设计一个网络时，分配给其中一台主机的IP地址为192.55.12.120，子网掩码为255.255.255..

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第13题

知识点：广播子网与子网掩码 IP地址子网掩码

关键词： IP地址范围广播网络子网掩码子网章/节： Internet 协议

设计一个网络时，分配给其中一台主机的IP地址为192.55.12.120，子网掩码为255.255.255.240。则该主机的主机号是(13)；可以直接接收该主机广播信息的地址范围是(14)。

A. 0.0.0.8

B. 0.0.0.120

C. 0.0.0.15

D. 0.0.0.240

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-->

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对下面4个网络:110.125.129.0/24、110.125.130.0/24、110.125.132.0/24、


知识点讲解
· 广播 · 子网与子网掩码 · IP地址 · 子网掩码

广播

广播方式也是很重要一种数据交换方式。在广播通信中，多个结点共享一个通信信道，结点以广播的形式发布信息，该结点发出的信息会被其他所有结点接收到。

在广播式网络中，所有计算机共享一个公共通信信道。当网络中的一台计算机向另一台计算机发送信息时，发送的信息中包含目的地址和源地址，这一信息被广播到网络中的每一台计算机。网络中的每台计算机接收信息后将检查信息中包含的目的地址，若目的地址为本机地址则接收该信息，否则丢弃该信息。

子网与子网掩码

随着网络的应用深入，IPv4采用的是32位IP地址设计限制了地址空间的总容量，出现了IP地址紧缺的现象，而IPv6（采用128位IP地址设计）还不能够很快地进入应用，这时就需要采取一些措施来避免IP地址的浪费。在原先的A、B、C三类地址划分，经常出现B类太大、C类太小；或者是C类都太大的应用场景，因此就出现了子网连网和可变成子网掩码（VLSM）两种技术。

子网连网

子网连网，出自RFC950的定义。它的主要思想就是将IP地址划分成三个部分：网络号、子网号、主机号。也就是说，将原先的IP地址的主机号部分分成子网号和主机号两部分。说到底，也就是利用主机号部分继续划分子网。子网可以用“子网掩码”来识别。例如，可以将一个C类地址进行划分子网。划分如下图所示。

子网连网示意图

将最后8位——原来的主机号，拿出两位用来表示子网，则可以产生两个子网（01和10，由于00代表网络，11代表广播不能用来表示具体的网络），每个子网可包含62个主机（000001～111110，同样的000000代表网络，111111代表广播被保留）。值得一提的是，这时，子网掩码就发生了变化，不是255.255.255.0（11111111 11111111 11111111 00000000），而是255.255.255.192（11111111 11111111 11111111 11000000）。

在从C类地址中划分子网的时候就可以参照下表来进行。

子网划分表

采用了子网连网技术之后，虽然在一定程度上缓解了这个问题，但又引发了一个新问题，即使得每个子网的主机数相等，难以有效地满足实际的需要，又引起了新的IP地址浪费。VLSM技术正是针对这个问题行之有效的解决方案。

VLSM

VLSM是一种产生不同大小子网的网络分配机制（在RFC1878中有详细说明）。VLSM用直观的方法在IP地址后面加上“／网络及子网编码位数”来表示。例如，192.168.123.0/26表示前26位表示网络号和子网号，即子网掩码为26位长，主机号6位长。利用VLSM技术，可以多次划分子网，即分完子网后，继续根据需要划分子网。

例如，软考在线IT教育研发中心有4个部门，需建立4个子网，其中部门1有50台主机，部门2有25台主机，部门3和部门4则只有10台主机，有一内部C类地址192.168.1.0。下面是采用VLSM划分的过程：

（1）首先，找到最大的网络：部门1，需要50台主机。2⁵<50<2⁶，因此需要6位主机号，剩下的26位则是网络号、子网号。而最后一个8位段还剩下2位，可以表示00、01、10、11四个子网，但00和11有特殊应用，因此只有01、10两个子网，得到192.168.1.64/26、192.168.1.128/26两个子网。

（2）假设将192.168.1.64/26分给部门1，则现在就需要处理部门2～部门4。这三个部分中部门2的网络最大，需要25台主机。2⁴<25<2⁵，因此，需要4位主机号，可以分成192.168.1.128/27和192.168.1.160/27两个子网。

（3）然后，按这个的思路划分下去，可以得到下表。

分配后结果

注：网络范围中的前者是网络地址，后者是广播地址。

无类路由选择协议

无类路由选择协议（Classless Inter Domain Routing，CIDR）是为了应对VLSM而产生的，是一种路由技术，也就是说，如果使用VLSM技术进行子网划分，那么在互连时使用的路由器就必须能够支持CIDR。

