二、子網(wǎng)掩碼算法實(shí)例

　　IP地址是32位的二進(jìn)制數(shù)值，用于在TCP/IP通訊協(xié)議中標(biāo)記每臺(tái)計(jì)算機(jī)的地址。通常我們使用點(diǎn)式十進(jìn)制來(lái)表示，如192.168.0.5等等。

　　每個(gè)IP地址又可分為兩部分。即網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分和主機(jī)號(hào)部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)表示其所屬的網(wǎng)絡(luò)段編號(hào)，主機(jī)號(hào)則表示該網(wǎng)段中該主機(jī)的地址編號(hào)。按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小，IP地址可以分為A、B、C、D、E五類，其中A、B、C類是三種主要的類型地址，D類專供多目傳送用的多目地址，E類用于擴(kuò)展備用地址。A、B、C三類IP地址有效范圍如下表：

　　類別 網(wǎng)絡(luò)號(hào) /占位數(shù) 主機(jī)號(hào) /占位數(shù) 用途

　　A 1～126 / 8 0～255 0～255 1～254 / 24 國(guó)家級(jí)

　　B 128～191 0～255 / 16 0～255 1～254 / 16 跨過(guò)組織

　　C 192～223 0～255 0～255 / 24 1～254 / 8 企業(yè)組織

　　隨著互連網(wǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，原先的IPv4的弊端也逐漸暴露出來(lái)，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)占位太多，而主機(jī)號(hào)位太少，所以其能提供的主機(jī)地址也越來(lái)越稀缺，目前除了使用NAT在企業(yè)內(nèi)部利用保留地址自行分配以外，通常都對(duì)一個(gè)高類別的IP地址進(jìn)行再劃分，以形成多個(gè)子網(wǎng)，提供給不同規(guī)模的用戶群使用。

　　這里主要是為了在網(wǎng)絡(luò)分段情況下有效地利用IP地址，通過(guò)對(duì)主機(jī)號(hào)的高位部分取作為子網(wǎng)號(hào)，從通常的網(wǎng)絡(luò)位界限中擴(kuò)展或壓縮子網(wǎng)掩碼，用來(lái)創(chuàng)建某類地址的更多子網(wǎng)。但創(chuàng)建更多的子網(wǎng)時(shí)，在每個(gè)子網(wǎng)上的可用主機(jī)地址數(shù)目會(huì)比原先減少。 子網(wǎng)掩碼是標(biāo)志兩個(gè)IP地址是否同屬于一個(gè)子網(wǎng)的，也是32位二進(jìn)制地址，其每一個(gè)為1代表該位是網(wǎng)絡(luò)位，為0代表主機(jī)位。它和IP地址一樣也是使用點(diǎn)式十進(jìn)制來(lái)表示的。如果兩個(gè)IP地址在子網(wǎng)掩碼的按位與的計(jì)算下所得結(jié)果相同，即表明它們共屬于同一子網(wǎng)中。

　　在計(jì)算子網(wǎng)掩碼時(shí)，我們要注意IP地址中的保留地址，即“ 0”地址和廣播地址，它們是指主機(jī)地址或網(wǎng)絡(luò)地址全為“ 0”或“ 1”時(shí)的IP地址，它們代表著本網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，一般是不能被計(jì)算在內(nèi)的。

　　下面就來(lái)以實(shí)例來(lái)說(shuō)明子網(wǎng)掩碼的算法：

　　對(duì)于無(wú)須再劃分成子網(wǎng)的IP地址來(lái)說(shuō)，其子網(wǎng)掩碼非常簡(jiǎn)單，即按照其定義即可寫出：如某B類IP地址為 10.12.3.0，無(wú)須再分割子網(wǎng)，則該IP地址的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。如果它是一個(gè)C類地址，則其子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0。其它類推，不再詳述。下面我們關(guān)鍵要介紹的是一個(gè)IP地址，還需要將其高位主機(jī)位再作為劃分出的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，剩下的是每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)號(hào)，這時(shí)該如何進(jìn)行每個(gè)子網(wǎng)的掩碼計(jì)算。

