP網路中資料包的定址是基於IP地址來進行的，因此IP地址就像是現實生活中的門牌號。

IP協議定義了資料分組的格式，也定義了資料分組定址的方式。目前我們在業務環境中常見的IP主要是兩個版本：IPv4及Ipv6，而現階段網路主體仍然是IPv4，但是在可預見的未來，會逐漸向IPv6過渡。

一個IPv4地址有32位。當然，我們不可能用二進位制來表示IPv4地址，那是低效的，但是計算機在進行IP地址的相關計算工作時，無疑是透過二進位制的形式來進行。

IPv4地址通常採用“點分十進位制”表示，以適應人類的讀寫習慣，例如192。168。1。1。

2.十進位制與二進位制的轉換

“點分十進位制”IP地址表現形式能夠幫助我們更好的使用網路，但網路裝置在對IP進行計算時使用的是二進位制的操作方式。

以下是192這個數字，對應的二進位制演算法，這裡就不再贅述了，這是基本技能。

3.IP地址的分類

IPv4地址的空間從0。0。0。0 一直到 255。255。255。255，這麼龐大的空間，如果不加以區分和規劃，勢必不便於統籌管理。因此我們對IPv4地址空間進行類別上的劃分，一共有五類：

地址的類別上的區分主要體現在第一個八位組上：

第一個八位組首位恆定為0

，那麼我們就得到一個區間：1。0。0。0一直到127。255。255。255。這是A類地址，其中127。0。0。0/8作為本地迴環使用，例如你ping 127。0。0。1實際上ping的是本機。所以如果看到一個IP，它的首個八位組掉落在1-126的區間內，那麼這是一個A類地址。

第一個八位組的最高兩位恆定為10

，就得到一個區間：128。0。0。0-191。255。255。255，這是B類地址。

第一個八位組的最高三位恆定為110

，就得到一個區間：192。0。0。0 – 223。255。255。255，這是C類地址。

第一個八位組的最高四位恆定為1110

，就得到一個區間：224。0。0。0 – 239。255。255。255，這是D類地址，這個類別的地址專門用於組播。

剩下的是E類地址，這類地址保留作為研究使用。

4. 網路掩碼netmask

網路掩碼為32bits，與IPv4地址的位數是一樣的

網路掩碼在二進位制的表示上是一堆連續的1、後面接連續的0

值為1的bit對應IP地址中的網路位；為0的bit對應IP地址中的主機位，以此來輔助我們識別一個IP地址中的網路與主機位，如下圖：

為了方便書寫，我們往往使用掩碼長度的方式來表示一個IP地址+掩碼：

192。168。1。1 255。255。255。0 等同於 192。168。1。1/24。

預設情況下，A類IP地址，首個八位組為網路位，其他位為主機位，因此A類地址的預設掩碼就是255。0。0。0，或者/8。B類IP地址，前兩個八位組為網路位，後兩個八位組為主機位，因此B類地址的預設掩碼就是255。255。0。0或者/16。C類地址的前三個八位組為網路位，後面一個八位組是主機位，因此C類地址的預設掩碼就是255。255。255。0，或者/24。從這裡我們可以看出來，如果你申請到一個A類地址空間：123。0。0。0/8，那麼這是一個相當龐大的地址空間，因為這個空間有2的24次方個IP地址。相對的，一個B類的IP網路地址空間預設有2的16次方個IP地址，而C類地址則更少。

5.IP地址型別

網路地址：指代網路的地址（相當於“一個面”的概念）。是一個IP地址中主機位全0的地址。也稱為網路號。

廣播地址：用於向網路中的所有主機發送資料的特殊地址。廣播地址使用該網路範圍內的最大地址。即主機部分的各位元位全部為1的地址。也稱為廣播號。

主機地址：可分配給網路中終端裝置的地址。

6.為什麼要劃分子網

假設你有一個B類地址：172。16。0。0，由於B類地址的預設掩碼是255。255。0。0，這就意味著這個網路內有2的16次方個地址，而可分配給PC使用的IP地址就有2的16次方-2這麼多個IP，為什麼要減去2？因為廣播地址及網路號是不能分配給PC使用的。

