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计算机网络与综合布线

计算机网络与综合布线. 学习情境 4 划分子网. 主 编：吴大军 马金忠 副主编：郝建忠等. 情境 4 划分子网. 计算机网络中是通过 IP 地址来识别每一台连入网络的计算机的，而在 IPv4 中 IP 地址是有限的，不能为单位中的每台机器分配唯一的有效地址。为了克服这一缺点，采取了地址划分技术，该技术将传统的只包含网络号和主机号的 IP 地址分成了三个部分：网络号、子网号和主机号，从而能更有效地利用 IP 地址。 本情境中讲述了不同的子网划分技术，并在具体案例中实施。. 任务 1 与 任务 2. 1. 懂得子网划分和子网掩码的理论；

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  1. 计算机网络与综合布线 学习情境4 划分子网 主 编：吴大军 马金忠 副主编：郝建忠等 1

  2. 情境4 划分子网 • 计算机网络中是通过IP地址来识别每一台连入网络的计算机的，而在IPv4中IP地址是有限的，不能为单位中的每台机器分配唯一的有效地址。为了克服这一缺点，采取了地址划分技术，该技术将传统的只包含网络号和主机号的IP地址分成了三个部分：网络号、子网号和主机号，从而能更有效地利用IP地址。 • 本情境中讲述了不同的子网划分技术，并在具体案例中实施。

  3. 任务1 与 任务2 1.懂得子网划分和子网掩码的理论； 2.掌握子网划分的方法； 3.能够根据网络需求给出子网划分的合理方案。 任务4.1 划分子网 学习情境4 划分子网 1 1 下一步

  4. 学习情境4 划分子网 • 任务一： • 一家集团公司有12家子公司，每家子公司又有4个部门。上级给出一个172.16.0.0/16（表明子网掩码中1的个数为16）的网段，请给每家子公司以及子公司的部门分配网段。

  5. 学习情境4 划分子网 • 任务二：某集团公司给下属子公司分配了一段IP地址192.168.5.0/24，现在该公司有两层办公楼（1楼和2楼），统一从1楼的路由器上公网。1楼有100台电脑联网，2楼有53台电脑联网，如图所示为其网络拓扑图，请给该公司分配网段。 返回

  6. 4.1.1 相关知识 2 4.1.2任务实施 3 4.1.3任务评价 4 4.1.4 任务巩固 情境4 划分子网 1

  7. 情境4 划分子网 • 4.1.1相关知识 • 一、IP地址 • 为了使接入Internet的众多主机在通信过程中能够互相识别，Internet上的每台主机都分配有一个唯一的32位地址，这就是IP地址。在TCP/IP协议中，IP地址是一个32位的二进制无符号数，通常用点分十进制表示，例如：202.193.64.254。 • IP地址由两部分组成：网络号和主机号，如图所示：

  8. 情境4 划分子网 • 网络号标识主机所连接的网络，也叫网络地址；主机号则标识该网络上某个特定的主机，也称主机地址。根据网络号和主机号占据的位数不同，IP地址分为五类：A~E,其中A、B、C三类是基本类。

  9. 情境4 划分子网 • 还有一些特殊用途的IP地址不分配给任何用户使用。

  10. 情境4 划分子网 • 还有一类是私有地址，组建内部网络时可以使用这些地址，其地址范围是： • 10.0.0.0~10.255.255.254 • 172.16.0.0~172.31.255.254 • 192.168.0.0~192.168.255.254

  11. 情境4 划分子网 • 二、子网掩码 • 子网不仅是简单地将IP地址加以分割，其关键在于分割后的子网必须能够正常地与其他网络相互连接，也就是路由过程中仍然能够识别这些子网，识别的关键就是知道子网网络的地址长度（包括子网位）和剩下的主机长度。由于划分了子网，无法像以前一样利用IP地址前导位判断IP的等级了，于是子网掩码应运而生。子网划分后的三级IP地址和子网掩码如图所示。

  12. 情境4 划分子网 • 子网掩码是32bit，与IP地址相同，子网掩码必须是由一串连续的1再跟上一串连续的0组成。子网掩码必须是与IP地址配对使用才有意义。当子网掩码与IP地址一起使用时，子网掩码的1对应的IP地址便是代表网络地址位，0对应的IP地址便是代表主机地址位。 • 例如：IP地址：10101000 01011111 11000000 00000001（168.95.192.1） • 子网掩码：11111111 11111111 11111000 00000000 （255.255.248.0） • 因此前21位为网络地址，后11位为主机地址。 • 通常IP地址和子网掩码的组合写成：IP地址/子网掩码1的位数的形式。如上面的IP地址和子网掩码的组合写成168.95.192.1/21。

