啟邁網絡和大家說說IP地址和子網掩碼的關系
發表日期：2010-04-27 瀏覽次數：3031次
在TCP/IP協議中，SUBNET MASKS（子網掩碼）的作用是用來區分網絡上的主機是否在同一網絡取段內。在大型網絡中，CLASS A的SUBNET MASKS為255.0.0.0， CLASS B的SUBNET MASKS為255.255.0.0，CLASS C的SUBNET MASKS為255.255.255.0。
假如某臺主機的SUBNET MASKS為IP地址為202.119.115.78，它的SUBNET MASKS為255.255.255.0。將這兩個數據作AND運算后，所得出的值中的非0的BYTE部分即為NETWORK ID 。運算步驟如下：
202.119.115.78的二進制值為：
11001010.01110111.01110011.01001110
255.255.255.0的二進制值為:
11111111.11111111.11111111.00000000
AND后的結果為：
11001010.01110111.01110011.00000000
轉為二進制后即為：
202.119.115.0
它就是NETWORK ID，在IP地址中剩下的即為HOST ID，即為78，這樣當有另一臺主機 的IP 地址為202.119.115.83，它的SUBNET MASKS也是255.255.255.0，則其NETWORK ID 為202.119.115，HOST ID為83，因為這兩臺主機的NETWORK ID都是202.119.115，因此，這兩臺主機在同一網段內。
但是，在實際應用中，可能會有多個分布與各地的網絡，而且，每個網絡的主機數量并不很多，如果申請多個NETWORK ID，會造成IP資源的浪費，而且很不經濟，如果我們在SUBNET MASKS上動一下手腳，可以在只申請一個NETWORK ID的基礎上解決這個問題。
比如，我們有三個不同的子網，每個網絡的HOST數量各為20、25和50，下面依次稱為甲、乙和丙網，但只申請了一個NETWORK ID 就是202.119.115。首先我們把甲和乙網的SUBNET MASKS改為255.255.255.224，224的二進制為11100000，即它的SUBNET MASKS為：
11111111.11111111.11111111.11100000
這樣，我們把HOST ID的高三位用來分割子網，這三位共有000、001、010、011、100、 101、110、111八種組合，除去000（代表本身）和111（代表廣播），還有六個組合，也就是可提供六個子網，它們的IP地址分別為：（前三個字節還是202.119.115）
00100001~00111110 即33~62為第一個子網
01000001~01011110 即65~94為第二個子網
01100001~01111110 即97~126為第三個子網
10000001~10011110 即129~158為第四個子網
10100001~10111110 即161~190為第五個子網
11000001~11011110 即193~222為第六個子網
選用161~190段給甲網，193~222段給乙網，因為各個子網都支持30臺主機，足以應付甲網和乙網20臺和25臺的需求。
再來看丙網，由于丙網有50臺主機，按上述分割方法無法滿足它的IP需求，我們 可以將它的SUBNET MASKS設為255.255.255.192， 由于192的二進制值為11000000，按上述方法，它可以劃分為兩個子網，IP地址為：
01000001~01111110 即65~126為第一個子網
10000001~10111110 即129~190為第二個子網
這樣每個子網有62個IP可用，將65~126分配丙網，多個子網用一個NETWORK ID 即告實現。
如果將子網掩碼設置過大，也就是說子網范圍擴大。那么根據子網尋徑規則，很可能發往和本地機不在同一子網內的目的機的數據，會因為錯誤的相與結果而認為是在同一子網內，那么，數據包將在本子網內循環，直到超時并拋棄。數據不能正確到達目的機，導致網絡傳輸錯誤。如果將子網掩碼設置得過小，那么就會將本來屬于同一子網內的機器之間的通信當做是跨子網傳輸，數據包都交給缺省網關處理，這樣勢必增加缺省網關的負擔，造成網絡效率下降。因此，任意設置子網掩碼是不對的，應該根據網絡管理部門的規定進行設置。
隨著IP地址資源的日趨枯竭，可供分配的IP地址越來越少，往往一個擁有幾百臺計算機規模的網絡只能得到區區幾個IP地址，于是，許多人開始采用其他技術來擴展IP空間。
1.子網掩碼設置
如果你所分配的IP地址僅能滿足對主機的需求，但遠不能滿足你欲在局 域網中再建若干子網的需要，設置子網掩碼就是你不得不采取的措施了。
子網掩碼同樣也以四個字節來表示，用來區分IP地址的網絡號和主機號， 默認子網掩碼如下表所示：
子網掩碼(以十進制表示)
