IP子网划分知识汇总

小皮
3180小皮首席执行运营官
思路技巧 2019-10-02 18:39:44
3180 思路技巧 2019-10-02 18:39:44
一:IP地址
IP地址唯一标识IP网络中的每一台设备,包括每台主机(计算机,网络设备,外围设备),必须具有唯一的地址。
 
1IP地址的组成
IP地址由两部分组成:
    网络号
 作用:标识网络,每个网段非配一个网络ID
    主机号
 作用:标识单个主机,有组织分配给各个设备
 
2Ipv4地址格式


点分十进制

图片:1.png



3IP地址的分类

图片:2.png



A:
0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
网络数: 126, 127
每个网络中的主机数: 2^24-2
默认子网掩码: 255.0.0.0
私网地址: 10.0.0.0
8位网络ID24位主机ID
0XXXXXXX.A.B.C
1-126.A.B.C
主机数=2^24-2=16777214
B:
10 00 0000 - 10 11 1111 128-191
网络数: 2^14
每个网络中的主机数: 2^16-2
默认子网掩码: 255.255.0.0
私网地址: 172.16.0.0-172.31.0.0
16位网络ID16位主机ID
10XXXXXX.XXXXXXXX.B.C
10000000
10111111
128-191.A.B.C
网络数:2^14
主机数=2^16-2=65534
C类:
110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
网络数: 2^21
每个网络中的主机数: 2^8-2
默认子网掩码: 255.255.255.0
私网地址: 192.168.0.0-192.168.255.0
24位网络ID8位主机ID
110XXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.C
11000000
11011111
192-223.A.B.C
主机数=2^8-2=254
网络数=2^21=2M
D类:组播
1110 0000 - 1110 1111: 224-239
E类:
240-255
 
 
4:公共IP地址
什么是公网IP地址:


公网IP地址又称为全局路由的IP地址,是在Internet中使用的IP地址,主要是由ISP提供

图片:1.png





 5:私有IP地址
什么是私有IP地址:
为了满足企业用户在internet上使用的需求,从A、B、C三类地址中分别划出一部分地址以供在企业内部网络中使用,这部分地址称为私有地址。私有地址不能再Internet上使用。
私有地址包括以下三组:

图片:4.png




5:特殊地址
10.0.0.0
0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示一个集合:所有不清楚的主机和目的网络。(未知地址)
2255.255.255.255
限制广播地址。对本机来说,这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机
3127.0.0.1127.255.255.254
本机回环地址,主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为"127.0.0.1" 数据包。
4224.0.0.0239.255.255.255
组播地址, 224.0.0.1特指所有主机, 224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5OSPF 路由器,地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。
5169.254.x.x
如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址,而又无法从DHCP服务器获取地址,系统会为主机分配这样地址。
 
6)保留地址

图片:5.png



二:子网划分
 
1:子网掩码
什么是子网掩码
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
子网掩码是一个32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。
 
2CIDR表示法
CIDR表示法就是使用一个数字来表示子网掩码的位数,在划分子网中起着重要的作用,是很们很容易区分网络号和主机号而不必在通过子网掩码一步一步的计算查看。
 
格式:IP/cidr
    例如:192.168.111.124/23
    表示有23位子网掩码,进而计算出网段:192.168.110.0/23


 

图片:6.png


3:子网划分
为什么要划分子网
当我们对一个网络进行子网划分时,基本上就是将它分成小的网络。比如,当一组IP地址指定给一个公司时,公司可能将该网络"分割成"小的网络,每个部门一个。这样,技术部门和管理部门都可以有属于它们的小网络。通过划分子网,我们可以按照我们的需要将网络分割成小网络。这样也有助于降低流量和隐藏网络的复杂性。
 
经过子网划分后,IP地址的子网掩码不再是具有标准IP地址的掩码,因此IP地址可以分为两类:
有类地址:标准的IP地址属于有类地址,
 无类地址:为了更灵活的使用IP地址,需要根据需求对IP地址进行子网划分,使划分后的IP地址不再具有有类地址的特征,这些地址称为无类地址

