IPv4子網(wǎng)劃分技巧的探索

摘 要：雖然IPv6作為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，大有取代IPv4的必然，但是IPv4目前仍被廣泛使用，一般計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專業(yè)人士，對(duì)IPv4地址結(jié)構(gòu)已相當(dāng)熟悉，本文擬就IPv4地址子網(wǎng)劃分作進(jìn)一步的分析，以便我們更加有效地利用本已十分短缺的IPv4地址資源，同時(shí)也給初學(xué)者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：IPv4；IPv6；子網(wǎng)劃分；技巧

中圖分類號(hào)：TP393.1

IPv4由32位二進(jìn)制代碼組成，每8位為一組（即一個(gè)字節(jié)），一共4組，IPv4地址一共分為A、B、C、D、E共5類。較常用的是A、B、C類地址，其中RFC定義第一個(gè)字節(jié)取值范圍在0-127內(nèi)的為A類地址；取值在128-191的為B類地址；取值在192-223的為C類地址。取值在224-239之間的為D類，240-255間為E類，D類和E類地址作為保留（D類為組播地址，E類為科學(xué)實(shí)驗(yàn)）。鑒于IPv4網(wǎng)絡(luò)地址由網(wǎng)絡(luò)前綴和主機(jī)地址組成，A類地址前8位為網(wǎng)路前綴，后16位為主機(jī)地址，B類和C類依次類推，前綴分別為16、24位，主機(jī)地址則分別為8和16位。

1 IPv4地址工作方式

IPv4地址的工作方式為子網(wǎng)掩碼與IPv4地址進(jìn)行邏輯與運(yùn)算。在提及IPv4地址的時(shí)候，另一概念子網(wǎng)掩碼也必需闡明。子網(wǎng)掩碼也由32位二進(jìn)制代碼組成，當(dāng)IPv4為A類地址的時(shí)候，其網(wǎng)絡(luò)前綴為8位二進(jìn)制位，子網(wǎng)掩碼（用十進(jìn)制表示）為255.0.0.0，依次類推，B類地址，前綴為16位二進(jìn)制位，掩碼為255.255.0.0，C類地址，前綴為24位二進(jìn)制，掩碼為255.255.255.0。子網(wǎng)掩碼與網(wǎng)絡(luò)地址的類別嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，不得隨意更改。子網(wǎng)掩碼與IP地址工作方式采用計(jì)算機(jī)布爾邏輯運(yùn)算“與”的方式，有多少位二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼為“1”，IP地址網(wǎng)絡(luò)前綴就是多少，有多少位二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼位數(shù)為0，IPv4地址就有多少位主機(jī)位。

當(dāng)主機(jī)數(shù)非常接近默認(rèn)的地址類別所能分配的主機(jī)數(shù)的時(shí)候，子網(wǎng)劃分按默認(rèn)的分類的定長(zhǎng)子網(wǎng)劃分。例如2個(gè)部門，均有200臺(tái)主機(jī)，要進(jìn)行子網(wǎng)劃分，則采用定長(zhǎng)子網(wǎng)劃分法，使用C類地址，IP網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；當(dāng)主機(jī)數(shù)目少，如果仍然采用默認(rèn)的分類定長(zhǎng)子網(wǎng)劃分則造成大量地址空間浪費(fèi)。如上例，二個(gè)部門，假設(shè)一個(gè)部門只有100臺(tái)主機(jī)，192.168.1.0，192.168.2.0兩個(gè)C類地址網(wǎng)絡(luò)，各自分配給兩個(gè)部門，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能分配100個(gè)主機(jī)地址，造成地址空間巨大浪費(fèi)，如果采用CIDR（無(wú)類域間路由）或VLSM（可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼），就能較好解決該問題。

如前所述，IPv4地址被分為A、B、C、D、E共5大類，常用的A、B、C三類地址前綴為8、16、24。所謂CIDR，即不再以A、B、C類地址前綴為標(biāo)準(zhǔn)，消除了地址界限。192.168.1.0和192.168.2.0，按CIDR法可表示為192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，解決上例每個(gè)網(wǎng)段僅分配100臺(tái)主機(jī)，造成地址空間浪費(fèi)的問題，可在192.168.1.0網(wǎng)段引入CIDR法，向主機(jī)位借1位作為網(wǎng)絡(luò)前綴，如下所示：

11000000 10101000 00000001 00000000 ……

11000000 10101000 00000001 10000000 （IP地址網(wǎng)絡(luò)前綴）

11111111 11111111 11111111 10000000 （子網(wǎng)掩碼）

則該網(wǎng)段劃分為兩個(gè)子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)地址分別為192.168.1.0/25和192.168.1.128/25，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.128，2個(gè)子網(wǎng)地址空間完全滿足2個(gè)部門的主機(jī)數(shù)量。這樣，192.168.2.0/24這個(gè)網(wǎng)段無(wú)需進(jìn)行分配，避免了地址空間的浪費(fèi)。

