2.3 子网划分

如果按以上IP地址的分类直接划分网络，则会存在许多问题，例如，路由器的效率问题、IP地址的浪费问题等。因此在1991年，研究人员提出了子网（subnet）划分的概念。子网划分方案允许从主机位中取出部分位用作子网位，这样就可以将一个标准的IP网络划分成几个小的网络，从而将“网络ID+主机ID”二层结构变成“网络ID+子网ID+主机ID”的三层结构，以提高IP地址的利用率。

1.划分子网

可以将一个标准的IP地址（IP网络）根据需要划分为不同的几个子网络。子网划分还有助于在一个单位内部组织其业务流，同时可以使来自外部的源分组的选路更简单。外部的源分组无需知道目的子网的任何情况，因为所有的子网是在同一个标准网络地址下，且所有发往该网络中任何地址的分组都首先要经过一个路由器，然后由该路由器决定把数据向哪个子网发送。

要划分子网，可采取如下步骤。

（1）确定需要的网络ID数：

每个LAN子网一个。

每条广域网连接一个。

（2）确定每个子网所需的主机ID数：

每个TCP/IP主机一个。

每个路由器接口一个。

（3）根据上述需求，确定如下内容：

一个用于整个网络的子网掩码。

每个物理网段的唯一子网ID。

每个子网的主机ID范围。

2.子网掩码

要让上述方案有效，网络中的每台机器都必须知道主机地址的哪部分为子网地址，这是通过给每台机器分配子网掩码实现的。即使不划分子网，仍然要使用子网掩码，因为 Internet的标准规定：所有的网络都必须使用子网掩码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码。默认子网掩码中1的位置和IP地址中的网络位相对应，0的位置和主机位相对应，因此A、B、C三类IP地址的默认子网掩码如下：

A类地址的默认子网掩码为255.0.0.0，即0xFF000000。

B类地址的默认子网掩码为255.255.0.0，即0xFFFF0000。

C类地址的默认子网掩码为255.255.255.0，即0xFFFFFF00。

3.CIDR（无类域间路由选择）

划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。然而在1992年Internet仍然面临3个必须解决的问题：B类地址很快将要分配完毕；Internet主干上的路由表中的项目数急剧增加；整个IPv4的地址最终将会全部耗尽。因此IETF很快就研究出采用无类域间路由选择的方法解决前两个问题，再专门成立 IPv6工作组负责研究解决新版本 IP协议的问题。使用变长子网掩码（Variable Length Subnet Mask，VLSM）进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无类域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）。

它是 ISP 用来将大量地址分配给客户的一种方法。从 ISP 那里获得的地址块类似于192.168.10.32/28，这种斜线表示法指出了子网掩码中有多少位 1，例如，子网掩码是 255.255.224.0时，对应的CIDR值是/19。

当选定子网掩码和所要划分的IP地址之后，就可以根据子网掩码计算子网数和每个子网的主机数了。例如，子网掩码为255.255.255.192（/26），IP地址为192.168.10.0。子网数为2m-2，m为网络位数（如果系统支持全0和全1的子网号则不需减2），子网主机数为2n-2，n为主机位数。因此可知道子网位数为2位，可划分4个子网（假设系统支持全0和全1子网），主机位数为6位，每个子网的主机数为26-2=62台，因为主机位为全0和全1时分别是该子网号和广播地址，需要减掉2。因此可知，4个子网分别为：

子网192.169.10.0，主机IP为192.168.10.1～192.168.10.62，广播地址为192.168.10.63。

子网192.168.10.64，主机IP为 192.168.65～192.168.10.126，广播地址为192.168.10.127。

子网192.168.10.128，主机IP为 192.168.129～192.168.10.190，广播地址为192.168.10.191。

子网192.168.10.192，主机IP为 192.168.193～192.168.10.254，广播地址为192.168.10.255。

此外，思科（CISCO）也提供了一种更为快捷的子网划分方法，还是以子网掩码为255.255.255.192（/26），IP地址为192.168.10.0为例，同样先确定有4个子网，每个子网主机数为62，块大小即每个子网的大小为（256-子网掩码），即是256-192=64，从0开始不断增加，直到达到子网掩码值，中间的结果就是子网，即0、64、128、192，同样也可以达到目的并且更快速。

以一个B类网络的划分为例仔细说明思科的这种方法。假如要划分的IP地址是172.16.0.0，子网掩码是255.255.240.0，假设全0和全1子网可用。那么可划分的子网数为24=16，每个子网的主机数为212-2=4094。

有哪些合法的子网？256-240=16，因此子网为0、16、32、48直到240。下面列出使用子网掩码 255.255.240.0时，该 B类网络包含的前 4个子网，以及这些子网的合法主机地址范围和广播地址。

子网172.16.0.0，主机IP为 172.16.0.1～172.16.15.254，广播地址为172.16.15.255。

子网172.16.16.0，主机IP为 172.16.16.1～172.16.31.254，广播地址为172.16.31.255。

子网172.16.32.0，主机IP为 172.16.32.1～172.16.47.254，广播地址为172.16.47.255。

子网172.16.48.0，主机IP为 172.16.48.1～172.16.63.254，广播地址为172.16.63.255。

后面的子网以此类推。