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计算机网络实例（二）— 子网划分 & 合并网段

2022.03.08 by kingcos
Preface · 序
重学计算机基础知识。

子网划分

  • 目的：避免浪费 IP 地址资源。
  • 原理：借用主机位作为子网位，划分出多个子网。

等长子网划分

  • 等长子网划分（Fixed Length Subnet Mask）：每个子网的可用 IP 地址数量相同。

将 192.168.0.0/24（C 类地址）划分为 2 个等长子网

  • 规律：如果一个子网是原来的 1/2，子网掩码往后移 1 位。
借用主机位作为子网位 → 网络 ID 往后移 → 子网掩码往后移：

原   始  1100 0000.1010 1000.0000 0000.____ ____
网络 ID        192.      168.        0.        0
↓
子 网 1  1100 0000.1010 1000.0000 0000.0___ ____
网络 ID        192.      168.        0.        0
子 网 2  1100 0000.1010 1000.0000 0000.1___ ____
网络 ID        192.      168.        0.      128
↓↓↓
原始子    1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000
网掩码          255.      255.      255.        0
↓
新的子    1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000
网掩码          255.      255.      255.      128
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
192.168.0.0/24（原始） 255.255.255.0 254（28 - 2） 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254
192.168.0.0/25（子网 1） 255.255.255.128 126（27 - 2） 192.168.0.1 ~ 192.168.0.126
192.168.0.128/25（子网 2） 255.255.255.128 126（27 - 2） 192.168.0.129 ~ 192.168.0.254

将 192.168.0.0/24（C 类地址）划分为 4 个等长子网

  • 规律：如果一个子网是原来的 1/2 * 1/2 = 1/4，子网掩码往后移 2 位。
借用主机位作为子网位 → 网络 ID 往后移 → 子网掩码往后移：

原   始  1100 0000.1010 1000.0000 0000.____ ____
网络 ID        192.      168.        0.        0
↓
子 网 1  1100 0000.1010 1000.0000 0000.00__ ____
网络 ID        192.      168.        0.        0
子 网 2  1100 0000.1010 1000.0000 0000.01__ ____
网络 ID        192.      168.        0.       64
子 网 3  1100 0000.1010 1000.0000 0000.10__ ____
网络 ID        192.      168.        0.      128
子 网 4  1100 0000.1010 1000.0000 0000.11__ ____
网络 ID        192.      168.        0.      192
↓↓↓
原始子   1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000
网掩码         255.      255.      255.        0
↓
新的子   1111 1111.1111 1111.1111 1111.1100 0000
网掩码         255.      255.      255.      192
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
192.168.0.0/24（原始） 255.255.255.0 254（28 - 2） 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254
192.168.0.0/26（子网 1） 255.255.255.192 62（26 - 2） 192.168.0.1 ~ 192.168.0.62
192.168.0.64/26（子网 2） 255.255.255.192 62（26 - 2） 192.168.0.65 ~ 192.168.0.126
192.168.0.128/26（子网 3） 255.255.255.192 62（26 - 2） 192.168.0.129 ~ 192.168.0.190
192.168.0.192/26（子网 4） 255.255.255.192 62（26 - 2） 192.168.0.193 ~ 192.168.0.254

将 192.168.0.0/24（C 类地址）划分为 8 个等长子网

  • 规律：如果一个子网是原来的 1/2 * 1/2 * 1/2 = 1/8，子网掩码往后移 3 位。
借用主机位作为子网位 → 网络 ID 往后移 → 子网掩码往后移：

原   始  1100 0000.1010 1000.0000 0000.____ ____
网络 ID        192.      168.        0.        0
↓
子 网 1  1100 0000.1010 1000.0000 0000.000_ ____
网络 ID        192.      168.        0.        0
子 网 2  1100 0000.1010 1000.0000 0000.001_ ____
网络 ID        192.      168.        0.       32
子 网 3  1100 0000.1010 1000.0000 0000.010_ ____
网络 ID        192.      168.        0.       64
子 网 4  1100 0000.1010 1000.0000 0000.011_ ____
网络 ID        192.      168.        0.       96
子 网 5  1100 0000.1010 1000.0000 0000.100_ ____
网络 ID        192.      168.        0.      128
子 网 6  1100 0000.1010 1000.0000 0000.101_ ____
网络 ID        192.      168.        0.      160
子 网 7  1100 0000.1010 1000.0000 0000.110_ ____
网络 ID        192.      168.        0.      192
子 网 8  1100 0000.1010 1000.0000 0000.111_ ____
网络 ID        192.      168.        0.      224
↓↓↓
原始子   1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000
网掩码         255.      255.      255.        0
↓
新的子   1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000
网掩码         255.      255.      255.      224
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
192.168.0.0/24（原始） 255.255.255.0 254（28 - 2） 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254
192.168.0.0/27（子网 1） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.1 ~ 192.168.0.30
192.168.0.32/27（子网 2） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.33 ~ 192.168.0.62
192.168.0.64/27（子网 3） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.65 ~ 192.168.0.94
192.168.0.96/27（子网 4） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.97 ~ 192.168.0.126
192.168.0.128/27（子网 5） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.129 ~ 192.168.0.158
192.168.0.160/27（子网 6） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.161 ~ 192.168.0.190
192.168.0.192/27（子网 7） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.193 ~ 192.168.0.222
192.168.0.224/27（子网 8） 255.255.255.224 30（25 - 2） 192.168.0.225 ~ 192.168.0.254

