Internet 之子网和子网掩码

1、子网

IP地址的32位二进制数表示的网络数目是有限的，因为每一个网络都需要一个唯一的网络号来标识。在制定编码方案时，人们常常会遇到网络数目不够用的情况，解决这一问题的有效手段是采用子网寻址技术。所谓子网，是指把单一网络划分为多个物理网络，并使用路由器将其互连起来，如图1所示。

图1  单一网络可分为若干子网互连

划分子网的方法是：从表示主机号的二进制数中划分出一定的位数作为本网的各个子网号，剩余的部分作为相应子网的主机号。划分多少位二进制给子网主要根据实际所需的子网数目而定。这样在划分子网以后，IP地址实际上就由3部分组成——网络号、子网号和主机号，如图2所示。

图2  划分子网后的IP地址结构

划分子网是解决IP地址空间不足的有效措施。把较大的网络划分成小的网段，并由路由器、网关等网络互连设备连接，这样既可以充分使用地址、方便网络管理，又能够有效减轻网络拥挤，提高网络的性能。

2、子网掩码

在划分子网时，必须引入子网掩码的概念。子网掩码是一个32位二进制的数字，用于屏蔽IP地址的一部分以区分网络号和主机号，并说明该IP地址是在局域网上还是在远程网上。子网掩码的表示形式和IP地址的表示形式类似，也是用圆点“.”分隔开的4段共32位二进制数。为了便于记忆，通常用十进制数来表示。

用子网掩码判断IP地址的网络号与主机号的方法是用IP地址与相应的子网掩码进行“AND”运算，这样可以区分出网络号部分和主机号部分。二进制AND运算规则如表1所示。

表1  二进制AND运算规则

例如：

IP地址：11000000.00001010.00001010.00000110 192.10.10.6

子网掩码：11111111. 11111111. 11111111. 00000000 255.255.255.0

AND _________________________________________________

11000000.00001010.00001010.00000000 192.10.10.0

这是一个C类IP地址和子网掩码，该IP地址的网络号为192.10.10.0，主机号为6。上述子网掩码的使用实际上是把一个C类地址作为一个独立的网络，前24位为网络号，后8位为主机号，一个C类地址可以容纳的主机数为28−2=254（全0和全1除外）。

3、A类、B类、C类IP地址的标准子网掩码

由子网掩码的定义可以得出A类、B类和C类地址的标准子网掩码，如表2所示。

表2  IP地址的标准子网掩码

4、子网掩码的确定

由于表示子网号和主机号的二进制位数分别决定了子网的数和每个子网中的主机数，因此在确定子网掩码前必须清楚实际要使用的子网数和主机数目。下面通过一个例子进行简单介绍。

例如，某一私营企业申请了一个C类网络，假设其IP地址为“192.73.65.0”，该企业由10个子公司构成，每个子公司都需要自己独立的子网络。确定该网络的子网掩码一般分为以下几个步骤。

（1）确定是哪一类IP地址。该网络的IP地址为“192.73.65.0”，说明是C类IP地址，网络号为“192.73.65”。

（2）根据现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数用二进制位来定义子网号。现在有10个子公司，需要10个子网，将来可能扩建到14个，所以将第4字节的前4位确定为子网号（24−2=14）。前4位都置为“1”，即第4字节为“11110000”。

（3）把对应初始网络的各个二进制位都置为“1”，即前3字节都置为“1”，则子网掩码的二进制表示形式为“11111111.11111111.11111111.11110000”。

（4）将该子网掩码的二进制表示形式转化为十进制形式“255.255.255.240”，即为该网络的子网掩码。