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主审论文

子网掩码与子网划分

上海市中医医院信息中心

张国伟

[本文摘要]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地址和主机地址。子网划分时，子网掩码设置的不同，所得到的子网不同，每个子网能容纳的主机数目不同，若设置错误，可能导致数据传输错误或增加网络传输负担。

子网掩码与子网划分
[摘要]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地址和主机地址。子网划分时，子网掩码设置的不同，所得到的子网不同，每个子网能容纳的主机数目不同，若设置错误，可能导致数据传输错误或增加网络传输负担。
[关键词]子网掩码网络地址主机地址扩展网络前缀
当IP在1981年9月首次标准化时，起规范要求连接在基于IP的互联网上每个系统的每个接口都必须被分配一个唯一的32位值，即Internet协议地址（IPv4）。Internet地址的第一部分用与标识主机所属的网络，第二部分则用于标识给定网络上某个特定的主机。如图（1）所示。
网络号
主机号

图（1）
Internet组织机构定义了五种类型的IP地址，用于主机的主要有A、B、C三类地址，所有地址类都是由地址模式的高位来标识。其中A类网络有126个，每个A类网络可能有16，777，214台主机，它们处于同一广播域。而在同一广播域中有这么多结点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16，777，214个地址大部分没有分配出去，形成了浪费；而从网络管理角度来看，每一个拓扑结构的LAN都需要有自己唯一的网络号，而受条件限制，不可能将所有机器都连接在一个LAN网段上，比如有的单位分属不同两个区域，LAN的激增也就意味着网络号的激增；另一方面，随着互连网应用的不断扩大，IP地址资源越来越少。为了实现更小的广播域并更好地利用主机地址中的每一位，可以把基于类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于类的网络地址的主机部分创建的。如图（2）所示。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。
网络号
主机号
网络号
子网号
主机号

图（2）
1、子网掩码
RFC950定义了子网掩码的使用，子网掩码是一个32位的2进制数，系统将把Internet地址中对应于子网掩码中被设为1的那些位置上的比特作为扩展网络前缀看待，对应于主机地址的所有位都置为0。由此可知，A类网络的缺省的子网掩码是255.0.0.0，B类网络的缺省的子网掩码是255.255.0.0，C类网络的缺省的子网掩码是255.255.255.0。将子网掩码和IP地址按位进行逻辑“与”运算，得到IP地址的网络地址，剩下的部分就是主机地址，从而区分出任意IP地址中的网络地址和主机地址。子网掩码常用点分十进制表示，我们还可以用网络前缀法表示子网掩码，即“/<网络地址位数>”。如158.78.0.0/16表示B类网络158.78.0.0的子网掩码为255.255.0.0。
子网掩码告知路由器，地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址，使路由器正确判断任意IP地址是否是本网段的，从而正确地进行路由。例如，有两台主机，主机一的IP地址为222.21.160.6，子网掩码为255.255.255.192，主机二的IP地址为222.21.160.73，子网掩码为255.255.255.192。现在主机一要给主机二发送数据，先要判断两个主机是否在同一网段。
主机一
222.21.160.6即：11011110.00010101.10100000.00000110
255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000
按位逻辑与运算结果为：11011110.00010101.10100000.00000000
主机二
222.21.160.73即：11011110.00010101.10100000.01001001
255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000
按位逻辑与运算结果为：11011110.00010101.10100000.01000000
两个结果不同，也就是说，两台主机不在同一网络，数据需先发送给默认网关，然后再发送给主机二所在网络。那么，假如主机二的子网掩码误设为255.255.255.128，会发生什么情况呢？
让我们将主机二的IP地址与错误的子网掩码相“与”：
222.21.160.73即：11011110.00010101.10100000.01001001
255.255.255.128即：11111111.11111111.11111111.10000000
结果为