情況反之亦然，當(dāng)兩個(gè)部門各有250臺(tái)主機(jī)，相加就有500臺(tái)主機(jī)，如果兩個(gè)部門先前用的子網(wǎng)為192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，則可以運(yùn)用CIDR，將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)歸并為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。如下所示：

11000000 10101000 00000010 00000000（IP地址子網(wǎng)前綴）

11111111 11111111 11111110 00000000（子網(wǎng)掩碼）

網(wǎng)絡(luò)前綴由24變?yōu)?3位，網(wǎng)段地址為192.168.2.0/23。子網(wǎng)掩碼為255.255.254.0，分配的主機(jī)地址為192.168.2.1—192.168.3.254（全“0”，全“1”地址不分配主機(jī)），共可分配508臺(tái)主機(jī)。192.168.2.0/23使用了路由聚合，又稱“超網(wǎng)”，上述兩例，不管是第一例還是后一例并為超網(wǎng)，均減少了路由器的路徑開銷，提高了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。

上面的例子中，無(wú)論是運(yùn)用“CIDR”，借用主機(jī)位劃分子網(wǎng)還是將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)歸并為一個(gè)超網(wǎng)，都是使用的定長(zhǎng)子網(wǎng)。而“VLSM”可變長(zhǎng)子網(wǎng)，更能有效的節(jié)約和利用IPv4地址資源。與上述例子類似，如果一個(gè)公司現(xiàn)在有4個(gè)部門，每個(gè)部門分別擁有82、22、22、40臺(tái)主機(jī)，所給的網(wǎng)絡(luò)地址為172.16.1.0/24，如果使用CIDR+定長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼劃分，則無(wú)論是向主機(jī)位借位還是路由聚合，均需要?jiǎng)澐州^多的子網(wǎng)并存在地址空間浪費(fèi)的問題，如果采用CIDR+可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼，則可較好解決問題。第一個(gè)部門擁有82臺(tái)主機(jī)，向主機(jī)位借1位，作為網(wǎng)絡(luò)前綴，掩碼為255.255.255.128。主機(jī)分配地址172.16.1.1—172.16.1.126/25（最后一個(gè)主機(jī)地址為廣播地址不分配主機(jī)）；第二個(gè)部門擁有22臺(tái)主機(jī)，可向主機(jī)位借3位作為網(wǎng)絡(luò)前綴，掩碼則為255.255.255.224，主機(jī)地址為172.16.1.129—172.16.1.158/27；同理，第三個(gè)部門也一樣，掩碼為255.255.255.224，主機(jī)地址為172.16.1.161—172.16.1.190/27；第4個(gè)部門主機(jī)數(shù)為40臺(tái)，部門掩碼為255.255.255.192，主機(jī)地址為172.16.1.193—172.16.1.254/26。

此外，我們運(yùn)用CIDR和VLSM進(jìn)行子網(wǎng)劃分的時(shí)候，要注意區(qū)分出網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址，上例中，172.16.1.0/24主機(jī)地址為172.16.1.1—172.16.1.254；而172.16.1.0/25網(wǎng)段中172.16.1.128；172.16.1.0/27網(wǎng)段中172.16.1.32、172.16.1.64；172.16.1.96；172.16.1.128；172.16.1.160、172.16.1.192為網(wǎng)絡(luò)號(hào)（網(wǎng)絡(luò)地址）不能分配給主機(jī)，其余則為主機(jī)地址。另外，在一個(gè)給定的網(wǎng)段地址中，主機(jī)地址全“0”，全“1”通常不分配，如192.168.1.0，該網(wǎng)段中，192.168.1.0和192.168.1.255（廣播地址）不分配。

2 結(jié)束語(yǔ)

IPv4子網(wǎng)劃分主要根據(jù)主機(jī)數(shù)及所能給予的網(wǎng)絡(luò)地址靈活運(yùn)用CIDR及VLSM進(jìn)行處理，IPv4子網(wǎng)劃分是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，雖然技術(shù)已相當(dāng)成熟，但對(duì)初學(xué)者掌握有難度，本文探討了子網(wǎng)劃分的技巧，尤其適合幫助初學(xué)者加深對(duì)概念的理解；雖然IPv6取代IPv4的趨勢(shì)成為必然，但I(xiàn)Pv4仍是被主流使用的技術(shù)，掌握IPv4仍具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Todd Lammle.CCNA學(xué)習(xí)指南（640-802 第六版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]劉新茂.可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分技術(shù)及原理[J].中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)，2007（09）.

[3]用可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼分配用VLSM對(duì)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃[OL].

[4]楊光.可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼技術(shù)及其應(yīng)用[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2003（03）.

作者簡(jiǎn)介：岳西（1978.10-），男，陜西咸陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

作者單位：重慶三峽醫(yī)藥高等專科學(xué)校，重慶 404120