  13. 情境4 划分子网 • 三、子网划分的方法 • 先介绍一个结论： • 假设子网的主机号位数为N，则可用地址数为（2N-2）个，主机号全1为广播地址，主机号全0为网络地址。 • 例如，子网地址为192.168.3.192，子网掩码为255.255.255.224，计算该子网内的可用主机地址数量是多少？ • 由于掩码位数等于27，所以N＝32－27＝5，可用的主机地址数等于25-2=30。

  14. 情境4 划分子网 • 方法一：根据子网数划分子网 • 如果子网号位数为M，则子网数为2M个。确定子网号位数有以下关系: 假设需要划分X个子网，每个子网包括尽可能多的主机，并且满足2M≥X≥2M-1 ，则子网号位数为M。 • 例如，将B类网络168.195.0.0划分为27个子网，每个子网包括尽可能多的主机。由2M≥27≥ 2M-1计算出子网号位数M=5，该子网掩码位数为16+5=21，子网掩码为255.255.248.0。

  15. 情境4 划分子网 • 方法二：通过计算主机数划分子网 • 假设每个子网需要划分Y个IP地址，并且满足2N≥ Y+2 ≥ 2N-1，则主机号位数为N，子网掩码中1的位数为32-N。 • 例如，将B类网络168.195.0.0划分成若干个子网，要求每个子网内可配备主机700台。由2N≥700+2≥2N-1得出主机号位数N=10，子网掩码中1的位数为32-10=22，子网掩码为255.255.252.0。 • 划分出子网：168.195.0.0、168.195.4.0、168.195.8.0、168.195.12.0、…、168.195.252.0。

  16. 情境4 划分子网 • 三、根据子网掩码划分子网 • 假设子网号位数为M，则子网数为2M个。如图所示。

  17. 情境4 划分子网 • 四、快速确定IP的方法 • （1）确定主机位 • 将所需要的主机数自大到小地排列出来：101/54/2，然后根据网络拥有的IP数目确定每个子网的主机位；如果2n-2≥该网段的IP数目，那么主机位就等于n。于是，得到：7/6/2。 • （2）根据主机位决定网络位 • 用32减去主机位剩下的数值就是网络位，得到：25/26/30。 • （3）确定详细的IP地址 • 在二进制中用网络位数值掩盖IP前面相应的位数，后面的为IP位。选取每个子网的第一个IP为网络地址，最后一个为广播地址，之间的为有效IP。

  18. 情境4 划分子网 • 五、子网划分软件 • 利用软件可以提高网络工程师进行子网划分的工作效率。图就是一个典型的子网划分软件的工作界面。只要输入IP地址，用鼠标拖动子网掩码位数的滑块，立即就能得到当前主机地址所在的子网地址以及子网广播地址等信息。所有地址信息分别用二进制和十进制显示，方便工程师理解子网划分的工作原理。

  19. 情境4 划分子网 返回

  20. 情境4 划分子网 • 4.1.2 任务实施 • 任务1，根据子网数划分子网 • 思路：既然有12家子公司，那么就要划分12个子网段，但是每家子公司又有4个部门，因此又要在每家子公司所属的网段中划分4个子网分配给各部门。 • 步骤： • （1）先划分各子公司的所属网段 • 有12家子公司，则有2N≥12，N的最小值=4。因此，网络位需要向主机位借4位。那么，就可以从172.16.0.0/16这个大网段中划出24=16个子网。 具体过程为： • 先将172.16.0.0/16用二进制表示 10101100.00010000.00000000.00000000/16，借4位后可划分出16个子网： • ①10101100.00010000.00000000.00000000/20【172.16.0.0/20】 • ②10101100.00010000.00010000.00000000/20【172.16.16.0/20】 • ③10101100.00010000.00100000.00000000/20【172.16.32.0/20】 • ④10101100.00010000.00110000.00000000/20【172.16.48.0/20】 • ⑤10101100.00010000.01000000.00000000/20【172.16.64.0/20】 • ⑥10101100.00010000.01010000.00000000/20【172.16.80.0/20】

  21. 情境4 划分子网 • ⑦10101100.00010000.01100000.00000000/20【172.16.96.0/20】 • ⑧10101100.00010000.01110000.00000000/20【172.16.112.0/20】 • ⑨10101100.00010000.10000000.00000000/20【172.16.128.0/20】 • ⑩10101100.00010000.10010000.00000000/20【172.16.144.0/20】 • 10101100.00010000.10100000.00000000/20【172.16.160.0/20】 • 10101100.00010000.10110000.00000000/20【172.16.176.0/20】 • 10101100.00010000.11000000.00000000/20【172.16.192.0/20】 • 10101100.00010000.11010000.00000000/20【172.16.208.0/20】 • 10101100.00010000.11100000.00000000/20【172.16.224.0/20】 • 10101100.00010000.11110000.00000000/20【172.16.240.0/20】 • 从这16个子网中选择12个即可，就将前12个分给下面的各子公司。每个子公司最多容纳主机数目为212-2=4094。