图片:7.png



4:子网划分的规则
1)软规则:一些辅助性的规则,其目的是方便网络管理员的统一管理
Ø  办公室编号
Ø  楼层号
Ø  办公室座次的行或列
 
2)硬规则:指如何根据实际情况,制定出合理的划分方法。
Ø  查看网络设计,包括每个部门拥有主机的数量、需要IP地址的设备数量及哪些设备之间需要配置互联地址
Ø  确定需要的子网数
Ø  确定每个子网需要的IP地址数和使用的掩码
 
 
 
 
接下来,我们以一些实例来说明如何划分子网:
 
1172.200.249.200/22 划分16子网,求:
每个子网络netmask
每个子网络的主机数
最小子网的netid
最大子网的IP范围
首先,我们得到的是一个有子网掩码位数的ip地址,因此,我们要先找到这个ip的网络号,如何求呢?
我们可以将ip和子网掩码位数化作二进制
10101100-11001000-11111001-11001000    
IP地址
11111111-11111111-11111100-00000000 子网掩码
所以,我们可以得到网络号是:172.200.248.0/22
接下来,我们开始划分子网,我们需要十六个子网,也就是需要2^4个,我们就要向主机号借四位才足够我们的子网的网络地址:
10101100-11001000-11111000-00000000    
IP地址
11111111-11111111-11111111-11000000 子网掩码
此时,我们的子网掩码是255.255.255.192
我们现在每个子网的主机数为2的(32-26)平方-2个主机,即62个主机
最小子网的网络号:172.200.248.0/22
最大子网的IP范围:172.200.251.193/26 ~ 172.200.251.254/26
 
2)接下来,我们再看一个示例:
10.0.0.0/8 划分32子网,第10个子网是河南省,对此子网划分64个子网
每个子网络netmask
每个子网络的主机数
最小子网的netid
最大子网的IP范围
由上面的示例我们可以得到第十个子网的10.72.0.0/13,即:
00001010-01001000-00000000-00000000 IP
11111111-11111000-00000000-00000000 子网掩码
我们要对此网络再划分64个子网,也就是说向主机位借6位才行,所以子网掩码应该是:
11111111-11111111-11100000-00000000
255.255.224.0
我们可以得到每个子网的主机数为:2^(32-19)-2=8190主机数
最小的子网的网络号:
00001010-01001000-00000000-00000000 IP
11111111-11111111-11100000-00000000 子网掩码
即:
    10.72.0.0/19
最大子网的范围:10.79.224.1/19~10.79.2225.254/19
 
 
 
三:划分超网(子网汇总)

图片:8.png



1:什么是超网
超网(supernetting)是与子网类似的概念--IP地址根据子网掩码被分为独立的网络地址和主机地址。但是,与子网把大网络分成若干小网络相反,它是把一些小网络组合成一个大网络--超网。
超网创建用来解决路由列表超出现有软件和管理人力的问题以及提供B类网络地址空间耗尽的解决办法。超网允许一个路由列表入口表示一个网络集合,就如一个区域代码表示一个区域的电话号码的集合一样。
 
2:地址汇总的步骤
1)确定需要汇总的网段的子网地址
2)将各网段的子网地址以二进制形式写出
3)比较各网段二进制标识的网络地址,从第一位比特位开始进行比较,记录连续的、相同的比特位,从不相同的比特位到第32个比特位填充0,由此得到的地址为汇总后网段的网络地址,其网络位为连续的、相同的比特位数。
 
 
五:IP地址的规划
1IP地址规划的原则
1)唯一性:IP地址是主机和设备在网络中的标识,一个IP网络中不能有两个主机使用相同的IP地址,否则将无法寻址
2)可扩展性:在IP地址分配时,要有一定的余量,以满足网络扩展时的需要
3)连续性:分配的连续的IP地址要有利于地址管理和地址汇总,连续的IP地址易于进行路由汇总,减小路由表,提高路由的效率。
4)实意性:在分配IP地址时尽量使所分配的IP地址具有一定的实际意义,使人一看到IP地址就可以知道此IP地址分配给了哪个部门或哪个地区。
 
