一、概述

前面的文章介紹了網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)際協(xié)議IP，介紹了IP地址的定義，知道了IP地址分為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(網(wǎng)絡(luò)地址)、主機(jī)標(biāo)識(shí)(主機(jī)地址)兩部分，也清楚了最初IP地址是按照分類被劃分為A、B、C、D、E 五類。但是這樣的分類卻存在不合理的地方，這篇文章的內(nèi)容之一就是要談?wù)勥@些不合理的地方，以及解決的辦法。首先，我們要清楚IP地址編制方法經(jīng)歷的三個(gè)階段，本文也是根據(jù)這幾個(gè)階段去展開的。

• 分類的IP地址。最基本的編址方法，于 1981 年通過(guò)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
• 子網(wǎng)的劃分。對(duì)分類的IP地址進(jìn)行改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn) RFC950 在 1985 年通過(guò)。
• 構(gòu)造超網(wǎng)。比較新的無(wú)分類編址方法，1993 年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。

二、分類IP地址不合理的地方

第一，IP地址空間利用率有時(shí)很低。
A類地址網(wǎng)絡(luò)可連接的主機(jī)數(shù)超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)($2^{24}$-2)，而B類地址也有6萬(wàn)多個(gè)($2^{16}$-2)，C類地址卻只有250多個(gè)($2^8$-2)。有些公司申請(qǐng)了B類地址，但又用不到那么多個(gè)，但是又不愿意申請(qǐng)數(shù)量太少的C類地址。這一就會(huì)導(dǎo)致IP地址的浪費(fèi)，也會(huì)使IP地址空間的資源過(guò)早地被用完。

第二，使路由表變得太大，降低網(wǎng)絡(luò)性能
路由器都需要從它的路由表去查詢?cè)鯓舆_(dá)到其他網(wǎng)絡(luò)的下一跳路由器。因此，互聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)數(shù)越多，路由器的路由表的項(xiàng)目數(shù)就越多。這不僅增加了路由器的成本(需要更多存儲(chǔ)空間)，而且使查詢路由表的時(shí)間延長(zhǎng)，降低了網(wǎng)絡(luò)性能。

第三，分類的IP地址不夠靈活
分類的IP地址，在申請(qǐng)到一個(gè)新的IP之前，新增的網(wǎng)絡(luò)是沒(méi)法連接到互聯(lián)網(wǎng)的。但現(xiàn)實(shí)中更多的情況是，一個(gè)單位能夠隨時(shí)靈活地增加本單位地網(wǎng)絡(luò)，而不必事先到互聯(lián)網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)去申請(qǐng)新的網(wǎng)絡(luò)地址。

三、劃分子網(wǎng)

1985年，在IP地址中增加了一個(gè)子網(wǎng)號(hào)字段，使二級(jí)地址變成了三級(jí)地址，能夠很好解決分類地址不合理的問(wèn)題，使用也更靈活。這種做法叫做劃分子網(wǎng)(subnetting)[RFC 950]，劃分子網(wǎng)已經(jīng)稱為互聯(lián)網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。其基本思路如下：

• 劃分子網(wǎng)純屬是單位內(nèi)部的事情。一個(gè)擁有許多物理網(wǎng)絡(luò)的單位，可將所屬的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)子網(wǎng)。單位對(duì)外表現(xiàn)仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，單位以外的網(wǎng)絡(luò)不知道這個(gè)單位由多少個(gè)子網(wǎng)組成。
• 劃分子網(wǎng)的方法，是從IP地址的主機(jī)標(biāo)識(shí)(主機(jī)地址)借用若干位作為子網(wǎng)號(hào)，借用后主機(jī)標(biāo)識(shí)(主機(jī)地址)也減少同樣位數(shù)，于是IP地址在本單位內(nèi)部就變成三級(jí)IP地址：網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(網(wǎng)絡(luò)地址)、子網(wǎng)號(hào)、主機(jī)標(biāo)識(shí)(主機(jī)地址)，也可以用以下記法來(lái)標(biāo)識(shí)；
  
• 其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)給本單位某主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)地址找到連接在本網(wǎng)絡(luò)上的路由器，路由器再根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址和子網(wǎng)號(hào)找到目的子網(wǎng)，最后講IP數(shù)據(jù)報(bào)交付到目的主機(jī)。

