網(wǎng)絡(luò)故障解決方案之非標準子網(wǎng)劃分

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(wǎng)劃分。例如，某規(guī)模較大的公司申請了一個B類IP地址166.133.0.0。如果采用標準子網(wǎng)掩碼255.255.0.0而不進一步劃分子網(wǎng)，那么166.133.0.0網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(最多共65534臺)都將處于同一個廣播域下，網(wǎng)絡(luò)中充斥的大量廣播數(shù)據(jù)包將導致網(wǎng)絡(luò)最終不可用。

　　解決方案是進行非標準子網(wǎng)劃分。非標準子網(wǎng)劃分的策略是借用主機號的一部分充當網(wǎng)絡(luò)號。具體方法是采用新的、非標準子網(wǎng)掩碼，而不采用默認的標準子網(wǎng)掩碼。

　　例如，B類地址166.133.0.0，不使用標準子網(wǎng)掩碼255.255.0.0，而是使用非標準子網(wǎng)掩碼，如255.255.255.0、255.255.240.0等將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個子網(wǎng)。

　　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(wǎng)號范圍，即借用了8位主機號充當子網(wǎng)號。所采用的新子網(wǎng)掩碼是：255.255.255.0，該子網(wǎng)掩碼將這個B類的大網(wǎng)絡(luò)166.133.0.0又劃分成為254個小的子網(wǎng)(全0和全1的子網(wǎng)號不能使用)。對于這254個子網(wǎng)來說，每個子網(wǎng)各自又可以容納254臺主機。

　　圖1　 非標準子網(wǎng)劃分

　　下面，我們分別以C、B、A類IP地址為例詳細討論非標準子網(wǎng)劃分。

　　1　對C類網(wǎng)絡(luò)進行非標準子網(wǎng)劃分

　　對于標準的C類IP地址來說，標準子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，即用32比特IP地址的前24比特標識網(wǎng)絡(luò)號，后8比特標識主機號。因此，每個C類網(wǎng)絡(luò)下共可容納254臺主機(28-2)。

　　現(xiàn)在，我們先考慮借用2比特的主機號來充當子網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)號，采用了新的、非標準子網(wǎng)掩碼255.255.255.192。

　　采用了新的子網(wǎng)掩碼后，借用的2位子網(wǎng)號可以用來標識兩個子網(wǎng)：01子網(wǎng)和10子網(wǎng)(子網(wǎng)號不能全為0或1，因此00、11子網(wǎng)不能用)。

　　首先，對于01子網(wǎng)來說，其網(wǎng)絡(luò)號的點分十進制的形式為：210.31.233.64，該子網(wǎng)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(wǎng)的直接廣播地址為：210.31.233.127。如圖3所示。

　　圖3　 01子網(wǎng)計算過程

　　其次，對于10子網(wǎng)來說，其網(wǎng)絡(luò)號的點分十進制的形式為：210.31.233.128，該子網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)號。表1總結(jié)了對C類IP地址借用不同位數(shù)的主機號時應(yīng)采用的子網(wǎng)掩碼，以及可劃分為多少個子網(wǎng)和每個子網(wǎng)可容納的主機數(shù)。注意，借1位或7位無效。

　　2　對b類網(wǎng)絡(luò)進行非標準子網(wǎng)劃分

　　對于標準的b類ip地址來說，標準子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0，即用32比特ip地址的前16比特標識網(wǎng)絡(luò)號，后16比特標識主機號。因此，每個b類網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)號，采用了新的非標準子網(wǎng)掩碼255.255.192.0。

　　采用了新的子網(wǎng)掩碼后，借用的2位子網(wǎng)號可以用來標識兩個子網(wǎng)：01子網(wǎng)和10子網(wǎng)(子網(wǎng)號不能全為0或1，因此00、11子網(wǎng)不能用)。

　　首先，對于01子網(wǎng)來說，其網(wǎng)絡(luò)號的點分十進制的形式為：166.133.64.0，該子網(wǎng)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(wǎng)的直接廣播地址為：166.133.127.255。如圖5所示。

　　圖5　 01子網(wǎng)計算過程

　　其次，對于10子網(wǎng)來說，其網(wǎng)絡(luò)號的點分十進制的形式為：166.133.128.0，該子網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)號，表2總結(jié)了對于B類網(wǎng)絡(luò)常用的、借用不同位數(shù)的主機號時應(yīng)采用的子網(wǎng)掩碼，以及可劃分為多少個子網(wǎng)和每個子網(wǎng)可容納的主機數(shù)。注意，借1位或15位無效。