2:在分配IP地址时,为了节约IP地址,需要注意的事项
1)配置Loopback地址时,使用子网掩码为32
2)配置互联地址时,使用的子网掩码为30
3)对各业务网关进行统一设定


 
补充知识:子网划分的具体过程
 
在学习IP子网划分前,首先的明白以下几个基础概念:
1IP地址组成

图片:9.png





IP地址组成示意图
IP地址由32位二进制组成,32位二进制分成了4字节,每字节8位,字节之间用符.(点)分隔,为了方便人们记忆,经常需要转换成十进制数字显示,每字节最大为255(十进制)即二进制表示为1111111181)。
255.255.255.128转换成二进制结果如下(具体转换方法后面介绍,也可以用在线转换工具转换http://www.023wg.com/jinzhi/),
11111111.11111111.11111111.10000000
那么255对应11111111是怎么来的呢,方法就是255除以2取余数(余数只有10两种,小学我们就学过除法哦)直到除尽为止,取余数时最后一个剩余数放左边,余数从后往前依次排列。
255/2=1271
127/2=631
63/2=311
31/2=151
15/2=71
7/2=31
3/2=11
还剩1
依次最后一个剩余数放左边到排列为11111111
再举例128的二进制10000000如何得来的,按照前面的算法规则,
128/2=640
64/2=320
32/2=160
16/2=80
8/2=40
4/2=20
2/2=10
还剩1
依次最后一个余数放左边得出10000000,这里有个注意点不知大家发现没有,十进制转二进制时最后都是剩余数1哦。
提问,请大家算出64的二进制是多少?看到这里大家知道为什么每字节最大为255了吗?答案可进认证网络工程师QQ474079428获取。
那么二进制转成十进制如何计算呢?我们后面再介绍。
  
2、默认子网掩码
A类网络的默认子网掩码为255.0.0.0B类网络的默认子网掩码为255.255.0.0C类网络的默认子网掩码为255.255.255.0,至于为什么是这样,答案可以说是RFC规定的,也可以是…..哦,解释起来好像有点长,大家可以进群聊聊或搞懂本文的主题后再去了解也行,暂时记住这三类就行了。
  
3、理解2的幂
2的幂也称为2的指数,还称为2的次方,如22次方、23次方等等,大家记住下面的2的幂的结果,不需要死记硬背,有记忆技巧,后面介绍。
2 1=2
22=4
23=8
24=16
25=32
26=64
27=128
28=256
记忆技巧,不知大家发现没,由于是2的幂,所有相邻的幂的前后都是相差2倍,所以只要知道其中一个幂值,就知道相邻的幂的值。
理解了2的幂,那么我们来回答前面的问题,二进制如何计算转换成十进制数。同样举例,11111111转成十进制如何计算呢?
从右往左开始依次以每位二进制数值×20次幂、21此幂、22此幂依次类推,算出结果相加得到的和就是十进制数。
1×20+1×21+1×22+1×23+1×24+1×25+1×26+1×27=1+2+4+8+16+32+64+128=255,这里0次方到7次方刚好8位,注意任何的0次方都是1哦。
再举例,11100000
0×20+0×21+0×22+0×23+0×24+1×25+1×26+1×27=0+0+0++0+0+32+64+128=224

