子网划分以及应用实例
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子网划分以及应用实例
本节就将介绍子网划分的有关概念和方法，主要涉及到一下几个方面的内容：
(1)子网划分的概念
(2)为什么要进行子网划分
(3)如何进行子网划分
(4)VLSM(可变长子网掩码)
子网划分的概念
每类IP地址都有自己的缺省子网掩码，但是这些缺省子网掩码并不能让用户有效地利用IP地址。如果在缺省子网掩码
后面再添加几位再添加几位连续的，是掩码中的全位变得更长，会出现什么情况呢？
将B类网络172.16.0.0/16的子网掩码延长为24位，这样就可以就“创造”出更多的新网络，不过每个网络所拥有的主机
数减少了。这种被额外创建的网络就是子网。
为什么要进行子网划分
Internet的发展快的让人难以置信，当前IP地址(IPv4)已经面临即将耗尽的危机。如果不对IP地址进行子网划分，那么
我们很可能会浪费许多IP地址。
一个B类网络可以寻址65534个系统，但是对于一个单一的局域网而言，它的地址实在是太多了。
使用子网掩码255.255.255.0将B类网络172.16.0.0/16分成许多更小的网络，这样可以保证IP地址的使用更加有效。
在这个例子中，网络172.16.0.0被划分成许多子网：172.16.1.0、172.16.2.0、172.16.3.0、172.16.4.0等。
划分子网的代价是减少了每个网络所能拥有的主机数目，但是这样却额外“创造”出了更多的新网络。
也许大家会产生这样的疑惑：172.16.0.0/24算不算一个子网？在Cisco IOS 12.0以前的版本中，缺省情况是不支持这种子网
(所有子网地址部分为0)的，必须依靠“ip subnet-zero”命令启用子网0，不过在IOS12.0以后的版本中就不存在这个问题了。
还需要注意的是，其他厂商的设备可能不支持子网0。
也许读者还没有感觉到子网划分的意义何在，这里再举一个例子：点到点的广域网链路中，每个网段仅需两个地址。如果
在两台点对点连接的路由器之间使用192.168.10.0/24这个C类网络，那么将只使用了192.168.10.1和192.168.10.2，其余的可用
IP地址就全部浪费了。
两台点对点连接的路由器之间只需要两个IP地址，其实，完全可以为它们定义了一个只有两台主机的子网，这样就不会造成
其余252个地址的浪费了。
在上面例子中，使用192.18.10.0/30这个子网对两台路由器间链路进行IP地址分配，这个子网恰好只能容纳两台主机。这样就
充分利用了IP地址，使得剩余的IP地址可以发挥应有的作用。
划分子网的目的之二是限制通信流量，由于网络主机能和与其处于相同网段上的其他主机进行通信，加入一个A类地址不进
行子网划分，一台主机对这个网段发送一个定向广播，那么成千上万台主机将接收到这个定向广播，这种网络是绝对低效的。
只有划分子网后用路由器去隔离广播，才能让网络发挥最好的性能。
子网规划的运算
这里给出进行子网规划时所要用到的公式：
计算创建的子网数量：划分子网后，新创建的子网数量=2^N(N是缺省掩码被扩展的位数)。新建的子网中包含子网0和子网1。
计算每个子网能容纳的主机数：2^N-2(N是主机地址的可用位数)。
下面使用一个网络规划的例子来介绍子网划分的计算方式。某公司需要对其内部网络进行VLAN划分。他们决定采用C类网络
192.168.1.0/24，并在这个网络中划分出5个子网，分别用于不同的VLAN，每个VLAN能容纳的主机数为20~36。
1)确定子网位。假设创建子网的数量=2^N(N是缺省子网掩码被扩展的位数)，则2^2&5&2^3。如果将掩码位扩展2位，则可以
&&&这样可以创建出4(2^2)个子网(其中包括子网0和子网1)，这显然是不符合要求的，因此将掩码位向后扩展3位，这样可以创建
&&&8(2^3)个子网。C类网路的缺省掩码为24位长，因此新的子网掩码长度为27位。
2)验证主机位。在使用这个子网掩码前，需要验证一下它是否满足每个子网所需的主机数目。使用3个子网位后，剩下的主机
&&&数为5，因此每个子网可以拥有2^5-2=30台主机，这个数字足以满足该公司的需要。
3)确定子网的地址。已知最小的子网ID是0，即子网0，在本例中，通过子网划分，得到的第一个子网是192.168.1.0/27。
192.168.1.0/24
255.255.255.224
