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17,18子网掩码


广东省高级技工学校文化理论课教案(首页)(代号 A—3)
JWC001-1-1

计算机网络技术

共 6 页 课题: 子网掩码 授课 3 月 11 日 日期 授课 班级 作业 题数 选 用 教 具 挂 图 难 1 课 时 2

目 授 课 方 式 教 学 目 的 重 1、子网的作用 2、子网的划分 点 点

讲授

拟用 时间

30 分 钟

1、掌握子网掩码的定义及作用 2、了解子网掩码的分类 3、掌握子网的划分方法

划分子网及求子网掩码

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子网掩码
【课题引入】
当我们的数据包向网络上传输时,它时如何知道数据包所到的目的地是否是同一 个网络的呢?

【讲授新课】
一、子网掩码的概念及作用 子网掩码是一个应用于 TCP/IP 网络的 32 位二进制值,它可以屏蔽掉 ip 地址中的一 部分,从而分离出 ip 地址中的网络部分与主机部分,基于子网掩码,管理员可以将网络 进一步划分为若干子网。 二、为什么需要使用子网掩码 虽然我们说子网掩码可以分离出 ip 地址中的网络部分与主机部分,可大家还是会有 疑问,比如为什么要区分网络地址与主机地址?区分以后又怎样呢?那么好,让我们再 详细的讲一下吧! 在使用 TCP/IP 协议的两台计算机之间进行通信时,我们通过将本机的子网掩码与接 受方主机的 ip 地址进行'与'运算,即可得到目标主机所在的网络号,又由于每台主机在配 置 TCP/IP 协议时都设置了一个本机 ip 地址与子网掩码,所以可以知道本机所在的网络 号。 通过比较这两个网络号,就可以知道接受方主机是否在本网络上。如果网络号相 同,表明接受方在本网络上,那么可以通过相关的协议把数据包直接发送到目标主机; 如果网络号不同,表明目标主机在远程网络上,那么数据包将会发送给本网络上的路由 器,由路由器将数据包发送到其他网络,直至到达目的地。在这个过程中你可以看到, 子网掩码是不可或缺的! 三、如何用子网掩码得到网络/主机地址 既然子网掩码这么重要,那么它是如何分离出 ip 地址中的网络地址和主机地址的 呢? 过程如下: 1.将 ip 地址与子网掩码转换成二进制; 2.将二进制形式的 ip 地址与子网掩码做'与'运算,将答案化为十进制便得到网络地 址; 3.将二进制形式的子网掩码取'反'; 4.将取'反'后的子网掩码与 ip 地址做'与'运算,将答案化为十进制便得到主机地址。 下面我们用一个例子给大家演示: 假设有一个 I P 地址:192.168.0.1 子网掩码为:255.255.255.0 化为二进制为:I P 地址 11000000.10101000.00000000.00000001 子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000 将两者做'与'运算得:11000000.10101000.00000000.00000000 将其化为十进制得:192.168.0.0 这便是上面 ip 的网络地址,主机地址以此类推。

