IP子網(wǎng)劃分中的簡化計(jì)算研究

李芳

(泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，山東泰安 271021)

網(wǎng)絡(luò)管理員經(jīng)常遇到這樣的問題，一座樓中的聯(lián)網(wǎng)用戶不超過10個(gè)，而在分配IP地址時(shí)，不得已要分配整個(gè)網(wǎng)段，這樣就造成了大量的IP地址閑置，而又沒有辦法分配給其他位置的用戶.為了解決IP地址利用率過低和路由器負(fù)擔(dān)過重的問題，方便網(wǎng)絡(luò)管理員進(jìn)行管理與控制，網(wǎng)絡(luò)管理員一般都采用了劃分子網(wǎng)的方式來緩解IP地址緊張的情況［1］.劃分子網(wǎng)后，管理員可以方便的進(jìn)行子網(wǎng)與子網(wǎng)的訪問控制等管理工作，既解決了IP地址的利用率過低的問題又能加強(qiáng)對(duì)各類用戶的管理控制.

1 子網(wǎng)劃分原理

我們知道，在計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，都是采用的二進(jìn)制進(jìn)行的計(jì)算，而我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)管理時(shí)常用十進(jìn)制進(jìn)行表示.如給定IP地址172.16.2.160，子網(wǎng)掩碼255.255.0.0，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在確定網(wǎng)絡(luò)號(hào)時(shí)是這樣來進(jìn)行的:把點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址和子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，然后將IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行按位與運(yùn)算，即得到了該IP地址所屬的網(wǎng)絡(luò)號(hào)［2］.計(jì)算原理如圖1所示:

圖1 主機(jī)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的計(jì)算

默認(rèn)的IP地址的使用是標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)的二級(jí)結(jié)構(gòu)形式，劃分子網(wǎng)時(shí)要把主機(jī)號(hào)中的部分位作為網(wǎng)絡(luò)號(hào)來使用，這樣IP地址就變成了網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)、主機(jī)號(hào)三級(jí)結(jié)構(gòu)形式.如:172.16.2.160，未劃分子網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)為:172.16，主機(jī)號(hào)為:2.160;劃分子網(wǎng)后，拿出主機(jī)號(hào)部分的高8位作為子網(wǎng)，IP地址的含義就變成了:網(wǎng)絡(luò)號(hào)為:172.16，子網(wǎng)號(hào)為:2，主機(jī)號(hào)為:160.計(jì)算原理如圖2所示:

圖2 擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)位后網(wǎng)絡(luò)號(hào)的計(jì)算

2 問題的提出

通過上面的分析我們清楚的看到在進(jìn)行子網(wǎng)劃分時(shí)，首先要確定子網(wǎng)掩碼，而子網(wǎng)掩碼的確定以及網(wǎng)絡(luò)號(hào)的計(jì)算、廣播地址的計(jì)算等都需要進(jìn)行大量的十進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換及運(yùn)算［3］，這要花費(fèi)很多的時(shí)間和精力來進(jìn)行.有沒有一種快速簡化的計(jì)算方法，使得網(wǎng)絡(luò)管理員能在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與研究中實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算，盡可能的減少數(shù)制轉(zhuǎn)換，提高運(yùn)算速度與效率，是本文作者一直探討的問題.在進(jìn)行了大量的實(shí)例計(jì)算分析后，總結(jié)出了一種能快速進(jìn)行計(jì)算的方法.

3 簡化計(jì)算原理及實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行了大量的實(shí)例分析后我們得到這樣一個(gè)規(guī)律:點(diǎn)分十進(jìn)制的每個(gè)劃分子網(wǎng)的段中的子網(wǎng)主機(jī)數(shù)與相應(yīng)段上的子網(wǎng)掩碼的數(shù)值相加，等于8個(gè)二進(jìn)制位能表示的數(shù)的個(gè)數(shù)，即為256［4］.因此在劃分子網(wǎng)時(shí)，我們可以首先確定出每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)數(shù)n，不必關(guān)心到底是占了主機(jī)號(hào)中的多少二進(jìn)制位，相應(yīng)段上的掩碼即為256－n.而在計(jì)算某IP地址所處網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址時(shí)，也根據(jù)主機(jī)數(shù)來寫出每個(gè)子網(wǎng)的開始和結(jié)束IP地址得到.下面分三種類型的問題來進(jìn)行分別用快速簡化的計(jì)算方法來實(shí)現(xiàn).

3.1 已知子網(wǎng)數(shù)確定子網(wǎng)掩碼

假設(shè)給定一個(gè)C類網(wǎng)段192.168.100.0，因辦公需要9個(gè)子網(wǎng)，要求寫出子網(wǎng)掩碼，并確定每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和廣播地址.

