網路層（四）劃分子網

摘要： 引言 子網掩碼（Subnet Mask）又叫網路掩碼、地址掩碼，它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網路地址和主機地址兩部分 子網掩碼的作用 利用子網掩...

引言

子網掩碼的作用

分類IP地址編址方式的弊端

今天看來，在ARPANET的早期，IP地址的設計確實不夠合理，有以下三點原因：

IP地址空間利用率低

每一個A類地址網路可連線的主機數超過1000萬臺、而每一個B類網路可連線的主機數也超過6萬臺。然而 有些網路對連線在網路上計算機數目有限制，根本達不到這樣的數值。 例如乙太網10BASE-T規定其最大節點數只有1024個。另外有些單位考慮今後發展，會盡量申請B類地址，而非一個足夠用的C類地址。 IP地址的浪費，還會使IP地址空間的資源過早地被用完

路由表太大降低網路效能

每一個路由器都應當能夠從路由表查處應怎樣到達其他網路的下一跳路由器。因此，網際網路中的網路數越多，路由器的路由表專案數越多，這樣，即便我們擁有足夠多的IP地址資源可以給每一個物理網路分配一個網路號，也會 導致路由器中路由表中的專案數過多 。這樣不僅 增加了路由器的成本 （要求更多儲存空間），而且使 查詢路由表耗時更多 ，同時使 路由器之間定期交換路由資訊量急劇增加 ，使路由器和整個因特網效能下降

兩級IP地址不夠靈活

有時情況緊急，一個單位需要在新的地點馬上開通一個新的網路。但是在申請到一個新的IP地址之前，新增加的網路是不可能連線到因特網工作的。 我們希望有一種方法，使一個單位能夠隨時靈活地增加本單位的網路，而不必事先到因特網的管理機構去申請新的網路號。 原來的兩級IP地址無法做得到這一點

劃分子網的基本思路

為解決上述問題，從1985年起在IP地址中又增加了一個“子網號欄位”，使兩級IP地址變成為三級IP地址，它能夠較好的解決上述問題，並且使用起來很靈活，這種做法叫作 劃分子網（subnetting） ，或 子網定址 或 子網路由選擇 。劃分子網已成為因特網正式標準協議

思路

1. 一個擁有許多物理網路的單位，可將所屬的物理網路劃分為若干個 子網（subnet） 。 劃分子網純屬一個單位內部的事情 ，本單位以外的網路看不見這個網路是由多少個子網組成，因為這個單位對外仍然表現為一個網路
2. 劃分子網的辦法是 從網路的主機號借用若干位作為子網號subnet ，當然主機號也就減少了相應的位數。於是兩級的IP地址在本單位內部就變成了三級IP地址：網路號、子網號、主機號。也可以用 IP地址 ::= {<網路號>, <子網號>, <主機號>} 來表示
3. 凡是從其他網路傳送到本單位某個主機的IP資料報， 仍然是根據IP資料報的目的網路號找到本單位網路上的路由器。 但此路由器在收到IP資料報後，再按目的網路號和子網號找到目的子網，把IP資料報交付目的主機

例子

子網劃分的實現——子網掩碼

子網掩碼引入

表示R1把三級IP地址的子網掩碼和收到的資料報的目的IP地址145.13.3.10 逐位相與 ，得出了所要找的子網的網路地址145.13.3.0

使用子網掩碼的好處就是：不管網路有沒有劃分子網，只要把子網掩碼和IP地址進行逐位於運算，就立即得出網路地址來，這樣在路由器處理到來的分組時就可以採用同樣的演算法

從網路145.13.0.0外面看，這就是一個普通的B類網路，其子網掩碼為16個1後面跟上16個0。但進入這個網路內部後（即到了路由器R1），就看到了還有許多網路（即劃分了子網後的許多網路），其網路地址是145.13.x.0（這裡x表示不同的數值），而這些網路的子網掩碼都是24個1和8個0。總之，這個B類網路的外部和裡面，看到的網路是不一樣的。其實就好像路標，到具體十字路口，再具體標明該去哪個鄉鎮。這裡只有到R1,儲存三級子網掩碼才有意義

預設的子網掩碼

其他劃分方式

由於是由主機號中拿出一部分，構成子網號，故若使用較少位數的子網號，則每一臺子網上可連線的主機數就多。若使用位數較多的子網號，則子網數目較多，但是每個子網上可連線的主機數就少。因此，我們可以根據網路的具體情況，選擇合適的子網掩碼。