向劍平

（遵義師范學(xué)院計算機科學(xué)系，貴州遵義563002）

如何合理的劃分子網(wǎng)段，更充分的利用IP地址一直以來是研究者討論的一個基礎(chǔ)性問題。文獻[1]主要討論了局域網(wǎng)中通過設(shè)置子網(wǎng)掩碼來實現(xiàn)計算機之間的通信與屏蔽。文獻[2]對局域網(wǎng)的子網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)及應(yīng)用作了探討。文獻[3]推導(dǎo)出子網(wǎng)掩碼及主機塊的十進制計算方法，避免了在子網(wǎng)劃分過程中大量的進制轉(zhuǎn)換問題。文獻[1-3]都沒有利用子網(wǎng)掩碼技術(shù)來管理局域網(wǎng)，合理劃分有效的子網(wǎng)段，充分利用IP地址資源。本文提出將子網(wǎng)掩碼技術(shù)應(yīng)用到部門的局域網(wǎng)劃分中，既節(jié)約了IP地址資源，又便于網(wǎng)絡(luò)的管理。

在現(xiàn)實中，有很多這樣的實例，一個單位要組建200臺主機的局域網(wǎng)，而這一單位又有20個部門。遇到這樣的問題肯定采用C類網(wǎng)組網(wǎng)，但要讓20個部門處于不同的子網(wǎng)中，這就需要用子網(wǎng)掩碼的技術(shù)。通過下面2.1節(jié)就能掌握怎樣劃分子網(wǎng)，確定有效的主機數(shù)。

1相關(guān)概念

子網(wǎng)掩碼主要用于區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機標(biāo)識，并找出該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠程網(wǎng)上。本文主要研究在局域網(wǎng)的組網(wǎng)中，如何節(jié)省IP、高效管理局域網(wǎng)。為了便于本文的敘述，引入如下一些基本概念。

定義1(IP地址)根據(jù)TCP/IP協(xié)議規(guī)定，IP（Internet Protocol）地址是由32位二進制數(shù)組成。而且在Internet范圍內(nèi)是唯一的。為了方便記憶，將32位的IP地址分成四段，每段8位，中間用小數(shù)點隔開。

在茫茫“網(wǎng)絡(luò)”海洋中，怎樣找到想要找的那臺計算機，那就通過計算機的IP（Internet Protocol）地址，IP地址實際上是采用IP網(wǎng)間網(wǎng)層通過上層軟件完成統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)物理地址的方法，這種方法使用統(tǒng)一的地址格式[4-5]，在統(tǒng)一管理下分配給主機，Internet網(wǎng)上不同的主機有不同的IP地址，即IP是唯一的。當(dāng)IP地址全為0時，是本機地址；全為1時，為廣播地址。這兩個地址是不分配給用戶的。

由于網(wǎng)絡(luò)的大小規(guī)模不同，可分為A、B、C、D、E類網(wǎng)，而每個IP又由網(wǎng)絡(luò)號和主機號組成，表1為各類網(wǎng)絡(luò)的IP。

表1 各類網(wǎng)絡(luò)IP地址

由于網(wǎng)絡(luò)分類型A~E，故對應(yīng)的的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機數(shù)也不同（見表2）。

表2 各類網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)與主機數(shù)

32位的IP地址是由Netadress(簡稱netAd)和Hostadress(簡稱hostAd)組成，為了確定IP地址的哪部分代表netAd，哪部代表hostAd以及判斷兩個IP地址是否屬于同一網(wǎng)，就產(chǎn)生了子網(wǎng)掩碼的概念。

定義2（子網(wǎng)掩碼）子網(wǎng)掩碼是一個32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠程網(wǎng)上。子網(wǎng)掩碼給出了整個地址的位模式，其中1代表網(wǎng)絡(luò)部分，0代表主機部分，應(yīng)用中也采用點式十進制表示，用它來確定IP地址網(wǎng)絡(luò)號在那里結(jié)束，主機號在那里開始。表3給出了A B C三類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)缺省掩碼。

表3 三類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼

2 IP地址與子網(wǎng)掩碼的關(guān)系

前面已經(jīng)談到，32位的IP地址分為NetAd和hostAd兩部分。在一個網(wǎng)絡(luò)中，子網(wǎng)掩碼將IP地址的主機地址分為子網(wǎng)號和子網(wǎng)主機號，故IP地址實質(zhì)上是由：網(wǎng)絡(luò)號&子網(wǎng)號&子網(wǎng)主機號組成。同一網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號是相同的，不同的子網(wǎng)有不同的子網(wǎng)號。

32位的IP地址與子網(wǎng)掩碼相對應(yīng)，1代表網(wǎng)絡(luò)部分(網(wǎng)絡(luò)號&子網(wǎng)號)，0代表主機部分。子網(wǎng)掩碼用來確定那位開始是hostAd、例如：有一子網(wǎng)掩碼是11111111.11111111.11111111.11000000，則最后的6個“0”表示主機的位數(shù)，而第四段的“11”表示子網(wǎng)號，前三段為網(wǎng)絡(luò)號。