　　利用子網(wǎng)數(shù)來(lái)計(jì)算

　　在求子網(wǎng)掩碼之前必須先搞清楚要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目，以及每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的所需主機(jī)數(shù)目。

　　1）將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來(lái)表示

　　2）取得該二進(jìn)制的位數(shù)，為 N

　　3）取得該IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將其主機(jī)地址部分的的前N位置 1 即得出該IP地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。

　　如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分成27個(gè)子網(wǎng)：

　　1）27=11011

　　2）該二進(jìn)制為五位數(shù)，N = 5

　　3）將B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址前5位置 1，得到 255.255.248.0

　　即為劃分成 27個(gè)子網(wǎng)的B類IP地址 168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼。

　　利用主機(jī)數(shù)來(lái)計(jì)算

　　1）將主機(jī)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來(lái)表示

　　2）如果主機(jī)數(shù)小于或等于254（注意去掉保留的兩個(gè)IP地址），則取得該主機(jī)的二進(jìn)制位數(shù)，為 N，這里肯定 N《8。如果大于254，則 N》8，這就是說(shuō)主機(jī)地址將占據(jù)不止8位。

　　3）使用255.255.255.255來(lái)將該類IP地址的主機(jī)地址位數(shù)全部置1，然后從后向前的將N位全部置為 0，即為子網(wǎng)掩碼值。

　　如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分成若干子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)有主機(jī)700臺(tái)：

　　1） 700=1010111100

　　2）該二進(jìn)制為十位數(shù)，N = 10

　　3）將該B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址全部置 1，得到255.255.255.255然后再?gòu)暮笙蚯皩⒑?10位置0，即為： 11111111.11111111.11111100.00000000即255.255.252.0。這就是該欲劃分成主機(jī)為700臺(tái)的B類IP地址 168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼。

　　下面列出各類IP地址所能劃分出的所有子網(wǎng)，其劃分后的主機(jī)和子網(wǎng)占位數(shù)，以及主機(jī)和子網(wǎng)的（最大）數(shù)目，注意要去掉保留的IP地址（即劃分后有主機(jī)位或子網(wǎng)位全為“0”或全為“1”的）：

　　A類IP地址：

　　子網(wǎng)位 /主機(jī)位 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)最大數(shù) /主機(jī)最大數(shù)

　　2/22 255.192.0.0 2/4194302

　　3/21 255.224.0.0 6/2097150

　　4/20 255.240.0.0 14/1048574

　　5/19 255.248.0.0 30/524286

　　6/18 255.252.0.0 62/262142

　　7/17 255.254.0.0 126/131070

　　8/16 255.255.0.0 254/65536

　　9/15 255.255.128.0 510/32766

　　10/14 255.255.192.0 1022/16382

　　11/13 255.255.224.0 2046/8190

　　12/12 255.255.240.0 4094/4094

　　13/11 255.255.248.0 8190/2046

　　14/10 255.255.252.0 16382/1022

　　15/9 255.255.254.0 32766/510

　　16/8 255.255.255.0 65536/254

　　17/7 255.255.255.128 131070/126

　　18/6 255.255.255.192 262142/62

　　19/5 255.255.255.224 524286/30

　　20/4 255.255.255.240 1048574/14

　　21/3 255.255.255.248 2097150/6

　　22/2 255.255.255.252 4194302/2

　　B類IP地址：

　　子網(wǎng)位 /主機(jī)位 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)最大數(shù) /主機(jī)最大數(shù)

　　2/14 255.255.192.0 2/16382

　　3/13 255.255.224.0 6/8190

　　4/12 255.255.240.0 14/4094

　　5/11 255.255.248.0 30/2046

　　6/10 255.255.252.0 62/1022

　　7/9 255.255.254.0 126/510

　　8/8 255.255.255.0 254/254

　　9/7 255.255.255.128 510/126

　　10/6 255.255.255.192 1022/62

　　11/5 255.255.255.224 2046/30

　　12/4 255.255.255.240 4094/14

　　13/3 255.255.255.248 8190/6

　　14/2 255.255.255.252 16382/2

　　C類IP地址：

　　子網(wǎng)位 /主機(jī)位 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)最大數(shù) /主機(jī)最大數(shù)

