IP子網劃分中的簡化計算研究

李芳

(泰山學院信息科學技術學院，山東泰安 271021)

網絡管理員經常遇到這樣的問題，一座樓中的聯網用戶不超過10個，而在分配IP地址時，不得已要分配整個網段，這樣就造成了大量的IP地址閑置，而又沒有辦法分配給其他位置的用戶.為了解決IP地址利用率過低和路由器負擔過重的問題，方便網絡管理員進行管理與控制，網絡管理員一般都采用了劃分子網的方式來緩解IP地址緊張的情況［1］.劃分子網后，管理員可以方便的進行子網與子網的訪問控制等管理工作，既解決了IP地址的利用率過低的問題又能加強對各類用戶的管理控制.

1 子網劃分原理

我們知道，在計算機及網絡通信系統中，都是采用的二進制進行的計算，而我們在網絡管理時常用十進制進行表示.如給定IP地址172.16.2.160，子網掩碼255.255.0.0，計算機系統在確定網絡號時是這樣來進行的:把點分十進制IP地址和子網掩碼轉換成二進制，然后將IP地址與子網掩碼進行按位與運算，即得到了該IP地址所屬的網絡號［2］.計算原理如圖1所示:

圖1 主機內網絡號的計算

默認的IP地址的使用是標準的網絡號與主機號的二級結構形式，劃分子網時要把主機號中的部分位作為網絡號來使用，這樣IP地址就變成了網絡號、子網號、主機號三級結構形式.如:172.16.2.160，未劃分子網時，網絡號為:172.16，主機號為:2.160;劃分子網后，拿出主機號部分的高8位作為子網，IP地址的含義就變成了:網絡號為:172.16，子網號為:2，主機號為:160.計算原理如圖2所示:

圖2 擴充網絡位后網絡號的計算

2 問題的提出

通過上面的分析我們清楚的看到在進行子網劃分時，首先要確定子網掩碼，而子網掩碼的確定以及網絡號的計算、廣播地址的計算等都需要進行大量的十進制與二進制的轉換及運算［3］，這要花費很多的時間和精力來進行.有沒有一種快速簡化的計算方法，使得網絡管理員能在網絡規劃與研究中實現快速計算，盡可能的減少數制轉換，提高運算速度與效率，是本文作者一直探討的問題.在進行了大量的實例計算分析后，總結出了一種能快速進行計算的方法.

3 簡化計算原理及實現

在進行了大量的實例分析后我們得到這樣一個規律:點分十進制的每個劃分子網的段中的子網主機數與相應段上的子網掩碼的數值相加，等于8個二進制位能表示的數的個數，即為256［4］.因此在劃分子網時，我們可以首先確定出每個子網的主機數n，不必關心到底是占了主機號中的多少二進制位，相應段上的掩碼即為256－n.而在計算某IP地址所處網絡地址和廣播地址時，也根據主機數來寫出每個子網的開始和結束IP地址得到.下面分三種類型的問題來進行分別用快速簡化的計算方法來實現.

3.1 已知子網數確定子網掩碼

假設給定一個C類網段192.168.100.0，因辦公需要9個子網，要求寫出子網掩碼，并確定每個子網的網絡號和廣播地址.

這是個網絡管理員經常用到的劃分子網的情況，首先需要確定把這個C類網段分成多少個子網.辦公需要9個，那么子網數必須大于等于9，因為子網數量必須是2的整數次方，因此需要劃分成16個子網才能滿足9個子網的要求，每個子網有16個主機，因此子網掩碼第四段就是256－16=240，因每個子網有16個IP地址，每個子網的第一個IP地址是網絡號，最后一個地址是廣播地址，所以第一個子網的網絡號是192.168.100.0，廣播地址是192.168.100.15，第二個子網的網絡號是192.168.100.16，廣播地址是192.168.100.31，其他的子網以此類推即可得到.如表1所示.

表1 C類網絡子網劃分

3.2 已知IP地址及子網掩碼，確定網絡號和廣播地址

已知子網中的一個IP地址及使用的子網掩碼，要求確定IP地址所屬子網的網絡號和廣播地址.

這種情況經常應用在網絡管理員在做客戶端設置的時候用到，不同類型的IP地址的做法稍有區別，不過都是在部分占用的相應段中來處理，整段都占用的部分是非常簡單的［5］.下面分別討論A、B、C類地址的情況.

(1)已知A類IP地址:15.16.193.6，子網掩碼為:255.255.248.0，要求確定所屬子網的網絡號和廣播地址.

因為A類地址的標準掩碼是:255.0.0.0，這里劃分子網后子網掩碼為:255.255.248.0，我們看出第二段所有位都被作為子網段，第三段中的部分位作為子網段，第四段沒有作為子網.因此第二段子網位為16，掩碼第四段為全0到全1.關鍵是計算第三段的部分，256－248=8，因此，子網的IP地址的第三段以8單位劃分.因此我們可以把A類地址看作是對B類網絡15.16.0.0的劃分，劃分后的各段如表2所示:

表2 A類網絡子網劃分

所以要計算出193屬于哪個段，用193除以8，得到整數商24，因此193屬于192－199的網段范圍內.因此本例中15.16.193.6所屬子網號為:15.16.192.0，廣播地址為:15.16.199.255.

(2)已知B類IP地址:128.16.32.13，子網掩碼為:255.255.255.252，要求確定所屬子網的網絡號和廣播地址.

B類地址的標準子網掩碼是:255.255.0.0，本例的子網掩碼已經擴充到了第四個段，所以可以按C類地址的子網劃分方法來對待，第三個段不作處理，第四段為252，256－252=4，所以每個子網中有四個IP地址，所以128.16.32.0劃分的結果如表3所示:

表3 B類網絡子網劃分

因此，128.16.32.13所屬的子網網絡號為:128.16.32.12，廣播地址為:128.16.32.15.

(3)已知C類IP地址:202.222.10.60，子網掩碼為:255.255.255.248，要求確定所屬子網的網絡號和廣播地址.

本例與上例B類地址轉化后得到的地址計算方式相同，按照同樣的計算方法就得到了202.222.10.60所屬網絡號為:202.222.10.56，廣播地址為:202.222.10.63.

4 總結

在互連網應用飛速普及的今天，網絡管理中經常用到子網劃分以及網絡結構調整的情況，在處理這些問題的過程中經常遇到本文討論的各種情況，如果用傳統的進制轉化的方法來處理，會浪費大量的時間在計算上，不利于管理效率.本文提出的十進制直接計算的方法能很好的提高效率，并在實踐中證明了這種方法是卓有成效的.

［1］朱學君，沈睿.子網劃分技術研究［J］.科技信息(科學教研)，2008，(22).

［2］王鴻飛，趙旭偉.淺談子網的劃分［J］.大眾科技，2005，(7).

［3］孫紅科，高金玉.計算機網絡中子網的劃分［J］.科技信息(科學教研)，2007，(31).

［4］鄭鵬.淺談企業內部網絡子網掩碼與子網劃分［J］.中國科技信息，2007，(19).

［5］黃華，韓紅宇.子網掩碼與子網劃分［J］.大眾科技，2005，(8).