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小技巧:由于观察到上面的子网掩码为 C 类地址的默认子网掩码(即未划分子 网),便可直接看出网络地址为 ip 地址的前三部分,即前三个字节。 解惑: 什么?你还是不懂?问我为什么要做'与'运算而不是别的?其实你仔细观察一下上面 的例子就应该能明白。 '1'在做'与'运算时,不影响结果,'0'在做'与'运算时,将得到 0,利用'与'的这个特性, 当管理员设置子网掩码时,即将子网掩码上与网络地址所对应的位都设为'1',其他位都设 为'0',那么当作'与'时,ip 地址中的网络号将被保留到结果中,而主机号将被置 0,这样就 解析出了网络号,解析主机号也一样,只需先把子网掩码取'反',在做'与'。 四、子网掩码的分类 1)缺省子网掩码: 即未划分子网,对应的网络号的位都置 1,主机号都置 0。 A 类网络缺省子网掩码:255.0.0.0 B 类网络缺省子网掩码:255.255.0.0 C 类网络缺省子网掩码:255.255.255.0 2)自定义子网掩码: 将一个网络划分为几个子网,需要每一段使用不同的网络号或子网号,实际上我们 可以认为是将主机号分为两个部分:子网号、子网主机号。 形式如下: 未做子网划分的 ip 地址:网络号+主机号 做子网划分后的 ip 地址:网络号+子网号+子网主机号 也就是说 ip 地址在化分子网后,以前的主机号位置的一部分给了子网号,余下的是 子网主机号。 五、子网编址技术 前面几点介绍了子网掩码的一些知识,下面我们来看看子网划分,不要认为子网划 分与子网掩码没有关系哟,子网划分也是靠子网掩码来实现的。 子网是指一个 ip 地址上生成的逻辑网络,它可以让一个网络地址跨越多个物理网 络,即一个网络地址代表多个网络(很明显这样做可以节省 ip 地址)。呵呵,听起来是 不是很蹊跷?一个网络就这样被莫名其妙的划分成了许多子网?那么这样做有什么用 呢? 我举个例子来跟你说吧:比如你是某个学校的网管,你的学校有四个处于不同物理 位置的网络教室,每个网络教室 25 台机器,你的任务是给这些机器配置 ip 地址和子网掩 码。你可能会觉得这再简单不过了,申请 4 个 C 类地址,每个教室一个,然后在一一配 置不就搞定了。嗯,这样做理论上没错,但你有没有想到这样做很浪费,你一共浪费了 (254-25)*4=916 个 ip 地址,如果所有的网管都像你这样做,那么 internet 上的 ip 地址将会 在极短的时间内枯竭,显然,你是不能这样做,你应该做子网划分。 子网划分说白了是这样一个事情:因为在划分了子网后,ip 地址的网络号是不变 的,因此在局域网外部看来,这里仍然只存在一个网络,即网络号所代表的那个网络; 但在网络内部却是另外一个景象,因为我们每个子网的子网号是不同的,当用化分子网 后的 ip 地址与子网掩码(注意,这里指的子网掩码已经不是缺省子网掩码了,而是自定 义子网掩码,是管理员在经过计算后得出的)做'与'运算时,每个子网将得到不同的子网 地址,从而实现了对网络的划分(得到了不同的地址,当然就能区别出各个子网了,有 趣吧)。 子网编址技术,即子网划分将会有助于以下问题的解决:

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1)巨大的网络地址管理耗费:如果你是一个 A 类网络的管理员,你一定会为管理数 量庞大的主机而头痛的; 2)路由器中的选路表的急剧膨胀:当路由器与其他路由器交换选路表时,互联网的 负载是很高的,所需的计算量也很高; 3)IP 地址空间有限并终将枯竭:这是一个至关重要的问题,高速发展的 internet,使 原来的编址方法不能适应,而一些 ip 地址却不能被充分的利用,造成了浪费。 因此,在配置局域网或其他网络时,根据需要划分子网是很重要的,有时也是必要 的。现在,子网编址技术已经被绝大多数局域网所使用。 六、如何划分子网及确定子网掩码 在动手划分之前,一定要考虑网络目前的需求和将来的需求计划。 划分子网主要从以下方面考虑: 1.网络中物理段的数量(即要划分的子网数量) 2.每个物理段的主机的数量 确定子网掩码的步骤: 第一步:确定物理网段的数量,并将其转换为二进制数,并确定位数 n。如:你需要 6 个子网,6 的二进制值为 110,共 3 位,即 n=3; 第二步:按照你 ip 地址的类型写出其缺省子网掩码。如 C 类,则缺省子网掩码为 11111111.11111111.11111111.00000000; 第三步:将子网掩码中与主机号的前 n 位对应的位置置 1,其余位置置 0。若 n=3 且 为 C 类地址:则得到子网掩码为 11111111.11111111.11111111.11100000 化为十进制得 到 255.255.255.224 B 类地址:则得到子网掩码为 11111111.11111111.11100000.00000000 化为十进制得 到 255.255.224.0 A 类地址:则得到子网掩码为 11111111.11100000.00000000.00000000 化为十进制得 到 255.224.0.0 另:由于网络被划分为 6 个子网,占用了主机号的前 3 位,若是 C 类地址,则主机 号只能用 5 位来表示主机号,因此每个子网内的主机数量=(2 的 5 次方)-2=30,6 个 子网总共所能标识的主机数将小于 254,这点请大家注意! 解惑: 1.你可能有这样的疑问,比如在上面的例子里,6 的二进制值为 110,那么为什么要 将子网掩码中与主机号的前 n 位对应的位置都置 1,而不是用 6 的二进制 110 去替代前 n 位呢? 呵呵,这个问题提的很好,答案是这样的:我们计算子网掩码的目的是什么?就是 希望它在做'与'的时候能够解析出网络号,也就是说它与网络号所对应的位置都应该是 1 (当然包括与子网号所对应的位置),那么很显然,你写上 110 是不对的,如果你这么 写,那么它的意义是主机号的前两位作为子网号,那么这样将最多划分 2 个子网(不明 白没关系,下面有计算子网数量的方法),与我们当初所要划分的 6 个子网显然是不一 致的。这样解释你能明白马? 2.细心的人可能会发现,划分 4 个子网,5 个子网和 6 个子网的子网掩码是一样的, 同为 255.255.255.224,是不是错了呢?三个子网掩码应该不同呀?呵呵,是这样的,因 为 4,5,6 的二进制值都是 3 为,因此在子网掩码中这三位都置 1,划分是没有问题的, 只是你的理解上有一点小小的问题,划分为 4 个子网,其实可以理解为划分为 6 个子

