网络(3)--子网,超网
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子网

目的

那么通过上一篇IP地址的分类,网段的计算,各网段可容纳的主机数量这些内容我们可以知道平时我们用的IP地址都属于C类地址,

如果我们有240台设备要让它们在同一个网段的话可以分配一个C类网段,这样基本可以做到资源充分利用,那如果我们有300台设备该怎么办?一个C类网段显然不够用

但是如果分配一个B类网段,通过前文我们知道一个B类网段可以容纳65534台设备,可以分配的范围举例是从191.100.0.1191.100.255.254而我们其实只有300台设备,这样显然空闲了65000+多个IP,造成资源浪费。

这时候我们其实可以进行子网划分,将一个网段划分成多个子网段,每个子网段可以容纳不同数量的设备,核心就是网段部分不变,借用主机位来划分出多个子网

那什么是借用主机位?举个例子192.168.3.1/24这个地址是个C类地址,那么主机位其实就是第4个字节也就是最后一部分1,那这部分其实有8位二进制数,借用主机位的意思就是从这本来表示主机的8位二进制中取出几位来表示网段,我们用图片表示来理解下
图片来源于网络
绿色部分就表示从主机位借用的部分

原理

子网划分就是将一个网段分成多个子网段,每个子网段可用IP数量都是划分前的二分之一
举例我们有120台主机要在一个网段,有另外120台主机要在另一个网段,那这时候我们如果分配AB类地址显然不合适,只有C类地址合适,C类地址一个网段可以容纳254台主机,分成两部分的话一部分就是127,刚好可以满足我们的需求,并且多出的几个也不会显得很浪费,看下图表示


以这个图为例,现在有一个C类网段192.168.0.0/24,那么他的主机范围就是从192.168.0.1192.168.0.254
那么从主机位借一位的话就要将子网掩码往后移一位(这里指的是2进制位)

1
2
3
4
5
6

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000
255.255.255.0
变为
1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000
255.255.255.128

那这样借了一位后,网络部分就变成了25位,主机位变成了7位,同时也产生了两个新的网段,因为子网掩码后移一位后,IP地址的第25位&上这个1就会有0和1两种状态,那也就代表两个网段

  • 如果第25位是0,0&子网掩码第25位那个1结果就是0,那么这个网段就是192.168.0.0/25,我们就叫他A子网段,那么他的主机位范围就是192.168.0.1~192.168.0.126,因为主机位用2进制表示全0(十进制0)的话代表这是一个网段,全1(十进制127)代表这是个广播地址,这些概念我们在前两篇讲过
  • 如果第25位是1,1&子网掩码第25位那个1结果就是1,那么这个网段就是192.168.0.128/25,我们就叫他B子网段,同样的道理他的主机位范围就是192.168.0.129~192.168.0.254

那么上边的等分两个子网的看过后我们再来巩固下,看等分四个子网的情况

图中已经标注的很详细了,结合等分两个子网的情况对照下看

总结

所以子网划分记住

  • 子网掩码右移n位,可以将原网段划分成2^n个子网

超网

此时,我们再思考一个问题,刚才的实现是让120台主机在一个网段,等分出两个子网,那如果现在有400台主机要在一个网段呢?

首先子网划分当然可以做到这一点,但是一个能容纳400台主机的B类网段可以容纳6w+台设备,我们如果通过上面的方式,要划分很多次才能实现,这样显然比较麻烦,现在我们可以通过超网的方式更简单的实现这个需求,超网可将多个连续的同类网段联合在一起

就以上图为例,举例有200台设备在A192.168.0.0/24这个网段,有另外200台设备在B192.168.1.0/24这个网段

现在我们要让这400台设备在同一个网段可以这么做,我们将子网掩码左移一位变成23位,那么子网掩码变成23位后,就表示AB两个网段也由他们的前23位确定,第24位变成了主机位,那么整个主机位部分就变成了9位而不是8位,那么变成9位后,他的取值范围就变成了0 0000 0000~1 1111 1111转化成十进制就是0~511,这个网段的范围就是192.168.0.1~192.168.1.254,那么可容纳的主机也就变成了500+台

而这个合并后的网段就是192.168.0.0/23,因为网段的表示就是除了网络位,主机位全是0

那么我们来思考一个问题,192.168.0.255/23这个IP可以分配给主机吗?
首先我们想一下一个网段内分配IP时有两个IP不能用

  • 主机位全0不能用,它表示网段
  • 主机位全1不能用,它表示广播

这两个概念前文有说过,那么这个IP的第4部分主机位的8位全为1,那它是个广播地址吗?不是的,因为现在它的主机位是9位,这一位在第3部分,并且是0,那么它的主机位既不是全0,也不是全1,所以可以分配给主机使用
如果它是192.168.1.255/23,这样就不能分配给主机,因为它的主机位9位全为1,所以这是一个广播地址

那再看一个图

相信可以猜得到,这个其实就是4个网段合并的图例,将主机位左移2位,子网掩码变成了22位,主机位变成了10位,那么合并后的网段可以容纳的主机约就是4个网段的和,合并后的网段就是192.168.0.0/22,主机位范围就是192.168.0.1~192.168.3.254

那这么一看,合并网段也很简单,真的是这样吗?继续看下图

图上这两个网段A192.168.1.0/24和B192.168.2.0/24能合并吗?我们来分析下

  • A网段主机位左移一位后,子网掩码变成23位,主机位变成了9位,网络位变成了23位,那么他的网段表示是什么,就是主机位9位全0,就是192.168.0.0/23
  • B网段主机位左移一位后,子网掩码变成23位,主机位变成了9位,网络位变成了23位,但是它的第3部分第7位是1,所以即使他的主机为9位全为0,网段表示也是192.168.2.0/23

那么左移后AB的网段分别是192.168.0.0/23192.168.2.0/23,显然不相等,所以他们不能合并

总结

那么网段合并有什么规律呢?其实记住3条就可以了

  1. 子网掩码左移n位,可以合并2^n个网段
  2. 要合并的网段必须是连续的
  3. 要合并的网段中,第一个网段的网络号能够被n整除

网络(2)–IP分类,网段确定

  • 本文标题:网络(3)--子网,超网
  • 本文作者:Lazyloading
  • 创建时间:2022-05-28 23:33:27
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