論子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼在網(wǎng)絡(luò)中的作用論文

1、南昌職業(yè)學院學生畢業(yè)論文題 目：論子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼在網(wǎng)絡(luò)中的作用  系 別： 信息技術(shù)系 專 業(yè)： 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 班 級： GT1101 姓 名： 褚 余 糧 學 號： C103110101T 指導(dǎo)老師： 李 斌 2014 年 3 月摘要隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機信息網(wǎng)絡(luò)的迅速傳播，從根本上促進并改變了科研教育行業(yè)，加強了科研教育部門之間的信息交流、資源共享、科學計算和科研合作，成為國家教育和科研工作最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，從而促進了國家教育和科研事業(yè)的迅速發(fā)展。由于Internet的迅猛發(fā)展，IP地址空間不夠用的矛盾越來越突出，為了緩解這種矛盾，子網(wǎng)與子網(wǎng)劃分便很好的解決這個問題，

2、同時子網(wǎng)劃分可以減少，位于同一子網(wǎng)內(nèi)的相互通信的機器數(shù)量，使廣播域的范圍減小，抑制廣播風暴，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。關(guān)鍵詞：子網(wǎng)，子網(wǎng)掩碼，子網(wǎng)劃分，計算機網(wǎng)絡(luò)目 錄1 引言12 計算機網(wǎng)絡(luò)12.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義12.2 TCP/IP協(xié)議12.3 IP地址22.3.1 IP地址（IPv4）基本概念22.3.2 IP地址的分類22.3.3 IP的尋址規(guī)則33 子網(wǎng)43.1 子網(wǎng)的概念43.2 子網(wǎng)的作用44 子網(wǎng)掩碼44.1 子網(wǎng)掩碼的概念44.2 子網(wǎng)掩碼的作用54.3 確定子網(wǎng)掩碼數(shù)54.4 IP掩碼的標注65 子網(wǎng)的劃分65.1 子網(wǎng)劃分的概念65.2 子網(wǎng)劃分的作用65.3 如何進行子網(wǎng)劃

3、分76 總結(jié)9參考文獻10致 謝11附錄1：子網(wǎng)與子網(wǎng)劃分實例121 引言隨著電腦技術(shù)的普及和因特網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，因特網(wǎng)已作為二十一世紀人類的一種新的生活方式而深入到尋常百姓家。談到因特網(wǎng)，IP地址就不能不提，因為無論是從學習還是使用因特網(wǎng)的角度來看，IP地址都是一個十分重要的概念，INTERNET的許多服務(wù)和特點都是通過IP地址體現(xiàn)出來的。由于Internet的迅猛發(fā)展，IP地址空間不夠用的矛盾越來越突出，為了緩解這種矛盾，提出了子網(wǎng)劃分的概念，將原本一個網(wǎng)段但有數(shù)量眾多的電腦，劃分成了多個網(wǎng)段，最大化利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高IP地址的使用效率，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。2 計算機網(wǎng)絡(luò)2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的

4、定義計算機網(wǎng)絡(luò)，是將分布在不同地理位置的，具有獨立功能的計算機系統(tǒng)，利用通信設(shè)備和線路相互連接起來，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟件的支持下進行數(shù)據(jù)通信、實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)的集合。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。2.2 TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議，又叫網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，它包括上百個各種功能的協(xié)議，如：遠程登錄、文件傳輸和電子郵件等，而TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚€基本的重要協(xié)議。通常說TCP/IP 是Internet協(xié)議族，而不單單是TCP和IP。 TCP/

5、IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)包 (datagram)。TCP協(xié)議負責把數(shù)據(jù)分成若干個數(shù)據(jù)包，并給每個數(shù)據(jù)包加上包頭；IP協(xié)議在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣數(shù)據(jù)找到自己要去的地方。如果傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)失真等情況，TCP協(xié)議會自動要求數(shù)據(jù)重新傳輸，并重新組包?？傊?，IP協(xié)議保證數(shù)據(jù)的傳輸，TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸基于TCP/IP協(xié)議的四層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層，數(shù)據(jù)在傳輸時每通過一層就要在數(shù)據(jù)上加個包頭，其中的數(shù)據(jù)供接收端同一層協(xié)議使用，而在接收端，每經(jīng)過一層要把用過的包頭去掉，這樣來保證傳輸數(shù)據(jù)的格式完全一致。2.3 IP地址

