【原创】如何利用子网划分解决IP地址浪费

mulder

如何利用子网划分解决IP地址浪费
51NB:mulder

摘要：由于网络的诸多好处，越来越多的部门和个人将其主机连接到互联网上.但是由于许多用户小能合理的使用IP地址，造成大量IP地址的浪费，导致IP地址资源紧张，节约IP地址刻不容缓。利用划分了网来节约IP'地址是非常有效的。
关键词：IP地址 网络地址 主机地址 子网 子网掩码
   
       IP地址己经被广泛应用了十多年，它的工作性能相当好，呈指数增涨的INTERNET用户就是一个证明，虽然IP地址在不久的将来将被用尽，新的地址分配方案最终将取代现在的分配方案。由于现在IPv6的协议并不完全和成熟，需要长期的试验验证，因此，IPv4到IPv6的完全过渡将是一个比较长的过程，在过渡期间我们仍然需要在IPv4上实现网络间的互连。所以应该节约IP地址。

1, IP地址
       在TCP/IP网络中，每个主机都有唯一的地址，它是通过IP协议来实现的.IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位IP地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路径信息。
       日前，IP地址使用32位二进制地址格式，为方便记忆，通常使用以点号划分的十进制来表示如:202.112.14.1一个IP地址主要由两部分组成:一部分是用于标识该地址所从属的网络号(其中包括网络类型和网络ID两部分)；另一部分用于指明该网络上某个特定主机的主机号。为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，如图1所示，其中A,B,C类最为常用。
        网络号由因特网权力机构分配，目的是为了保证网络地址的全球唯一性.主机地址由各网络的管理员统一分配.因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。其中网络地址(主机ID都为0的IP地址)和广播地址(主机ID都为1的IP地址)不能分配给网上的主机。

2,子网划分与计算
       采用借位的方式来划分了网。从主机位最高位开始借位变为新的了网位，所剩余的部分则仍为主机位。.这使得IP地址的结构分为三部分：网络位、子网位和主机位。(如图2所示)子网编址使得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和管理。
       引入子网后，网络位加上子网位才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络位用1来标识，主机位用0来标识，就得到了子网掩码。(表1中列出了常见的A,B,C类网的子网掩码的一般形式)子网掩码用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；用来将网络分割为多个子网；判断目的主机的IP地址是在本局域网还是在远程网。在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。
        例如，如果某台主机的IP地址为192.168.101.5，通过分析可以看出它已属于C类网络，所以其了网掩码为255.255.255.0，则将这两个数据作逻辑与运算后结果为192.168.101.0，所得出的值中非0位的字节即为该网络的1D。该主机与IP地址为192.168.101.4的主机是在同一局域网内(192.168.101.4与255.255.255.0逻辑与运算后结果为192.168.101.0，网络ID一致)，与IP地址为198.188.110.4的主机是远程通讯(198.188.110.4与255.255.255.0逻辑与运算后结果为198.188.110.0，网络ID不一致)。
       在划分子网时最令人头疼的是子网掩码的计算。有一个快捷的计算方法，可以顺利的解决这个问题。例如，要根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10+1+1+1=13个IP地址。(注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。)13小于16(16等于2的4次方)，所以主机位为4位。而256-16=240,所以该了网掩码为255.255.255.240。如果一个子网有14台主机，大家常犯的错误是:依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错了，因为14+1+1+1=17，大于16,所以我们只能分配具有32个地址(32等于2的5次方)主机位为5位空间的子网。得出了网掩码： 255.255.255.224。

3,子网划分的好处
       缩减网络流量  由于网络是各不相同的，没有可以信赖的路由器，数据包流量会在整个网络中“备受折磨”，并且还可能会导致网络的停顿。使用路由器，大多数的流量将被限制在本地网络中，而只有那些被标明发送到其他网络的数据包，才会通过路由器。路由器创建了广播域。在同一个网络段上，使用路由器可以创建规模更小的广播域，以及流量更低的网络。
       优化网络性能  这将是缩减网络业务量的直接结果简化管理  同一个巨大的网络相比，在一组较小的互联网络中，判断并隔离网络所出现的故障，要容易得多。可以更加灵活地形成大范围地网络  同局域网相比，通常广域网地链接被认为是更加缓慢而且昂贵地，因此，一个单一覆盖面更大地大网络，会出现上面所提到地各种问题。而要完成对多个相对小地网络的互联，则会使系统更为有效。

