網絡故障解決方案之非標準子網劃分(圖)

2019-11-04 21:45:38

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供稿：網友

　　當一個組織申請了一段ip地址后，可能需要對IP地址進行進一步的子網劃分。例如，某規模較大的公司申請了一個B類IP地址166.133.0.0。假如采用標準子網掩碼255.255.0.0而不進一步劃分子網，那么166.133.0.0網絡中的所有主機（最多共65534臺）都將處于同一個廣播域下，網絡中充斥的大量廣播數據包將導致網絡最終不可用。
　　
　　解決方案是進行非標準子網劃分。非標準子網劃分的策略是借用主機號的一部分充當網絡號。具體方法是采用新的、非標準子網掩碼，而不采用默認的標準子網掩碼。
　　
　　例如，B類地址166.133.0.0，不使用標準子網掩碼255.255.0.0，而是使用非標準子網掩碼，如255.255.255.0、255.255.240.0等將網絡劃分為多個子網。
　　
　　如圖1所示。我們借用原來屬于主機號范圍的第3個位域充當子網號范圍，即借用了8位主機號充當子網號。所采用的新子網掩碼是：255.255.255.0，該子網掩碼將這個B類的大網絡166.133.0.0又劃分成為254個小的子網（全0和全1的子網號不能使用）。對于這254個子網來說，每個子網各自又可以容納254臺主機。
　　　

　　圖1　非標準子網劃分
　　
　　下面，我們分別以C、B、A類IP地址為例具體討論非標準子網劃分。
　　
　　1　對C類網絡進行非標準子網劃分
　　
　　對于標準的C類IP地址來說，標準子網掩碼為255.255.255.0，即用32比特IP地址的前24比特標識網絡號，后8比特標識主機號。因此，每個C類網絡下共可容納254臺主機（28-2）。
　　
　　現在，我們先考慮借用2比特的主機號來充當子網絡號的情形。如圖2所示。
　　　

　　圖2　借用2比特的主機號來充當子網絡號
　　
　　在圖2中，為了借用原來8位主機號中的前2位充當子網絡號，采用了新的、非標準子網掩碼255.255.255.192。
　　
　　采用了新的子網掩碼后，借用的2位子網號可以用來標識兩個子網：01子網和10子網（子網號不能全為0或1，因此00、11子網不能用）。
　　
　　首先，對于01子網來說，其網絡號的點分十進制的形式為：210.31.233.64，該子網的最小IP地址為：210.31.233.65，最大IP地址為：210.31.233.126，共可容納62臺主機。對該子網的直接廣播地址為：210.31.233.127。如圖3所示。
　　　

　　圖3　 01子網計算過程
　　
　　其次，對于10子網來說，其網絡號的點分十進制的形式為：210.31.233.128，該子網的最小IP地址為：210.31.233.129，最大IP地址為：210.31.233.190，共可容納62臺主機。對該子網的直接廣播地址為：210.31.233.191。
　　
　　同理，還可以借用3位、4位、5位、6位主機號充當子網號。表1總結了對C類IP地址借用不同位數的主機號時應采用的子網掩碼，以及可劃分為多少個子網和每個子網可容納的主機數。注重，借1位或7位無效。
　　　

　　2　對B類網絡進行非標準子網劃分
　　
　　對于標準的B類IP地址來說，標準子網掩碼為255.255.0.0，即用32比特IP地址的前16比特標識網絡號，后16比特標識主機號。因此，每個B類網絡下共可容納65534臺主機（216-2）。
　　
　　我們同樣先考慮借用2比特的主機號來充當子網絡號的情形。如圖4所示。
　　　

　　圖4　借用2比特的主機號來充當子網絡號
　　
　　在圖4中，為了借用原來16位主機號中的前2位充當子網絡號，采用了新的非標準子網掩碼255.255.192.0。
　　
　　采用了新的子網掩碼后，借用的2位子網號可以用來標識兩個子網：01子網和10子網（子網號不能全為0或1，因此00、11子網不能用）。
　　
　　首先，對于01子網來說，其網絡號的點分十進制的形式為：166.133.64.0，該子網的最小IP地址為：166.133.64.1，最大IP地址為：166.133.127.254，共可容納16382臺主機。對該子網的直接廣播地址為：166.133.127.255。如圖5所示。
　　　

　　圖5　 01子網計算過程
　　
　　其次，對于10子網來說，其網絡號的點分十進制的形式為：166.133.128.0，該子網的最小IP地址為：166.133.128.1，最大IP地址為：166.133.191.254.，共可容納16382臺主機。對該子網的直接廣播地址為：166.133.191.255。
　　
　　同理，還可以借用3位、4位、5位、6位、7位、8位甚至更多位主機號來充當子網號，表2總結了對于B類網絡常用的、借用不同位數的主機號時應采用的子網掩碼，以及可劃分為多少個子網和每個子網可容納的主機數。注重，借1位或15位無效。
　　　