6、 IP地址（IPv4）基本概念 Internet依靠TCP/IP協(xié)議，在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)不同硬件結(jié)構(gòu)、不同操作系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互聯(lián)。在Internet上，每一個節(jié)點都依靠唯一的IP地址互相區(qū)分和相互聯(lián)系。一個IP地址是用來標識網(wǎng)絡(luò)中的一個通信實體，（比如一臺主機），而基于IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，也都必須使用IP地址來進行標識。IP地址是一個32位二進制數(shù)的地址,由4個8位字段組成，每個字段之間用點號隔開,用于標識TCP/IP宿主機。每個IP地址都包含兩部分:網(wǎng)絡(luò)ID和主機ID。網(wǎng)絡(luò)ID標識在同一個物理網(wǎng)絡(luò)上的所有宿主機，主機ID標識該物理網(wǎng)絡(luò)上的每一個宿主機，于是整個Internet上的

7、每個計算機都依靠各自唯一的IP地址來標識。 IP地址的分類1A類IP地址一個A類IP地址由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0”， 地址范圍.1-126.255.255.254（二進制表示為：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110）?？捎玫腁類網(wǎng)絡(luò)有126個，每個網(wǎng)絡(luò)能容納1600多萬個主機。2B類IP地址一個B類IP地址由2個字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個字節(jié)的主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”，地址范圍128.1.0.1- 191.254.255.254（

8、二進制表示為：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111110 11111111 11111110）?？捎玫腂類網(wǎng)絡(luò)有16382個，每個網(wǎng)絡(luò)能容納6萬多個主機。3C類IP地址一個C類IP地址由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)的主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”。范圍192.0.1.1- 223.255.254.254（二進制表示為: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110）。C類網(wǎng)絡(luò)可達209萬余個，每個網(wǎng)絡(luò)能容納254個

9、主機。4D類地址用于多點廣播（Multicast）。D類IP地址第一個字節(jié)以“l(fā)ll0”開始，它是一個專門保留的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類地址被用在多點廣播（Multicast）中。多點廣播地址用來一次尋址一組計算機，它標識共享同一協(xié)議的一組計算機。 5E類IP地址 以“l(fā)lll0”開始，為將來使用保留。 全零（“0000”）地址對應(yīng)于當前主機。全“1”的IP地址（“255255255255”）是當前子網(wǎng)的廣播地址。6在IP地址的主要三種類型里，各保留了三個區(qū)域作為私有地址，其地址范圍如下：A類地址： IP的尋址規(guī)則 1網(wǎng)絡(luò)尋址規(guī)則A、網(wǎng)絡(luò)地址必須唯一。B、網(wǎng)絡(luò)標識不能以數(shù)字127

10、開頭。在A類地址中，數(shù)字127保留給內(nèi)部回送函數(shù)。 C、網(wǎng)絡(luò)標識的第一個字節(jié)不能為255。數(shù)字255作為廣播地址。D、網(wǎng)絡(luò)標識的第一個字節(jié)不能為“0”，“0”表示該地址是本地主機，不能傳送。2主機尋址規(guī)則A、主機標識在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)必須是唯一的。B、主機標識的各個位不能都為“1”，如果所有位都為“1”，則該機地址是廣播地址，而非主機的地址。C、主機標識的各個位不能都為“0”，如果各個位都為“0”，則表示“只有這個網(wǎng)絡(luò)”，而這個網(wǎng)絡(luò)上沒有任何主機。3 子網(wǎng)3.1 子網(wǎng)的概念由于Internet的迅猛發(fā)展，IP地址空間不夠用的矛盾越來越突出，為了緩解這種矛盾，提出了子網(wǎng)的概念。 子網(wǎng)：從上面可以得知，