如果区分各种类别的子网，就会使得路由表激增。CIDR则采用了一种“最大匹配”的原则，可以有效地解决这个问题。

IP地址

Internet地址是按名字来描述的，这种地址表示方式易于理解和记忆。实际上，Internet中的主机地址是用IP地址来唯一标识的。这是因为Internet中所使用的网络协议是TCP/IP协议，故每个主机必须用IP地址来标识。

每个IP地址都由4个小于256的数字组成，数字之间用“.”分开。Internet的IP地址共有32位，4个字节。它表示时有两种格式：二进制格式和十进制格式。二进制格式是计算机所认识的格式，十进制格式是由二进制格式“翻译”过去的，主要是为了便于使用和掌握。例如，十进制IP地址129.102.4.11的表示方法与二进制的表示方法10000001011001100000010000001011相同，显然表示成带点的十进制格式则方便得多。

域名和IP地址是一一对应的，域名易于记忆，便于使用，因此得到比较普遍的使用。当用户和Internet上的某台计算机交换信息时，只需要使用域名，网络则会自动地将其转换成IP地址，找到该台计算机。

Internet中的地址可分为5类：A类、B类、C类、D类和E类。各类的地址分配方案如下图所示。在IP地址中，全0代表的是网络，全1代表的是广播。

各类地址分配方案

A类网络地址占有1个字节（8位），定义最高位为0来标识此类地址，余下7位为真正的网络地址，支持1~126个网络。后面的3个字节（24位）为主机地址，共提供2²⁴-2个端点的寻址。A类网络地址第一个字节的十进制值为000~127。

B类网络地址占有2个字节，使用最高两位为10来标识此类地址，其余14位为真正的网络地址，主机地址占后面的2个字节（16位），所以B类全部的地址有（2¹⁴-2）×（2¹⁶-2）=16 382×65 534个。B类网络地址第一个字节的十进制值为128~191。

C类网络地址占有3个字节，它是最通用的Internet地址。使用最高三位为110来标识此类地址，其余21位为真正的网络地址，因此C类地址支持2²¹-2个网络。主机地址占最后1个字节，每个网络可多达2⁸-2个主机。C类网络地址第一个字节的十进制值为192~223。

D类地址是相当新的。它的识别头是1110，用于组播，例如用于路由器修改。D类网络地址第一个字节的十进制值为224~239。

E类地址为实验保留，其识别头是1111。E类网络地址第一个字节的十进制值为240~255。

网络软件和路由器使用子网掩码（Subnet Mask）来识别报文是仅存放在网络内部还是被路由转发到其他地方。在一个字段内，1的出现表明一个字段包含所有或部分网络地址，0表明主机地址位置。例如，最常用的C类地址使用前三个8位来识别网络，最后一个8位识别主机。因此，子网掩码是255.255.255.0。

子网地址掩码是相对特别的IP地址而言的，如果脱离了IP地址就毫无意义。它的出现一般是跟着一个特定的IP地址，用来为计算这个IP地址中的网络号部分和主机号部分提供依据。换句话说，就是在写一个IP地址后，再指明哪些是网络号部分，哪些是主机号部分。子网掩码的格式与IP地址相同，所有对应网络号的部分用1填上，所有对应主机号的部分用0填上。

A类、B类、C类IP地址类默认的子网掩码如下表所示。

带点十进制符号表示的默认子网掩码

如果需要将网络进行子网划分，此时子网掩码可能不同于以上默认的子网掩码。例如，138.96.58.0是一个8位子网化的B类网络ID。基于B类的主机ID的8位被用来表示子网化的网络，对于网络138.96.39.0，其子网掩码应为255.255.255.0。

例如，一个B类地址172.16.3.4，为了直观地告诉大家前16位是网络号，后16位是主机号，就可以附上子网掩码255.255.0.0（11111111111111110000000000000000）。

假定某单位申请的B类地址为179.143.XXX.XXX。如果希望把它划分为14（至少占二进制的4位）个虚拟的网络，则需要占4位主机位，子网使用掩码为255.255.240.0~255.255.255.0来建立子网。每个LAN可有2¹²-2个主机，且各子网可具有相同的主机地址。

