关于子网数目与子网掩码间的转换

为了提高IP地址的使用效率，一个网络可以划分为多个子网：采用借位的方式，从主机最高位开始借位变为新的子网位，剩余部分仍为主机位。这使得IP地址的结构分为三部分：网络位、子网位和主机位，如图1所示。 

 图1：IP地址结构

子网编址使得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和管理。它的使用关键在于选择合适的层次结构，使得网络地址既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间（即从何处分隔子网号和主机号来决定）。

子网TCP/IP网间网技术产生于大型主流机环境中，它能发展到今天的规模是当初的设计者们始料未及的。网间网规模的迅速扩展对IP地址模式的威胁并不是它不能保证主机地址的惟一性，而是会带来两方面的负担：第一，巨大的网络地址管理开销；第二，网关寻径急剧膨胀。其中第二点尤为突出，寻径表的膨胀不仅会降低网关寻径效率（甚至可能使寻径表溢出，从而造成寻径故障），更重要的是将增加内外部路径刷新时的开销，从而加重网络负担。

因此，迫切需要寻求新的技术，以应付网间网规模增长带来的问题。仔细分析发现，网间网规模的增长在内部主要表现为网络地址的增减，因此解决问题的思路集中在：如何减少网络地址。于是IP网络地址的多重复用技术应运而生。通过复用技术，使若干物理网络共享同一IP网络地址，无疑将减少网络地址数。

子网编址（Subnet Addressing）技术，又叫子网寻径（Subnetrouting），英文简称Subnetting,是最广泛使用的IP网络地址复用方式，目前已经标准化，并成为IP地址模式的一部分。一般地，32位的IP地址分为两部分，即网络号和主机号，分别叫做IP地址的“网间网部分”和“本地部分”。子网编址技术将本地部分进一步划分为“物理网络”部分（即图1中的子网部分）和“主机”部分，如图2所示。

图2：子网编址原理 

其中“物理网络”用于标识同一IP网络地址下的不同物理网络，即“子网”。

子网掩码IP协议标准规定：每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP地址中的某位为网络地址（包括网间网部分和物理网络号）中的一位；若位模式中的某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。例如位模式“11111111 11111111 11111111 00000000”中，前三个字节全1，代表对应IP地址中最高的三个字节为网络地址；后一个字节全0，代表对应IP地址中最后的一个字节为主机地址。这种位模式叫做“子网模”（subnet mask）或“子网掩码”。

为了使用的方便，子网掩码与IP地址一样，使用“点分十进制表示法”。例如B类地址子网掩码（11111111 11111111 11111111 00000000）为255.255.255.0。IP协议关于子网掩码的定义提供一种有趣的灵活性，允许子网掩码中的“0”和“1”位不连续。但是，这样的子网掩码给分配主机地址和理解寻径表都带来一定困难，并且极少的路由器支持在子网中使用低序或无序的位，因此在实际应用中通常各网点采用连续方式的子网掩码。如上述的255.255.255.0。

子网掩码与IP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。

例如，有一个C类地址为192.10.1.18，其缺省的子网掩码为255.255.255.0，则它的网络号和主机号可按如下方法得到：

将IP地址192.10.1.18转换为二进制11000000 00001010 0000001 00010010；

将子网掩码255.255.255.0转换为二进制11111111 11111111 11111111 00000000；

将两个二进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果为11000000 00001010 00000001 00000000，即网络号为192.10.1.0；

将子网掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机部分11000000 00001010 0000001 00010010 AND 00000000 00000000 00000000 11111111，结果为00000000 00000000 00000000 00010010，结果为0 .0.0 .18，即主机号为18。

在实际的网络中，子网的划分有一些通常用的方法，以下给出划分子网和定义子网掩码的例子，步骤如下。

1）将要划分的子网数目转换为2的n次方。如要分8个子网，则8=2³。

2）取上述要划分子网数的2的n次方的幂。如2³，即n=3。

3）将上一步确定的幂n按高序占用主机地址n位后转换为十进制。如n为3则是11100000，转换为十进制为224，即为最终确定的子网掩码。如果是C类网，则子网掩码为255.255.255.224；如果是B类网，则子网掩码为255.255.224.0；如果是A类网，则子网掩码为255.224.0.0。在这里，子网个数与占用主机地址位数有如下等式成立：2ⁿ=m。其中，n表示占用主机地址的位数；m表示划分的子网个数。根据这些原则，将一个B类网络分成4个子网。若我们用的网络号为168.18.10，则该B类网内的主机IP地址就是168.18.10.1~168.18.10.254（因为全“0”和全“1”的主机地址有特殊含义，不作为有效的IP地址），现将网络划分为4个部分，按照以上步骤：4=2²，取2²的幂，即2，则二进制为11，占用主机地址的高序位即为11000000，转换为十进制为192。这样就可确定该子网掩码为255.255.192.0，4个子网的IP地址范围分别为：

10101000 00010010 00001010 00000001~10101000 00010010 00001010 00111110

168.18.10.1~168.18.10.62

10101000 00010010 00001010 01000001~10101000 00010010 00001010 01111110

168.18.10.65~168.18.10.126

10101000 00010010 00001010 10000001~10101000 00010010 00001010 10111110

168.18.10.129~168.18.10.190

10101000 00010010 00001010 11000001~10101000 00010010 00001010 111111110

168.18.10.193~168.18.10.254

A、B、C三类网络子网数目与子网掩码的转换表如表1至表3所列，可供参考。

表1：A类网络子网数目与子网掩码的转换

表2：B类网络子网数目与子网掩码的转换

表3：C类网络子网数目与子网掩码的转换