在正式开始了解子网划分开始前，我觉得有必要简单介绍一下IP地址的基本知识

IP地址的基本知识

我之前写文章介绍过IP地址与IP —— 《什么？一串数字居然能连接世界！》 但是我觉得还是有必要在此简单介绍并补充一下关于IP地址的细节

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本文中提及的IP地址均为IPv4地址

首先 IP地址的本质实际上是一串二进制数 例如某台主机的IP地址为 11000001001000011011000000001001 为了方便记忆现实中通常使用点分十进制来表示，则这串IP地址则表示成193.32.216.9

ip地址内部包含两个部分，分别为网络号和主机号

• 网络号： 也称网络地址，用于表示网络组成的网络中的单个网络

  !{tip}

  互联网的本质就是一堆小网络组成的全球性的大规模网络

  就好比现实生活中一个大规模的住宅区，其由一个个小区组成的；

  这种大规模的网络就像一个大规模的住宅区，而网络地址就相当于住宅区中的一个小区的名字 。

• 主机号： 也称主机地址，用于表示一个网络中的某台设备的地址

  !{tip}

  就相当于小区中的某一户的地址

IP地址中的网络号与主机号总共占了32位（4字节），那么如果网络号占用的位数更少则主机号位数会更多，这样网络中所能容纳的主机也更多，反之如果网络号占用的位数更多则主机号占用的位数会更少，也就是网络中能容纳的主机数量也会更少；因为网络的规模不同，为了方便管理，IP地址分为A、B、C、D、E五类，不过本文只介绍A、B、C这三类；其中A~C类网络号占用的位数会不断增加，每次会增加8位（1字节）主机号占用的位数则会减少8位（也就是A~C类能组成的网络规模越小）

子网划分技术

在实际中，很多单位会将某个单一的网络划分成多个物理网络，并用路由器将其连接起来。这些物理网络被称为子网，这个操作的过程就叫做子网划分。子网划分其实是为了充分利用IP地址、方便管理以及提升网络性能（因为隔离了广播域）

子网掩码

子网掩码（也叫子网屏蔽码）和 IP 地址一样，也是 32 位二进制数。它的作用是：区分网络号和主机号。在对应 IP 地址的“网络号”部分填 1，“主机号”部分填 0

!{tip 例如}

IP地址：11000001001000011011000000001001 （193.32.216.9）

子网掩码：11111111111111111111111100000000 （255.255.255.0）

在这里前24位为网络位（193.32.216）；后8位为主机位（9）

子网掩码除了用点分十进制表示以外，还可以用网络前缀标记法，表示形式为 /<网络地址的位数>; 用这种方式表达上面的例子则是这样表示 193.32.216.0/24 (因为网络地址占用了24位)

使用子网掩码求网络地址

首先我们先了解一个二进制上的计算操作 按位与（AND），我们只需要拿着IP地址和子网掩码做按位与操作就能求出网络地址，仍然拿上面的例子举例：

子网划分

从上面可以看出，通过修改子网掩码就能实现子网划分

一般来说子网划分分为下面这些步骤

1. 根据所需要的网络数量来确定要有多少位作为子网号

   !{tip}

   可以根据公式 $\lceil log_2N\rceil$($\lceil x\rceil$表示对x向上取整) 来求出需要多少位作为子网号，其中N就是需要的网络数量

2. 检查主机地址部分是否能容纳下那么多主机

   !{tip}

   这个的计算也有公式的$ 2^N-2$，其中N就是剩下的主机号的位数

3. 符合要求的话计算出子网掩码

4. 确定每一个子网的范围

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假设某个网络中要求划分4个网络，每个网络需要包含最多50台主机，而给你的可用地址范围为192.168.100.0/24

首先我们计算出要多少位作为子网号，通过计算可得$log_24=2$位作为子网号；

主机号还剩下6位也就是说能容纳下$2^6-2=62$个主机，满足要求

原始子网掩码为11111111111111111111111100000000（255.255.255.0）我们只需要将后面的2个0改为1就行了（因为占用了2位主机号作为子网号）也就是11111111111111111111111111000000（255.255.255.192）

通过这个子网掩码，可以计算出以下4个网络地址

这4个子网的范围分别是（去除网络号和定向广播地址）：

192.168.100.1 ~ 192.168.100.62
192.168.100.65 ~ 192.168.100.126
192.168.100.129 ~ 192.168.100.190
192.168.100.193 ~ 192.168.100.254

CIDR和超网

CIDR（无类域间路由）它的出现是为了解决A、B、C类地址这种一棒子打死的分配方式导致ip地址被浪费的问题，之前只能在这个基础上做子网划分

而CIDR出现的引入打破了基于类别的划分，引入了可变长度子网掩码（VLSM）的概念。CIDR使用前缀长度来表示IP地址的网络部分的位数，这样就可以更加灵活地分配IP地址，并实现对地址空间的高效利用

一个两千台主机的网络若使用B类网络会造成大量的地址浪费，而C类网络却只能容纳254台主机；但是有了CIDR那么就只需要分配8个C类网络就能容纳2032台主机（这种合并网络的操作在CIDR出现之前是不被允许的），这种多个网络合并成一个网络的网络就是超网