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3　對a類網(wǎng)絡(luò)進行非標準子網(wǎng)劃分

　　仿照前面的分析，我們可以得出a類網(wǎng)絡(luò)常見的子網(wǎng)劃分方式及其相關(guān)數(shù)據(jù)，如表3所示。

　　4　全0和全1網(wǎng)段

　　回想前面的例子中，將c類網(wǎng)絡(luò)210.31.233.0劃分為兩個子網(wǎng)210.31.233.64和210.31.233.128后，每子網(wǎng)可容納62臺主機，兩個子網(wǎng)共可容納124臺主機。而在未劃分子網(wǎng)前，該c類網(wǎng)絡(luò)210.31.233.0可以容納254臺主機。也就是說，劃分子網(wǎng)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(guī)定劃分子網(wǎng)時，子網(wǎng)號不能全為0或1，我們將其稱為全0與全1網(wǎng)段。

　　RFC 1009保留全0與全1網(wǎng)段未用是因為在某些時候采用全0與全1網(wǎng)段會導致IP地址的二義性。

　　例如，為了將標準C類網(wǎng)絡(luò)201.15.66.0劃分成8個子網(wǎng)，采用了非標準子網(wǎng)掩碼255.255.255.224。該子網(wǎng)掩碼將C類網(wǎng)絡(luò)201.15.66.0劃分成如下8個子網(wǎng)(假設(shè)允許子網(wǎng)號全為0或1)。

　　●子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.0，可以IP地址范圍：201.15.66.1-201.15.66.30，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.31。

　　●子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.32，可以IP地址范圍：201.15.66.33-201.15.66.62，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.63。

　　●子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.64，可以IP地址范圍：201.15.66.65-201.15.66.94，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.95。

　　●子網(wǎng)4：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.96，可以IP地址范圍：201.15.66.97-201.15.66.126，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.127。

　　●子網(wǎng)5：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.128，可以IP地址范圍：201.15.66.129-201.15.66.158，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.159。

　　●子網(wǎng)6：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.160，可以IP地址范圍：201.15.66.161-201.15.66.190，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.191。

　　●子網(wǎng)7：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.192，可以IP地址范圍：201.15.66.193-201.15.66.222，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.223。

　　●子網(wǎng)8：網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.224，可以IP地址范圍：201.15.66.225-201.15.66.254，子網(wǎng)廣播地址：201.15.66.255。

　　對于未劃分子網(wǎng)的原主網(wǎng)絡(luò)201.15.66.0來說，其網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.0和劃分完子網(wǎng)后的第1個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號201.15.66.0是相同的!同樣，對于原主網(wǎng)絡(luò)201.15.66.0來說，其廣播地址201.15.66.255和劃分完子網(wǎng)后的第8個子網(wǎng)的廣播地址201.15.66.255也相同的!因此，RFC 1009規(guī)定不能使用全0或全1的子網(wǎng)號，以免發(fā)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(guī)定IP地址不能單獨使用，必須攜帶相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼信息。如201.15.66.0+255.255.255.0是指未劃分子網(wǎng)的原主網(wǎng)絡(luò)201.15.66.0，而201.15.66.0+255.255.255.224是指劃分完子網(wǎng)后的第1個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號。

　　同理，201.15.66.255+255.255.255.0是指對未劃分子網(wǎng)的原主網(wǎng)絡(luò)201.15.66.0的廣播，而201.15.66.255+255.255.255.224是指對劃分完子網(wǎng)后的第8個子網(wǎng)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(wǎng)段，但是不能使用全0網(wǎng)段。如果我們想要使用全0網(wǎng)段，必須輸入命令ip subnet-zero允許使用全0網(wǎng)段。

　　需要注意的是，雖然命令ip subnet-zero允許我們使用全0網(wǎng)段，但對于一些有類(Classful)路由協(xié)議，如RIP、IGRP在廣播路由更新信息時，只發(fā)送網(wǎng)絡(luò)地址信息而不發(fā)送相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼信息。這時，仍然會出現(xiàn)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(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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(wǎng)絡(luò)地址在因特網(wǎng)中是無法路由的，只能在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用。具有這些網(wǎng)絡(luò)地址的主機如果想要訪問Internet，要么需要通過代理服務(wù)器，要么需要通過具有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換功能的路由器或防火墻。

　　此外，微軟在自己的TCP/IP實現(xiàn)中規(guī)定了LinkLocal網(wǎng)絡(luò)地址空間：169.254.0.0-169.254.255.255也屬于專用內(nèi)部地址，也同樣無法在Internet中路由。如圖6所示。

　　

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總結(jié)

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