计算机网络：网络层 —— IPv4 地址的应用规划

IPv4地址的应用规划

IPv4地址的应用规划是指将给定的 IPv4地址块 (或分类网络)划分成若干个更小的地址块(或子网)，并将这些地址块(或子网)分配给互联网中的不同网络，进而可以给各网络中的主机和路由器的接口分配 IPv4地址。

前置阅读：计算机网络：网络层 —— IPv4 协议的表示方法及其编址方法

一般有两种方法划分子网：

• 定长的子网掩码（Fixed Length Subnet Mask, FLSM）：所划分出的每一个子网都使用同一个子网掩码。每个子网所分配的IP地址数量相同，容易造成地址资源的浪费

• 变长的子网掩码（Variable Length Subnet Mask, VLSM）：所划分出的每一个子网可以使用不同的子网掩码。每个子网所分配的IP地址数量可以不同尽可能减少对地址资源的浪费。

定长的子网掩码

• 应用需求：每个网络所需的IP地址（主机地址、路由器接口的地址、网络地址、广播地址）数量：

  • 网络1：9 个 IP 地址
  • 网络2：28 个 IP 地址
  • 网络3：15 个 IP 地址
  • 网络4：13 个 IP 地址
  • 网络5：4 个 IP 地址

• 网络号和主机号：申请到的 C 类网络地址是 218.75.230.0。C类网络默认的子网掩码是 255.255.255.0，这意味着只有最后一个字节可用于主机编号。为了满足多个子网的需求，需要从主机编号中借出一些位来增加子网的数量，从主机号借用 3 比特作为子网号：

  • 子网数量：$2^3=8$ （满足应用需求）
  • 每个子网上可分配的地址数量：$2^{(8-3)}=32$（满足应用需求）
  • 每个子网实际上有 $32-2=30$ 个可用地址

• 子网掩码：从主机编号中借出3位来作为子网编号，那么新的子网掩码是 255.255.255.224（即 11111111.11111111.11111111.11100000）。这个掩码意味着前 24 位是网络号，最后 8 位中的前 3 位用来表示子网号，剩余 5 位表示主机号。

使用子网掩码 255.255.224.0 对 C 类网络 218.75.230.0 进行子网划分的细节，每个子网的详细信息：

子网	网络地址	广播地址	可分配地址
1	218.75.230.0	218.75.230.31	218.75.230.1~218.75.230.30
2	218.75.230.32	218.75.230.63	218.75.230.33~218.75.230.62
3	218.75.230.64	218.75.230.95	218.75.230.65~218.75.230.94
4	218.75.230.96	218.75.230.127	218.75.230.97~218.75.230.126
5	218.75.230.128	218.75.230.159	218.75.230.129~218.75.230.158
6	218.75.230.160	218.75.230.191	218.75.230.161~218.75.230.190
7	218.75.230.192	218.75.230.223	218.75.230.193~218.75.230.222
8	218.75.230.224	218.75.230.255	218.75.230.225~218.75.230.254

通过使用定长的子网掩码 255.255.224.0，原 C 类网络 218.75.230.0 被成功划分为 8 个子网，每个子网都有足够的 IP 地址来满足各自的网络需求。

• 根据需求分配子网给各网络：从子网 1~8 中任选 5 个分配 网络1~网络5，这里采用的原则是尽量使每个网络获得的IP地址数量与其需求相匹配，同时避免浪费地址空间。

变长的子网掩码

• 应用需求：从地址块 218.75.230.0/24 中取出5个地址块：/30，/28，/28，/28，/27，按需分面给图中的5个网络。

• 在地址块中选取子块的原则：每个子块的起点位置不能随便选取，只能选取主机号部分是块大小整数倍的地址作为起点。建议先为大的子块选取。