11、IP地址均分為網(wǎng)絡(luò)位和主機位兩段，假設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)中的主機為400臺，那么分配一個C類地址不夠用，分配一個B類地址又顯得太浪費，在這種情況下，就提出了子網(wǎng)化的概念，子網(wǎng)的定義就是把主機地址中的一部分主機位借用為網(wǎng)絡(luò)位。如在一個B類地址172.16.0.0.0/23的地址段就可以滿足該網(wǎng)絡(luò)的需求。其中172.16.0.0/16稱為：.0/23稱為：子網(wǎng)。事實上，劃分子網(wǎng)是不能增加IP地址的個數(shù)的，劃分子網(wǎng)是為了增加靈活性，但是會減少有效的IP地址。3.2 子網(wǎng)的作用首先要明確為什么要劃分子網(wǎng)，VLSM(可變長子網(wǎng)掩碼)其中重要的一點借用主機地址，充當網(wǎng)絡(luò)地址從而達到節(jié)省IP地址資源，有效利用和規(guī)劃I

12、P地址，不造成浪費。其次，子網(wǎng)能夠減少位于同一子網(wǎng)內(nèi)的相互通信的機器數(shù)量，使廣播域的范圍減小，抑制廣播風暴，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。4 子網(wǎng)掩碼4.1 子網(wǎng)掩碼的概念 引入子網(wǎng)概念后，網(wǎng)絡(luò)位加上子網(wǎng)位才能全局唯一地標識一個網(wǎng)絡(luò)。把所有的網(wǎng)絡(luò)位用1來標識，主機位用0來標識，就得到了子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼是一個32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標識和主機標識，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠程網(wǎng)上。子網(wǎng)掩碼不能單獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分。子網(wǎng)掩碼的設(shè)定必須遵循一定的規(guī)則。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長度也是32

13、位，左邊是網(wǎng)絡(luò)位，用二進制數(shù)字“1”表示；右邊是主機位，用二進制數(shù)字“0”表示。附圖所示的就是IP地址為“192.168.1.1”和子網(wǎng)掩碼為“255.255.255.0”的二進制對照。其中，“1”有24個，代表與此相對應(yīng)的IP地址左邊24位是網(wǎng)絡(luò)號；“0”有8個，代表與此相對應(yīng)的IP地址右邊8位是主機號。這樣，子網(wǎng)掩碼就確定了一個IP地址的32位二進制數(shù)字中哪些是網(wǎng)絡(luò)號、哪些是主機號。這對于采用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)來說非常重要，只有通過子網(wǎng)掩碼，才能表明一臺主機所在的子網(wǎng)與其他子網(wǎng)的關(guān)系，使網(wǎng)絡(luò)正常工作。4.2 子網(wǎng)掩碼的作用子網(wǎng)掩碼是標志兩個IP地址是否同屬于一個子網(wǎng)的，也是32位二進制

14、地址，其每一個為1代表該位是網(wǎng)絡(luò)位，為0代表主機位。它和IP地址一樣也是使用點式十進制來表示的。如果兩個IP地址在子網(wǎng)掩碼的按位與的計算下所得結(jié)果相同，即表明它們共屬于同一子網(wǎng)中。掩碼的功能是說明有子網(wǎng)和有幾個子網(wǎng)，但子網(wǎng)數(shù)只能表示為一個范圍，不能確切講具體幾個子網(wǎng)，掩碼不說明具體子網(wǎng)號，有子網(wǎng)的掩碼格式(對C類地址):主機標識前幾位為子網(wǎng)號，后面不寫主機，全寫0。4.3 確定子網(wǎng)掩碼數(shù) 用于子網(wǎng)掩碼的位數(shù)決定于可能的子網(wǎng)數(shù)目和每個子網(wǎng)的主機數(shù)目。在定義子網(wǎng)掩碼前，必須弄清楚本來使用的子網(wǎng)數(shù)和主機數(shù)目。定義子網(wǎng)掩碼的步驟為：A、確定哪些組地址歸我們使用，比如我們申請到的網(wǎng)絡(luò)號為 “”，該網(wǎng)絡(luò)地

