【网络】IP子网划分详解

1、IP地址组成

 

                             IP地址组成示意图

IP地址由32位二进制组成，32位二进制分成了4字节，每字节8位，字节之间用符.（点）分隔，为了方便人们记忆，经常需要转换成十进制数字显示，每字节最大为255（十进制）即二进制表示为11111111（8个1）。

如255.255.255.128转换成二进制结果如下（具体转换方法后面介绍，也可以用在线转换工具转换http://www.023wg.com/jinzhi/），

11111111.11111111.11111111.10000000

那么255对应11111111是怎么来的呢，方法就是255除以2取余数（余数只有1或0两种，小学我们就学过除法哦）直到除尽为止,取余数时最后一个剩余数放左边，余数从后往前依次排列。

如255/2=127余1

127/2=63余1

63/2=31余1

31/2=15余1

15/2=7余1

7/2=3余1

3/2=1余1

还剩1

依次最后一个剩余数放左边到→排列为11111111。

再举例128的二进制10000000如何得来的，按照前面的算法规则，

128/2=64余0

64/2=32余0

32/2=16余0

16/2=8余0

8/2=4余0

4/2=2余0

2/2=1余0

还剩1

依次最后一个余数放左边得出10000000，这里有个注意点不知大家发现没有，十进制转二进制时最后都是剩余数1哦。

提问，请大家算出64的二进制是多少？看到这里大家知道为什么每字节最大为255了吗？答案可进认证网络工程师QQ群474079428获取。

那么二进制转成十进制如何计算呢？我们后面再介绍。

2、默认子网掩码

A类网络的默认子网掩码为255.0.0.0，B类网络的默认子网掩码为255.255.0.0，C类网络的默认子网掩码为255.255.255.0，至于为什么是这样，答案可以说是RFC规定的，也可以是…..哦，解释起来好像有点长，大家可以进群聊聊或搞懂本文的主题后再去了解也行，暂时记住这三类就行了。

3、理解2的幂

2的幂也称为2的指数，还称为2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，大家记住下面的2的幂的结果，不需要死记硬背，有记忆技巧，后面介绍。

2 ¹=2

2²=4

2³=8

2⁴=16

2⁵=32

2⁶=64

2⁷=128

2⁸=256

记忆技巧，不知大家发现没，由于是2的幂，所有相邻的幂的前后都是相差2倍，所以只要知道其中一个幂值，就知道相邻的幂的值。

理解了2的幂，那么我们来回答前面的问题，二进制如何计算转换成十进制数。同样举例，11111111转成十进制如何计算呢？

从右往左开始依次以每位二进制数值×2的0次幂、2的1此幂、2的2此幂依次类推，算出结果相加得到的和就是十进制数。

1×2⁰+1×2¹+1×2²+1×2³+1×2⁴+1×2⁵+1×2⁶+1×2⁷=1+2+4+8+16+32+64+128=255，这里0次方到7次方刚好8位，注意任何的0次方都是1哦。

再举例，11100000

0×2⁰+0×2¹+0×2²+0×2³+0×2⁴+1×2⁵+1×2⁶+1×2⁷=0+0+0++0+0+32+64+128=224

4、CIDR

CIDR（无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing）。CIDR最大的特点是用斜杠（/）来表示子网掩码，指出了子网掩码中有多少位1。这种表示方法我们经常在运营商给我的IP地址中看到，我们经常需要根据这种表示方法算出我们的可用IP地址是哪些。

假如电信给了我们这段地址61.168.1.32/28，我们可用的IP地址是多少呢？这个问题我们先不回答，等后面详细讲解子网划分自后再回头来看。

A类网络默认子网掩码是255.0.0.0，用CIDR表示为/8

B类网络默认子网掩码为255.255.0.0.0，用CIDR表示为/16

C类网络默认子网掩码为255.255.255.0，用CIDR表示为/24

看到这里，大家知道了吧，/8表示占用8位1，即占用一个字节，/16表示占用16位1，即2字节，/24占用24位1，即占用3字节，大家记住这个默认规则，是后面学习子网划分以及以后心算子网划分的重要技巧。

