网络子网划分原理-初学者

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标题：网络子网划分
时间：2019年3月19日
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1. IP地址组成结构
IP地址可以看做是由网络号和主机号两部分构成的。

2. IP地址的网络位数和主机位数
IP地址的位数为32bit如下所示：
00000000 00000000 00000000 00000000
不同类别的IP地址的网络位和主机位
A类地址：网络.主机.主机.主机
B类地址：网络.网络.主机.主机
C类地址：网络.网络.网络.主机
其中子网掩码与IP地址是一一对应的，子网掩码为1的是为网络位，子网掩码为0的位是主机位。

3. 自网划分后的特殊IP地址
举例：192.168.100.0/24
192.168.100.0作为网络号是不能分配该主机使用的。
192.168.100.255作为广播地址不能分配给主机使用的。
192.168.100.254一般会情况下会作为默认网关使用。
主机正常可以使用的IP地址数为2^8-2=254(8是主机号，其中减掉的2是网络地址和广播地址)。

4. 子网划分计算公式
等长子网划分确定主机借位：
等长子网划分一般会首先确定子网个数，例如子网数为K个，借位公式为2^n>=K
可变长子网划分确认主机借位：
可变长子网划分一般会先确定每个子网的主机数，例如：两个个子网主机数分别为x,y，确认主机位数为2^n>=x , 2^n>=y，从而能够确认需要的借多少位主机
可变长子网划分一定要注意需要从大的子网开始划分。

5. 子网划分应用举例
5.1 等长子网划分
例如：192.168.100.0/24，根据等长子网划分技术划分成4个等长子网。
<--------------网络位------------> <-主机位->
11111111 11111111 11111111 00000000 C类地址的子网掩码
根据子网划分的要求划分成4个等长子网，由此可知网络位需要向主机位借2位。
将IP地址转换成二进制格式如下：
11000000 10101000 01100100 00000000
网络借主机位：
11000000 10101000 01100100 00000000
<---------------网络位--------------------><-主机位->
借来的两个网络位可进行4中组合(00,01,10,11)，即产生了四个等长子网。
子网1：192.168.100 00000000 网络地址 192.168.100.0/26     主机数 2^6-2=62 可用地址范围 192.168.100.1~62
子网2：192.168.100 01000000 网络地址 192.168.100.64/26   主机数 2^6-2=62 可用地址范围 192.168.100.65~126
子网3：192.168.100 10000000 网络地址 192.168.100.128/26 主机数 2^6-2=62 可用地址范围 192.168.100.129~190
子网4：192.168.100 11000000 网络地址 192.168.100.192/26 主机数 2^6-2=62 可用地址范围 192.168.100.193~254

5.2 可变长子网划分
例如：192.168.100.0/24，根据非等长子网划分技术，划分成3个子网，第一个子网120个主机，第二个子网50个主机，第三个子网10个主机。
注意：非等长子网划分需按照具体主机数量要求从高到低进行一次划分，分别是120,50,10。
第一个子网：（产生00000000,10000000两个子网）
确认需要借主机位数2^n-2 >= 120 --> n=7 -->借位8-n=1
第一子网：192.168.100 00000000 网络地址 192.168.100.0/25 主机数：2^7-2=126 可用地址范围 192.168.100.1~126
预留子网：192.168.100 10000000 网络地址 192.168.100.128/25
第二个子网：（产生10000000,11000000两个子网）
确认需要借主机位数2^n-2 >= 50 --> n=6 -->借位8-n=2，由于第一子网划分时已经借过以为，所以现在仅需要再借1位即可
第二子网从第一子网划分时的预留子网继续划分
第二子网：192.168.100 10000000 网络地址 192.168.100.128/26 主机数：2^6-2=62 可用地址范围 192.168.100.129~190
预留子网：192.168.100 11000000 网络地址 192.168.100.192/26
第三个子网：（产生11000000,11010000,11100000,11110000四个子网）
确认需要借主机位数2^n-2 >= 10 --> n=4 -->借位8-n=4，再此处仅需借2位即可
第三子网从第二子网划分时的预留子网继续划分
第三子网：192.168.100 11000000 网络地址 192.168.100.192/28 主机数：2^4-2=12 可用地址范围 192.168.100.193~204
预留子网：192.168.100 11010000 网络地址 192.168.100.208/28
预留子网：192.168.100 11100000 网络地址 192.168.100.224/28
预留子网：192.168.100 11110000 网络地址 192.168.100.240/28

注意：可变长子网划分虽然可以有效的减少IP地址的浪费，但也同样存在这问题，那就是一味的借主机位划分子网，导致最终的每个子网中的可用IP地址寥寥无几，如果后期其他业务需要较多的IP地址，则划分后子网不一定能够满足条件，也就是说需要重新规划子网划分。因此该文章重点在于介绍子网划分的基本原理，而非实际环境下的子网划分。实际环境下的子网划分需要根据具体的条件进行合理划分。