子網掩碼技術及其應用

向劍平

（遵義師范學院計算機科學系，貴州遵義563002）

如何合理的劃分子網段，更充分的利用IP地址一直以來是研究者討論的一個基礎性問題。文獻[1]主要討論了局域網中通過設置子網掩碼來實現計算機之間的通信與屏蔽。文獻[2]對局域網的子網規劃技術及應用作了探討。文獻[3]推導出子網掩碼及主機塊的十進制計算方法，避免了在子網劃分過程中大量的進制轉換問題。文獻[1-3]都沒有利用子網掩碼技術來管理局域網，合理劃分有效的子網段，充分利用IP地址資源。本文提出將子網掩碼技術應用到部門的局域網劃分中，既節約了IP地址資源，又便于網絡的管理。

在現實中，有很多這樣的實例，一個單位要組建200臺主機的局域網，而這一單位又有20個部門。遇到這樣的問題肯定采用C類網組網，但要讓20個部門處于不同的子網中，這就需要用子網掩碼的技術。通過下面2.1節就能掌握怎樣劃分子網，確定有效的主機數。

1相關概念

子網掩碼主要用于區別網絡標識和主機標識，并找出該IP地址是在局域網上，還是在遠程網上。本文主要研究在局域網的組網中，如何節省IP、高效管理局域網。為了便于本文的敘述，引入如下一些基本概念。

定義1(IP地址)根據TCP/IP協議規定，IP（Internet Protocol）地址是由32位二進制數組成。而且在Internet范圍內是唯一的。為了方便記憶，將32位的IP地址分成四段，每段8位，中間用小數點隔開。

在茫茫“網絡”海洋中，怎樣找到想要找的那臺計算機，那就通過計算機的IP（Internet Protocol）地址，IP地址實際上是采用IP網間網層通過上層軟件完成統一網絡物理地址的方法，這種方法使用統一的地址格式[4-5]，在統一管理下分配給主機，Internet網上不同的主機有不同的IP地址，即IP是唯一的。當IP地址全為0時，是本機地址；全為1時，為廣播地址。這兩個地址是不分配給用戶的。

由于網絡的大小規模不同，可分為A、B、C、D、E類網，而每個IP又由網絡號和主機號組成，表1為各類網絡的IP。

表1 各類網絡IP地址

由于網絡分類型A~E，故對應的的網絡數和主機數也不同（見表2）。

表2 各類網絡的網絡數與主機數

32位的IP地址是由Netadress(簡稱netAd)和Hostadress(簡稱hostAd)組成，為了確定IP地址的哪部分代表netAd，哪部代表hostAd以及判斷兩個IP地址是否屬于同一網，就產生了子網掩碼的概念。

定義2（子網掩碼）子網掩碼是一個32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以區別網絡地址和主機地址，并說明該IP地址是在局域網上，還是在遠程網上。子網掩碼給出了整個地址的位模式，其中1代表網絡部分，0代表主機部分，應用中也采用點式十進制表示，用它來確定IP地址網絡號在那里結束，主機號在那里開始。表3給出了A B C三類網絡的標準缺省掩碼。

表3 三類網絡的子網掩碼

2 IP地址與子網掩碼的關系

前面已經談到，32位的IP地址分為NetAd和hostAd兩部分。在一個網絡中，子網掩碼將IP地址的主機地址分為子網號和子網主機號，故IP地址實質上是由：網絡號&子網號&子網主機號組成。同一網絡的網絡號是相同的，不同的子網有不同的子網號。

32位的IP地址與子網掩碼相對應，1代表網絡部分(網絡號&子網號)，0代表主機部分。子網掩碼用來確定那位開始是hostAd、例如：有一子網掩碼是11111111.11111111.11111111.11000000，則最后的6個“0”表示主機的位數，而第四段的“11”表示子網號，前三段為網絡號。

2.1 子網掩碼數的算法

子網掩碼的主要功能是告知網絡設備，一個特定的IP地址的哪一部分是包含網絡地址與子網地址，哪一部分是主機地址。網絡的路由設備只要識別出目的地址的網絡號與子網號即可作出路由尋址決策，IP地址的主機部分不參與路由器的路由尋址操作，只用于在網段中唯一標識一個網絡設備的接口。