举例，子网掩码255.255.255.128，用CIDR表示是多少呢？首先这是个C类网络地址，前面三个字节都是255，转换成二进制都为1，即11111111.11111111.11111111，即24位1。128转换成二进制位10000000，即1占用了一位。整个子网掩码占用了25位1，所以用CIDR表示为/25，即255.255.255.128（/25），假如IP段为192.168.1.0，用CIDR表示则为192.168.1.0/25。

再举例，192.168.1.0,255.255.255.192，用CIDR表示？首先判断出是C类网络，前面占用了3字节（24位）1，192换算成二进制位11000000，占用了2位1，总共是26位1.所以CIDR表示为192.168.1.0/26。

提问，192.168.1.0/28，大家能算出子网掩码是多少吗？提示，这里就是根据前面的计算方法一样反推回来算

下面开始学习子网划分，在实际项目中划分之网之前，首先得搞懂以下几个需求：

1、需要划分成多少个网络（子网）？

假如要划分4个网络，则2^X=4，X=2、要划分8个网络，则2^X=8，X=3，现在知道为什么要先搞懂2的幂了吧，这里X就是=2的幂值。

那么X代表什么意思呢？X就是取值多少位1，如11000000，就是借2位，即X=2，反推知道一个字节（8位）如果为11000000，则表示可以划分4个网络（2²=4）；如果为11110000，则表示借4位，可以划分16个网络（2⁴=16）。

2、每个网络需要多少个IP？

计算公式：2^y-2，y代表取值多少位0，如11111000，代表取值3位0，即y=3,得出2³=8-2=6，即每个网络可用的IP数量是6个。

假如每个网络需要60台主机的IP，那么如何计算呢？即2^y≥60，根据2的幂算法得出，2⁶=64-2=62，所有y的值为6。

这里公式里为什么要减2呢？请大家先思考下，后面重庆网管博客将详细介绍。

3、有哪些子网网络（块大小）？

计算公式：256-子网掩码。假如子网掩码为255.255.255.192，则块大小为256-192=64，即块大小为64。从0开始以64为基数不断递增，直到达到子网掩码值，中间的结果即为子网，本例中子网即0、64、128、192。

再举例，加入子网掩码为255.255.255.128，则块大小为256-128=128，即块大小为128，子网0、128。

4、每个子网的子网号和广播地址是多少？

子网号很简单，即子网块值，如掩码为192，则子网块为256-192=64，得出子网为0、64、128、192，即子网号为0、64、128、192。再如掩码为128，则子网为128，则子网好0、128。

广播地址也很简单，总是下一个子网前面的数。如子网号为0、64、128、192、则广播地址为63、127、191。再如子网号为0、128，则广播地址为127.

看到这里大家知道为啥在计算每个网络可用的IP数时，公式里要-2吗？这是因为每个子网号（子网号也是一个IP地址）和广播地址是不能配给主机用的。至于为啥不能配给主机用？这个不在本主题讨论范围内，想了解的朋友可用进入认证网络工程师QQ群474079428讨论。

5、每个子网的可用（合法）的主机地址是哪些？

规则就是除去每个每个子网的子网号、广播地址，剩下的就是可用的主机地址，如子网号为0、64、128、192，则可用的主机地址为1-62、65-126、129-190，因为0是子网地址，63是广播地址，同样128、192是子网地址，127、191是广播地址。

6、C类网络子网划分

举例，192.168.10.0,255.255.255.224

1、可划分成多少个子网？

根据前面的知识，首先把224转换成二进制，得出为11100000，1占了3位，因此2³=8，可用划分8个子网。

2、每个子网有多少个可用的IP？

这里看0占了5位，因此2⁵-2=30，可用IP数为30.

