1、南昌职业学院学生毕业论文题 目：论子网与子网掩码在网络中的作用 系 别： 信息技术系 专 业： 计算机网络技术 班 级： GT1101 姓 名： 褚 余 粮 学 号： C103110101T 指导老师： 李 斌 2014 年 3 月I摘要随着计算机技术的飞速发展，计算机信息网络的迅速传播，从根本上促进并改变了科研教育行业，加强了科研教育部门之间的信息交流、资源共享、科学计算和科研合作，成为国家教育和科研工作最重要的基础设施，从而促进了国家教育和科研事业的迅速发展。由于 Internet 的迅猛发展，IP 地址空间不够用的矛盾越来越突出，为了缓解这种矛盾，子网与子网划分便很好的解决这个问题，同时
2、子网划分可以减少，位于同一子网内的相互通信的机器数量，使广播域的范围减小，抑制广播风暴，提高网络的安全性。关键词：子网，子网掩码，子网划分，计算机网络目 录1 引言 .12 计算机网络 .12.1 计算机网络的定义 .12.2 TCP/IP 协议 .12.3 IP 地址 .22.3.1 IP 地址（IPv4）基本概念 .22.3.2 IP 地址的分类 .22.3.3 IP 的寻址规则 .33 子网 .43.1 子网的概念 .43.2 子网的作用 .44 子网掩码 .44.1 子网掩码的概念 .44.2 子网掩码的作用 .54.3 确定子网掩码数 .54.4 IP 掩码的标注 .65 子网的划分
3、 .65.1 子网划分的概念 .65.2 子网划分的作用 .65.3 如何进行子网划分 .76 总结 .9参考文献 .10致 谢 .11附录 1：子网与子网划分实例 1211 引言随着电脑技术的普及和因特网技术的迅猛发展，因特网已作为二十一世纪人类的一种新的生活方式而深入到寻常百姓家。谈到因特网，IP 地址就不能不提，因为无论是从学习还是使用因特网的角度来看，IP 地址都是一个十分重要的概念， INTERNET 的许多服务和特点都是通过 IP 地址体现出来的。由于 Internet 的迅猛发展，IP 地址空间不够用的矛盾越来越突出，为了缓解这种矛盾，提出了子网划分的概念，将原本一个网段但有数量
4、众多的电脑，划分成了多个网段，最大化利用网络资源，提高 IP 地址的使用效率，提高网络安全性。2 计算机网络2.1 计算机网络 的定义计算机网络，是将分布在不同地理位置的，具有独立功能的计算机系统，利用通信设备和线路相互连接起来，在网络协议和软件的支持下进行数据通信、实现资源共享和信息传递的计算机系统的集合。计算机网络系统是由通信子网和资源子网组成。2.2 TCP/IP 协议TCP/IP 协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/ 网际协议，又叫网络通讯协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而 T
5、CP 协议和 IP 协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说 TCP/IP 是Internet 协议族，而不单单是 TCP 和 IP。 2TCP/IP 协议的基本传输单位是数据包 (datagram)。TCP 协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头；IP 协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己要去的地方。如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP 协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。总之，IP 协议保证数据的传输，TCP 协议保证数据传输的质量。TCP/IP 协议数据的传输基于 TCP/IP 协议的四层结构：应用层、传输层、网络层、网络接口
6、层，数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头，其中的数据供接收端同一层协议使用，而在接收端，每经过一层要把用过的包头去掉，这样来保证传输数据的格式完全一致。2.3 IP 地址2.3.1 IP 地址（IPv4）基本概念 Internet 依靠 TCP/IP 协议，在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在 Internet 上，每一个节点都依靠唯一的 IP 地址互相区分和相互联系。一个 IP 地址是用来标识网络中的一个通信实体，（比如一台主机），而基于 IP 协议网络中传输的数据包，也都必须使用 IP 地址来进行标识。IP 地址是一个 32 位二进制数的地址,由 4 个
7、 8 位字段组成，每个字段之间用点号隔开 ,用于标识 TCP/IP 宿主机。每个 IP 地址都包含两部分: 网络 ID 和主机 ID。网络 ID 标识在同一个物理网络上的所有宿主机，主机 ID 标识该物理网络上的每一个宿主机，于是整个Internet 上的每个计算机都依靠各自唯一的 IP 地址来标识。2.3.2 IP 地址的分类1A 类 IP 地址一个 A 类 IP 地址由 1 字节的网络地址和 3 字节主机地址组成，网络地址的最高位必3须是“0”， 地址范围 1.0.0.1-126.255.255.254（二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001
8、- 01111110 11111111 11111111 11111110）。可用的 A 类网络有 126个，每个网络能容纳 1600 多万个主机。2B 类 IP 地址一个 B 类 IP 地址由 2 个字节的网络地址和 2 个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围 128.1.0.1- 191.254.255.254（二进制表示为：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111110 11111111 11111110）。可用的 B 类网络有 16382 个，每个网络能容纳 6 万多个主机。3C 类 IP 地址一个
9、 C 类 IP 地址由 3 字节的网络地址和 1 字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围 192.0.1.1- 223.255.254.254（二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110）。C 类网络可达 209 万余个，每个网络能容纳 254 个主机。4D 类地址用于多点广播（Multicast）。D 类 IP 地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地
10、址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。 地址范围 224.0.0.1-239.255.255.2545E 类 IP 地址 以“llll0”开始，为将来使用保留。 全零（“0000”）地址对应于当前主机。全“1”的 IP 地址（“255255255255”）是当前子网的广播地址。6在 IP 地址的主要三种类型里，各保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下：4A 类地址：10.0.0.010.255.255.255B 类地址： 172.16.0.0172.31.255.255C 类地址： 192.168.0.0192.168.255.2552.3.3 IP 的寻址规则 1网络