  22. 情境4 划分子网 • （2）再划分子公司各部门的所属网段 • 以甲公司获得172.16.0.0/20为例，其他子公司的部门网段划分方法同该公司。该公司有4个部门，则有2N≥4，N的最小值=2。因此，网络位需要向主机位借2位。那么，就可以从172.16.0.0/20这个网段中再划出22=4个子网，正好符合要求。具体过程为： • 先将172.16.0.0/20用二进制表示10101100.00010000.00000000.00000000/20，借2位后可划分出4个子网： • ①10101100.00010000.00000000.00000000/22【172.16.0.0/22】 • ②10101100.00010000.00000100.00000000/22【172.16.4.0/22】 • ③10101100.00010000.00001000.00000000/22【172.16.8.0/22】 • ④10101100.00010000.00001100.00000000/22【172.16.12.0/22】 • 将这4个网段分给甲公司的4个部门即可。每个部门最多容纳主机数目为210-2=1022。

  23. 情境4 划分子网 • 任务2，通过计算主机数来划分子网 • 思路：在划分子网时以优先考虑的最大主机数来划分。将192.168.5.0/24划分为3个网段，1楼一个网段，至少拥有101个可用IP地址；2楼一个网段，至少拥有54个可用IP地址；1楼和2楼的路由器互联用一个网段，需要2个IP地址。先使用最大主机数来划分子网。101个可用IP地址要保证至少7位的地址位可用（2M-2≥101，M的最小值=7）。如果保留7位主机位，就只能划分两个网段，剩下的一个网段就划分不出来了。但是剩下的一个网段只需要2个IP地址并且2楼的网段只需要54个可用IP地址，因此，可以从第一次划分的两个网段中选择一个网段来继续划分2楼的网段以及和路由器互联使用的网段。

  24. 情境4 划分子网 • 步骤： • （1）先根据大的主机数需求划分子网。因为要保证1楼网段至少有101个可用IP地址，所以主机位要保留至少7位。 • 先将192.168.5.0/24用二进制表示：11000000.10101000.00000101.00000000/24，主机位保留7位，即在现有基础上网络位向主机位借1位可划分出2个子网： • ①11000000.10101000.00000101.00000000/25【192.168.5.0/25】 • ②11000000.10101000.00000101.10000000/25【192.168.5.128/25】 • 1楼网段从这两个子网段中选择一个即可，我们选择192.168.5.0/25。2楼网段和路由器互联使用的网段从192.168.5.128/25中再次划分得到。

  25. 情境4 划分子网 • 2）再划分2楼使用的网段 • 2楼使用的网段从192.168.5.128/25这个子网段中再次划分子网获得。因为2楼至少要有54个可用IP地址，所以，主机位至少要保留6位（2M-2≥54，M的最小值=6）。 • 先将192.168.5.128/25用二进制表示：11000000.10101000.00000101.10000000/25，主机位保留6位，即在现有基础上网络位向主机位借1位可划分出2个子网： • ①11000000.10101000.00000101.10000000/26【192.168.5.128/26】 • ②11000000.10101000.00000101.11000000/26【192.168.5.192/26】 • 2楼网段从这两个子网段中选择一个即可，我们选择192.168.5.128/26。 路由器互联使用的网段从192.168.5.192/26中再次划分得到。

  26. 情境4 划分子网 • （3）最后划分路由器互联使用的网段 • 路由器互联使用的网段从192.168.5.192/26这个子网段中再次划分子网获得。因为只需要2个可用IP地址，所以，主机位只要保留2位即可（2M-2≥2，M的最小值=2）。 • 先将192.168.5.192/26用二进制表示：11000000.10101000.00000101.11000000/26，主机位保留2位，即在现有基础上网络位向主机位借4位可划分出16个子网： • ①11000000.10101000.00000101.11000000/30【192.168.5.192/30】 • ②11000000.10101000.00000101.11000100/30【192.168.5.196/30】 • ③11000000.10101000.00000101.11001000/30【192.168.5.200/30】 • …… • 11000000.10101000.00000101.11110100/30【192.168.5.244/30】 • 11000000.10101000.00000101.11111000/30【192.168.5.248/30】 • 11000000.10101000.00000101.11111100/30【192.168.5.252/30】 • 路由器互联网段从这16个子网中选择一个即可，我们选择192.168.5.252/30。

  27. 情境4 划分子网 • (4)整理本例的规划地址 返回

  28. 情境4 划分子网 • 4.1.3 任务评价 返回

  29. 情境4 划分子网 • 4.1.4 任务巩固 • 1.已知计算机的IP地址是202.119.95.190，子网掩码是255.255.255.192，请用不同的方法计算出此计算机所属的子网。 • 2.上网或到图书馆查阅相关资料学习IPv6技术，并撰写学习报告。

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