假设一个组织有几个相对大的子网，每个子网包括了25台左右的计算机；而又有一些相对较小的子网，每个子网大概只有几台计算机。这种情况下，可以将一个C类地址分成6个子网（每个子网可以包含30台计算机），这样解决了很大的问题。但是出现了一个新的情况，那就是大的子网基本上完全利用了IP地址范围，但是小的子网却造成了许多IP地址的浪费。为了解决这个新的难题，避免任何的IP浪费，就出现了允许应用不同大小的子网掩码来对IP地址空间进行子网划分的解决方案。这种新的方案就叫作可变长子网掩码（VLSM）。

VLSM用一个十分直观的方法来表示，那就是在IP地址后面加上“/网络号及子网络号编址位数”。例如，193.168.125.0/27就表示前27位表示网络号。

例如，给定135.41.0.0/16的基于类的网络ID，所需的配置是为将来使用保留一半的地址，其余的生成15个子网，达到2000台主机。

由于要为将来使用保留一半的地址，完成了135.41.0.0的基于类的网络ID的1-位子网化，生成两个子网135.41.0.0/17和135.41.128.0/17，子网135.41.128.0/17被选作为将来使用所保留的地址部分；135.41.0.0/17被继续生成子网。

为达到划分2000台主机的15个子网的要求，需要将135.41.128.0/17的子网化的网络ID的4-位子网化。这就产生了16个子网（135.41.128.0/21，135.41.136.0/21，…，135.41.240.0/21，135.41.248.0/21），允许每个子网有2046台主机。最初的15个子网化的网络ID（135.41.128.0/21~135.41.240.0/21）被选定为网络ID，从而实现了要求。

现在的IP协议的版本号为4，所以也称之为IPv4，为了方便网络管理员阅读和理解，使用了4个十进制数中间加小数点“.”来表示。但随着因特网的膨胀，IPv4不论从地址空间上，还是协议的可用性上都无法满足因特网的新要求。因此出现了一个新的IP协议IPv6，它使用了8个十六进制数中间加小数点“.”来表示。IPv6将原来的32位地址扩展成为128位地址，彻底解决了地址缺乏的问题。

子网掩码

虽然上面已经把一个网络划分为若干个子网，但路由器R1必须知道数据报中目的IP地址的网络号net-id、子网号subnet-id和主机号host-id各是多少位，这就需要通过子网掩码（Subnet Mask）来实现。

子网掩码和IP地址一样，也是32位长，由一串1和跟随的一串0组成。子网掩码中的1对应于IP地址中的网络号net-id和子网号subnet-id，而子网掩码中的0对应于IP地址中的主机号host-id。要得到网络或子网地址，只需将IP地址和子网掩码进行按位"与"（AND）运算即可。下图说明了子网掩码的工作方式。

进行按位"与"（AND）运算可得到网络地址

上图（a）表示在未划分子网情况下，网络地址是IP地址与它默认的子网掩码（255.255.0.0）按位"与"运算的结果，即将主机号host-id设置为0的IP地址。上图(b)表示在划分子网情况下，当主机号借用8位作为子网号subnet-id，子网掩码中"1"的个数相应地增加8，即255.255.255.0。这时将子网掩码和IP地址按位"与"运算就得到了子网地址。这里要注意是：网络地址（在划分子网时常称为子网地址）并不仅仅是一个子网号subnet-id，而是将主机号host-id设置为0的IP地址。可以看出，子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

与IP地址相同，子网掩码通常也使用点分十进制表示法表示，如255.255.255.0、255.255.255.240等。有时为了表示方便，通常在IP地址后加一个"/网络号和子网号位数"。例如，210.45.12.58/28就表示该IP地址的网络号net-id和子网号subnet-id共占用28位，主机号占用32-28=4位，如果用点分十进制表示法表示，则子网掩码是255.255.255.240（11111111.11111111.11111111.11110000）。

使用子网掩码的好处是：不管网络是否划分子网，也不管IP地址中的网络号net-id和子网号subnet-id是多少位，只要将子网掩码和IP地址进行按位"与"运算，就可立即得出网络地址。这样在路由器处理到来的IP分组时就可采用同样的算法。

如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码。默认子网掩码中值为1的位与IP地址的网络号net-id所占位正好相对应。因此默认子网掩码和不划分子网的IP地址按位"与"（AND）运算，就得出该IP地址的网络地址，这样做可以不用查找该地址的分类位就能知道这是哪一类的IP地址。显然，A类、B类和C类网络默认子网掩码分别是255.0.0.0(/8)、255.255.0.0(/16)、255.255.255.0(/24)，如下图所示。

A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码

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