192.168.1.0/27
192.168.1.32/27
192.168.1.64/27
192.168.1.96/27
192.168.1.128/27
192.168.1.160/27
192.168.1.192/27
192.168.1.224/27
4)确定每个子网的主机地址。
VLSM(可变长度子网掩码)
上文介绍了可以通过子网划分将一个主类网络划分成为许多小网络，但这些小网络是否可以继续划分为更小的网络呢？
例如，在前面的内容中，曾将192.168.1.0/24用27位长的子网掩码划分成几个小网络，其实也可以再对其中的某个小网
络(如192.168.1.160/27)使用30位长的子网掩码进行划分，这样又可以得到多个只拥有两个主机位的子网(如192.168.1.164/30)
这就是VLSM(称为可变长度子网掩码)。
VLSM可以为同一个主类网络提供多个子网掩码的能力。VLSM可以帮助优化可用的地址空间。
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&
子网划分的两个例子
&
例1：本例通过子网数来划分子网，未考虑主机数。
一家集团公司有12家子公司，每家子公司又有4个部门。上级给出一个172.16.0.0/16的网段，让给每家子公司以及子公司的部门分配网段。
思路：既然有12家子公司，那么就要划分12个子网段，但是每家子公司又有4个部门，因此又要在每家子公司所属的网段中划分4个子网分配给各部门。
步骤：
A. 先划分各子公司的所属网段。
有12家子公司，那么就有2的n次方≥12，n的最小值=4。因此，网络位需要向主机位借4位。那么就可以从172.16.0.0/16这个大网段中划出2的4次方=16个子网。
详细过程：
先将172.16.0.0/16用二进制表示
<font color="#ff00..00000/16
借4位后（可划分出16个子网）：
1)&& <font color="#ff00..00000/20【172.16.0.0/20】
2)&& <font color="#ff00..00010/20【172.16.16.0/20】
3)&& <font color="#ff00..00100/20【172.16.32.0/20】
4)&& <font color="#ff00..00110/20【172.16.48.0/20】
5)&& <font color="#ff00..01000/20【172.16.64.0/20】
6)&& <font color="#ff00..01010/20【172.16.80.0/20】
7)&& <font color="#ff00..01100/20【172.16.96.0/20】
8)&& <font color="#ff00..01110/20【172.16.112.0/20】
9)&& <font color="#ff00..10000/20【172.16.128.0/20】
10) <font color="#ff00..10010/20【172.16.144.0/20】
11) <font color="#ff00..10100/20【172.16.160.0/20】
12) <font color="#ff00..10110/20【172.16.176.0/20】
13) <font color="#ff00..11000/20【172.16.192.0/20】
14) <font color="#ff00..11010/20【172.16.208.0/20】
15) <font color="#ff00..11100/20【172.16.224.0/20】
16) <font color="#ff00..11110/20【172.16.240.0/20】
我们从这16个子网中选择12个即可，就将前12个分给下面的各子公司。每个子公司最多容纳主机数目为2的12次方-2=4094。
&
B. 再划分子公司各部门的所属网段
以甲公司获得172.16.0.0/20为例，其他子公司的部门网段划分同甲公司。
有4个部门，那么就有2的n次方≥4，n的最小值=2。因此，网络位需要向主机位借2位。那么就可以从172.16.0.0/20这个网段中再划出2的2次方=4个子网，正符合要求。
详细过程：
先将172.16.0.0/20用二进制表示
<font color="#ff00..<font color="#ff0/20
