子网掩码技术及其应用

向剑平

（遵义师范学院计算机科学系，贵州遵义563002）

如何合理的划分子网段，更充分的利用IP地址一直以来是研究者讨论的一个基础性问题。文献[1]主要讨论了局域网中通过设置子网掩码来实现计算机之间的通信与屏蔽。文献[2]对局域网的子网规划技术及应用作了探讨。文献[3]推导出子网掩码及主机块的十进制计算方法，避免了在子网划分过程中大量的进制转换问题。文献[1-3]都没有利用子网掩码技术来管理局域网，合理划分有效的子网段，充分利用IP地址资源。本文提出将子网掩码技术应用到部门的局域网划分中，既节约了IP地址资源，又便于网络的管理。

在现实中，有很多这样的实例，一个单位要组建200台主机的局域网，而这一单位又有20个部门。遇到这样的问题肯定采用C类网组网，但要让20个部门处于不同的子网中，这就需要用子网掩码的技术。通过下面2.1节就能掌握怎样划分子网，确定有效的主机数。

1相关概念

子网掩码主要用于区别网络标识和主机标识，并找出该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。本文主要研究在局域网的组网中，如何节省IP、高效管理局域网。为了便于本文的叙述，引入如下一些基本概念。

定义1(IP地址)根据TCP/IP协议规定，IP（Internet Protocol）地址是由32位二进制数组成。而且在Internet范围内是唯一的。为了方便记忆，将32位的IP地址分成四段，每段8位，中间用小数点隔开。

在茫茫“网络”海洋中，怎样找到想要找的那台计算机，那就通过计算机的IP（Internet Protocol）地址，IP地址实际上是采用IP网间网层通过上层软件完成统一网络物理地址的方法，这种方法使用统一的地址格式[4-5]，在统一管理下分配给主机，Internet网上不同的主机有不同的IP地址，即IP是唯一的。当IP地址全为0时，是本机地址；全为1时，为广播地址。这两个地址是不分配给用户的。

由于网络的大小规模不同，可分为A、B、C、D、E类网，而每个IP又由网络号和主机号组成，表1为各类网络的IP。

表1 各类网络IP地址

由于网络分类型A~E，故对应的的网络数和主机数也不同（见表2）。

表2 各类网络的网络数与主机数

32位的IP地址是由Netadress(简称netAd)和Hostadress(简称hostAd)组成，为了确定IP地址的哪部分代表netAd，哪部代表hostAd以及判断两个IP地址是否属于同一网，就产生了子网掩码的概念。

定义2（子网掩码）子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络地址和主机地址，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。子网掩码给出了整个地址的位模式，其中1代表网络部分，0代表主机部分，应用中也采用点式十进制表示，用它来确定IP地址网络号在那里结束，主机号在那里开始。表3给出了A B C三类网络的标准缺省掩码。

表3 三类网络的子网掩码

2 IP地址与子网掩码的关系

前面已经谈到，32位的IP地址分为NetAd和hostAd两部分。在一个网络中，子网掩码将IP地址的主机地址分为子网号和子网主机号，故IP地址实质上是由：网络号&子网号&子网主机号组成。同一网络的网络号是相同的，不同的子网有不同的子网号。

32位的IP地址与子网掩码相对应，1代表网络部分(网络号&子网号)，0代表主机部分。子网掩码用来确定那位开始是hostAd、例如：有一子网掩码是11111111.11111111.11111111.11000000，则最后的6个“0”表示主机的位数，而第四段的“11”表示子网号，前三段为网络号。

2.1 子网掩码数的算法

子网掩码的主要功能是告知网络设备，一个特定的IP地址的哪一部分是包含网络地址与子网地址，哪一部分是主机地址。网络的路由设备只要识别出目的地址的网络号与子网号即可作出路由寻址决策，IP地址的主机部分不参与路由器的路由寻址操作，只用于在网段中唯一标识一个网络设备的接口。

