【网络】3.子网划分

 1.IP地址

        每一个网络设备都要有IP地址，没有IP地址不可以通信

 1.1  获取IP地址的方法

（1）手动：人为编址一个地址,static静态获取（范围，定义，价格）

（2）自动：DHCP 动态IP获取（从动态地址池中随机分配）

 1.2   IPV4和IPV6

        什么是IPv4和IPv6？

        IPv4和IPv6是不同类型的IP地址。它们的主要用途相同，使用户能通过IP进行通信。

        主要区别在于IPv6是最新一代的IP地址。

        IPv6（全新技术，旨在替代IPv4地址）

        使用以冒号分隔的十六进制数字

        例如：

        IPv4（已经使用完了）

        采用32位二进制数，分为4个字段（4个字节）每个字段为8位二进制数（1字节）每一段用英文字符 "." 隔开

        表示方法：点分十进制   例如：

        两部分组成：1.网络部分（192.168.111）2.主机部分（1）

 1.3  IPv4私有地址和公有地址

        公有地址（可直接访问）：分为A类，B类，C类，D类，E类地址

        A类范围：1.0.0.1~126.255.255.254

        A类地址=网络部分+主机部分+主机部分+主机部分 

        默认子网掩码为 /8，即 255.0.0.0

        B类范围：128.0.0.1~191.255.255.254

        B类地址=网络部分+网络部分+主机部分+主机部分 

        默认子网掩码为/16 ，即 255.255.0.0

        C类范围：192.0.0.1~223.255.255.254

        C类地址=网络部分+网络部分+网络部分+主机部分

        默认子网掩码为/24 ，即 255.255.255.0

        D类范围：224.0.0.1~239.255.255.254

        用于组播通信的地址

        E类范围：240.0.0.1~255.255.255.254

        用于科学研究的保留地址

        特殊：以127开头的IP地址都代表本机（广播地址：127.255.255.255除外），127.0.0.1为本机回环地址 

        私有地址：

        A类：10.0.0.0~10.255.255.255 （大公司 跨国公司使用）

        B类：172.16.0.0~172.31.255.255（中小型公司使用）

        C类：192.168.0.0~192.168.255.255（中小型公司使用）

        特殊的IP地址：

        网络号：IP网络中所分配给特定网络的唯一标识符，通常由IP地址的一部分来表示，具体是多少取决于子网掩码

        一般来说：网络号是一个所有网段中的第一个地址

        作用：区分不同网络，在路由决策中起重要作用

        广播地址：在IP网络中，用于向该网络中所有设备广播消息的特殊地址，一台设备发送广播时，所有在该网络中的设备都可以收到

        一般来说：广播地址是所有网段中最后一个地址

        注：网络号与广播地址不可配置计算机做IP地址

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2.子网划分

2.1子网掩码

        2.1.1  子网掩码概念（CIDR 无类域间路由）

        子网掩码又称网络掩码，地址掩码 ，它用来指明一个 IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码

        子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

        作用：区分网段和主机位，与IP地址进行逻辑与运算，以确定网络部分和主机部分

        CIDR 无类域间路由表示法：IP/网络ID位数，如：172.16.0.100/16

        2.1.2  通过子网掩码计算网络地址

        IP地址和子网掩码作“与”运算得到网络地址
        逻辑与运算：0和任何数相与都等于0，1和任何数相与都等于任何数本身 

        例：192.168.20.0/27

        1.先转换为二进制：11000000.10101000.00010100.00000000

                                        11111111.11111111.11111111.11100000

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                                       11000000.10101000.00010100.00000000  （网络号）

                                        110000000.10101000.00010100.00011111（广播地址）

        所以主机部分网络地址：192.168.20.1~192.168.20.30

        怎么判断两个地址是否在同一网段？

        同一网段就是 “网络位”一模一样才叫在同一网段
        用自已的子网掩码分别和自已的IP及对方的IP相与，比较结果，相同则同一网络，不同则不同网段

        2.2子网划分

                2.2.1  子网划分概念

                子网划分（Subnetting）是将一个网络划分为多个较小的子网的过程。
                子网划分允许更有效地管理和利用IP地址空间，并实现更精细的网络控制和管理。

                在进行子网划分时，需要使用子网掩码（Subnet Mask）来定义每个子网的地址范围。
                子网掩码是一个与IP地址相对应的二进制数字，用于指示哪些位用于网络标识符，哪些位用于主机标识符。

                2.2.2  子网划分步骤和方法

                子网划分方法：

                一种是按照子网的数量划分，另一种是按照子网内主机数量划分

                子网划分步骤：

                1.确定所需的主机数量： 首先确定网络中所需的主机数量。这有助于确定每个子网中可用的主机地址数量。

                2.选择合适的子网掩码： 根据所需的主机数量选择合适的子网掩码。

                子网掩码中网络部分的位数决定了子网的数量和每个子网可用的主机数量。

                3.划分子网： 使用选择的子网掩码将网络划分为多个子网。确定每个子网的网络号和广播地址。

                4.分配子网： 为每个子网分配一个可用的子网地址。这是为每个子网分配唯一的网络号。

                5.分配主机地址： 为每个子网中的主机分配主机地址。确保每个主机在其所属子网中具有唯一的主机地址

                注：采用借位的方法，从主机最高位开始借位变为新的子网络，剩余部分仍然为主机位，使本来应当属于主机号的部分改变为网络                                     号，这样就实现了划分子网的目的。 借位使得IP地址的结构分为3部分：网络位、子网位和主机位。

                例题1. IP地址：192.168.1.0/24 子网划分给三个部门使用

                解： IP地址：192.168.1.0/24

                因为网络地址位数为24位，所以主机地址的位数为8位。

                因为划分3个部门2^n>=3​，所以n=2。

                所以划分子网位数为2位，所以主机地址的位数为6位。

                划分后子网的IP地址：192.168.1.0/26

                子网掩码：255.255.255.192

                每个子网的主机个数：2^6 - 2 (网络号和广播地址)​ = 62（主机号全0全1不可用）

子网的网络地址	子网地址范围		广播地址	广播地址
192.168.1.00000000	192.168.1.1~192.168.1.62		192.168.1.00111111	192.168.1.63
192.168.1.01000000	192.168.1.65~192.168.1.126		192.168.1.01111111	192.168.1.127
192.168.1.10000000	192.168.1.129~192.168.1.190		192.168.1.10111111	192.168.1.191
192.168.1.11000000	192.168.1.193~192.168.1.254		192.168.1.11111111	192.168.1.255

                例题2：IP地址192.168.1.0/24  每个部门平均分配100个IP地址

                解：IP地址：192.168.1.0/24

                因为网络地址位数为24位，所以主机地址的位数为8位。

                又因为主机数量每个部门分配是100台，所以​，

                所以​n=7，即每个部门主机数2^7=128。

                又因为主机位数为7位，8-7=1，所以子网地址的位数为1位。

                划分后的子网IP地址：192.168.1.0/25

                子网掩码：255.255.255.128

                每个子网的主机个数：2^7- 2 (网络号和广播地址)​ = 126（主机号全0全1不可用）

子网的网络地址	子网地址范围		广播地址	广播地址
192.168.1.00000000	192.168.1.1~192.168.1.126		192.168.1.01111111	192.168.1.127
192.168.1.10000000	192.168.1.129~192.168.1.254		192.168.1.11111111	192.168.1.255