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网,但你只使用了其中的 4 个。比如你想划分 8 个子网,与划分 14 个子网所得到的子网 掩码是一样的,都占用了 4 位作为子网号。 七、相关判断方法 1)如何判断是否做了子网划分? 这个问题很简单,如果它使用了缺省子网掩码,那么表示没有作子网划分;反之, 则一定作了子网划分。 2)如何计算子网地址? 还是老办法,将 ip 地址与子网掩码的二进制形式做'与',得到的结果即为子网地址。 3)如何计算主机地址? 这个也不用说了吧,先将子网掩码的二进制取'反',再与 ip 地址做'与'。 4)如何计算子网数量? 这个问题大家会常常提到,还是从子网掩码入手,主要有两个步骤: 1.观察子网掩码的二进制形式,确定作为子网号的位数 n; 2.子网数量为 2 的 n 次方-2。(为什么减 2,呵呵,往下看) 举个例子来说,比如有这样一个子网掩码:255.255.255.224 其二进制为: 11111111.11111111.11111111.11100000 可见 n=3,2 的 3 次方为 8,说明子网地址可能 有 如下 8 种情况: 000 001 010 011 100 101 110 111 但其中代表网络自身的 000;代表广播地址的 111 是被保留的,所以要减 2,明白了 吗? 5)如何计算总主机数量,子网内主机数量? 总主机数量=子网数量×子网内主机数量 再用一个例子给大家说明,比如子网掩码为 255.255.255.224 上面的讨论知道它最多可以划分 6 个子网,那么每个子网内最多有多少个主机呢? 其实上面我已经给大家算过了,由于网络被划分为 6 个子网,占用了主机号的前 3 位, 且是 C 类地址,则主机号只能用 5 位来表示主机号,因此子网内的主机数量=(2 的 5 次 方)-2=30. 因此通过这个子网掩码我们可以算出这个网络最多可以标识 6*30=180 个主机(可 见,在化分子网后,整个网络所能标识的主机数量将减少)。 6)计算 ip 地址范围 通过一个自定义子网掩码,我们可以得到这个网络所有可能的 ip 地址范围。 具体步骤: 1.写出二进制子网地址; 2.将子网地址化为十进制; 3.计算子网所能容纳主机数; 4.得出 ip 范围(起始地址:子网地址+1;终止地址:子网地址+主机数)

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假设一个子网掩码为:255.255.255.224,可知其最多可以划分 6 个子网,子网内主机 数为 30,那么所有可能的 ip 地址及计算流程如下: 子网--子网地址(二进制)--------子网地址-----实际 ip 范围 1 号-11001010.01110000.00001010.00100000-202.112.10.32-202.112.10.33202.112.10.62 2 号-11001010.01110000.00001010.01000000-202.112.10.64-202.112.10.65202.112.10.94 3 号-11001010.01110000.00001010.01100000-202.112.10.96-202.112.10.97202.112.10.126 4 号-11001010.01110000.00001010.10000000-202.112.10.128-202.112.10.129202.112.10.158 5 号-11001010.01110000.00001010.10100000-202.112.10.160-202.112.10.161202.112.10.190 6 号-11001010.01110000.00001010.11000000-202.112.10.192-202.112.10.193202.112.10.222

【课堂小结】
1、 子网掩码的定义及作用 2、 子网掩码的分类 3、 子网的划分方法

【作业布置】
见上机操作作业。


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