  
4CIDR
CIDR(无类别域间路由,Classless Inter-Domain Routing)。CIDR最大的特点是用斜杠(/)来表示子网掩码,指出了子网掩码中有多少位1。这种表示方法我们经常在运营商给我的IP地址中看到,我们经常需要根据这种表示方法算出我们的可用IP地址是哪些。
假如电信给了我们这段地址61.168.1.32/28,我们可用的IP地址是多少呢?这个问题我们先不回答,等后面详细讲解子网划分自后再回头来看。
A类网络默认子网掩码是255.0.0.0,用CIDR表示为/8
B类网络默认子网掩码为255.255.0.0.0,用CIDR表示为/16
C类网络默认子网掩码为255.255.255.0,用CIDR表示为/24
看到这里,大家知道了吧,/8表示占用81,即占用一个字节,/16表示占用161,即2字节,/24占用241,即占用3字节,大家记住这个默认规则,是后面学习子网划分以及以后心算子网划分的重要技巧。
举例,子网掩码255.255.255.128,用CIDR表示是多少呢?首先这是个C类网络地址,前面三个字节都是255,转换成二进制都为1,即11111111.11111111.11111111,即241128转换成二进制位10000000,即1占用了一位。整个子网掩码占用了251,所以用CIDR表示为/25,即255.255.255.128/25),假如IP段为192.168.1.0,用CIDR表示则为192.168.1.0/25
再举例,192.168.1.0,255.255.255.192,用CIDR表示?首先判断出是C类网络,前面占用了3字节(24位)1192换算成二进制位11000000,占用了21,总共是261.所以CIDR表示为192.168.1.0/26
提问,192.168.1.0/28,大家能算出子网掩码是多少吗?提示,这里就是根据前面的计算方法一样反推回来算,拿不准正确答案的朋友可用进群讨论。
  
下面开始学习子网划分,在实际项目中划分之网之前,首先得搞懂以下几个需求:
1、需要划分成多少个网络(子网)?
假如要划分4个网络,则2X=4X=2、要划分8个网络,则2X=8X=3,现在知道为什么要先搞懂2的幂了吧,这里X就是=2的幂值。
那么X代表什么意思呢?X就是取值多少位1,如11000000,就是借2位,即X=2,反推知道一个字节(8位)如果为11000000,则表示可以划分4个网络(22=4);如果为11110000,则表示借4位,可以划分16个网络(24=16)。
  
2、每个网络需要多少个IP
计算公式:2y-2y代表取值多少位0,如11111000,代表取值30,即y=3,得出23=8-2=6,即每个网络可用的IP数量是6个。
假如每个网络需要60台主机的IP,那么如何计算呢?即2y≥60,根据2的幂算法得出,26=64-2=62,所有y的值为6
这里公式里为什么要减2呢?请大家先思考下,后面重庆网管博客将详细介绍。
  
3、有哪些子网网络(块大小)?
计算公式:256-子网掩码。假如子网掩码为255.255.255.192,则块大小为256-192=64,即块大小为64。从0开始以64为基数不断递增,直到达到子网掩码值,中间的结果即为子网,本例中子网即064128192
再举例,加入子网掩码为255.255.255.128,则块大小为256-128=128,即块大小为128,子网0128
  
4、每个子网的子网号和广播地址是多少?
子网号很简单,即子网块值,如掩码为192,则子网块为256-192=64,得出子网为064128192,即子网号为064128192。再如掩码为128,则子网为128,则子网好0128
广播地址也很简单,总是下一个子网前面的数。如子网号为064128192、则广播地址为63127191。再如子网号为0128,则广播地址为127.
看到这里大家知道为啥在计算每个网络可用的IP数时,公式里要-2吗?这是因为每个子网号(子网号也是一个IP地址)和广播地址是不能配给主机用的。至于为啥不能配给主机用?这个不在本主题讨论范围内,想了解的朋友可用进入认证网络工程师QQ474079428讨论。
  
5、每个子网的可用(合法)的主机地址是哪些?
规则就是除去每个每个子网的子网号、广播地址,剩下的就是可用的主机地址,如子网号为064128192,则可用的主机地址为1-6265-126129-190,因为0是子网地址,63是广播地址,同样128192是子网地址,127191是广播地址。
  