借2位后（可划分出4个子网）：
① <font color="#ff00.00000.【172.16.0.0/22】
② <font color="#ff00.00100.【172.16.4.0/22】
③ <font color="#ff00.01000.【172.16.8.0/22】
④ <font color="#ff00.01100.【172.16.12.0/22】
将这4个网段分给甲公司的4个部门即可。每个部门最多容纳主机数目为2的10次方-2=1024。
&
例2：本例通过计算主机数来划分子网。
某集团公司给下属子公司甲分配了一段IP地址192.168.5.0/24，现在甲公司有两层办公楼（1楼和2楼），统一从1楼的路由器上公网。1楼有100台电脑联网，2楼有53台电脑联网。如果你是该公司的网管，你该怎么去规划这个IP？
根据需求，画出下面这个简单的拓扑。将192.168.5.0/24划成3个网段，1楼一个网段，至少拥有101个可用IP地址；2楼一个网段，至少拥有54个可用IP地址；1楼和2楼的路由器互联用一个网段，需要2个IP地址。
思路:我们在划分子网时优先考虑最大主机数来划分。在本例中，我们就先使用最大主机数来划分子网。101个可用IP地址，那就要保证至少7位的主机位可用（2的m次方-2≥101，m的最小值=7）。如果保留7位主机位，那就只能划出两个网段，剩下的一个网段就划不出来了。但是我们剩下的一个网段只需要2个IP地址并且2楼的网段只需要54个可用IP，因此，我们可以从第一次划出的两个网段中选择一个网段来继续划分2楼的网段和路由器互联使用的网段。
步骤：
A. 先根据大的主机数需求，划分子网
因为要保证1楼网段至少有101个可用IP地址，所以，主机位要保留至少7位。
先将192.168.5.0/24用二进制表示：
<font color="#ff00.00101.
主机位保留7位，即在现有基础上网络位向主机位借1位（可划分出2个子网）：
① <font color="#ff00.00101.0【192.168.5.0/25】
② <font color="#ff00.00101.1【192.168.5.128/25】
1楼网段从这两个子网段中选择一个即可，我们选择192.168.5.0/25。
2楼网段和路由器互联使用的网段从192.168.5.128/25中再次划分得到。
&
B. 再划分2楼使用的网段
2楼使用的网段从192.168.5.128/25这个子网段中再次划分子网获得。因为2楼至少要有54个可用IP地址，所以，主机位至少要保留6位（2的m次方-2≥54，m的最小值=6）。
先将192.168.5.128/25用二进制表示：
<font color="#ff00.00101.1
主机位保留6位，即在现有基础上网络位向主机位借1位（可划分出2个子网）：
① <font color="#ff00.00101.10【192.168.5.128/26】
② <font color="#ff00.00101.11【192.168.5.192/26】
2楼网段从这两个子网段中选择一个即可，我们选择192.168.5.128/26。
路由器互联使用的网段从192.168.5.192/26中再次划分得到。
&
C. 最后划分路由器互联使用的网段
路由器互联使用的网段从192.168.5.192/26这个子网段中再次划分子网获得。因为只需要2个可用IP地址，所以，主机位只要保留2位即可（2的m次方-2≥2，m的最小值=2）。
先将192.168.5.192/26用二进制表示：
<font color="#ff00.00101.11
主机位保留2位，即在现有基础上网络位向主机位借4位（可划分出16个子网）：
① <font color="#ff00.00101.11000000/30【192.168.5.192/30】
② <font color="#ff00.00101.11000100/30【192.168.5.196/30】
③ <font color="#ff00.00101.11001000/30【192.168.5.200/30】
…………………………………
④ <font color="#ff00.00101.11110100/30【192.168.5.244/30】
⑤ <font color="#ff00.00101.11111000/30【192.168.5.248/30】
