CCNAIP子网划分

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IP子网划分：
网络层一开始呢，先给大家讲一下IP地址和子网划分。IP地址是32位的，采用点分十进制的方式去表示。它在三层，表示出不同的节点和网络。IP地址和MAC地址一样，也有别称，IP地址又叫网络地址或者逻辑地址。

早期的IP地址采用的是二级结构，网络位+主机位。网络位是什么呢？就是用来表示某一个网络的，一个ip网络就是一个网段，也是一个广播域，一个局域网。不同的局域网它们本质上，ip网络号不同，所以不能进行直接通信。主机位是什么呢？它是在一个网络内，唯一的标示一个终端。一般情况下我们都讲主机IP地址，这里的主机就是指终端。这个网络位和主机位在一起才是完整的IP地址。那不同主机的网络号相同，那就说明这些主机是同一个局域网内。我们来看IP地址的点分十进制是怎么表示的。一共32位，把它分成四个部分，每个部分都是8位，再把每个8位单独的化成十进制，用点把它们区分开，就变成了点分十进制，这样就成了IP地址。

这里需要大家去掌握二进制和十进制的转化。大家知道二进制和十进制是怎么转换的吗？首先大家知不知道什么是十进制？就是逢十进一，它是由0123456789组成的，9之后就要进位，变成10，这个能理解吧？那二进制也是一样的，它是逢二进一，二进制只有0和1,1之后就要进位变成10，所以2用二进制表示就是10。那3呢，加1变成11。11之后又要进位对吧？变成100，所以4就是100。从0到19对应的二进制都在这，这个最好背的滚瓜烂熟，用的非常多。那我想去知道192的二进制是多少，你要怎么办？一个一个这样加上去，其实这是一种办法，只是这样算很耗时间，那我来给大家讲一个简便的计算方法。【打开txt】2的0次方是多少？1。2的一次方呢？2=10。2的2次方是4=100，2的3次方是8=1000,4次方是16=10000,5次方是32=100000,这样大家有没有发现什么规律？可不可以一口气报给我2的6次方是多少？1000000。是不是几次方就在1后面加几个0？好，那可以反推吧？1后面几个0就是2的几次方？对不对。这样，1100这个数字转换成十进制是多少？是不是可以把1100拆成1000+100，那就很好办了，2的3次方+2的2次方。那大家自己再算一个10011100【2^7+2^4+2^3+2^2=156】这是二进制转十进制，十进制转二进制怎么转？就用192来举例，192在哪两个数字之间？2的8次方是256,2的7次方是128，那就先记128，还剩多少？64，所以192=128+64,2^7+2^6，这样就是10000000+1000000=11000000。好，大家再自己算一个168转二进制是多少。【168=128+32+8,10000000+100000+1000=10101000】这里是二的零次幂到二的七次幂对应的数字，大家最好去记住，这样便于我们之后去计算ip地址。还有二的八次方等于256、二的九次方等于512、二的十次方等于1024。

我们之前讲了网络号的作用，就是区分呢不同的ip网络，路由器一个接口就是一个网络，就是一个广播域。所以这里有两个接口，就是两个广播域，两个网络。左边是一个网络，右边是一个网络，他们的网络号是不同的，就是所属的网段不同。

那我们根据IP地址的网络位个数的不同，可以把它分为以下几类。A类：网络位8位+主机位24位、B类：网络位16位+主机位16位、C类：网络位24位+主机位8位。那A类，它的第一个数字必须要是0，所以可以表示成0xxxxxxx.那这8位的范围就是0--127，同理，B类的前两个数字必须是10，表示成10xxxxxx，那范围是128--191，C类的前三个数字必须是110，表示成110xxxxx，范围是191--223。那这ABC类都是ipv4的单播地址。D类，是组播ipv4地址，固定前缀是1110，表示成1110xxxx，所以范围是224--239.最后一个E类，我们用不到，是给科学家用的，科研保留。表示成11110xxx，范围是240--247。

还有一些特殊的IP地址，我来一一介绍。1：全0，表示所有网络，代表任意节点，常用于指定默认路由，2：全1，表示全网广播地址，代表所有节点，3：网络号为127，主机号任意，表示回环地址，常用于回环测试，那这样，ABC类地址，用户可以使用的范围就是A：1--126，B：128--191，C：192--223。4：网络号任意，主机号全为0，表示网络地址，代表特定网段，我们对于一个主机IP地址，想要得到它的网络地址，就是把网络位不变，主机号全为0，得到的就是这个主机的网络地址。5：网络位任意，主机号全为1，它表示网段的广播地址，就是一个网络内的广播，代表特定的网段所有节点。注意啊，任何一个主机地址都肯定有一个网络地址和广播地址。【比如192.168.1.1，它的网络地址和广播地址是多少？算一下。网络地址192.168.1.0 广播地址192.168.1.255】为什么呢？怎么知道它这个IP地址前24位是网络位的？就根据第一个十进制数192来判断的吧，192在C类地址的范围内，所以网络位为24位。