??舉例子
假設(shè)現(xiàn)在某個(gè)單位申請(qǐng)到一個(gè)B類地址，它的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(網(wǎng)絡(luò)地址)是145.13.0.0，也就只要是目的地址為145.13.x.x的IP數(shù)據(jù)報(bào)都會(huì)被送到這個(gè)單位的路由器。現(xiàn)在這個(gè)單位想劃分三個(gè)子網(wǎng)：

• 假設(shè)從主機(jī)標(biāo)識(shí)拿出8位來(lái)做子網(wǎng)號(hào)，子網(wǎng)號(hào)分別為3、7、21，則三個(gè)子網(wǎng)分別為：145.13.3.0、145.13.7.0、145.13.21.0；
• 劃分后，網(wǎng)絡(luò)對(duì)外的網(wǎng)絡(luò)地址仍舊是145.13.0.0，但路由器收到IP數(shù)據(jù)報(bào)后，再按照IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)子網(wǎng)。
  

子網(wǎng)掩碼
上面的例子中，雖然內(nèi)部劃分了子網(wǎng)，但路由器并不知道內(nèi)部劃分了三個(gè)子網(wǎng)，怎么把IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)子網(wǎng)的呢？
答案是使用 子網(wǎng)掩碼，子網(wǎng)掩碼用二進(jìn)制方式表示的話， 也是一個(gè)32位的數(shù)字。雖然RFC文檔中并沒(méi)有規(guī)定必須使用連續(xù)的1，但還是極力推薦使用連續(xù)的 1 ，以免出現(xiàn)可能的差錯(cuò)。
子網(wǎng)掩碼 與 收到的數(shù)據(jù)報(bào)的目的IP地址進(jìn)行逐位的 與運(yùn)算，就可能得出對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)。假設(shè)目的IP地址位145.13.3.10，路由器的子網(wǎng)掩碼位255.255.255.0，將 目的IP 與 子網(wǎng)掩碼 逐個(gè)進(jìn)行 與運(yùn)算，可以得到子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址：145.13.3.0。

默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)沒(méi)劃分子網(wǎng)，則會(huì)提供一個(gè)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼，默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼與IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)正好對(duì)應(yīng)：

• A類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0
• B類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.255.0.0
• C類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0

四、無(wú)分類編址方法

劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展中遇到地困難，但B類地址在1992年已經(jīng)分配了一半了，眼看很快就要全部分配完畢，而且互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)上地路由表中地項(xiàng)目數(shù)急劇增長(zhǎng)（從幾千個(gè)增長(zhǎng)到幾萬(wàn)個(gè)）。預(yù)計(jì)這兩個(gè)問(wèn)題在1994年將變得非常嚴(yán)重，因此，IETF很快就研究出 無(wú)分類編址 來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題。

可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼 VLSM(Variable Length Subnet Mask)，早在1987年，RFC1009 就指明在一個(gè)劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中可同時(shí)使用幾個(gè)不同的子網(wǎng)掩碼。使用VLSM可以進(jìn)一步IP地址的資源利用率。在 VLSM 的基礎(chǔ)又研究出 無(wú)分類編址 方法，正式名稱是 無(wú)分類域間路由選擇 CIDR(Classless Inter-Domain Routing，CIDR 的讀音是sider)。
CIDR 的兩個(gè)主要特點(diǎn)：

• 消除了A類、B類、C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，可以更有效地分配 IPv4 的地址空間。把32位的IP地址分為兩部分，前面部分位 網(wǎng)絡(luò)前綴，用來(lái)指明網(wǎng)絡(luò)，后面部分指明主機(jī)。
  CIDR 還使用 斜線記法，或稱為 CIDR記法，在IP地址后面加上斜線 / ，然后再寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的位數(shù)，如：145.13.3.10/24
  
• CIDR 把網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成一個(gè) CIDR地址塊，只要知道這個(gè)地址塊中的任何一個(gè)地址，就可以知道整個(gè)地址塊的起始地址、最大地址 以及 地址塊的地址個(gè)數(shù)。主機(jī)號(hào)全0或全1的一般不使用。路由表中就利用 CIDR 地址塊來(lái)查詢目的網(wǎng)絡(luò)。

參考資料：
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第7版 - 第四章 謝希仁 編著
《圖解TCP/IP》第5版

如果文章有幫助的話，點(diǎn)贊??、收藏?，支持一波，謝謝 ??????文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-461495.html

到了這里，關(guān)于【網(wǎng)絡(luò)】- TCP/IP四層(五層)協(xié)議 - 網(wǎng)際層(網(wǎng)絡(luò)層) - 劃分子網(wǎng)、構(gòu)造超網(wǎng)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！