网络基础：（二）子网划分

注意： 本文主要介绍IPv4的子网划分方法

1、为什么需要做子网划分

1.1、IP地址的组成

首先我们来介绍一下IP地址的组成，IP地址一共长32位，然后这些位被分成4组，每组8位（例如：192.168.1.1）。在这4组中，IP地址又分为网络部分和主机部分，在默认编址方案中，对于我们常见的A类、B类、C类网络地址的组成如下：

• A类：网络部分 . 主机部分 . 主机部分 . 主机部分
• B类：网络部分 . 网络部分 . 主机部分 . 主机部分
• C类：网络部分 . 网络部分 . 网络部分 . 主机部分

1.2、有效主机数量

有效主机数量为：主机总数 - 网络地址 - 广播地址

• A类地址：2^24 - 2 = 16777214个
• B类地址：2^16 - 2 = 65534个
• C类地址：2^8 - 2 = 254个

1.3、做子网划分的优势

做子网划分的目的是在一个网络地址中划分出来多个小的网络，其优点有以下几点

• 减少网络流量 根据前面有效主机数量我们可以看出，有效主机数量最少（也是我们常用）的C类地址中都包含了254个有效的主机，由于主机数量过多，导致整个网络中的流量会非常大，从而可能导致网络延增加，导致网络传输缓慢，而将网络划分成若干个小的网络，就可以减少每个网络中的流量
• 优化网络性能 由于减少了网络流量，当然网络性能会得到一定的优化
• 简化管理 相对于在一个大的网络中查找与处理故障，小网络会更加轻松

2、创建子网

2.1、子网掩码

要让子网划分发挥作用，网络中的每台主机都需要知道哪部分是主机地址，哪部分是子网地址，这就需要使用子网掩码来实现。

子网掩码可以将IP地址中的网络部分和主机部分区分开来，其中1对应的部分为网络地址或子网地址，0对应的部分为主机地址

• 默认子网掩码

  A类：255.0.0.0

  B类：255.255.0.0

  C类：255.255.255.0

• 子网掩码/CIDR对照表

CIDR：无类域间路由选择

其中：/8 ~ /15只能用于A类网络，/16 ~ /23可用于A类和B类网络，/24 ~ /30可用于A、B、C三类网络

2.2、子网划分

在开始划分子网前，需要明确以下问题

• 选定的子网掩码可以创建多少个子网

  可以创建 2^x 个子网，其中“x”是指取值为“1”的数量，例如：11000000，则表示2^2，所以可以创建4个子网

• 每个子网包含多少台主机

  每个子网包含2^x - 2台主机，其中“x”是指取值为“0”的数量，例如：11000000，则表示2^6-2 = 62，所以每个子网包含64台主机（其中需要减去网络地址和广播地址）

• 有哪些合法的子网

  参照上表，可得知子网掩码为：255.255.255.192，因此子网的块大小为256-192=64，因此所包含的子网为：0、64、128、192

• 每个子网的广播地址是多少

  上一个子网的广播地址为下一个子网号减1，因此四个广播地址分别为：

  63、127、191、255

• 每个子网可包含哪些主机地址

  主机地址为子网中除去网络号和广播地址剩余的地址，因此可用地址分别为：

  1 ~ 62、65 ~ 126、129 ~ 190、193 ~ 254

2.2.1、示例：C类网络的子网划分

由于C类地址的CIDR值默认是/24，因此在子网划分过程中，只能使用/24 ~ /30之间的CIDR值

网络地址：192.168.1.0

子网掩码：255.255.255.192（/26）

• 选定的子网掩码可以创建多少个子网

  2^2=4个

• 每个子网包含多少台主机

  2^6-2=62台

• 有哪些合法的子网

  192.168.1.0

  192.168.1.64

  192.168.1.128

  192.168.1.192

• 每个子网的广播地址是多少

  192.168.1.63

  192.168.1.127

  192.168.1.191

  192.168.1.255

• 每个子网可包含哪些主机地址

  192.168.1.1 ~ 62

  192.168.1.65 ~ 126

  192.168.1.129 ~ 190

  192.168.1.193 ~ 254

2.2.2、示例：B类网络的子网划分

B类网络划分与C类网络划分相似，只是B类网络的子网掩码有16个字节可使用

网络地址：172.16.0.0

子网掩码：255.255.128.0（/17）

• 选定的子网掩码可以创建多少个子网

  2^1=2个

• 每个子网包含多少台主机

  2^15-2=32766台

• 有哪些合法的子网

  172.16.0.0

  172.16.128.0

• 每个子网的广播地址是多少

  172.16.127.255

  172.16.255.255

• 每个子网可包含哪些主机地址

  172.16.0.1 ~ 172.16.127.254

  172.16.128.1 ~ 172.16.255.254

2.2.3、示例：A类网络的子网划分

A类网络划分与B、C类网络划分相似，只是A类网络的子网掩码有24个字节可使用，具体划分方法可参见A、B类网络子网划分

3、VLSM（变长子网掩码）

在子网划分中，如果全部使用相同长度的子网掩码进行子网划分，会存在一些弊端，比如全部使用/26的子网掩码来划分子网，/26使用的掩码为255.255.255.192，其包含的可用IP地址为62个，如果实际主机数量操过62台，那么就需要使用包含IP数量更多的子网掩码来划分，但如果在这4个子网中包含WAN接口的话，因为WAN接口只需要2个IP地址，如果使用/26，就会造成有60个IP地址浪费，因此使用/30的子网即可满足。

鉴于以上情况，我们可以使用VLSM来做子网划分，这样就可以针对不同的IP数量需求分配子网掩码，其分配方法同样是使用 CIDR 分配，只是需要路由协议的支持，只有RIP和IGRP不支持VLSM

4、路由汇总

路由汇总就是让路由器用一个IP通告众多网络，这样可以减小路由器的路由选择表，从而提高路由器的转发性能

• 配置路由汇总

  配置路由汇总，其实就是确定地址块的大小。在确定地址块大小时，应遵循取小不取大的原则，其原因是若取得过大，而没有使用到的IP段需要在其他地方通告的时候会导致严重的故障

• 用于通告的地址总是地址块中的第一个IP地址

• 示例
  对172.16.16.0 ~ 172.16.33.0进行汇总通告
  汇总结果：172.16.16.0/20，剩下的地址单独通告