这是私有地址，有三类，先去记住它。A：10.0.0.0--10.255.255.255，B：172.16.0.0--172.31.255.255，C：192.168.0.0--192.168.225.255。什么是私有地址呢？就是在公网上不能被识别的地址，就是私有地址。

下面是IP地址的计算，10.0.0.0，这是一个A类的地址，那如果给你分配一个这样的网络号，你可以承载多少台主机？【2^24 -2】减2是因为一个网络号一个广播号不可用。那如果把这个10换成11.12.20.30，那它的能有多少台主机？还是那么多吧？所以说，在A类地址中，一个网络内最大的主机个数是【2^24-2】。那我们来看一下B类地址，【2^16-2=65534】主机位是16位，C类【2^8-2=254】。那我们现在就可以知道，当一个网络内的主机数不超过254，那就可以用C类地址，同理，你如果不超过65534，你就可以用B类，那比65534还大，就用A类。那现在啊，网络内的主机数是255怎么办？能不能用C？不能，那就只能用B。那用B理论上是可以的，但是你用B发现255还没有65534的零头大，剩下的地址又不能分给其他的网络用，因为你们是不同的局域网的，这样是不是非常的浪费？我们都讲ipv4现在地址都不够用了，你还这么浪费，不好吧？那我们可不可以想办法把这个B类的大网络，划分成小网络？

这样就有了一个技术，叫做子网划分。什么是子网划分？我们先来讲一下它的定义：就是将一个标准的主网（标准的A类、B类、C类）逻辑上划分成若干个网络位相同的子网。子网划分之后，这个二级地址就变成三级地址了，主网络号+子网号+主机号，主网络号和子网号合在一起是网络号。那主网络号是什么呢？就是这个标准的ABC三类地址的网络号。子网号呢？从主机号借来的。主机号说，你借可以，但是你要守规则，那这里就有了借用的原则：第一、必须从第一位的主机号开始借位，这个第一位是从左往右数的，就是挨着网络位的。【10.0000 0000.0000 0000.0000 0000 那必须从10之后的0开始借位】第二、必须连续依次借位，不能跳着借位，注意是连续依次！这是我们在借用的时候需要注意的。那继续，看10.0.0.0，如果我借了一位，可以产生多少个子网？2个吧，一个0一个1。那借两位呢？00 01 10 11，那就是四个。现在计算：如果借用了九位主机位充当子网，可以产生多少个子网？【很显然2^9=512】也就是说借了多少位，子网位就是2的多少次方。再计算：如果你要产生5个子网，你需要借多少位？【2^x>=5>=2^(x-1)】解出来是3，这样算出来的的数是最合适的。

那现在，有一个公司，它有一个大网络，那不同的部门我们给它分成不同的子网。好，那假设有5个部门，每个部门上网的人数都不一样。A:102 B:60 C:29 D:11 E:3，现在给公司分配一个C类地址，比方说是192.168.100.0，那你给5个部门去分配这个地址，变成5个子网。拿到这个题目怎么做？首先看是5个部门，就是5个子网，那需要向主机位借多少位？3位。那现在可以给我们借的就是后面8位【192.168.100.0000 0000 借之后192.168.100.000 00000】那这样最多可以有多少个主机？【2^5-2=30】30个主机，CDE部门都可以满足需求吧，那AB部门怎么办？30个主机不够他们去分配，但是一个C类地址可以产生254个主机地址吧，那你这5个部门加在一起还没254大呢，按说C是可以用的啊，怎么不可以呢？这个和子网划分有关，子网划分说了要子网位必须相同，【一块蛋糕，平均分成5份，如果前两份多一点，后面少一点就可以了】那现在怎么做呢？先从部门多的开始分配，A的主机有102台，那需要多少位主机位呢？【2^x>=102>=2^(x-1)】这样求出来x就是需要的主机位个数吧？算出来是7，同理算出来BCDE分别要6543位的主机位。先看A，它需要7位的主机位，那剩下的一位就是子网位，我们讲子网位要从左往右开始划分吧，所以【192.168.100.0 0000000】那这样子网位有两种可能，一个0一个1，那我们随便给它取一个1给A，那么A的网络号就是192.168.100.128，网络位有多少个？24+1. 那我把这个网络号给A了之后，还剩一个192.168.100.0。这样B需要2个子网位，【192.168.100.00 000000】第二位又可以一个0一个1，我们随便取个01，那B的网络号就是192.168.100.64，网络位个数是24+2。同理，C部门，【192.168.100.000 00000】随便取个001，网络号就是192.168.100.32，个数是24+3,。D部门【192.168.100.0000 0000】取个0001，这样网络号就是192.168.100.16，个数是24+4。E就是【192.168.100.00000 000】取个00001，这样网络号是192.168.100.8，个数是24+5。用这个方法是不是给这个公司5个部门都分配到了合适的网络号，并且还有剩余吧！但是这个思路明显和子网划分不太一样，叫做VLSM。