15、址為c類IP地址，網(wǎng)絡(luò)標識為“210.73”，主機標識為“a.b”。B、根據(jù)我們現(xiàn)在所需的子網(wǎng)數(shù)以及將來可能擴充到的子網(wǎng)數(shù)，用宿主機的一些位來定義子網(wǎng)掩碼。比如我們現(xiàn)在需要12個子網(wǎng)，將來可能需要16個。用第三個字節(jié)的前四位確定子網(wǎng)掩碼。前四位都置為“1”，即第三個字節(jié)為“11110000”，這個數(shù)我們暫且稱作新的二進制子網(wǎng)掩碼。 C、把對應(yīng)初始網(wǎng)絡(luò)的各個位都置為“1”，即前兩個字節(jié)都置為“1”，第四個字節(jié)都置為“0”，則子網(wǎng)掩碼的間斷二進制形式為：“11111111.11111111.11110000.00000000” D、把這個數(shù)轉(zhuǎn)化為間斷十進制形式為：“255.255.240.0” ，

16、這個數(shù)為該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。 4.4 IP掩碼的標注 1、無子網(wǎng)的標注法 對無子網(wǎng)的IP地址，可寫成主機號為0的掩碼。如IP地址210.73.140.5，掩碼為255.255.255.0，也可以缺省掩碼，只寫IP地址。2、有子網(wǎng)的標注法 有子網(wǎng)時，一定要二者配對出現(xiàn)。以C類地址為例。IP地址中的前3個字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)號，后一個字節(jié)既表明子網(wǎng)號，又說明主機號，還說明兩個IP地址是否屬于一個網(wǎng)段。如果屬于同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)間，這兩個地址間的信息交換就不通過路由器。如果不屬同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)間，也就是子網(wǎng)號不同，兩個地址的信息交換就要通過路由器進行。例如：對于IP地址為210.73.140.5的主機來說，其主機標識為00

17、000101，對于IP地址為210.73.140.16的主機來說它的主機標識為00010000，以上兩個主機標識的前面三位全是000，說明這兩個IP地址在同一個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中，這兩臺主機在交換信息時不需要通過路由器進行210.73.60.1的主機標識為00000001，210.73.60.252的主機標識為11111100，這兩個主機標識的前面三位000與011不同，說明二者在不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，要交換信息需要通過路由器。其子網(wǎng)上主機號各為1和252。 在計算子網(wǎng)掩碼時，我們要注意IP地址中的保留地址，即“ 0”地址和廣播地址，它們是指主機地址或網(wǎng)絡(luò)地址全為“ 0”或“ 1”時的IP地址，它們代表著本

18、網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，一般是不能被計算在內(nèi)的。5 子網(wǎng)的劃分5.1 子網(wǎng)劃分的概念子網(wǎng)劃分是將原本標準的網(wǎng)段繼續(xù)劃分成多個不同的網(wǎng)段，通過netmask（子網(wǎng)掩碼）區(qū)別不同的子網(wǎng)，對于不同的網(wǎng)段之間的訪問必須通過第三層交換的設(shè)備(路由器）才能實現(xiàn)，這就將原本一個網(wǎng)段但有數(shù)量眾多的電腦，劃分成了多個網(wǎng)段但每個網(wǎng)段所擁有的較少的地址使用，最大化利用了網(wǎng)絡(luò)資源。5.2 子網(wǎng)劃分的作用為了提高IP地址的使用效率，可將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為子網(wǎng)：采用借位的方式，從主機位最高位開始借位變?yōu)樾碌淖泳W(wǎng)位，所剩余的部分則仍為主機位。這使得IP地址的結(jié)構(gòu)分為三部分：網(wǎng)絡(luò)位、子網(wǎng)位和主機位。引入子網(wǎng)概念后，網(wǎng)絡(luò)位加上子網(wǎng)位才

19、能全局唯一地標識一個網(wǎng)絡(luò)。把所有的網(wǎng)絡(luò)位用1來標識，主機位用0來標識，就得到了子網(wǎng)掩碼。如下圖所示的子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換為十進制之后為：255.255.255.224 子網(wǎng)編址使得IP地址具有一定的內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)，這種層次結(jié)構(gòu)便于IP地址分配和管理，同時子網(wǎng)劃分也是為了減少廣播域。它的使用關(guān)鍵在于選擇合適的層次結(jié)構(gòu)-如何既能適應(yīng)各種現(xiàn)實的物理網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，又能充分地利用IP地址空間（即：從何處分隔子網(wǎng)號和主機號）。5.3 如何進行子網(wǎng)劃分子網(wǎng)劃分是通過借用IP地址的若干位主機位來充當子網(wǎng)地址從而將原網(wǎng)絡(luò)劃分為若干子網(wǎng)而實現(xiàn)的。劃分子網(wǎng)時，隨著子網(wǎng)地址借用主機位數(shù)的增多，子網(wǎng)的數(shù)目隨之增加，而每個子網(wǎng)中的可用

