可变长子网划分技术及方法）摘要:IPV4地址资源即将用尽，可变长子网划分技术是缓解地址高速分配的最有效的措施之一。

深入分析可变长子网掩码（VLSM）技术；给出了可变长子网划分的具体方法。

无类别域间路由（CIDR）技术可以有效压缩路由表规模，提高路由效率。

最后结合我院校园网建设的实际，讨论了可变长子网掩码技术和无类别域间路由技术的具体应用。

关键词：子网划分；子网掩码；VLSM；CIDR中图分类号：TP393因近年来Internet以令人难以置信的飞速发展，用户数量呈爆炸式增长，IP地址在未来几年内就要枯竭，这已经成为一个事实。

现在遍及全球的Internet核心协议仍是IPV4，尽管现在的地址空间、服务质量（QOS）以及安全性等问题需要急待解决，但因下一代Internet技术（简称IPV6）仍处在试运行阶段，普及应用还需时日。

所以，弥补现在的IPV4的不足，完善其功能具有十分重要意义。

1.IPv4的地址结构原有的IP编址分为两部分，第一个部分是用于标识主机所属网络的网络地址，第二个部分是用于标识网络上的主机。

把IP地址分为两部分的主要好处在于路由器的路由表不致太大，路由器不必为每个目的主机设定一个路由表表项，并且在选择路由时，只检查目的地址的网络部分。

IP地址采用分层结构，使用32位二进制数，共4个8位组，采用网络位+主机位的形式，如172.16.12.1。

Internet上的IP网络地址由ICANN(The Internet Corporation for Assigned Name sand Numbers)统一分配，以保证IP地址的唯一性。

ICANN根据组织的需求为其分配A、B、C、 E、F 5类地址，具体主机的IP地址由某一网络地址的机构或组织自行决定如何分配。

IP地址的分类IPv4的寻址方案使用“类”的概念，分类方法是按照网络中所使用的IP地址数。

A、B、C三类IP地址的定义很容易理解，也很容易划分，但是在实际网络规划中，它们并不利于合理的分配地址空间。

从上表中我们可以看出，A类地址用8位表示网络地址，可以标识126个网络，每个网络最多可以容纳16277214个主机；B类地址用16位表示网络地址，其可以识别的网络有16382个，每个网络能拥有65534个主机；C类地址用24位表示网络号，网络超过200万个，它最多可以包括254个主机。

A类和B类为每个网络提供的主机太多，而一个C类地址仅能容纳254个主机，现今许多企业事业单位网络中的主机个数都超出了254，尽管这些企业的上网主机可能远远没有达到B类地址的最大主机容量65534，但ICANN不得不为它们分配B类地址，因此许多中型企业或机构使用了B 类地址，造成了面临B类地址的浪费。

而小规模独立网络(如50个节点)获得C类地址后，剩余的204个地址却闲置不用，这种情况的大量存在也同样造成了IP地址资源的极大浪费。

可变长子网掩码（VLSM）和无类别域间路由(CIDR)就可以在一定程度上解决这些问题，它使Internet得到足够的时间来等待新一代IP协议的产生。

在讲述VLSM技术和CIDR技术之前我们先来了解一下IP寻址规则。

IP地址在计算机中都是按照二进制进行处理的，其中IP地址的每一组，由8个二进制数值组成，也就是说IP地址的真正形式是32位二进制数值，而一个131.107.87.23这样的IP地址在计算机看就是10000011.01101011.01010111.00010111这样的形式,前半部分为网络位，后半部分为主机位。

IP地址的设置也有一定的规则，具体内容如下：（1）主机位不能是全“1”，全1表示该网络中所有的主机，即广播地址。

（2）主机位不能是全“0”全0表示该网络本身，即网络地址。

（3）网络中可用于给主机分配的地址均不含“广播地址”和“网络地址”。

公式：网络中可用的IP地址数=2n-2(n为主机部分的位数)上面我们了解了IP地址及其分类，在进行IP地址划分的时候，IP地址和子网掩码必须一起使用，两者缺一不可。

当计算机获得了一对IP地址和子网掩码之后，计算机会使用一个二进制与运算(And)来求出网络号。

我们可以随便使用一个IP来做例子：139.175.152.254换成二进制是： 10001011.10101111.10011000.11111110 因为它是以10开头的，所以它是一个B类的IP地址。

这个类的预设子网掩码是255.255.0.0，换成二进制： 11111111.11111111.00000000.00000000将IP和子网掩码加以AND运算：10001011.10101111.10011000.11111110And11111111.11111111.00000000.00000000得出：10001011.10101111.00000000.00000000换成十进制就是139.175.0.0，这个就是网络地址了。

子网掩码的主要作用是区分IP地址中的网络位与主机位，同时在发送数据包时用来判断目的地址是在本地网络还是在远程网络中。

2．可变长子网掩码（VLSM）可变长子网掩码VLSM（Variable Length Subnet Mask）这是一种产生不同大小子网的网络分配方法，就是说一个网络可以分配若干个大小不同的子网。