4,通过划分子网来节约IP地址
       IP地址的编址方案使用类的概念。通过图1 可以得出常用的A,B,C类网中A类网可以容纳16777214台主机，适用于大型网； B类可以容纳65534 台主机，用于中型网；C类网可以容纳254台主机，适用于小型网。但普通的单位很难达到A,B类网这样的规模，一个单位或公司单独使用A,B类网将使相当一部分IP地址不能使用，因此可以让几个单位或公司公用一个网络号，每个单位或公司仅使用该网络号的一个了网段。另一方面，对A,B两类网直接对网中每台计算机进行管理将是一个相当繁琐的工作甚至不可能实现，就象让一个大学校长直接来管理每一个学生一样让人望而却步。所以将一个网络划分成多个子网甚至在子网中再划分子网的子网。就象将一个学校划分成各个系室由系室管理班级，由班级来管理学生一样来分层管理就容易的多。   
       现以占绝大多数的小型单位或公司为例。如某公司有四个部门，每个部门大约有20台左右的计算机。如果为每个部门申请一个C类网络地址，显然非常浪费。因为每个C类网络可支持254个主机地址，四个C类网络可支持1016个主机地址，该公司仅有80台左右的计算机，将有900多个IP地址被浪费，而日还会增加路由器的负担。其实只申请一个C类网络地址就足够了。申请一个C类网络地址，将网络采用3位二进制数划分子网方案划分成8个子网(见表2)，每个子网可容纳30 (25-2)台主机，足够任何一个部门使用，还有扩充的余地(部门增加主机或该公司添加部门)。如果采用第二种方案将大大节约IP地址，而且由于其IP地址的网络地址部分相同，则单位内部的路由器应能区分不同的子网，而外部的路由器则将这些子网看成同一个网络又有助于本单位的主机管理。

5,结语
        通过以上叙述可以石到划分了网小但可以节约大量的IP地址而且还便于管理主机，是非常有效的力一案.他能使更多的用户更匕久的享受网络资源.当然节约IP地址还有其他方案，例如使用专用IP地址来访问网络上的资源。专用IP地址只能够用在公司内网上，无法直接对外。所以要通过防火墙等设备帮助间接连接到外网上。外界的主机只看得到该设备的公用IP地址，看不到在公司内部所使用的专用IP地址，比较安全，但网速较慢。所以综合各种因素，最理想的节约IP地址的方案是充分利用子网.

参考文献
[1]Todd Lammle，CCNA学习指南（中文版），电子工业出版社，2004
[2]黄甘洲，王宜贵，刘立军。计算机网络集成、管理与维护[M]安:西安电子科技大学出版社，2000
[3]高志远.计算机网络实用技术[M].武汉:华中理大学出版社，1998.
[4]瞿川.计算机网络及应用[M]北京:化学工业出版社，2002.
[6]戴有炜.WINDOWS 2000网络专业指南[M].北京:清华大学出版社，2002.

[ 本帖最后由 mulder 于 2006-4-13 21:49 编辑 ]

mulder

以上是我选修课的一篇论文，希望可以帮到大家

blue889

不错的东西，在CCNA里面也曾经学过！
也是类似的讲解！

nello

挺详细的.奖励NB了.^_^

五月的风

网络知识最基本的东西

连这个都不会的就不要说自己学过网络

呵呵

xjzzx

呵呵，楼主要考CCNA了？

mulder

谢谢算盘老大和nello老大，俺会再接再厉的！

五月的风

正在学的就另当别论啦~~

加油

哈利波特大

比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10+1+1+1=13个IP地址。(注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。)13小于16(16等于2的4次方)，所以主机位为4位。

这样讲理论上是错误的,网关地址也可以由主机地址来充当的. 实际上只要加上全0全1这两个主机地址就可以了.

you_xi

9楼理解有问题！！！
准确地说255.255.255.240的子网掩码能分配可用IP地址数量为：
        16-1-1=14（即去除全0全1这两个主机地址）
而客户机能使用的 IP地址数量为
        16-1-1-1=13（即在上面的基础上再去除网关地址）
这文章都是七拼八凑的根本看不出LZ究竟理解了多少！！！

mulder

楼上的老兄，果然是高手啊！！！
批评的极是，不过究竟理解多少，好像只有作者我本人知道。如果我不理解，应该是不好写或者说拼凑出来这么篇文章的。导师其实也不是瞎子
欢迎楼上以后也发一些有技术含量的七拼八凑的文章，大家互相学习，共同进步

[ 本帖最后由 mulder 于 2006-4-14 00:40 编辑 ]

mulder

QUOTE:

原帖由 哈利波特大 于 2006-4-13 22:48 发表
比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10+1+1+1=13个IP地址。(注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。)13小于16(16等于2的4次方)，所以主机位为4位 ...

呵呵，其实理论上我描述的是正确的。但你说的在实践上也是可行。不过我们谈论的是基于路由器技术的子网划分。所以…………

[ 本帖最后由 mulder 于 2006-4-14 00:46 编辑 ]

reformer

学习。。。

哈利波特大

建议看CCNA原版英文教材

mulder

CCNA英文原版教材我看过，理论归理论，实践归实践