A類 255．0．0．0
B類 255．255．0．0
C類 255．255．255．0
當IP地址與子網掩碼相與時，非零部分即被確認為網絡號。
假如我們將子網掩碼中第四字節最高位起的某些位由0修改成1，使本來應當屬于主機號的部分改變成為網絡號，這樣就實現了我們劃分子網的目的。例如你得到了一個C類網絡地址198.189.98，按常規，你所有的設備從198.189.98.0到198.189.98.254都將處于同一網絡之中，但如果你需要將自己 的網絡劃分成5個子網以便管理，那就必須修改子網掩碼255.255.255.0，將此 掩碼的第四個字節中的前三位再拿出來充當子網掩碼，即將第四字節的00000000 修改成11100000(十進制數為224)，故應當將子網掩碼設置為255.255.255.224。這樣我們有001、010、011、100、101、110六種方式與之相與得到不同的網絡號(除去000和111作為保留地址不能使用)，各子網的前三個字節仍然是198.189.98。可以知道：如子網掩碼的位數越多，能劃分的子網數也就越多，但是每個子網的主機數就會越少。子網掩碼的劃分設置也有一個缺點：劃分的子網越多，損失的IP地址也會越多。因為每個子網都會保留全0或全1的兩個地址而不能使用。
2.動態IP地址設置
DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol)動態主機配置協議是一種多個工作站共享IP地址的方法。當我們分配到的IP地址數目遠小于一個網絡工作站的數目時，如果為每個設備都分配一個固定的IP地址，則顯然有一部分計 算機將不能連入網絡。DHCP為我們提供了一個較好的解決方法，其前提條件是其中每一個設備都不是隨時都需要連接入網，并且同一時刻上網的設備不會很多。動態IP地址，顧名思義就是每一個設備所取得的IP地址是非固定的，即計算機連入網絡時自動申請取得一個合法的IP地址，斷開網絡時自動歸還，以便其他計算機使用。這樣，我們可以用較少的IP地址構建較大的網絡，也可以增加網絡工作站的可移性，如果一臺主機從一個子網移動到另一個子網時，由于網絡號的不同將修改該計算機的IP地址，否則無法與其他主機通信，而如果我們采用動態IP地址，就會減少網絡管理的復雜性。現在DHCP已非常流行，所支持的軟件很多，且可以運行于不同機器和平臺。目前撥號上Internet的用戶就基本上采用這種方法。
3.非路由地址
在IP地址范圍內，IANA(InternetAssignedNumbersAuthority)將一部分地址保留作為私人IP地址空間，專門用于內部局域網使用，這些地址如下表：
類 IP地址范圍 網絡數
A 10.0.0.0---10.255.255.255 1
B 172.16.0.0---172.31.255.255 16
C 192.168.0.0---192.168.255.255 255
這些地址是不會被Internet分配的，因此它們在Internet上也從來不會被路由，雖然它們不能直接和Internet網連接，但仍舊可以被用來和Internet通訊，我們可以根據需要來選用適當的地址類，在內部局域網中大膽地將這些地址當作公用IP地址一樣地使用。在Internet上，那些不需要與Internet通訊的設備，如打印機、可管理集線器等也可以使用這些地址，以節省IP地址資源。
4.代理服務器
代理服務器其實是Internet上的一臺主機設備，它有一個固定的IP地址，當你需要上Internet時，就向該服務器提出請求，代理服務器接受請求并為你建立連接，然后將你所需要的服務返回信息通知你，所有的數據信息和通訊處理 都是通過代理服務器的IP地址來完成。這種情況下，我們局域網內部的主機就應使用非路由地址，這樣，即能保證內部主機之間的通訊，又能拒絕外來網絡的直接訪問請求。
代理服務器具有以下兩個優點：一是如果你請求的數據已被同一網段上的其他人請求過了，那么大多數代理服務器都能從Cache中調用這些數據直接傳給你，避免重新連接的時間和帶寬；二是代理服務器可以保護你的內部網絡不受入侵，也可以設置對某些主機的訪問能力進行必要限制，這實際上起著代理防火墻的作用。
支持代理服務器的軟件也非常多，WinGate、MsProxy等都是非常流行的代理服務器軟件。在中國，代理服務器的使用也越來越廣泛，中國公眾多媒體通訊網(169)其實就是一個巨大的使用代理服務器的例子。
5.地址翻譯
所謂地址翻譯實際上是路由器中的一個數據包處理過程。當數據包通過路由器時，地址翻譯過程將其中的內部私有IP地址解析出來，將其翻譯為一個合法的IP地址。地址翻譯過程可以按預先定義好的地址表一一映射翻譯，也可以將多個內部私有地址翻譯為一個外部合法IP地址。由于網絡內每個設備都有一個內部穩定的IP地址，所以這種方法具有較強的網絡安全控制性能。
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