当初引入可变长度子网掩码想法在于：为每个子网上保留足够的主机数的同时，把一个网分成多个子网，来提高网络的灵活性。

在没有VLSM 的情况下，一个网络只能使用一种子网掩码，这就限制了在给定的子网中主机的数目。

使用VLSM分配方式的优点是明显的：（1）高效分配IP地址从而减少地址资源浪费（2）网络划分更加灵活、合理，便于管理、维护如果一个企业获得了一个C类的网络地址，但是企业内部又需要不同的网络，这时需要将B类网络划分为更小的子网。

划分子网的使用方法就是靠“借”，从左往右，按需要将本来属于主机地址的一些连续的位(bit)转为网络位来使用。

也就是将预设的子网掩码的“1”逐渐的往右增加，而相应的子网掩码的“0”则减少。

这样的结果当然是可以获得更多的网络号，换一句话说，我们可以将一个大的IP网络分割成更多的子网络，而每一个子网络的主机数目却相应的减少。

之前Net Mask 11111111 11111111 111111111 00000000之后Net Mask 11111111 11111111 111111111 11110000划分后网掩码的变化可变长子网划分的原则是：如果借2位(bit)则有2个子网络；3位(bit)则6个；4位(bit)则14个，一般性的描述为2n-2减掉的2个是因为，借用位全0时，在表示网络时子网与原网络(即父网络)的表示相同，有冲突；借用位全1时，子网的广播地址与原网络的广播地址相同，有冲突。

但是现代局域网中，在子网划分中子网数是2n，并不减2，原因是当借用位全0和借用位全1时，整个IP地址的网络号依然存在，只要主机位不是全0全1就可以了，所以子网数可以不用减2，这样子网划分中可使用的IP地址又增加了一部分，这样因子网划分而减少的地址浪费就更少了，节省了宝贵的IP资源。

所以在后文中我们使用的子网划分原则就改成了2n （n为借用的主机位数）。

但是使用VLSM时所采用的路由协议必须能够支持它，这些路由协议包括RIP2，OSPF，EIGRP和BGP等。

为了更好的理解划分子网的功能和用途，我们举一个具体的实例，假设有一个单位有7个部门，他们分布在不同的地方，各部门连接网络主机数如下，部门1有58台电脑，部门2有31台电脑，另有2个部门各29台电脑，还有3个部门电脑台数不超过13台，为了节省IP资源，公司申请了一个C类地址212.145.6.0/24。

我们知道C类地址在预设情形下子网掩码是：255.255.255.0即11111111.11111111.11111111.00000000，如果我们按照默认子网掩码分配，我们必须申请7个C类地址，而使用VLSM我们只需一个C类地址就可以完成以上的分配。

我们根据子网数=2N（N为借的主机位数），网络中可用主机数=2n-2(n为主机部分的位数)，其中上面的N=8-n。

当n=6的时候26-2=62，58小于62，N=8-6=2 8个主机位借了2位做网络位，划分了4个子网，子网掩码为11111111.11111111.11000000即255.255.255.192。

当n取5的时候25-2=30，而31大于30，所以31的这个部门也必须按62的主机数划分，而主机数为29的部门，要借3个主机位作为网络位，将网络划分成8个子网计算，则掩码为11111111.11111111.11111111.11100000，即255.255.255.224。

当n=4的时候24-2=14，所以主机数小于等于14，划分中借了4个主机位作为网络位，按16个子网划分，其掩码为11111111.11111111.11111111.11110000即255.255.255.240这样我们就完成了整个子网的划分，可以看出采用VLSM合理使用子网掩码，可以使IP地址便于管理和控制。

在使用VLSM进行网络的规划、设计和分配时，一定要使用支持VLSM的路由协议如RIP2，OSPF，EIGRP和BGP。

3．无类别域间路由（CIDR）无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing）的基本思想是取消地址的分类结构,IP 地址之间不再有类型差别,如A类地址、B类地址或C类地址等之分。

CIDR则用网络前缀代替分类,所有IP地址都用前缀来表明用于网络标识的位数,前缀允许为任意长度,而不一定是原有地址分类中的8位、16位或24位。

IP地址不再归属于某特定类,取而代之的是将它们看作一个地址和掩码对,这意味着地址块可以成快分配,这样网络中的主机数量既可以少到几十个,也可以多到五十万个以上。

例如有一个公司有接近600台主机，想连到Internet，若申请一个B类网络地址似乎太浪费。

事实上，现在已经是不可能了。

那么申请3个C类网络地址就可以了吧，但是，因为3个C类网络的网络号都各自独立，如果要这3个网络的计算机都能通信的话，就要必须使用路由器了，增加了开支和网络管理负担。

现在我们可以使用CIDR技术，将这三个C类网络整合在一起，不分类别，来解决上述问题。

使用CIDR的时候，我们可以不必理会IP的开始位来设定子网掩码长度。

也就是说，一个原本属于C类的网络也可以使用255.255.0.0这样的子网掩码，我们称这样的网络为“超网(Supenet)”。

超网其实是CIDR的另一种叫法，因为CIDR可以聚合多个连续的IP地址，用一个路由地址代替一个地址段，所以人们也把这种聚合叫做超网。