這是個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員經(jīng)常用到的劃分子網(wǎng)的情況，首先需要確定把這個(gè)C類網(wǎng)段分成多少個(gè)子網(wǎng).辦公需要9個(gè)，那么子網(wǎng)數(shù)必須大于等于9，因?yàn)樽泳W(wǎng)數(shù)量必須是2的整數(shù)次方，因此需要?jiǎng)澐殖?6個(gè)子網(wǎng)才能滿足9個(gè)子網(wǎng)的要求，每個(gè)子網(wǎng)有16個(gè)主機(jī)，因此子網(wǎng)掩碼第四段就是256－16=240，因每個(gè)子網(wǎng)有16個(gè)IP地址，每個(gè)子網(wǎng)的第一個(gè)IP地址是網(wǎng)絡(luò)號(hào)，最后一個(gè)地址是廣播地址，所以第一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是192.168.100.0，廣播地址是192.168.100.15，第二個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是192.168.100.16，廣播地址是192.168.100.31，其他的子網(wǎng)以此類推即可得到.如表1所示.

表1 C類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分

3.2 已知IP地址及子網(wǎng)掩碼，確定網(wǎng)絡(luò)號(hào)和廣播地址

已知子網(wǎng)中的一個(gè)IP地址及使用的子網(wǎng)掩碼，要求確定IP地址所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和廣播地址.

這種情況經(jīng)常應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)管理員在做客戶端設(shè)置的時(shí)候用到，不同類型的IP地址的做法稍有區(qū)別，不過都是在部分占用的相應(yīng)段中來處理，整段都占用的部分是非常簡單的［5］.下面分別討論A、B、C類地址的情況.

(1)已知A類IP地址:15.16.193.6，子網(wǎng)掩碼為:255.255.248.0，要求確定所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和廣播地址.

因?yàn)锳類地址的標(biāo)準(zhǔn)掩碼是:255.0.0.0，這里劃分子網(wǎng)后子網(wǎng)掩碼為:255.255.248.0，我們看出第二段所有位都被作為子網(wǎng)段，第三段中的部分位作為子網(wǎng)段，第四段沒有作為子網(wǎng).因此第二段子網(wǎng)位為16，掩碼第四段為全0到全1.關(guān)鍵是計(jì)算第三段的部分，256－248=8，因此，子網(wǎng)的IP地址的第三段以8單位劃分.因此我們可以把A類地址看作是對(duì)B類網(wǎng)絡(luò)15.16.0.0的劃分，劃分后的各段如表2所示:

表2 A類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分

所以要計(jì)算出193屬于哪個(gè)段，用193除以8，得到整數(shù)商24，因此193屬于192－199的網(wǎng)段范圍內(nèi).因此本例中15.16.193.6所屬子網(wǎng)號(hào)為:15.16.192.0，廣播地址為:15.16.199.255.

(2)已知B類IP地址:128.16.32.13，子網(wǎng)掩碼為:255.255.255.252，要求確定所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和廣播地址.

B類地址的標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼是:255.255.0.0，本例的子網(wǎng)掩碼已經(jīng)擴(kuò)充到了第四個(gè)段，所以可以按C類地址的子網(wǎng)劃分方法來對(duì)待，第三個(gè)段不作處理，第四段為252，256－252=4，所以每個(gè)子網(wǎng)中有四個(gè)IP地址，所以128.16.32.0劃分的結(jié)果如表3所示:

表3 B類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分

因此，128.16.32.13所屬的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)為:128.16.32.12，廣播地址為:128.16.32.15.

(3)已知C類IP地址:202.222.10.60，子網(wǎng)掩碼為:255.255.255.248，要求確定所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和廣播地址.

本例與上例B類地址轉(zhuǎn)化后得到的地址計(jì)算方式相同，按照同樣的計(jì)算方法就得到了202.222.10.60所屬網(wǎng)絡(luò)號(hào)為:202.222.10.56，廣播地址為:202.222.10.63.

4 總結(jié)

在互連網(wǎng)應(yīng)用飛速普及的今天，網(wǎng)絡(luò)管理中經(jīng)常用到子網(wǎng)劃分以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整的情況，在處理這些問題的過程中經(jīng)常遇到本文討論的各種情況，如果用傳統(tǒng)的進(jìn)制轉(zhuǎn)化的方法來處理，會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間在計(jì)算上，不利于管理效率.本文提出的十進(jìn)制直接計(jì)算的方法能很好的提高效率，并在實(shí)踐中證明了這種方法是卓有成效的.

［1］朱學(xué)君，沈睿.子網(wǎng)劃分技術(shù)研究［J］.科技信息(科學(xué)教研)，2008，(22).

［2］王鴻飛，趙旭偉.淺談子網(wǎng)的劃分［J］.大眾科技，2005，(7).

［3］孫紅科，高金玉.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)的劃分［J］.科技信息(科學(xué)教研)，2007，(31).

［4］鄭鵬.淺談企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)劃分［J］.中國科技信息，2007，(19).

［5］黃華，韓紅宇.子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)劃分［J］.大眾科技，2005，(8).