3、有哪些子网网络？

256-224=32，即以32为基数不断递增，直到224，即0、32、64、96、128、160、192、224。即192.168.10.0、192.168.10.32、192.168.10.64、192.168.10.96、192.168.10.128、192.168.10.160、192.168.10.192、192.168.10.224。

4、每个子网网络的广播地址是多少？

每个子网网络的广播地址总是下一个子网前面的数，即31、63、95、127、159、191、223，即192.168.10.31、192.168.10.63、192.168.10.95、192.168.10.127、192.168.10.159、192.168.10.191、192.168.10.223。

5、每个子网的可用地址是哪些？

即减去每个子网的子网地址和广播地址，剩下的就是可用地址。本例中的可用地址为1-30、33-62、65-94、129-158、161-190、193-222。

再举例，192.168.10.0/30

1、可划分成多少个子网？

因为CIDR表示的子网掩码，首先得算出占用了多少位1，即30-24（因为是C类网络，前面三个字节都是255，即8位1，共24位1）=6，即6位1。所以2⁶=64，即64个子网。

2、每个子网有多少个可用的IP？

因为1位占了6个，0位只有2个了，得出2²-2=2，所以是2个可用IP地址。

3、有哪些子网网络？

因为1位占了6个，所以得出2¹+2²+2³+2⁴+2⁵+2⁶=252，即256=252=4，得出块大小为4，子网网络为0、4、8、12、16、……、240、244、248、252，即192.168.10.0、192.168.10.4、192.168.10.8、……192.168.10.248、192.168.10.252.

4、每个子网网络的广播地址是多少？

下一个子网之前的数字，即192.168.10.3、192.168.10.7、192.168.10.11、……、192.168.10.247、192.168.10 .251，你算对了吗。

5、每个子网的可用地址是哪些？

除去子网地址和广播地址就是可用地址，本例中的可用地址为1,2、5,6、……、249,250。

无论是A类、B类、C类网络，在使用子网掩码/30时，每个子网只包含2个主机地址，这种子网掩码只适合用于点到点链路。

7、B类网络子网划分

通过前面的知识我们知道B类地址中，有16位可用的主机地址，这意味着我们可将其中的14位用于子网划分，因为至少要保留2位用于主机编址。

举例，172.17.0.0  255.255.128.0

1、可划分成多少个子网？

首先128转换成二进制位10000000，因为此例是属于B类网络，至少需要保留16位掩码位（16位1）所以此处x=1,得出2¹=2。答案是可以划分2个子网。

2、每个子网有多少个可用的IP？

这里0位总共占了15位，2¹⁵-2=32766.

3、有哪些子网网络？

256-128=128，即0.0、128.0，得出172.17.0.0、172.17.128.0

4、每个子网网络的广播地址是多少？

下一个子网之前的数字，172.17.127.255、172.17.255.255.

5、每个子网的可用地址是哪些？

子网0.0第一个可用地址为172.17.0.1，最后一个可用地址为172.17.127.254；子网128.0第一个可用地址为172.17.128.1，最后一个可用地址为172.17.255.254.

再举例，172.17.0.0/20

1、可划分成多少个子网？

因为此例是属于B类网络，至少需要保留16位掩码位（16位1）所以此处x=4,得出2⁴=16。答案是可以划分16个子网。

2、每个子网有多少个可用的IP？

这里1位占了4位，所以这里0位总共占了12位，2¹²-2=4094.

3、有哪些子网网络？

因为1位占了4位，得出2⁴+2⁵+2⁶+2⁷=240。

256-240=16，即0.0、16.0、……、240.0，得出172.17.0.0、172.17.16.0、……、172.17.240.0。

4、每个子网网络的广播地址是多少？

下一个子网之前的数字，172.17.15.255、……、172.17.223.255.

5、每个子网的可用地址是哪些？

子网0.0第一个可用地址为172.17.0.1，最后一个可用地址为172.17.15.254；……。

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