VLSM叫做可变长子网掩码。它和子网划分的区别就是，可以将一个主网划分成若干个网络位不相同的子网。它的精髓可以总结为“子网中再划分子网”，前面讲的这个例子要把它记下来，回去再理解一下，自己做一做加深记忆。

那我们再看一个问题，最开始的192.168.100.0 是24位的C类网络地址，那最后还有个192.168.100.0 是29位的网络地址，这两个是不一样的吧，那我现在要你求192.168.100.1的网络地址和广播地址，你觉得它应该是多少？你是不是没法求？因为你根本就不知道它的网络号是多少位的吧，这有24位的有29位的。那我告诉你这个网络是24位的，你就能很容易的知道它网络地址是192.168.100.0，广播地址是192.168.100.255。网络是29位的网络地址就是192.168.100.0，广播地址是192.168.100.7。那么我们是不是就应该用一个东西去区分它们，这样它们就看起来不一样，就方便去求了？就有了子网掩码。它就是用来表示出IP地址中的网络位和主机位，怎么表示呢？网络位全为1，主机位全为0。这样的话，我给你一个IP地址192.168.100.1，再给你一个子网掩码255.255.255.0，255是不是8个1转化过来的，那它就有24个1，也就是说网络位是24位，主机位是8位，这样很容易求IP地址的网络号和广播号了吧！分别是192.168.100.0,192.168.100.255。我再变一下子网掩码，变成255.255.255.240，IP地址不变，网络号和广播号是多少？子网掩码是这么多，那前三个255就是24位的网络位，后面的240转化成二进制是多少？【11110000】所以后面还有4位，一共是28位的网络位。这样网络号就是192.168.100.0，广播号是192.168.100.15。子网掩码要注意一点，就是它中间的0和1不能交叉出现。这就是子网掩码。

那现在这个公司很大，划分了很多个子网，那每个部门之间不能直接通信，那我要和你通信就要去借助三层设备，就去查找三层设备上存的地址信息，那很多个子网，存的信息也很多吧。那作为公司的一把手，想很方便的去找到这个公司的员工，不要去一条一条的查找，就是不要知道你是哪个网段的，只要知道你是我们公司就可以。比如说这个公司有192.168.0.0的网段，192.168.1.0,192.168.2.0,192.168.3.0，它们都是24位的，我想把它变成一个网段，这样就不需要一条一条查，直接就知道是不是这个公司的就行。那怎么合成一条呢？就一个原则：从左往右相同的位是网络位，不同的位开始都是主机位。我们来结合这个例子去讲解。这四个网段前面16位都是相同的192.168那肯定是网络位对吧。那0是0000 0000，1是0000 0001，2是0000 0010，3是0000 0011，这样的话，到哪里开始不一样？到第7位开始不一样吧？前6位都是一样的，那所以啊，网络位就是前22位，后10位都是主机位。这样四个网段就可以用一个192.168.0.0  22位的网络去表示，我们把这样的网络称为超网，这样的技术叫做CIDR无类域间路由。对它来说，没有ABC类的概念，它是用地址块去划分IP地址的。

网段采用二元组的形式去表示，具体怎么表示呢，就是网络前缀/网络位，这样去表示。那刚刚的那个就可以表示成192.168.0.0/22。

有了CIDR它的好处减少了网络数目，缩小了路由选择表，从网络流量、cpu和内存方面来说，开销更低。

这就是IP地址和子网划分。这一章有很多计算要回去多练练，以后做起来可以更熟练。

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