記住3個部分、2個地址，1個公式，你也能輕松劃分子網(wǎng)
概述
劃分子網(wǎng)是任何一個網(wǎng)絡(luò)工程師都必須掌握的基本技能，但由于在工作中經(jīng)常使用24位掩碼，在加上網(wǎng)絡(luò)上有很多小工具可以自動計算，所以很多小伙伴都已經(jīng)喪失了手工劃分子網(wǎng)的能力。但我們作為一個高手，還是要具備手工劃分子網(wǎng)能力的。
其實手工劃分子網(wǎng)并不復(fù)雜，只需要記住3個部分、2個地址、1個公式，就可以輕松的劃分子網(wǎng)。下面我們一起來看一下!
一、劃分子網(wǎng)原因
Classful地址
我們都知道IP地址分為A、B、C、D、E五類Classfull地址，但通常我們只使用A、B、C類地址來劃分子網(wǎng)，因為D類地址用于組播，E類地址暫時保留不用。
如上圖所示，classful地址只包含兩部分：network和host。一個A類地址可以包含的主機有16,777,214 (2的24次方-2 )個，這要是分配給一個組織和公司，是極大的浪費，因為沒有公司能用完這么多地址。即使一個C類地址也包含254個可用的IP，這對于公網(wǎng)地址短缺的現(xiàn)狀，全部分配給一個公司仍然是太多了。
看到這里，有的小伙伴可能會說，在公司都是使用的是私有地址，隨便分配一個8網(wǎng)段的A類地址，就足夠整個公司使用，不存在地址不夠一說。那么這么想的小伙伴一定沒有注意另外2個問題：
問題1：網(wǎng)絡(luò)中的無用流量對帶寬的占用
我們知道，一臺主機為了和其它主機進行通信，會發(fā)送一些的報文，最典型的就是ARP報文。平?？赡芪覀兏兄惶黠@，因為我們所在的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一般都很小。
但是假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有1萬臺主機，一臺主機發(fā)送的ARP報文，交換機會轉(zhuǎn)發(fā)給剩下的9999臺主機，交換機每秒需要發(fā)送9999個ARP報文。在極端情況下，所有的主機之間都互相通信，那么網(wǎng)絡(luò)帶寬很快就會被這些無用的流量占用滿的。
問題2：所有的PC都要處理其它PC發(fā)送的無用流量;
接上面的例子，一臺主機發(fā)送的ARP請求報文，只對于目標(biāo)主機是有用的，對于剩下的9998都是無用的，收到以后就會丟棄。但是這9998臺主機收到ARP報文以后，都需要處理，它要判斷這個ARP是否是請求自己的MAC地址，這也會消耗主機的資源。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，這種消耗越明顯，對電腦的運行速度影響也就會越大。
所以在工作中，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較小，幾臺PC怎么連都可以，不需要考慮劃分子網(wǎng)。但是在較大的網(wǎng)絡(luò)中，我們都是要劃分子網(wǎng)的，不會把所有的PC都分在同一個網(wǎng)段。
據(jù)我觀察，越是大型的公司，對子網(wǎng)劃分越嚴(yán)格要求，不浪費一個地址是他們追求的目標(biāo)。這就要求我們也要掌握劃分子網(wǎng)這項技能，后面咋們也是需要去大公司鍍金的，不能老是在小公司，對我們的職業(yè)生涯沒有好處。
二、劃分子網(wǎng)的3個部分，2個地址
1. 3個部分
上面我們已經(jīng)看到了，對于一個classful地址來說，它由二部分組成：network和host。
而劃分子網(wǎng)本質(zhì)是從host拿出一部分出來，作為network;拿出的這一部分network，我們稱它為subnet(子網(wǎng))，所以IP地址就變成了三部分：network、subnet、host，如下圖所示：
IP地址變成三部分
2. 2個地址
對于任何一個IP地址來說，都有兩個與它對應(yīng)的特殊IP地址，一個是網(wǎng)絡(luò)ID(network ID)，一個是網(wǎng)絡(luò)廣播IP，這兩個地址是天生存在的。
例如對于192.168.1.10 255.255.255.0 這個地址來說，它的網(wǎng)絡(luò)ID是192.168.1.0，對應(yīng)的廣播地址是192.168.1.255。
對于上面這種24位的掩碼的地址來說，比較簡單，我們一眼就能看出，但是這個是怎么計算的呢?因為如果是稍微復(fù)雜的地址，我們就看不出來了，例如192.168.1.72 255.255.255.240，這個IP對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)ID和廣播地址各是多少呢?