　　2/6 255.255.255.192 2/62

　　3/5 255.255.255.224 6/30

　　4/4 255.255.255.240 14/14

　　5/3 255.255.255.248 30/6

　　6/2 255.255.255.252 62/2

　　再根據(jù)CCNA中會(huì)出現(xiàn)的題目給大家舉個(gè)例子：

　　首先，我們看一個(gè)考試中常見(jiàn)的題型：一個(gè)主機(jī)的IP地址是202.112.14.137，掩碼是255.255.255.224，要求計(jì)算這個(gè)主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。

　　常規(guī)辦法是把這個(gè)主機(jī)地址和子網(wǎng)掩碼都換算成二進(jìn)制數(shù)，兩者進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后即可得到網(wǎng)絡(luò)地址。其實(shí)大家只要仔細(xì)想想，可以得到另一個(gè)方法：255.255.255.224的掩碼所容納的IP地址有256－224＝32個(gè)（包括網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址），那么具有這種掩碼的網(wǎng)絡(luò)地址一定是32的倍數(shù)。而網(wǎng)絡(luò)地址是子網(wǎng)IP地址的開(kāi)始，廣播地址是結(jié)束，可使用的主機(jī)地址在這個(gè)范圍內(nèi)，因此略小于137而又是32的倍數(shù)的只有128，所以得出網(wǎng)絡(luò)地址是202.112.14.128。而廣播地址就是下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址減1。而下一個(gè)32的倍數(shù)是160，因此可以得到廣播地址為202.112.14.159。可參照下表來(lái)理解本例。

　　子網(wǎng)絡(luò) 2進(jìn)制子網(wǎng)絡(luò)域數(shù) 2進(jìn)制主機(jī)域數(shù)的范圍 2進(jìn)制主機(jī)域數(shù)的范圍

　　第1個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 000 00000 thru 11111 .0 thru.31

　　第2個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 001 00000 thru 11111 .32 thru.63

　　第3個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 010 00000 thru 11111 .64 thru.95

　　第4個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 011 00000 thru 11111 .96 thru.127

　　第5個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 100 00000 thru 11111 .128 thru.159

　　第6個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 101 00000 thru 11111 .160 thru.191

　　第7個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 110 00000 thru 11111 .192 thru.223

　　第8個(gè)子網(wǎng)絡(luò) 111 00000 thru 11111 .124 thru.255

　　CCNA考試中，還有一種題型，要你根據(jù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)量進(jìn)行子網(wǎng)地址的規(guī)劃和計(jì)算子網(wǎng)掩碼。這也可按上述原則進(jìn)行計(jì)算。比如一個(gè)子網(wǎng)有10臺(tái)主機(jī)，那么對(duì)于這個(gè)子網(wǎng)需要的IP地址是： 10＋1＋1＋1＝13

　　注意：加的第一個(gè)1是指這個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所需的網(wǎng)關(guān)地址，接著的兩個(gè)1分別是指網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。因?yàn)?3小于16（16等于2的4次方），所以主機(jī)位為4位。而 256－16＝240

　　所以該子網(wǎng)掩碼為255.255.255.240。

　　如果一個(gè)子網(wǎng)有14臺(tái)主機(jī)，不少人常犯的錯(cuò)誤是：依然分配具有16個(gè)地址空間的子網(wǎng)，而忘記了給網(wǎng)關(guān)分配地址。這樣就錯(cuò)誤了，因?yàn)椋?/p>

　　14＋1＋1＋1＝17

　　17大于16，所以我們只能分配具有32個(gè)地址（32等于2的5次方）空間的子網(wǎng)。這時(shí)子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.224。