将 131.107.0.0/16（B 类地址）划分为 2 个等长子网

  • 规律：如果一个子网是原来的 1/2，子网掩码往后移 1 位。
借用主机位作为子网位 → 网络 ID 往后移 → 子网掩码往后移：

原   始  1000 0011.0110 1011.____ ____.____ ____
网络 ID        131.      107.        0.        0
↓
子 网 1  1000 0011.0110 1011.0___ ____.____ ____
网络 ID        131.      107.        0.        0
子 网 2  1000 0011.0110 1011.1___ ____.____ ____
网络 ID        131.      107.      128.        0
↓↓↓
原始子   1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000
网掩码         255.      255.        0.        0
↓
新的子   1111 1111.1111 1111.1000 0000.0000 0000
网掩码         255.      255.      128.        0
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
131.107.0.0/16（原始） 255.255.0.0 216 - 2 131.107.0.1 ~ 131.107.255.254
131.107.0.0/17（子网 1） 255.255.128.0 215 - 2 131.107.0.1 ~ 131.107.127.254
131.107.128.0/17（子网 2） 255.255.128.0 215 - 2 131.107.128.1 ~ 131.107.255.254

将 42.0.0.0/8（A 类地址）划分为 2 个等长子网

  • 规律：如果一个子网是原来的 1/2，子网掩码往后移 1 位。
借用主机位作为子网位 → 网络 ID 往后移 → 子网掩码往后移：

原   始  0010 1010.____ ____.____ ____.____ ____
网络 ID         42.        0.        0.        0
↓
子 网 1  0010 1010.0___ ____.____ ____.____ ____
网络 ID         42.        0.        0.        0
子 网 2  0010 1010.1___ ____.____ ____.____ ____
网络 ID         42.      128.        0.        0
↓↓↓
原始子   1111 1111.0000 0000.0000 0000.0000 0000
网掩码         255.        0.        0.        0
↓
新的子   1111 1111.1000 0000.0000 0000.0000 0000
网掩码         255.      128.        0.        0
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
42.0.0.0/8（原始） 255.0.0.0 224 - 2 42.0.0.1 ~ 42.255.255.254
42.0.0.0/9（子网 1） 255.128.0.0 223 - 2 42.0.0.1 ~ 42.127.255.254
42.128.0.0/9（子网 2） 255.128.0.0 223 - 2 42.128.0.1 ~ 42.255.255.254

变长子网划分

  • 变长子网划分（Variable Length Subnet Mask）：每个子网的可用 IP 地址数量不同，子网掩码也不同。
  • 规律：若子网段地址范围是原网段的 (1/2)^n，那么该子网的子网掩码在原网段的子网掩码上增加 n 个 1（二进制）。

将 192.168.0.0/24（C 类地址）划分为多个变长子网（非唯一）

CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
192.168.0.0/24（原始） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254
192.168.0.0/25（子网 1） 255.255.255.128 27 - 2 192.168.0.1 ~ 192.168.0.126
192.168.0.128/26（子网 2） 255.255.255.192 26 - 2 192.168.0.129 ~ 192.168.0.190
192.168.0.192/27（子网 3） 255.255.255.224 25 - 2 192.168.0.193 ~ 192.168.0.222
192.168.0.224/28（子网 4） 255.255.255.240 24 - 2 192.168.0.225 ~ 192.168.0.238
192.168.0.240/29（子网 5） 255.255.255.248 23 - 2 192.168.0.241 ~ 192.168.0.246
192.168.0.248/30（子网 6） 255.255.255.252 22 - 2 192.168.0.249 ~ 192.168.0.250
192.168.0.252/30（子网 7） 255.255.255.252 22 - 2 192.168.0.253 ~ 192.168.0.254

合并网段

  • 与子网划分相反，合并网段指将多个连续网段合并为一个网段，合并后的网段称作超网（Supernetting）。
  • 判断子网还是超网：根据 IP 地址的分类，若其子网掩码位数比默认多，为子网，反之超网（eg. 25.100.0.0/16 是 A 类子网）。
  • 规律：当 2^k=n (k>=1)，子网掩码左移动 k 位可以合并 n 个网段。

将 192.168.0.0/24 与 192.168.1.0/24 两个网段合并

网络位让位主机位 → 网络 ID 往前移 → 子网掩码往前移：

192.168.0.0  1100 0000.1010 1000.0000 0000.0000 0000
192.168.1.0  1100 0000.1010 1000.0000 0001.0000 0000
↓
原始子   1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000
网掩码         255.      255.      255.        0
↓
新的子   1111 1111.1111 1111.1111 1110.0000 0000
网掩码         255.      255.      254.        0
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
192.168.0.0/24（原始 1） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254
192.168.1.0/24（原始 2） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.1.1 ~ 192.168.1.254
192.168.0.0/23（超网） 255.255.254.0 29 - 2 192.168.0.1 ~ 192.168.1.254

将 192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24 四个网段合并

网络位让位主机位 → 网络 ID 往前移 → 子网掩码往前移：

192.168.0.0  1100 0000.1010 1000.0000 0000.0000 0000
192.168.1.0  1100 0000.1010 1000.0000 0001.0000 0000
192.168.2.0  1100 0000.1010 1000.0000 0010.0000 0000
192.168.3.0  1100 0000.1010 1000.0000 0011.0000 0000
↓
原始子         1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000
网掩码               255.      255.      255.        0
↓
新的子        1111 1111.1111 1111.1111 1100.0000 0000
网掩码              255.      255.      252.        0
CIDR 子网掩码 最大可容纳主机数 主机范围
192.168.0.0/24（原始 1） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254
192.168.1.0/24（原始 2） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.1.1 ~ 192.168.1.254
192.168.2.0/24（原始 3） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.2.1 ~ 192.168.2.254
192.168.3.0/24（原始 4） 255.255.255.0 28 - 2 192.168.3.1 ~ 192.168.3.254
192.168.0.0/22（超网） 255.255.252.0 210 - 2 192.168.0.1 ~ 192.168.3.254
Focus