11、寻址规则A、网络地址必须唯一。B、网络标识不能以数字 127 开头。在 A 类地址中，数字 127 保留给内部回送函数。 C、网络标识的第一个字节不能为 255。数字 255 作为广播地址。D、网络标识的第一个字节不能为“0”，“0”表示该地址是本地主机，不能传送。2主机寻址规则A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。B、主机标识的各个位不能都为“1”，如果所有位都为“1”，则该机地址是广播地址，而非主机的地址。C、主机标识的各个位不能都为“0”，如果各个位都为“0”，则表示“只有这个网络”，而这个网络上没有任何主机。3 子网3.1 子网的概念由于 Internet 的迅猛发展，IP 地址空间不
12、够用的矛盾越来越突出，为了缓解这种矛盾，提出了子网的概念。 子网：从上面可以得知，IP 地址均分为网络位和主机位两段，假设一个网络中的主机为 400 台，那么分配一个 C 类地址不够用，分配一个 B 类地址又显得太浪费，在这种5情况下，就提出了子网化的概念，子网的定义就是把主机地址中的一部分主机位借用为网络位。如在一个 B 类地址 172.16.0.0/16，可以借用 7 位做为网络地址，一个形如172.16.2.0/23 的地址段就可以满足该网络的需求。其中 172.16.0.0/16 称为：主网，172.16.2.0/23 称为：子网。事实上，划分子网是不能增加 IP 地址的个数的，划分子
13、网是为了增加灵活性，但是会减少有效的 IP 地址。3.2 子网的作用首先要明确为什么要划分子网，VLSM(可变长子网掩码)其中重要的一点借用主机地址，充当网络地址从而达到节省 IP 地址资源，有效利用和规划 IP 地址，不造成浪费。其次，子网能够减少位于同一子网内的相互通信的机器数量，使广播域的范围减小，抑制广播风暴，提高网络的安全性。4 子网掩码4.1 子网掩码的概念 引入子网概念后，网络位加上子网位才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络位用 1 来标识，主机位用 0 来标识，就得到了子网掩码。子网掩码是一个 32 位地址，用于屏蔽 IP 地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该 I
14、P 地址是在局域网上，还是在远程网上。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP 地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个 IP 地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与 IP 地址相同，子网掩码的长度也是 32 位，左边是网络位，用二进制数字“1” 表示；右边是主机位，用二进制数字 “0”表示。附图所示6的就是 IP 地址为“192.168.1.1” 和子网掩码为“255.255.255.0”的二进制对照。其中， “1”有 24个，代表与此相对应的 IP 地址左边 24 位是网络号； “0”有 8 个，代表与此相对应的 IP 地址右边 8 位是主机号。这样，子
15、网掩码就确定了一个 IP 地址的 32 位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。这对于采用 TCP/IP 协议的网络来说非常重要，只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。4.2 子网掩码的作用子网掩码是标志两个 IP 地址是否同属于一个子网的，也是 32 位二进制地址，其每一个为 1 代表该位是网络位，为 0 代表主机位。它和 IP 地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个 IP 地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同，即表明它们共属于同一子网中。掩码的功能是说明有子网和有几个子网，但子网数只能表示为一个范围，不能确切讲具体几个子网，掩码不说明具
16、体子网号，有子网的掩码格式(对 C 类地址):主机标识前几位为子网号，后面不写主机，全写 0。4.3 确定子网掩码数 用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。定义子网掩码的步骤为：A、确定哪些组地址归我们使用，比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”，该网络地址为 c 类 IP 地址，网络标识为“210.73” ，主机标识为“a.b” 。B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要 12 个子网，将来可能需要 16 个。用第三个字节的前7四位确定子网
17、掩码。前四位都置为“1” ，即第三个字节为“11110000” ，这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。 C、把对应初始网络的各个位都置为“1” ，即前两个字节都置为“1” ，第四个字节都置为“0” ，则子网掩码的间断二进制形式为：“11111111.11111111.11110000.00000000” D、把这个数转化为间断十进制形式为：“255.255.240.0 ” ，这个数为该网络的子网掩码。 4.4 IP 掩码的标注 1、无子网的标注法 对无子网的 IP 地址，可写成主机号为 0 的掩码。如 IP 地址 210.73.140.5，掩码为255.255.255.0，也可以缺省掩码，只
18、写 IP 地址。2、有子网的标注法 有子网时，一定要二者配对出现。以 C 类地址为例。IP 地址中的前 3 个字节表示网络号，后一个字节既表明子网号，又说明主机号，还说明两个 IP 地址是否属于一个网段。如果属于同一网络区间，这两个地址间的信息交换就不通过路由器。如果不属同一网络区间，也就是子网号不同，两个地址的信息交换就要通过路由器进行。例如：对于 IP 地址为 210.73.140.5 的主机来说，其主机标识为 00000101，对于 IP 地址为 210.73.140.16 的主机来说它的主机标识为 00010000，以上两个主机标识的前面三位全是 000，说明这两个 IP 地址在同一个网络区域中，这两台主机在交换信息时不需要通过路由器进行 210.73.60.1 的主机标识为 00000001，210.73.60.252 的主机标识为11111100，这两个主机标识的前面三位 000 与 011 不同，说明二者在不同的网络区域，要交换信息需要通过路由器。其子网上主机号各为 1 和 252。 在计算子网掩码时，我们要注意 IP 地址中的保留地址，即 “ 0”地址和广播地址，它
