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划分子网与构造超网

前言

笔者上一篇分享了tcp层可靠传输和流量控制的4种协议,这次来分享一下ip层的重要知识,也就是划分子网和构造超网。

前提

在讲述划分子网和构造超网之前,让我们先来回忆一下ip地址的划分。

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ip地址::={<网络号>,<主机号>}

ip地址的划分以下几个特点:

  1. ip地址划分为A类、B类、C类、D类、E类5种
  2. A、B、C类地址都是常用的单播地址,而D类是多播地址,E类地址保留为以后用
  3. ip地址都是32位的二进制代码,为提高可读性,IP地址每8位插入一个点,叫做点分十进制表示法
  4. 一般的,A类地址第一位二进制是0,B类地址前两位是10,C类地址前三位是110,D类地址前4位是1110,E类地址前4位地址是1111
  5. A类地址前8位为网络号,7位可用,但7位全0(0.x.x.x)是个保留地址,表示本网络,7位全1(127.x.x.x)也是个保留地址,作为本地回环测试。因此可以指派2^7-2地址最为网络地址。
  6. A类地址的主机号24位,但是全0(x.0.0.0)为网络地址即网关(网段)地址,全1(x.255.255.255)为该网段内的所有的主机
  7. B类地址前16位为网络号,14为可用,但是14位中全1(128.0.0.0)不指派,因此B类地址可以指派网络数为2^14-1
  8. B类地址主机号16位,全0,全1不指派,因此主机数为2^16-2
  9. c类地址前24位为网络号,21位可用,但是21位全0(192.0.0.x)不指派,因此C类地址可以指派网络数为2^21-1
  10. C类地址主机号8位,全0,全1不指派,因此主机数为2^8-2

特殊的不使用的ip地址

图1

划分子网

背景

由于ip地址空间利用率低,ip地址不够用等原因,急需要一种措施解决,因此出现了划分子网。

概念

一个拥有许多物理网络的单位,可将所属的物理网络划分为若干个子网,因此这个子网地址并不是真是网络通信中用到的外部地址,而是一个内部地址,因此这个单位对外仍表现为一个地址,即网关地址。

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ip地址 ::= {<网络号>,<子网号>,<主机号>}
即从主机号拿出一部分作为子网号。

实现

要想在路由转发时找到相应的子网,需要用到子网掩码。子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。
![图2](划分子网与构造超网/1.png

子网划分举例:

求网络地址

网络地址:

即网关地址,一个单位千千万万台主机对外的地址

求法:

ip地址 和 子网掩码 相与。

ex:已知ip地址为141.14.72.24,子网掩码为255.255.192.0,求网络地址(即子网地址)?

解答:

将十进制转化成二进制,逐位相与。

ip十进制:141 . 14 . 72 . 24

ip二进制:10001101. 00001110 . 01001000. 00011000

子网掩码:11111111. 11111111 .

  1. 00000000

    因此相与可得
    网络地址二进制:10001101. 00001110. 01000000. 00000000

    网络地址十进制:141.14.64.0

    求主机号:
  2. 首先观察子网掩码与默认子网掩码的区别,比如此题,这是B类的ip,子网掩码默认应为255.255.0.0,而实际为255.255.192.0,即拿出了一部分主机号作为子网号。
  3. 从子网掩码二进制可以看出第三节前2位与默认子网掩码不同,那么也就是拿出了2位主机号作为子网号,子网号2位,主机号14位。
  4. 由ip地址可以看出主机号为001000.00011000,再化成10进制。

子网规划

例题

图5
图6

构造超网(无分类编址CIDR)

背景

划分子网缓解了一定的困难,但是ipv4地址眼看就要耗尽,人们研究出了无分类域间路由选择CIDR。

概念

CIDR使ip地址从三级编址再次变为二级编址,但是无分类的二级编址,不分A.B.C类。记法为:

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IP地址 ::={<网络前缀>,<主机号>}
a.b.c.d/x x为地址中网络部分的位数,32-x为主机位数。

此外,CIDR还采用斜线/记法,然后写上网络前缀所占的位数。

应用

由CIDR的某个IP地址可以看出子网掩码。

ex:128.14.35.7/20

隐含的指出子网掩码中有20个1,由观察可知此地址是B类地址,默认子网掩码为255.255.0.0,32-20=12位主机号,则4位主机号,因此子网掩码为255.255.240.0


使用CIDR地址块后,网络路由器中的路由表项可以表示很多个传统IP地址的路由信息,相当于把若干个网络合并为一个超网来进行路由,这种地址的聚合称为路由聚合,也称为构造超网.

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