設想一下，如果你真有這麼多臺PC，這麼多個IP地址處於同一個網路中、同一個網段中、同一個廣播域中，那麼一旦網路中發生廣播，影響可就大了。再者，實際的業務環境中，我們往往給一個業務單元，劃分一個網段，不同的業務單元不同的網段，那麼如果你有10個業務單元，每個業務單元才百來號裝置，一個業務單元就耗費一個B類地址，這就造成地址空間的浪費。

因此，我們提出子網劃分的概念，子網劃分事實上術語叫做：VLSM variable-length-subnet-mask，可變長子網掩碼，事實上是拿子網掩碼變戲法。在上圖中，我們有五個網段，需要五個IP地址段。而如果你只有一個B類地址（172。16。0。0/16）可用的情況，透過子網劃分，你可以將這個B類地址劃分成一個個小一點的子網。這樣一來，一個龐大的廣播域可以被分割成小的單元，另外IP地址的使用也更為科學更為合理。

7.如何劃分子網

現在假設我們有一個B類地址：172。16。0。0/16。預設情況下，這個B類地址的掩碼為255。255。0。0，前兩個八位組是網路位，後兩個八位組是主機位。那麼這個個單一的網路中，有2的16次方個IP地址，非常龐大。

現在，我們將原有的16個位的網路位向主機位去“借”一位，這樣一來網路位就擴充到了17位，相對的主機位就變成了15位。那麼借過來的這一位，就是子網位了。由於我們借了這一位，因此掩碼就從預設的255。255。0。0變成了255。255。128。0或者說從/16變成了/17。

於是我們從原來的只有172。16。0。0/16的一個大網段，變成現在擁有172。16。0。0/17及172。16。。128。0/17這兩個小一點的網段。這就是子網劃分。

8.例子一

下面我們來看幾個例子：

現在我們有一個IP：192。168。1。0，這是一個C類地址，預設的掩碼是/24，現在我要對它做子網劃分，向主機位借一位作為子網位，也就是掩碼變成/25，那麼我能拿到幾個子網？每個子網網路號是多少？每個子網廣播號是多少？每個子網的可用IP是多少？

我們的步驟如下：

1) 判斷類別 找掩碼

首先這是一個C類地址，因此預設的掩碼長度為/24，你可以劃一條豎線幫助計算。線的左邊為網路位，右邊為主機位。

2)變更掩碼 找子網

現在，我們在原有的/24掩碼基礎上，向主機位借一位，掩碼變成/25。那麼借出來的這一位就是我們的子網位，這個子網位要麼為0，要麼為1，兩種可能性，這就創造了兩個子網（2的1次方），子網位為0時，我們拿到網路號192。168。1。0/25，另一個子網是192。168。1。128/25。

3)得出子網號

上圖中就顯示了向主機位借一位之後，我們得到的兩個子網：

192。168。1。0/25

192。168。1。128/25

其實很簡單，就是主機位全0，即可。

4)得出廣播號

上面分別列出了子網1 及 子網2的廣播號，其實很簡單，就是把各個子網的主機位全部置1即可。

因此子網192。168。1。0/25的廣播號為192。168。1。127；

子網192。168。1。128/25的廣播號為192。168。1。255；

5)得出主機段

經過上面的計算，得出了子網1及子網2的網路號和廣播號，那麼每個子網可用的IP地址也就出來了，因為可用IP實際上就是該子網的網路號與廣播號之間夾著的那些個IP。所以實際上我們對192。168。1。0這個C類地址，用了一個變長子網：/25，也就是向主機位借1位後產生出了2個子網，每個子網有126個可用IP地址。這裡有個公式：