20、主機數(shù)逐漸減少。以C類網(wǎng)絡(luò)為例，原有8位主機位，28即256個主機地址，默認子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。借用1位主機位，產(chǎn)生21個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有27個主機地址；借用2位主機位，產(chǎn)生22個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有26個主機地址根據(jù)子網(wǎng)ID借用的主機位數(shù)，我們可以計算出劃分的子網(wǎng)數(shù)、掩碼、每個子網(wǎng)主機數(shù)，如表5-3-1：表5-3-1 C類IP網(wǎng)絡(luò)號借位示意圖劃分子網(wǎng)數(shù)子網(wǎng)位數(shù)子網(wǎng)掩碼（二進制）子網(wǎng)掩碼（十進制）每個子網(wǎng)主機數(shù)1211283426458332916416173258336464如上表所示的C類網(wǎng)絡(luò)中，若子網(wǎng)占用7位主機位時，主機位只剩一位，無論設(shè)為0還是1，都意味著主機位是全0或全

21、1。由于主機位全0表示本網(wǎng)絡(luò)，全1留作廣播地址，這時子網(wǎng)實際沒有可用主機地址，所以主機位至少應(yīng)保留2位。從上表可總結(jié)出子網(wǎng)劃分的步驟或者說子網(wǎng)掩碼的計算步驟：1確定要劃分的子網(wǎng)數(shù)目以及每個子網(wǎng)的主機數(shù)目。2求出子網(wǎng)數(shù)目對應(yīng)二進制數(shù)的位數(shù)N及主機數(shù)目對應(yīng)二進制數(shù)的位數(shù)M。3 對該IP地址的原子網(wǎng)掩碼，將其主機地址部分的前N位置 1或后M位置0 即得出該IP地址劃分子網(wǎng)后的子網(wǎng)掩碼。例如，對B類網(wǎng)絡(luò)135.41.0.0/16需要劃分為20個能容納200臺主機的網(wǎng)絡(luò)。因為162032，即242025，所以，子網(wǎng)位只須占用5位主機位就可劃分成32個子網(wǎng)，可以滿足劃分成20個子網(wǎng)的要求。B類網(wǎng)絡(luò)的默認子

22、網(wǎng)掩碼是255.255.0.0，轉(zhuǎn)換為二進制為11111111.11111111.00000000.00000000?，F(xiàn)在子網(wǎng)又占用了5位主機位，根據(jù)子網(wǎng)掩碼的定義，劃分子網(wǎng)后的子網(wǎng)掩碼應(yīng)該為11111111.11111111.11111000.00000000，轉(zhuǎn)換為十進制應(yīng)該為255.255.248.0?，F(xiàn)在我們再來看一看每個子網(wǎng)的主機數(shù)。子網(wǎng)中可用主機位還有11位，2112048，去掉主機位全0和全1的情況，還有2046個主機ID可以分配，而子網(wǎng)能容納200臺主機就能滿足需求，按照上述方式劃分子網(wǎng)，每個子網(wǎng)能容納的子網(wǎng)數(shù)目遠大于需求的主機數(shù)目，造成了IP地址資源的浪費。為了更有效地利用資源，我們也可以根據(jù)子網(wǎng)所需主機數(shù)來劃分子網(wǎng)。還以上例來說，128200256，即2720028，也就是說，在類網(wǎng)絡(luò)的16位主機位中,保留8位主機位，其它的1688位當成子網(wǎng)位，可以將B類網(wǎng)絡(luò)138. 96.0.0劃分成256(28)個能容納256111=253臺（去掉全0全1情況和留給路由器的地址）主機的子網(wǎng)。此時的子網(wǎng)掩碼為11111111.11111111.1111