子網掩碼的位數決定于可能的子網數目和每個子網的主機數目。實際可用的子網個數=2X－2(X為子網號位數)，每個子網實際可用的主機個數=2Y－2(Y為子網主機號位數)，X與Y根據不同類型的網絡有不同的關系，如：A類：X+Y=24；B類：X+Y=12；C類：X+Y=8。

例如：已知網絡地址為211.134.12.0，要產生4個子網，計算子網掩碼及主機號碼。

(1)因為211.134.12.0屬C類地址，故子網掩碼是255.255.255.X。

(2)因為2X－2≥4,求出X=3，子網號位數為3；由X+Y=8求出Y=5，即子網主機號位數是5。

(3)由此可得出X的二進制形式為11100000，故子網掩碼為255.255.255.224。

(4)子網有23=8種形式，即有000，100，110，111,010，011，001，101共8種，去掉全“0”和全“1”，還有6種形式的子網。可從中任選4種。每個子網有25=32臺主機(去掉全“0”和全“1”，實際只有30臺主機)。子網主機地址取值00000～11111(包含保留地址)。四個子網的取值分別為：

100：211.134 .12.128～211.134.12.159(不包括保留地址有30臺主機)

110：211.134 .12.192～211.134.12.223(同上，有30臺主機)

010：211.134 .12.64～211.134.12.95(同上，有30臺主機)

011：211.134 .12.96～211.134.12.127(同上，有30臺主機)

還有子網001和101，但已夠條件，不再取。

子網掩碼的計算方法很多，限于篇幅不在贅述。

3 實際模型

對于第一代的Internet，A類和B類IP都幾乎用盡，只有C類IP還可考慮。本文旨在更好的應用好C類IP地址。利用以上的算法，構建企業的小型網絡。如某部門需建一個200臺PC機以下的局域網，即所建局域網的C類地址是：192.168.5.0的子網20個。由上面的方法計算得子網掩碼為255.255.255.248。子網段取值（25-2）個，即在:00001、00011、……11111等30個取值范圍。現只取20個子網。主機臺數為23-2=6（臺），可用的主機臺數最多為6臺。子網的主機段取值為：001-111。圖1是某企業的20個子網的模型圖。

從以上網絡的組建不難看出，20個部門分別處在20個不同的子網段上，各部門間只在屬于本部門的子網段上工作，便于了網絡的管理，也充分利用了IP資源。同時，大部分主機發出的信息都采用廣播方式，大量的廣播信息會導致網絡的使用效率下降。由于各個子網在邏輯上是獨立的，如果沒有路由器的轉發，盡管這些主機可能處于同一物理網絡中，不同子網之間的主機不可能互相通信，這樣就有效的抑制廣播信息，提高了網絡的使用效率。

4總結

應用子網掩碼能將一個C類網絡分成所需要個數的子網段。優點有：（1）能使寶貴的IP資源得到充分的利用（因為一個只有幾臺電腦的部門用一個C類網的IP，是否是一種IP資源的浪費）。（2）便于網絡設備盡快區分本網段地址和非本網段地址。(3)便于管理，因為各個子網段是相對獨立的。（4）有效的抑制廣播信息，提高了網絡的使用效率。但不利的是：創建的子網越多，每個子網上可用的主機地址數目會比原先減少。如用子網掩碼為255.255.255.252分割一個C類網址，可分割出62個子網，但每個子網僅能容納2臺主機[6]。這樣的分割對地址資源是一種浪費。總之，合理的分配子網段是對地址資源充分利用；反之就是浪費。

[1] 侯光奎.充分發揮子網掩碼的功能[J].網絡通訊與安全,2007,（3）:357-359.

[2] 羅文，陳勇.局域網子網規劃探討[J].科技論壇，2005，（24）：75-78.

[3] 朱學君,沈睿.子網劃分技術研究[J].科技信息，2008，（20）：56-57.

[4] 孫紅科,高金玉.計算機網絡中子網的劃分[J].科技信息.2007,（12）:24-26.

[5] 柴進棟.子網掩碼技術與應用[J].網絡通信與安全,2007,（4）:126-128.

[6] 吳江濱.子網掩碼在構建TCP/IP網絡中的作用[J].湖北成人教育學院學報，2004，（3）:10-13.