6C类网络子网划分
举例,192.168.10.0,255.255.255.224
1、可划分成多少个子网?
根据前面的知识,首先把224转换成二进制,得出为111000001占了3位,因此23=8,可用划分8个子网。
2、每个子网有多少个可用的IP
这里看0占了5位,因此25-2=30,可用IP数为30.
3、有哪些子网网络?
256-224=32,即以32为基数不断递增,直到224,即0326496128160192224。即192.168.10.0192.168.10.32192.168.10.64192.168.10.96192.168.10.128192.168.10.160192.168.10.192192.168.10.224
4、每个子网网络的广播地址是多少?
每个子网网络的广播地址总是下一个子网前面的数,即316395127159191223,即192.168.10.31192.168.10.63192.168.10.95192.168.10.127192.168.10.159192.168.10.191192.168.10.223
5、每个子网的可用地址是哪些?
即减去每个子网的子网地址和广播地址,剩下的就是可用地址。本例中的可用地址为1-3033-6265-94129-158161-190193-222
  
再举例,192.168.10.0/30
1、可划分成多少个子网?
因为CIDR表示的子网掩码,首先得算出占用了多少位1,即30-24(因为是C类网络,前面三个字节都是255,即81,共241=6,即61。所以26=64,即64个子网。
2、每个子网有多少个可用的IP
因为1位占了6个,0位只有2个了,得出22-2=2,所以是2个可用IP地址。
3、有哪些子网网络?
因为1位占了6个,所以得出21+22+23+24+25+26=252,即256=252=4,得出块大小为4,子网网络为0481216……240244248252,即192.168.10.0192.168.10.4192.168.10.8……192.168.10.248192.168.10.252.
4、每个子网网络的广播地址是多少?
下一个子网之前的数字,即192.168.10.3192.168.10.7192.168.10.11……192.168.10.247192.168.10 .251,你算对了吗。
5、每个子网的可用地址是哪些?
除去子网地址和广播地址就是可用地址,本例中的可用地址为1,25,6……249,250
无论是A类、B类、C类网络,在使用子网掩码/30时,每个子网只包含2个主机地址,这种子网掩码只适合用于点到点链路。
  
7B类网络子网划分
通过前面的知识我们知道B类地址中,有16位可用的主机地址,这意味着我们可将其中的14位用于子网划分,因为至少要保留2位用于主机编址。
举例,172.17.0.0  255.255.128.0
1、可划分成多少个子网?
首先128转换成二进制位10000000,因为此例是属于B类网络,至少需要保留16位掩码位(161)所以此处x=1,得出21=2。答案是可以划分2个子网。
2、每个子网有多少个可用的IP
这里0位总共占了15位,215-2=32766.
3、有哪些子网网络?
256-128=128,即0.0128.0,得出172.17.0.0172.17.128.0
4、每个子网网络的广播地址是多少?
下一个子网之前的数字,172.17.127.255172.17.255.255.
5、每个子网的可用地址是哪些?
子网0.0第一个可用地址为172.17.0.1,最后一个可用地址为172.17.127.254;子网128.0第一个可用地址为172.17.128.1,最后一个可用地址为172.17.255.254.
  
再举例,172.17.0.0/20
1、可划分成多少个子网?
因为此例是属于B类网络,至少需要保留16位掩码位(161)所以此处x=4,得出24=16。答案是可以划分16个子网。
2、每个子网有多少个可用的IP
这里1位占了4位,所以这里0位总共占了12位,212-2=4094.
3、有哪些子网网络?
因为1位占了4位,得出24+25+26+27=240
256-240=16,即0.016.0……240.0,得出172.17.0.0172.17.16.0……172.17.240.0
4、每个子网网络的广播地址是多少?
下一个子网之前的数字,172.17.15.255……172.17.223.255.
5、每个子网的可用地址是哪些?
子网0.0第一个可用地址为172.17.0.1,最后一个可用地址为172.17.15.254
本文标题:IP子网划分知识汇总
本文作者:小皮
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