淺談《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程中子網(wǎng)劃分的“一個(gè)中心、兩種方法”

劉欽濤

【摘 要】子網(wǎng)劃分是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理者最基本的技能，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和搭建中起著重要的作用。在網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的教學(xué)中，子網(wǎng)劃分是師生教與學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。論文以“子網(wǎng)掩碼”為中心，用“表格法”和“口訣法”突破子網(wǎng)劃分教與學(xué)的難點(diǎn)，對(duì)學(xué)生考級(jí)考證及實(shí)訓(xùn)有很大的幫助。

【Abstract】Subnetting is the most basic skill of computer network managers， it plays an important role in network planning and construction. In the teaching of network specialty， the subnetting is the key and difficult point of teaching and learning between teachers and students. This paper takes "subnet mask" as the center， and uses "table method" and "pithy formula method" to break through the difficulties in subnet teaching and learning， which is of great help to students' grade examination and practical training.

【關(guān)鍵詞】子網(wǎng)劃分；子網(wǎng)掩碼；表格法；口訣法

【Keywords】 subnetting； subnet mask； table method； pithy formula method

【中圖分類號(hào)】TP393；G712 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）04-0107-02

1 引言

子網(wǎng)劃分是在邏輯層面上將一個(gè)比較大的網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)[1]。子網(wǎng)劃分可避免網(wǎng)絡(luò)地址和帶寬的浪費(fèi)，提高網(wǎng)絡(luò)性能。掌握子網(wǎng)劃分方法，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理者和規(guī)劃者來(lái)說(shuō)是很重要的。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的教學(xué)中，需要學(xué)生熟練掌握和運(yùn)用。因涉及知識(shí)多，步驟繁，易出錯(cuò)，是教與學(xué)的難點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐研究，確立以“子網(wǎng)掩碼”為中心，采用“表格法”和“口訣法”，對(duì)突破教與學(xué)的難點(diǎn)、對(duì)學(xué)生考級(jí)考證及實(shí)訓(xùn)大有裨益。

2 子網(wǎng)劃分的中心——“子網(wǎng)掩碼”

子網(wǎng)掩碼又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，用來(lái)判斷一個(gè)IP地址所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址。對(duì)于A、B、C類IP地址，缺省的即沒(méi)有進(jìn)行子網(wǎng)劃分沒(méi)有借位的子網(wǎng)掩碼分別為255.0.0.0，

255.255.0.0，255.255.255.0。

因子網(wǎng)劃分是通過(guò)借用IP地址主機(jī)號(hào)的高位來(lái)充當(dāng)子網(wǎng)地址的，因此可得出這樣的結(jié)論：若劃分了子網(wǎng)，向主機(jī)號(hào)借位了，子網(wǎng)掩碼就肯定改變，且從變化量上可算出子網(wǎng)個(gè)數(shù)及借位數(shù)。子網(wǎng)掩碼的重要性還在于：將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行與運(yùn)算，可得出IP的網(wǎng)絡(luò)地址，并推算出廣播地址及主機(jī)地址；子網(wǎng)劃分是靠子網(wǎng)掩碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以學(xué)習(xí)子網(wǎng)劃分就要緊緊圍繞“子網(wǎng)掩碼”這個(gè)中心，掌握它的規(guī)律，就可掌握子網(wǎng)劃分的精髓。

以借3位主機(jī)號(hào)為例，解釋C類地址子網(wǎng)掩碼的變化。

因從主機(jī)號(hào)的最左邊借了3位，網(wǎng)絡(luò)號(hào)變成27位（24+3），主機(jī)號(hào)變成5位（8-3）。新的子網(wǎng)掩碼由255.255.255.0變?yōu)?55.255.255.224（（11100000）2=27+26+25=224）。

下面兩種方法都是圍繞子網(wǎng)掩碼這個(gè)中心展開(kāi)的。

3 表格法

表格法適用于給定要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)數(shù)的情況。先根據(jù)要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)n，用公式n≤2m算出需向主機(jī)號(hào)借用的位數(shù)m，然后將借用這幾位的位權(quán)相加算出子網(wǎng)掩碼的變化量，接著將借用最低位的位權(quán)確定為子網(wǎng)間的跨步，最后套用表1可使問(wèn)題迎刃而解。為了便于理解問(wèn)題，表1的列標(biāo)題和位置最好保持不變。

下面說(shuō)明使用方法：

例：把C類網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0劃成8個(gè)子網(wǎng)，請(qǐng)算劃分后的子網(wǎng)掩碼、每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址及主機(jī)地址、主機(jī)數(shù)是多少？

表1中編號(hào)列的內(nèi)容是根據(jù)要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)確定的。本題要?jiǎng)澇?個(gè)子網(wǎng)，所以編號(hào)列的內(nèi)容是1～8。

