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前段時間有群友在里面聊子網劃分，有幾個不懂的網工朋友，悄悄來私聊，表示想再補充一下這方面的知識。
子網劃分技術其實是計算機網絡基礎中的重點難點了。今天就給你來一篇，IP子網劃分VLSM詳解。
01
什么是IP地址
老規矩啊，先給你講一波理論基礎。
IP地址在網絡中用于標識一個節點（或者網絡設備的接口）。
IP網絡中數據包的尋址是基于IP地址來進行的，因此IP地址就像是現實生活中的地址。
IP協議定義了數據分組的格式，也定義了數據分組尋址的方式。目前我們在業務環境中常見的IP主要是兩個版本：
IPv4及IPv6。
而現階段網絡主體仍然是IPv4，但是在可預見的未來，會逐漸向IPv6過渡。今天只介紹IPv4哈。
一個IPv4地址有32比特位（二進制格式下）。
當然，我們不可能用二進制來書寫IPv4地址，那是低效的，我們通常采用十進制格式來書寫IP地址，但是計算機在進行IP地址的相關計算工作時，無疑是通過二進制的形式來進行。
因此掌握十進制到二進制的數制轉換是必備的技能。
IPv4地址通常采用“點分十進制”表示，以適應人類的讀寫習慣，例如192.168.1.1。
02
十進制與二進制的轉換
“點分十進制”IP地址表現形式能夠幫助我們更好的使用網絡，但網絡設備在對IP進行計算時使用的是二進制的操作方式。
例如：
以下是192這個數字，對應的二進制算法，這里就不再贅述了哈，這是基本技能。
03
IP地址的分類
IPv4地址的空間從0.0.0.0 一直到 255.255.255.255，這么龐大的空間，如果不加以區分和規劃，勢必不便于統籌管理。
因此我們對IPv4地址空間進行類別上的劃分，一共有五類：
地址的類別上的區分主要體現在第一個八位組（一個IP地址擁有4個八位組）上：
第一個八位組首位恒定為0，那么我們就得到一個區間：
1.0.0.0一直到127.255.255.255。
這是A類地址，其中127.0.0.0/8作為本地回環使用，例如你ping 127.0.0.1實際上ping的是本機。
所以如果看到一個IP，它的首個八位組掉落在1-126的區間內，那么這是一個A類地址。
第一個八位組的最高兩位恒定為10，就得到一個區間：
128.0.0.0-191.255.255.255，這是B類地址。
第一個八位組的最高三位恒定為110，就得到一個區間：
192.0.0.0 – 223.255.255.255，這是C類地址。
第一個八位組的最高四位恒定為1110，就得到一個區間：
224.0.0.0 – 239.255.255.255，這是D類地址，這個類別的地址專門用于組播。
剩下的是E類地址，這類地址保留作為研究使用。
04
網絡掩碼Netmask
一個IP地址包含兩部分：網絡部分以及主機部分。
網絡部分用于表示這個IP地址所處的“空間”，對于一臺路由器而言，當它在為數據包尋址時，通常只關心IP地址的網絡部分。
那么如何區分一個IP地址中的網絡與主機部分？
自然是網絡掩碼（Network Mask，簡稱netmask），用于和IP地址進行對應，從而標識出IP地址中的網絡與主機部分。
●?網絡掩碼為32bits，與IPv4地址的位數是一樣的。
●?網絡掩碼在二進制的表示上是一堆連續的1、后面接連續的0。
●?網絡掩碼值為1的bit對應IP地址中的網絡位；為0的bit對應IP地址中的主機位，以此來輔助我們識別一個IP地址中的網絡與主機位，如下圖：
為了方便書寫，我們往往使用掩碼長度的方式來表示一個IP地址+掩碼：
192.168.1.1 255.255.255.0 等同于 192.168.1.1/24。
因為255.255.255.0寫成二進制的話，從左往右數就是24個1，所以我們也說，它的掩碼長度為24。
默認情況下，A類IP地址，首個八位組為網絡位，其他位為主機位，因此A類地址的默認掩碼就是255.0.0.0，或者長度為/8。
B類IP地址前兩個八位組為網絡位，后兩個八位組為主機位，因此B類地址的默認掩碼就是255.255.0.0或者/16。
C類地址的前三個八位組為網絡位，后面一個八位組是主機位，因此C類地址的默認掩碼就是255.255.255.0，或者/24。
從這里我們可以看出來，如果你申請到一個A類地址空間：
123.0.0.0/8，那么這是一個相當龐大的地址空間，因為這個空間有2的24次方個IP地址。
相對的，一個B類的IP網絡地址空間默認有2的16次方個IP地址，而C類地址則更少。
05
IP地址類型
這里給你說說下面這三種類型。
●?網絡地址：
標識一個網絡，相當于一個“面”的概念。是一個IP地址中主機位全0的地址。例如192.168.10.0/24。
●?廣播地址：
用于向網絡中的所有主機發送數據的特殊地址。廣播地址即主機部分的各比特位全部為1的地址。例如192.168.10.255/24。