⑥ <font color="#ff00.00101.11111100/30【192.168.5.252/30】
路由器互联网段我们从这16个子网中选择一个即可，我们就选择192.168.5.252/30。
&
D. 整理本例的规划地址
1楼：
网络地址：【192.168.5.0/25】
主机IP地址：【192.168.5.1/25―192.168.5.126/25】
广播地址：【192.168.5.127/25】
2楼：
网络地址：【192.168.5.128/26】
主机IP地址：【192.168.5.129/26―192.168.5.190/26】
广播地址：【192.168.5.191/26】
路由器互联：
网络地址：【192.168.5.252/30】
两个IP地址：【192.168.5.253/30、192.168.5.254/30】
广播地址：【192.168.5.255/30】
&
快速划分子网确定IP
我们以例2为例：
题目需要我们将192.168.5.0/24这个网络地址划分成能容纳101/54/2个主机的子网。因此我们要先确定主机位，然后根据主机位决定网络位，最后确定详细的IP地址。
① 确定主机位
将所需要的主机数自大而小的排列出来：101/54/2，然后根据网络拥有的IP数目确定每个子网的主机位：如果2的n次方-2≥该网段的IP数目，那么主机位就等于n。于是，得到：7/6/2。
② 根据主机位决定网络位
用32减去主机位剩下的数值就是网络位，得到：25/26/30。
③ 确定详细的IP地址
在二进制中用网络位数值掩盖IP前面相应的位数，然后后面的为IP位。选取每个子网的第一个IP为网络地址，最后一个为广播地址，之间的为有效IP。得到：
【网络地址】 【有效IP】 【广播地址】
【192.168.5.0/25】【192.168.5.1/25-192.168.5.126/25】【192.168.5.127/25】
【192.168.5.128/26】【192.168.5.129/26-192.168.5.190/26】【192.168.5.191/26】
【192.168.5.192/30】【192.168.5.193/30-192.168.5.194/30】【192.168.5.195/30】
&
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&&页数 ( 1/2 ) &满分答案北语16秋《计算机网络技术》作业1234
北语16秋《计算机网络技术》作业1
需要满分答案加QQ
一、单选题（共 20 道试题，共 100 分。）
1. &计算机网络中具有五层协议的体系结构，自上而下是＿。
A. 应用层、物理层、网络层、数据链路层、运输层
B. 物理层、网络层、应用层、数据链路层、运输层
C. 应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层
D. 应用层、网络层、物理层、数据链路层、运输层
2. &五层网络体系结构中属于网络层之下的是＿。
C. 数据链路层
3. &当前Internet所使用的许多协议中最著名的是＿。
A. IEEE802.3
B. Novell NetWare
C. ARPAANFT
D. TCP/IP协议
4. &现在常用的五层模型结构与OSI参考模型相比少了＿两层。
A. 应用层和网络层
B. 物理层和数据链路层
C. 会话层和表示层
D. 会话层和传输层
5. &下面说法正确的是＿。
A. 信道可分为传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道
B. 信道上传送的信号有基带和窄带信号之分
C. 数字信号在经过和数模变换后就可以在模拟信道上传送
D. 模拟信号再进过模数变换后可以在数字信道上传送
6. &在同轴电缆中，＿欧为宽带同轴电缆。
7. &通信距离在几百米左右时使用＿。
A. 并行接口
B. 同轴电缆
D. 串行接口
8. &卫星通信最大的特点是＿。
A. 通信距离远
B. 可靠性高
C. 传输速度快
D. 信息准确
9. &调制解调器也被称为＿。
A. 数据通信设备（DCE）
B. 数据终端设备（DTE）
C. 分组交换设备（PSN）
D. 分组装拆设备（PAD）
&指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等的是物理层的＿。