3. 網(wǎng)絡(luò)ID計算
我先來看一下網(wǎng)絡(luò)ID的定義：用來唯一的標(biāo)識一個網(wǎng)段，所有在同一個網(wǎng)段上的主機使用相同的網(wǎng)絡(luò)。
計算網(wǎng)絡(luò)ID有多種方式，我教大家一種比較常用的方式，其步驟如下：
步驟1：首先把IP地址和子網(wǎng)掩碼的后8位都化為2進制，如下圖所示：
后8位化為2進制
步驟2：我們知道子網(wǎng)掩碼用來標(biāo)識一個IP地址的網(wǎng)絡(luò)ID長度的，使用1來表示，而使用0來表示主機;把掩碼和IP進行“相與”操作，就可以得到網(wǎng)絡(luò)ID了，如下圖所示：
想與操作
步驟3：上一步得到網(wǎng)絡(luò)ID的后8位是01000000，化為十進制是64，則這個IP對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)ID就是192.168.1.64
4. 廣播地址計算
廣播地址，這里說的廣播地址不是二層廣播MAC地址，而是三層廣播IP地址。三層廣播地址有什么用呢?也是用來在同一個網(wǎng)段群發(fā)報文的，所有在同一個網(wǎng)段的所有主機，收到三層IP廣播地址，都是不能丟棄的，需要處理。
一個網(wǎng)段的廣播地址，有比較簡單的計算方法，就是把所有的host位都置為1，如下圖所示：
主機位都置為1
這樣計算出來的廣播地址后8位值為79，則這個網(wǎng)段的廣播地址就為192.168.1.79
轉(zhuǎn)化為十進制
5. 一個公式
上面我們通過計算，已經(jīng)得到192.168.1.72 255.255.255.240 這個IP地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)ID和廣播地址，那么這個網(wǎng)段可以容納多個主機呢? 換句話說，有哪些地址是和這個IP在同一個網(wǎng)段里的呢?
其實很簡單，掐頭去尾，除去網(wǎng)絡(luò)ID和廣播地址，剩下的地址，都是在同一個網(wǎng)段，并且是可用的。
如上面的例子，去除了網(wǎng)絡(luò)ID 192.168.1.64，廣播地址192.168.1.79，剩下的14個IP地址192.168.65-78，都是可以使用的。
這里有一個簡單的公式來計算某個網(wǎng)段內(nèi)可用的IP地址個數(shù)：2的n次方-2。
這里的n指的是這個網(wǎng)段內(nèi)的主機位數(shù)，所以計算結(jié)果為：
計算主機數(shù)量的公式
6. 注意點：
一個IP的網(wǎng)絡(luò)ID和廣播地址是不能配置在設(shè)備上的，如果配置，就會出錯，如下圖所示：
網(wǎng)絡(luò)ID和廣播地址不能配置
順便說一下計算subnet的公式是：2的n次方。這里不需要減2，n指的是subnet的位數(shù)，在這個例子中也是4，所有對于192.168.1.0 255.255.255.0 這個C類地址來說，被分為了2的4次方，即16個subnets。
三、前綴和掩碼換算
掩碼地址太長，寫起來太復(fù)雜，所有很多時候我們習(xí)慣使用前綴來表示子網(wǎng)掩碼，例如192.168.1.72 255.255.255.240，可以寫為192.168.1.72/28。那么掩碼和前綴之間是怎么換算的呢?請看下面的步驟：
步驟:1：把內(nèi)容轉(zhuǎn)化2進制，例如下圖
轉(zhuǎn)化為2進制
步驟2：前面的24位我們都知道是網(wǎng)絡(luò)位，在加上后面的子網(wǎng)位，就變成了最終的數(shù)字24+4=28;
反過來計算也一樣：192.168.1.72/28對應(yīng)的掩碼是多少?
步驟1：28表示掩碼的前面28位都是1，簡寫為：(位了簡潔，255沒有寫成11111111)
步驟
步驟2：計算掩碼：二進制11110000的值為240，所以掩碼就為255.255.255.240;
是不是很簡單?
四、劃分子網(wǎng)的影響
劃分子網(wǎng)除了可以節(jié)省帶寬和減少主機的負(fù)擔(dān)以為，也是有缺點的，最大的缺點就是網(wǎng)絡(luò)變的復(fù)雜了。
缺點1：看起來在同一個網(wǎng)段的IP，其實不是
有時你覺得這兩個相隔很近的地址，看起來像在同一個網(wǎng)段，其實不是。例如下面的：
192.168.1.78/28，192.168.1.81/28，在同一個網(wǎng)段嗎?
不是，它們是不能直接互通的!只有計算了以后才發(fā)現(xiàn)它們不在同一個網(wǎng)段，這就增加了維護網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度!
缺點2：在不同的子網(wǎng)的主機直接要通信，必須要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)
那這兩個主機(192.168.1.78/28，192.168.1.81/28)想要通信，需要怎么辦呢?中間必須加一臺網(wǎng)關(guān)設(shè)備，這就增加了開銷!
五、總結(jié)
從上面的例子中我們可以看出，網(wǎng)絡(luò)IP地址必須要和掩碼結(jié)合起來才有意義，不然你不能判斷它到底是屬于哪個網(wǎng)段，例如192.168.1.72這個地址，如果掩碼不同，所在網(wǎng)段也不同!
我們還可以總結(jié)出：
- 網(wǎng)絡(luò)ID的計算是IP地址和子網(wǎng)相與的結(jié)果
- 可用的IP地址需要去除網(wǎng)絡(luò)ID和廣播地址
- 計算可用IP地址有一個簡單公式：2的n次方-2，n指的是主機位數(shù)
- 計算IP地址被劃分為多少給subnet，也有一個簡單公式：2的n次方，n指的是子網(wǎng)位數(shù)
- 子網(wǎng)掩碼和前綴之間轉(zhuǎn)換，把它們都轉(zhuǎn)換為二進制然后換算，就非常簡單了
