VLSM(可變長子網掩碼)&CIDR(無類別域間路由)_子網劃分劃分計算詳解

VLSM(Variable Length Subnet Mask)

VLSM(可變長子網掩碼) 是爲了有效的使用無類別域間路由(CIDR)和路由匯聚(route summary)來控制路由表的大小,它是網絡管理員常用的IP尋址技術,VLSM就是其中的常用方式,可以對子網進行層次化編址,以便最有效的利用現有的地址空間。

VLSM表示可變長子網掩碼,子網設計在同一網絡中使用多個掩碼,這意味着多個掩碼被用於單一類A、B、C或一個網絡的不同子網。它用於增加子網的可用性,因爲它們可以是可變的大小。

優點

  1. 可以更高效的利用地址和
  2. 可用來做路由聚合/彙總

vlsm編址相關計算

:現存在某設備的IP爲:128.10.200.29/20

網絡號:

1000 0000.0000 1010.1100 1000.0001 1101 //二進制IP地址
1111 1111. 1111 1111 . 1111 0000.0000 0000 //二進制掩碼

將上面兩個進行與操作(1&&1=1,其他與爲0),即結果爲:

1000 0000.0000 1010.1100 0000.0000 0000

結果轉爲十進制爲:
128.10.192.0
這就是該地址的網絡號
其實從這裏也可看出,我們在求網絡號時,只需要看像該段借的幾位數即可。如例子中二進制IP的第17~20位,(又或者說此時只需看17、18位)。

主機數

IPv4二進制地址總共有32爲,減去掩碼的這前20位,後面還剩12位,我可通過排列組合算出有2^12=4096種組合,也就是說經過劃分後的該子網可以分配出4096個IP地址,分給4096臺設備。即這就是主機數
但在應用時,我們還需要一個網絡地址(主機位全位0)和廣播地址(主機位全爲1),所以我們實際可用的的主機數位4096-2=4064個,這也就是該子網的可用主機數
經總結我們可得如下公式:

主機數=2^m (m爲所剩的主機位)
可用主機數=主機數=2

其中,所剩主機位=32-掩碼位,出此之外我們後面還要用到所借主機數。
如,
110.1.1.1/17,所剩主機位爲32-17=15,所借主機位爲1;
123.123.123.21/25,所剩主機位爲7,所借主機位也爲1;
191.1.1.1/31,所剩主機位爲1,所借主機位爲7;
191.1.1.1/23,所剩主機位爲9,所借主機位也爲7;
……
綜上可看出,重點需要看掩碼,不再怎麼關注A B C類分類

子網數

該IP很明顯是向第三段借了17~20這4位,這四位我們通過排列組合可得到有
2^4=16種可能,也就是說通過vlsm我們把他分出16個子網,這16 也即是其子網數。
我們也可得出公式:

子網數=2^n (n爲所借主機數,上面有講到)

通過主機數和子網數,或者通過排列組合計算,可得到這每段子網的範圍,則本例子的爲:
128.10.0.0~128.10.15.255
128.10.16.0~128.10.31.255
128.10.32.0~128.10.47.255
128.10.48.0~128.10.63.255
128.10.64.0~128.10.79.255
……
128.10.192.0~128.10.207.255(例子中的設備就屬於該段子網)
128.10.208.0~128.10.223.255
128.10.224.0~128.10.239.255
128.10.240.0~128.10.255.255
*另,我們可發現這些子網段是有規律的,沒段間隔相等

間隔數=2^該段IP所剩主機位數 -1 (間隔數我都是算個的這四段中該段的間隔)

這裏的間隔數我們需要用到的僅僅是這段的間隔(其中的四段值32位IP8位爲一段),這個還得靠理解,我直接舉兩個例子吧,如:
192.168.100.100/26,間隔數=2^(32-26) -1=63
123.123.12.12/18,間隔數=2^(24-18) -1=63

另,個人根據子網段數總結如下(對後面CIDR子網劃分挺有用的):
一段間隔爲自然IP間隔;
兩段間隔127
四段間隔63
八段間隔31
16段間隔15
32段間隔7
64段間隔3

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)

無類別域間路由(Classless Inter-Domain Routing、CIDR)是一個用於給用戶分配IP地址以及在互聯網上有效地路由IP數據包的對IP地址進行歸類的方法。
它消除了傳統的A類、B類和C類地址以及劃分子網的概念,因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。它可以將好幾個IP網絡結合在一起,使用一種無類別的域際路由選擇算法,使它們合併成一條路由從而較少路由表中的路由條目減輕Internet路由器的負擔。

實例

現有一個C類IP192.168.100.0/24,利用此IP對如下三部門進行IP分配。
CIDR使用圖例
很明顯,看IP我們就可以知道可用IP地址有254個。但是這裏有三個部門,C類就只有這一段明星不夠,我們將該段254個IP地址分給某一個部門還剩好多IP沒用,這又很浪費。所以我們就需要理由CIDR進行子網劃分:

子網劃分

首先,我們對A部門20臺PC進行IP分配
	利用上面公式我們可得,
	2^m>20?
	m=5
	則,部門A的網絡號爲:192.168.100.0/27
			部門A的子網範圍爲:192.168.100.0~192.168.100.31

然後,我們對B部門30臺進行劃分
	2^n>30?
	當n=5,再減去網絡地址和廣播地址,剛好有30個IP地址可以。
	但是,實際中該部門未來可能還會新添設備,或者因爲某些原因有設備需要臨時加入,所以我們實際中還會預留一些地址
	因此,
		我們得到部門B網絡號:192.168.100.32/26 (接上一段,避免浪費)
		部門A的子網範圍爲:192.168.100.32~192.168.100.95

同理,我們對C部門60臺PC分配:
	2^m>60?
	網絡號:192.168.100.96/26
	子網範圍:192.168.100.96~192.168.100.159

總結

主機數=2^m (m爲所剩的主機位)
可用主機數=主機數=2

子網數=2^n 
 間隔數=2^該段IP所剩主機位數 -1
 
 段數間隔總結:
	一段間隔自然
 	兩段間隔127
 	四段間隔63
 	八段間隔31
	16段間隔15
	32段間隔7
	64段間隔3

END

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