A. 机械特性
B. 规程特性
C. 电气特性
D. 功能特性
11. &物理层解决＿同步的问题。
12. &最早出现的计算机互联网络是＿。
A. ARPANET
B. Ethernet
C. Internet
13. &以下不是物理层的基本特性的是＿。
A. 控制特性
B. 电器特性
C. 功能特性
D. 机械特性
14. &从通信双方信息交互的方式来看不包括＿。
&数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，其单位为比特/秒，通常记作＿。
16. &通常＿位（二进制）是一个字节。
17. &数据传输方式包括＿。
A. 并行与串行传输
B. 全双工通信
C. 半双工通信
D. 单工通信
18. &微波的频率范围是＿。
A. 300MHZ-300GHZ
B. 200MHZ-200GHZ
C. 300MHZ-400MHZ
D. 300KHZ-300MHZ
19. &从网络设计者的角度看因特网是一个＿。
20. &物理层采用＿手段来实现比特传输所需的物理连接。
A. 通信信道
B. 网络节点
C. 物理层协议规定的四种特性
D. 传输差错控制
北语16秋《计算机网络技术》作业2
一、单选题（共 20 道试题，共 100 分。）
1. &解调器的作用是＿。
A. 波形变换器
B. 波形放大器
C. 波形识别器
D. 波形释放器
2. &局域网的网络硬件主要包括服务器、工作站、网卡和＿。
A. 传输介质
C. 网络拓扑结构
D. 网络协议
3. &下面那个是最基本的数据链路层协议＿。
A. 停止等待协议
B. TCP协议
C. FTP协议
D. ARP协议
4. &对于CSMA/CD协议描述正确的是＿。
A. CD的含义是碰撞避免
B. 信道忙时，依然发送数据
C. 站点发送数据帧前先检测信道
D. 数据帧发送时，不进行信道检测
5. &和广域网相比，局域网＿。
A. 有效性差，可靠性也差
B. 有效性差，但可靠性好
C. 有效性好，可靠性也好
D. 有效性好，但可靠性差
6. &IEEE802标准不包括＿。
A. 令牌总线
B. 网络管理
D. 载波侦听多路访问
7. &停止等待协议的优点是＿。
A. 信道利用率不高
D. 信道利用率高
8. &HDLC协议是＿的协议。
A. 面向比特
B. 面向字符
C. 面向数据
D. 面向用户
9. &以下不属于网卡主要功能的是＿。
A. 数据的封装与解封
B. 数据管理
C. 链路管理
D. 编码与译码
10. &局域网按网络拓扑进行分类，没有＿。
11. &令牌环网采用＿。
A. 集中式管理
B. 分散式管理
C. 串行管理
D. 并行管理
12. &以下不属于数据链路层的主要功能的是＿。
A. 链路管理
C. 流量控制
D. 差错检测
13. &一般将MAC地址用＿进制表示。
&在网络拓扑结构中，只有一个根结点和若干个叶结点，其中根结点是中心结点的结构称为＿。
A. 星型结构
B. 树形结构
C. 网型结构
D. 环形结构
15. &下列关于MAC地址描述正确的是＿。
A. 非硬件地址
B. 物理地址
C. 一般以十进制表示
D. 网络地址
16. &不属于数据链路层主要功能的是＿。
A. 链路管理
B. 透明传输
D. 直接为用户提供服务
17. &在数据链路层上传输的数据单位是＿。
18. &下列内容不属于局域网的主要优点的是＿。
A. 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据
B. 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变
C. 当个别主机位置很远时，建造局域网更方便
D. 提高系统可靠性、可用性、残存性
&数字数据和模拟信号相互转换的过程中，由数字信号转换为模拟信号的过程叫做＿。
20. &ARP是什么意思＿。
A. 文件传输协议
B. 高级链路控制协议
C. 自动重传请求
D. 点对点协议
北语16秋《计算机网络技术》作业3
一、单选题（共 20 道试题，共 100 分。）
1. &下面4种地址中＿是C类地址。
A. 221.1.10.1
B. 240.1.10.2
C. 190.10.1.1
D. 126.10.10.1
2. &判断两台主机是否在一个子网中，可以利用＿来确定。
C. 子网掩码
D. 统一资源定位器