2.1 子網(wǎng)掩碼數(shù)的算法

子網(wǎng)掩碼的主要功能是告知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一個特定的IP地址的哪一部分是包含網(wǎng)絡(luò)地址與子網(wǎng)地址，哪一部分是主機地址。網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)備只要識別出目的地址的網(wǎng)絡(luò)號與子網(wǎng)號即可作出路由尋址決策，IP地址的主機部分不參與路由器的路由尋址操作，只用于在網(wǎng)段中唯一標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口。

子網(wǎng)掩碼的位數(shù)決定于可能的子網(wǎng)數(shù)目和每個子網(wǎng)的主機數(shù)目。實際可用的子網(wǎng)個數(shù)=2X－2(X為子網(wǎng)號位數(shù))，每個子網(wǎng)實際可用的主機個數(shù)=2Y－2(Y為子網(wǎng)主機號位數(shù))，X與Y根據(jù)不同類型的網(wǎng)絡(luò)有不同的關(guān)系，如：A類：X+Y=24；B類：X+Y=12；C類：X+Y=8。

例如：已知網(wǎng)絡(luò)地址為211.134.12.0，要產(chǎn)生4個子網(wǎng)，計算子網(wǎng)掩碼及主機號碼。

(1)因為211.134.12.0屬C類地址，故子網(wǎng)掩碼是255.255.255.X。

(2)因為2X－2≥4,求出X=3，子網(wǎng)號位數(shù)為3；由X+Y=8求出Y=5，即子網(wǎng)主機號位數(shù)是5。

(3)由此可得出X的二進制形式為11100000，故子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224。

(4)子網(wǎng)有23=8種形式，即有000，100，110，111,010，011，001，101共8種，去掉全“0”和全“1”，還有6種形式的子網(wǎng)?？蓮闹腥芜x4種。每個子網(wǎng)有25=32臺主機(去掉全“0”和全“1”，實際只有30臺主機)。子網(wǎng)主機地址取值00000～11111(包含保留地址)。四個子網(wǎng)的取值分別為：

100：211.134 .12.128～211.134.12.159(不包括保留地址有30臺主機)

110：211.134 .12.192～211.134.12.223(同上，有30臺主機)

010：211.134 .12.64～211.134.12.95(同上，有30臺主機)

011：211.134 .12.96～211.134.12.127(同上，有30臺主機)

還有子網(wǎng)001和101，但已夠條件，不再取。

子網(wǎng)掩碼的計算方法很多，限于篇幅不在贅述。

3 實際模型

對于第一代的Internet，A類和B類IP都幾乎用盡，只有C類IP還可考慮。本文旨在更好的應(yīng)用好C類IP地址。利用以上的算法，構(gòu)建企業(yè)的小型網(wǎng)絡(luò)。如某部門需建一個200臺PC機以下的局域網(wǎng)，即所建局域網(wǎng)的C類地址是：192.168.5.0的子網(wǎng)20個。由上面的方法計算得子網(wǎng)掩碼為255.255.255.248。子網(wǎng)段取值（25-2）個，即在:00001、00011、……11111等30個取值范圍?，F(xiàn)只取20個子網(wǎng)。主機臺數(shù)為23-2=6（臺），可用的主機臺數(shù)最多為6臺。子網(wǎng)的主機段取值為：001-111。圖1是某企業(yè)的20個子網(wǎng)的模型圖。

從以上網(wǎng)絡(luò)的組建不難看出，20個部門分別處在20個不同的子網(wǎng)段上，各部門間只在屬于本部門的子網(wǎng)段上工作，便于了網(wǎng)絡(luò)的管理，也充分利用了IP資源。同時，大部分主機發(fā)出的信息都采用廣播方式，大量的廣播信息會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的使用效率下降。由于各個子網(wǎng)在邏輯上是獨立的，如果沒有路由器的轉(zhuǎn)發(fā)，盡管這些主機可能處于同一物理網(wǎng)絡(luò)中，不同子網(wǎng)之間的主機不可能互相通信，這樣就有效的抑制廣播信息，提高了網(wǎng)絡(luò)的使用效率。

4總結(jié)

應(yīng)用子網(wǎng)掩碼能將一個C類網(wǎng)絡(luò)分成所需要個數(shù)的子網(wǎng)段。優(yōu)點有：（1）能使寶貴的IP資源得到充分的利用（因為一個只有幾臺電腦的部門用一個C類網(wǎng)的IP，是否是一種IP資源的浪費）。（2）便于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盡快區(qū)分本網(wǎng)段地址和非本網(wǎng)段地址。(3)便于管理，因為各個子網(wǎng)段是相對獨立的。（4）有效的抑制廣播信息，提高了網(wǎng)絡(luò)的使用效率。但不利的是：創(chuàng)建的子網(wǎng)越多，每個子網(wǎng)上可用的主機地址數(shù)目會比原先減少。如用子網(wǎng)掩碼為255.255.255.252分割一個C類網(wǎng)址，可分割出62個子網(wǎng)，但每個子網(wǎng)僅能容納2臺主機[6]。這樣的分割對地址資源是一種浪費?？傊侠淼姆峙渥泳W(wǎng)段是對地址資源充分利用；反之就是浪費。

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