表1中子網(wǎng)號(hào)列的內(nèi)容是借用二進(jìn)制位數(shù)的排列組合。公式n≤2m中n=8，m=3，即要?jiǎng)澐?個(gè)子網(wǎng)，至少要借用主機(jī)號(hào)中的高3位二進(jìn)制位來(lái)做子網(wǎng)號(hào)，主機(jī)號(hào)只能用低5位來(lái)表示。這3位二進(jìn)制數(shù)的排列組合000、001、010、011、100、101、110、111就構(gòu)成子網(wǎng)號(hào)列的內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)地址列的內(nèi)容是表格中其他數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。因借的高3位的位權(quán)分別是128、64、32，所以子網(wǎng)掩碼變?yōu)?55.255.255.224。這三位的最低位權(quán)為32，因此可確定這8個(gè)子網(wǎng)間的跨步為32。第1、2、3、4、5、6、7、8個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址就分別為192.168.1.0、32、64、96、128、160、192、224。

廣播地址列的內(nèi)容填寫很簡(jiǎn)單，因 IP地址是連續(xù)的，第1個(gè)子網(wǎng)的廣播地址就是第2個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址的主機(jī)號(hào)減1得到的。第2個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.1.32 ，那么第1個(gè)子網(wǎng)的廣播地址就是192.168.1.31。同理可推導(dǎo)出其他子網(wǎng)的廣播地址。

由于網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址不能用作主機(jī)地址，所以主機(jī)地址列的內(nèi)容就是去掉網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址的中間部分。如第1個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.1.0，第1個(gè)子網(wǎng)的廣播地址就是192.168.1.31，那么“砍頭去尾”剩的中間部分192.168.1.1～192.168.1.30就是合法的主機(jī)地址，此時(shí)主機(jī)號(hào)上有30個(gè)連續(xù)數(shù)字，子網(wǎng)主機(jī)數(shù)就是30，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2中IP地址是連續(xù)的，成S型排列。

4 口訣法

口訣法適用于已知IP和子網(wǎng)掩碼的情況。口訣的內(nèi)容是：“網(wǎng)得魚(yú)，腌得味，要廣播，去頭尾，最合法”。這5句3字口訣講述了一個(gè)慷慨的漁民打魚(yú)、腌魚(yú)、通知大家吃魚(yú)的故事，蘊(yùn)藏著子網(wǎng)劃分的奧秘。解釋如下：

①網(wǎng)得魚(yú)，是“網(wǎng)得與”的諧音，意是網(wǎng)絡(luò)地址的獲得需要與運(yùn)算，IP和子網(wǎng)掩碼與運(yùn)算的結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)地址。

例：求IP 192.168.100.20 子網(wǎng)掩碼255.255.255.240所在的網(wǎng)絡(luò)合法主機(jī)地址范圍。

算合法的主機(jī)地址，先要算IP所在的網(wǎng)絡(luò)地址。根據(jù)口訣，該網(wǎng)絡(luò)地址該是192.168.100.20 和 255.255.255.240相與的結(jié)果，得出網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.100.16。

②腌得味，是“掩得位”的諧音，是從子網(wǎng)掩碼中得到網(wǎng)絡(luò)號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)和主機(jī)號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)。

該題的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.240，不是缺省的，說(shuō)明有借位。由于240=128+64+32+16，可得從主機(jī)號(hào)借的二進(jìn)制位數(shù)是4。因該IP為C類，所以借位后網(wǎng)絡(luò)號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)是24+4=28，主機(jī)號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)是8-4=4。

③要廣播，是“幺廣播”的諧音，幺就是1，意是廣播地址是要把IP中主機(jī)號(hào)的二進(jìn)制位全部置為1。

題中網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.100.16，把主機(jī)號(hào)的4位二進(jìn)制位全部置為1（（1111）2=15）可得出廣播地址是192.168.100.31（16+15）。

④去頭尾，最合法。魚(yú)的頭尾少肉，除去最合理。同理子網(wǎng)的全部IP是從網(wǎng)絡(luò)地址到廣播地址。網(wǎng)絡(luò)地址最小相當(dāng)于魚(yú)尾，廣播地址最大相當(dāng)于魚(yú)頭，最合法的主機(jī)地址就是砍去廣播地址的頭，去掉網(wǎng)絡(luò)地址的尾得到的。

本題網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.100.16，廣播地址是192.168.100.31。根據(jù)口訣，去頭尾得到最合法的主機(jī)地址是192.168.100.17～30，有14個(gè)合法的IP可分配。

將抽象虛擬的子網(wǎng)劃分化成四句口訣，形象有趣，容易記，對(duì)學(xué)生掌握子網(wǎng)劃分的技能起到了很好的作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】寧芳露，楊旭東.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)及路由器技術(shù)教程與實(shí)訓(xùn)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.