3. &128.168.8.116属于＿类IP地址。
4. &B类地址的默认子网掩码是＿。
A. 255.255.255.0
B. 255.255.255.192
C. 255.255.192.0
D. 255.255.0.0
5. &现行IP地址由＿位二进制数组成。
6. &使用子网划分后，路由表中的每行所包括的内容中没有＿。
A. 网络地址
B. 子网掩码
C. 上一跳地址
D. 下一跳地址
7. &228.168.27.32属于＿类IP地址。
&IP地址分为A、B、C、D和E五类，其中A类地址用＿位二进制数表示网络地址。
9. &在路由器中，为选择路由而利用的路由表是由＿。
A. 人工计算出来输入到路由中的
B. 由路由自动计算出来的
C. 两种情况都有
D. 两种情况都不是
10. &物理层中继系统是＿。
11. &IP地址由＿部分组成。
12. &TCP/IP协议中网络层的主要功能是由＿提供的。
A. TCP协议
C. IGMP协议
D. ICMP协议
13. &125.64.9.123属于＿类IP地址。
14. &网络层中继系统是＿。
15. &通常，小规模网络可以使用 （ ）类IP地址。
16. &不属于与IP协议配套使用的协议是＿。
A. 地址解析协议ARP
B. 逆地址解析协议NARP
C. 因特网控制报文协议ICMP
D. 路由选择协议
17. &一个局域网与远程的另一个局域网互连，则需要用到＿。
A. 物理通信介质和集线器
B. 网间连接器和集线器
C. 广域网技术
D. 路由器和广域网技术
18. &反映网络层一级转换的互连中继系统是＿。
19. &数据链路层中继系统是＿。
20. &以太网是一种＿。
C. 个人区域网
北语16秋《计算机网络技术》作业4
一、单选题（共 10 道试题，共 40 分。）
1. &INTERNET是基于TCP/IP协议的
2. &INTERNET的提供者是＿。
3. &在TCP/IP体系结构中介于应用层和网络层之间的是＿。
B. 数据链路层
4. &IP地址分为几类＿。
5. &UDP协议是＿。
A. 用户数据报协议
B. 文件传输协议
C. 传输控制协议
D. 网际协议
6. &广域网中一个重要问题是＿。
D. 路由选择
7. &运输层与应用层所设置的端口是一个＿bit的地址。
8. &下列选项中，不属于PPP协议三个组成部分的是＿。
A. 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
B. 链路控制协议LCP
C. 链路接入规程LAP
D. 网络控制协议NCP
9. &TCP协议是＿。
A. 用户数据报协议
B. 文件传输协议
C. 传输控制协议
D. 网际协议
10. &在七层网络体系结构中属于最高层和最低层分别是＿和＿。
A. 应用层和物理层
B. 应用层和传输层
C. 物理层和网络层
D. 会话层和物理层
北语16秋《计算机网络技术》作业4
二、多选题（共 5 道试题，共 20 分。）
1. &UDP协议是＿。
A. 用户数据报协议
B. 无连接的
C. 面向报文的
D. 提供可靠交付服务
2. &TCP协议是＿。
A. 运输层协议
B. 面向连接的
D. 按序传送
3. &线路控制的主要功能是＿。
A. 串行传输
B. 并行传输
C. 差错控制
D. 断点续传
4. &从网络的使用范围可以分为＿。
5. &Internet路由选择协议可划分为＿。
北语16秋《计算机网络技术》作业4
三、判断题（共 10 道试题，共 40 分。）
1. &浏览网页以及传输文件都是借助传输层的功能实现的。
2. &物理层考虑的是怎样使计算机与传输媒体相连。
3. &运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。
4. &TSAP和NSAP分别是运输层和网络层的服务访问点。
5. &端到端的可靠通信要靠运输层协议来解决。
6. &TCP采用可变发送窗口的方式进行流量控制。
7. &半双工通信方式指的是通信双方可以同时发送和接收信息。
8. &LCP协议是PPP协议的一个组成部分。
&两台主机在同一个子网中，把两台主机的IP地址分别与各自的子网掩码相“与”的结果一定相同。
10. &从IP地址到物理地址的转换是由地址解析协议ARP来完成的。
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