　　3　對A類網絡進行非標準子網劃分
　　
　　仿照前面的分析，我們可以得出A類網絡常見的子網劃分方式及其相關數據，如表3所示。
　　　

　　4　全0和全1網段
　　
　　回想前面的例子中，將C類網絡210.31.233.0劃分為兩個子網210.31.233.64和210.31.233.128后，每子網可容納62臺主機，兩個子網共可容納124臺主機。而在未劃分子網前，該C類網絡210.31.233.0可以容納254臺主機。也就是說，劃分子網后浪費了一半的IP地址（即210.31.233.1-210.31.233.63和210.31.233.192-210.31.233.254）。
　　
　　這里造成IP地址空間浪費的主要原因是RFC 1009中規定劃分子網時，子網號不能全為0或1，我們將其稱為全0與全1網段。
　　
　　RFC 1009保留全0與全1網段未用是因為在某些時候采用全0與全1網段會導致IP地址的二義性。
　　
　　例如，為了將標準C類網絡201.15.66.0劃分成8個子網，采用了非標準子網掩碼255.255.255.224。該子網掩碼將C類網絡201.15.66.0劃分成如下8個子網（假設答應子網號全為0或1）。
　　
　　●子網1：網絡號201.15.66.0，可以IP地址范圍：201.15.66.1-201.15.66.30，子網廣播地址：201.15.66.31。
　　
　　●子網2：網絡號201.15.66.32，可以IP地址范圍：201.15.66.33-201.15.66.62，子網廣播地址：201.15.66.63。
　　
　　●子網3：網絡號201.15.66.64，可以IP地址范圍：201.15.66.65-201.15.66.94，子網廣播地址：201.15.66.95。
　　
　　●子網4：網絡號201.15.66.96，可以IP地址范圍：201.15.66.97-201.15.66.126，子網廣播地址：201.15.66.127。
　　
　　●子網5：網絡號201.15.66.128，可以IP地址范圍：201.15.66.129-201.15.66.158，子網廣播地址：201.15.66.159。
　　
　　●子網6：網絡號201.15.66.160，可以IP地址范圍：201.15.66.161-201.15.66.190，子網廣播地址：201.15.66.191。
　　
　　●子網7：網絡號201.15.66.192，可以IP地址范圍：201.15.66.193-201.15.66.222，子網廣播地址：201.15.66.223。
　　
　　●子網8：網絡號201.15.66.224，可以IP地址范圍：201.15.66.225-201.15.66.254，子網廣播地址：201.15.66.255。
　　
　　對于未劃分子網的原主網絡201.15.66.0來說，其網絡號201.15.66.0和劃分完子網后的第1個子網的網絡號201.15.66.0是相同的！同樣，對于原主網絡201.15.66.0來說，其廣播地址201.15.66.255和劃分完子網后的第8個子網的廣播地址201.15.66.255也相同的！因此，RFC 1009規定不能使用全0或全1的子網號，以免發生上面的IP地址二義性問題。
　　
　　為了解決IP地址的二義性問題，可以規定IP地址不能單獨使用，必須攜帶相應的子網掩碼信息。如201.15.66.0+255.255.255.0是指未劃分子網的原主網絡201.15.66.0，而201.15.66.0+255.255.255.224是指劃分完子網后的第1個子網的網絡號。
　　
　　同理，201.15.66.255+255.255.255.0是指對未劃分子網的原主網絡201.15.66.0的廣播，而201.15.66.255+255.255.255.224是指對劃分完子網后的第8個子網的廣播。
　　
　　這樣，既有效地利用了寶貴的IP地址空間、減少了浪費，又可以有效地避免IP地址的二義性問題。
　　
　　在Cisco路由器上，缺省可以使用全1網段，但是不能使用全0網段。假如我們想要使用全0網段，必須輸入命令ip subnet-zero答應使用全0網段。
　　
　　需要注重的是，雖然命令ip subnet-zero答應我們使用全0網段，但對于一些有類（Classful）路由協議，如RIP、IGRP在廣播路由更新信息時，只發送網絡地址信息而不發送相應的子網掩碼信息。這時，仍然會出現IP地址的二義性問題。
　　
　　5　專用地址空間
　　
　　RFC 1918中定義了在企業網絡內部使用的專用（私有）地址空間，如下：
　　
　　●A類：10.0.0.0-10.255.255.255
　　
　　●B類：172.16.0.0-172.31.255.255
　　
　　●C類：192.168.0.0-192.168.255.255
　　
　　這些網絡地址在因特網中是無法路由的，只能在企業網絡內部使用。具有這些網絡地址的主機假如想要訪問Internet，要么需要通過代理服務器，要么需要通過具有網絡地址轉換功能的路由器或防火墻。
　　
　　此外，微軟在自己的TCP/IP實現中規定了LinkLocal網絡地址空間：169.254.0.0-169.254.255.255也屬于專用內部地址，也同樣無法在Internet中路由。如圖6所示。
　　