●?主機地址：
可分配給網絡中終端設備的地址。例如192.168.10.1/24至192.168.10.254/24。
例：192.168.1.0 這個C類網絡的網絡號、廣播號及可分配IP分別是？
06
為什么要劃分子網
假設你有一個B類地址：172.16.0.0，由于B類地址的默認掩碼是255.255.0.0，這就意味著這個網絡內有2的16次方個地址。
而可分配給PC使用的IP地址就有2的16次方-2這么多個IP，為什么要減去2？
因為廣播地址及網絡號是不能分配給PC使用的。
設想一下，如果你真有這么多臺PC，這么多個IP地址處于同一個網絡中、同一個網段中、同一個廣播域中，如上圖所示。
那么一旦網絡中發生廣播，影響可就大了。
再者，實際的業務環境中，我們往往給一個業務單元，劃分一個網段，不同的業務單元不同的網段。
那么如果你有10個業務單元，每個業務單元才百來號設備，一個業務單元就耗費一個B類地址，這就造成地址空間的浪費。
因此，我們提出子網劃分的概念，子網劃分的術語叫做VLSM（Variable Length Subnet Mask，可變長子網掩碼），事實上是拿子網掩碼變戲法。
在上圖中，我們有五個網段，需要五個IP地址段。
而如果你只有一個B類地址（172.16.0.0/16）可用，通過子網劃分，可以將這個B類地址劃分成一個個小一點的子網。
這樣一來，一個龐大的廣播域可以被分割成小的單元，另外IP地址的使用也更為科學更為合理。
07
如何劃分子網
現在假設我們有一個B類地址：172.16.0.0/16。
默認情況下，這個B類地址的掩碼為255.255.0.0，前兩個八位組是網絡位，后兩個八位組是主機位。
那么這個單一的網絡中，有2的16次方個IP地址，如上圖所示，非常龐大。
現在，將原有的16個位的網絡位向主機位去“借”一位，這樣一來網絡位就擴充到了17位，相對的主機位就變成了15位。
那么借過來的這一位，就是子網位了，如上圖所示。
由于我們借了這一位，因此掩碼就從默認的255.255.0.0變成了255.255.128.0或者說從/16變成了/17。
于是從原來的只有172.16.0.0/16的一個大網段，變成現在擁有172.16.0.0/17及172.16..128.0/17這兩個小一點的網段。
這就是子網劃分。
務必要關注網絡掩碼在這個過程中發揮的作用。
接下來給你說兩個子網劃分的案例。
08
子網劃分—案例1
現在有一個IP地址：192.168.1.0，這是一個C類地址，默認的掩碼是/24。
我要對它做子網劃分，向主機位借一位作為子網位，也就是掩碼變成/25，那么我能拿到幾個子網？
每個子網網絡號是多少？每個子網廣播號是多少？每個子網的可用IP是多少?
步驟如下：
?01??判斷類別，找默認掩碼?
首先這是一個C類地址，因此默認的掩碼長度為/24，你可以劃一條豎線幫助計算。線的左邊為網絡位，右邊為主機位，如上圖所示。
?02??變更掩碼，找子網?
在原有的/24掩碼基礎上，向主機位借一位，掩碼變成/25。
借出來的這一位就是子網位，如上圖所示，我們只要將虛線往右移動一格就行。
這個子網位要么為0，要么為1，兩種可能性。
這就創造了兩個子網（2的1次方），子網位為0時，得到的網絡號是192.168.1.0/25，子網位為1時，得到另一個子網的網絡號192.168.1.128/25。
如下圖所示：
?03??得出廣播號?
上面分別列出了子網1及子網2的廣播號，其實很簡單，就是把各個子網的主機位全部置1即可。
因此子網192.168.1.0/25的廣播號為192.168.1.127；子網192.168.1.128/25的廣播號為192.168.1.255；
?04??得出每個子網的可用IP地址數量?
經過上面的計算，得出了子網1及子網2的網絡號和廣播號，那么每個子網可用的IP地址也就出來了，因為可用IP實際上就是該子網的網絡號與廣播號之間夾著的那些個IP。
所以實際上我們對192.168.1.0這個C類地址，用了一個變長子網：/25，也就是向主機位借1位后產生出了2個子網，每個子網有126個可用IP地址。
這里有個公式：
09
子網劃分—案例2
假設現在你有一個IP地址：192.168.1.64/27，想把這個地址配置在一臺PC上，是否可行？
默認掩碼/24，新掩碼/27因此網絡位向主機位借了3位，產生了8個子網，每個子網可用IP地址為30；
而相應的每個子網塊的大小就為32，也就是2的5次方（5是剩余的主機位數）。
現在開始把每個子網羅列一下，結果發現192.168.1.64/27這個IP地址，其實是一個子網的網絡號。
既然是網絡號，當然是不能分配給PC用的了。
編輯：黃飛
工商網監
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