子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。实际可用的子网个数=2X－2(X为子网号位数)，每个子网实际可用的主机个数=2Y－2(Y为子网主机号位数)，X与Y根据不同类型的网络有不同的关系，如：A类：X+Y=24；B类：X+Y=12；C类：X+Y=8。

例如：已知网络地址为211.134.12.0，要产生4个子网，计算子网掩码及主机号码。

(1)因为211.134.12.0属C类地址，故子网掩码是255.255.255.X。

(2)因为2X－2≥4,求出X=3，子网号位数为3；由X+Y=8求出Y=5，即子网主机号位数是5。

(3)由此可得出X的二进制形式为11100000，故子网掩码为255.255.255.224。

(4)子网有23=8种形式，即有000，100，110，111,010，011，001，101共8种，去掉全“0”和全“1”，还有6种形式的子网。可从中任选4种。每个子网有25=32台主机(去掉全“0”和全“1”，实际只有30台主机)。子网主机地址取值00000～11111(包含保留地址)。四个子网的取值分别为：

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

110：211.134 .12.192～211.134.12.223(同上，有30台主机)

010：211.134 .12.64～211.134.12.95(同上，有30台主机)

011：211.134 .12.96～211.134.12.127(同上，有30台主机)

还有子网001和101，但已够条件，不再取。

子网掩码的计算方法很多，限于篇幅不在赘述。

3 实际模型

对于第一代的Internet，A类和B类IP都几乎用尽，只有C类IP还可考虑。本文旨在更好的应用好C类IP地址。利用以上的算法，构建企业的小型网络。如某部门需建一个200台PC机以下的局域网，即所建局域网的C类地址是：192.168.5.0的子网20个。由上面的方法计算得子网掩码为255.255.255.248。子网段取值（25-2）个，即在:00001、00011、……11111等30个取值范围。现只取20个子网。主机台数为23-2=6（台），可用的主机台数最多为6台。子网的主机段取值为：001-111。图1是某企业的20个子网的模型图。

从以上网络的组建不难看出，20个部门分别处在20个不同的子网段上，各部门间只在属于本部门的子网段上工作，便于了网络的管理，也充分利用了IP资源。同时，大部分主机发出的信息都采用广播方式，大量的广播信息会导致网络的使用效率下降。由于各个子网在逻辑上是独立的，如果没有路由器的转发，尽管这些主机可能处于同一物理网络中，不同子网之间的主机不可能互相通信，这样就有效的抑制广播信息，提高了网络的使用效率。

4总结

应用子网掩码能将一个C类网络分成所需要个数的子网段。优点有：（1）能使宝贵的IP资源得到充分的利用（因为一个只有几台电脑的部门用一个C类网的IP，是否是一种IP资源的浪费）。（2）便于网络设备尽快区分本网段地址和非本网段地址。(3)便于管理，因为各个子网段是相对独立的。（4）有效的抑制广播信息，提高了网络的使用效率。但不利的是：创建的子网越多，每个子网上可用的主机地址数目会比原先减少。如用子网掩码为255.255.255.252分割一个C类网址，可分割出62个子网，但每个子网仅能容纳2台主机[6]。这样的分割对地址资源是一种浪费。总之，合理的分配子网段是对地址资源充分利用；反之就是浪费。

[1] 侯光奎.充分发挥子网掩码的功能[J].网络通讯与安全,2007,（3）:357-359.

[2] 罗文，陈勇.局域网子网规划探讨[J].科技论坛，2005，（24）：75-78.

[3] 朱学君,沈睿.子网划分技术研究[J].科技信息，2008，（20）：56-57.

[4] 孙红科,高金玉.计算机网络中子网的划分[J].科技信息.2007,（12）:24-26.

[5] 柴进栋.子网掩码技术与应用[J].网络通信与安全,2007,（4）:126-128.

[6] 吴江滨.子网掩码在构建TCP/IP网络中的作用[J].湖北成人教育学院学报，2004，（3）:10-13.