IP子网划分中的简化计算研究

李芳

(泰山学院信息科学技术学院，山东泰安 271021)

网络管理员经常遇到这样的问题，一座楼中的联网用户不超过10个，而在分配IP地址时，不得已要分配整个网段，这样就造成了大量的IP地址闲置，而又没有办法分配给其他位置的用户.为了解决IP地址利用率过低和路由器负担过重的问题，方便网络管理员进行管理与控制，网络管理员一般都采用了划分子网的方式来缓解IP地址紧张的情况［1］.划分子网后，管理员可以方便的进行子网与子网的访问控制等管理工作，既解决了IP地址的利用率过低的问题又能加强对各类用户的管理控制.

1 子网划分原理

我们知道，在计算机及网络通信系统中，都是采用的二进制进行的计算，而我们在网络管理时常用十进制进行表示.如给定IP地址172.16.2.160，子网掩码255.255.0.0，计算机系统在确定网络号时是这样来进行的:把点分十进制IP地址和子网掩码转换成二进制，然后将IP地址与子网掩码进行按位与运算，即得到了该IP地址所属的网络号［2］.计算原理如图1所示:

图1 主机内网络号的计算

默认的IP地址的使用是标准的网络号与主机号的二级结构形式，划分子网时要把主机号中的部分位作为网络号来使用，这样IP地址就变成了网络号、子网号、主机号三级结构形式.如:172.16.2.160，未划分子网时，网络号为:172.16，主机号为:2.160;划分子网后，拿出主机号部分的高8位作为子网，IP地址的含义就变成了:网络号为:172.16，子网号为:2，主机号为:160.计算原理如图2所示:

图2 扩充网络位后网络号的计算

2 问题的提出

通过上面的分析我们清楚的看到在进行子网划分时，首先要确定子网掩码，而子网掩码的确定以及网络号的计算、广播地址的计算等都需要进行大量的十进制与二进制的转换及运算［3］，这要花费很多的时间和精力来进行.有没有一种快速简化的计算方法，使得网络管理员能在网络规划与研究中实现快速计算，尽可能的减少数制转换，提高运算速度与效率，是本文作者一直探讨的问题.在进行了大量的实例计算分析后，总结出了一种能快速进行计算的方法.

3 简化计算原理及实现

在进行了大量的实例分析后我们得到这样一个规律:点分十进制的每个划分子网的段中的子网主机数与相应段上的子网掩码的数值相加，等于8个二进制位能表示的数的个数，即为256［4］.因此在划分子网时，我们可以首先确定出每个子网的主机数n，不必关心到底是占了主机号中的多少二进制位，相应段上的掩码即为256－n.而在计算某IP地址所处网络地址和广播地址时，也根据主机数来写出每个子网的开始和结束IP地址得到.下面分三种类型的问题来进行分别用快速简化的计算方法来实现.

3.1 已知子网数确定子网掩码

假设给定一个C类网段192.168.100.0，因办公需要9个子网，要求写出子网掩码，并确定每个子网的网络号和广播地址.

这是个网络管理员经常用到的划分子网的情况，首先需要确定把这个C类网段分成多少个子网.办公需要9个，那么子网数必须大于等于9，因为子网数量必须是2的整数次方，因此需要划分成16个子网才能满足9个子网的要求，每个子网有16个主机，因此子网掩码第四段就是256－16=240，因每个子网有16个IP地址，每个子网的第一个IP地址是网络号，最后一个地址是广播地址，所以第一个子网的网络号是192.168.100.0，广播地址是192.168.100.15，第二个子网的网络号是192.168.100.16，广播地址是192.168.100.31，其他的子网以此类推即可得到.如表1所示.

表1 C类网络子网划分

3.2 已知IP地址及子网掩码，确定网络号和广播地址

已知子网中的一个IP地址及使用的子网掩码，要求确定IP地址所属子网的网络号和广播地址.

这种情况经常应用在网络管理员在做客户端设置的时候用到，不同类型的IP地址的做法稍有区别，不过都是在部分占用的相应段中来处理，整段都占用的部分是非常简单的［5］.下面分别讨论A、B、C类地址的情况.

(1)已知A类IP地址:15.16.193.6，子网掩码为:255.255.248.0，要求确定所属子网的网络号和广播地址.

因为A类地址的标准掩码是:255.0.0.0，这里划分子网后子网掩码为:255.255.248.0，我们看出第二段所有位都被作为子网段，第三段中的部分位作为子网段，第四段没有作为子网.因此第二段子网位为16，掩码第四段为全0到全1.关键是计算第三段的部分，256－248=8，因此，子网的IP地址的第三段以8单位划分.因此我们可以把A类地址看作是对B类网络15.16.0.0的划分，划分后的各段如表2所示:

表2 A类网络子网划分

所以要计算出193属于哪个段，用193除以8，得到整数商24，因此193属于192－199的网段范围内.因此本例中15.16.193.6所属子网号为:15.16.192.0，广播地址为:15.16.199.255.

(2)已知B类IP地址:128.16.32.13，子网掩码为:255.255.255.252，要求确定所属子网的网络号和广播地址.

B类地址的标准子网掩码是:255.255.0.0，本例的子网掩码已经扩充到了第四个段，所以可以按C类地址的子网划分方法来对待，第三个段不作处理，第四段为252，256－252=4，所以每个子网中有四个IP地址，所以128.16.32.0划分的结果如表3所示:

表3 B类网络子网划分

因此，128.16.32.13所属的子网网络号为:128.16.32.12，广播地址为:128.16.32.15.

(3)已知C类IP地址:202.222.10.60，子网掩码为:255.255.255.248，要求确定所属子网的网络号和广播地址.

本例与上例B类地址转化后得到的地址计算方式相同，按照同样的计算方法就得到了202.222.10.60所属网络号为:202.222.10.56，广播地址为:202.222.10.63.

4 总结

在互连网应用飞速普及的今天，网络管理中经常用到子网划分以及网络结构调整的情况，在处理这些问题的过程中经常遇到本文讨论的各种情况，如果用传统的进制转化的方法来处理，会浪费大量的时间在计算上，不利于管理效率.本文提出的十进制直接计算的方法能很好的提高效率，并在实践中证明了这种方法是卓有成效的.

［1］朱学君，沈睿.子网划分技术研究［J］.科技信息(科学教研)，2008，(22).

［2］王鸿飞，赵旭伟.浅谈子网的划分［J］.大众科技，2005，(7).

［3］孙红科，高金玉.计算机网络中子网的划分［J］.科技信息(科学教研)，2007，(31).

［4］郑鹏.浅谈企业内部网络子网掩码与子网划分［J］.中国科技信息，2007，(19).

［5］黄华，韩红宇.子网掩码与子网划分［J］.大众科技，2005，(8).