浅谈《计算机网络技术》课程中子网划分的“一个中心、两种方法”

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　　【摘 要】子网划分是计算机网络管理者最基本的技能，在网络规划和搭建中起着重要的作用。在网络专业的教学中，子网划分是师生教与学的重点和难点。论文以“子网掩码”为中心，用“表格法”和“口诀法”突破子网划分教与学的难点，对学生考级考证及实训有很大的帮助。
　　【Abstract】Subnetting is the most basic skill of computer network managers， it plays an important role in network planning and construction. In the teaching of network specialty， the subnetting is the key and difficult point of teaching and learning between teachers and students. This paper takes "subnet mask" as the center， and uses "table method" and "pithy formula method" to break through the difficulties in subnet teaching and learning， which is of great help to students' grade examination and practical training.
　　【關键词】子网划分；子网掩码；表格法；口诀法
　　【Keywords】 subnetting； subnet mask； table method； pithy formula method
　　【中图分类号】TP393；G712 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）04-0107-02
　　1 引言
　　子网划分是在逻辑层面上将一个比较大的网络划分成若干个小的网络[1]。子网划分可避免网络地址和带宽的浪费，提高网络性能。掌握子网划分方法，对计算机网络管理者和规划者来说是很重要的。在计算机网络专业的教学中，需要学生熟练掌握和运用。因涉及知识多，步骤繁，易出错，是教与学的难点。经过多年实践研究，确立以“子网掩码”为中心，采用“表格法”和“口诀法”，对突破教与学的难点、对学生考级考证及实训大有裨益。
　　2 子网划分的中心——“子网掩码”
　　子网掩码又叫网络掩码、子网络遮罩，用来判断一个IP地址所对应的网络地址。对于A、B、C类IP地址，缺省的即没有进行子网划分没有借位的子网掩码分别为255.0.0.0，
　　255.255.0.0，255.255.255.0。
　　因子网划分是通过借用IP地址主机号的高位来充当子网地址的，因此可得出这样的结论：若划分了子网，向主机号借位了，子网掩码就肯定改变，且从变化量上可算出子网个数及借位数。子网掩码的重要性还在于：将子网掩码和IP地址进行与运算，可得出IP的网络地址，并推算出广播地址及主机地址；子网划分是靠子网掩码来实现的，所以学习子网划分就要紧紧围绕“子网掩码”这个中心，掌握它的规律，就可掌握子网划分的精髓。
　　以借3位主机号为例，解释C类地址子网掩码的变化。
　　因从主机号的最左边借了3位，网络号变成27位（24+3），主机号变成5位（8-3）。新的子网掩码由255.255.255.0变为255.255.255.224（（11100000）2=27+26+25=224）。
　　下面两种方法都是围绕子网掩码这个中心展开的。
　　3 表格法
　　表格法适用于给定要划分子网数的情况。先根据要划分的子网数n，用公式n≤2m算出需向主机号借用的位数m，然后将借用这几位的位权相加算出子网掩码的变化量，接着将借用最低位的位权确定为子网间的跨步，最后套用表1可使问题迎刃而解。为了便于理解问题，表1的列标题和位置最好保持不变。
　　下面说明使用方法：
　　例：把C类网络192.168.1.0划成8个子网，请算划分后的子网掩码、每个子网的网络地址和广播地址及主机地址、主机数是多少？
　　表1中编号列的内容是根据要划分的子网数确定的。本题要划成8个子网，所以编号列的内容是1～8。
　　表1中子网号列的内容是借用二进制位数的排列组合。公式n≤2m中n=8，m=3，即要划分8个子网，至少要借用主机号中的高3位二进制位来做子网号，主机号只能用低5位来表示。这3位二进制数的排列组合000、001、010、011、100、101、110、111就构成子网号列的内容。
　　网络地址列的内容是表格中其他数据的基础。因借的高3位的位权分别是128、64、32，所以子网掩码变为255.255.255.224。这三位的最低位权为32，因此可确定这8个子网间的跨步为32。第1、2、3、4、5、6、7、8个子网的网络地址就分别为192.168.1.0、32、64、96、128、160、192、224。
　　广播地址列的内容填写很简单，因 IP地址是连续的，第1个子网的广播地址就是第2个子网的网络地址的主机号减1得到的。第2个子网的网络地址是192.168.1.32 ，那么第1个子网的广播地址就是192.168.1.31。同理可推导出其他子网的广播地址。
　　由于网络地址和广播地址不能用作主机地址，所以主机地址列的内容就是去掉网络地址和广播地址的中间部分。如第1个子网的网络地址为192.168.1.0，第1个子网的广播地址就是192.168.1.31，那么“砍头去尾”剩的中间部分192.168.1.1～192.168.1.30就是合法的主机地址，此时主机号上有30个连续数字，子网主机数就是30，结果见表2。 　　表2中IP地址是连续的，成S型排列。
　　4 口诀法
　　口诀法适用于已知IP和子网掩码的情况。口诀的内容是：“网得鱼，腌得味，要广播，去头尾，最合法”。这5句3字口诀讲述了一个慷慨的渔民打鱼、腌鱼、通知大家吃鱼的故事，蕴藏着子网划分的奥秘。解释如下：
　　①网得鱼，是“网得与”的谐音，意是网络地址的获得需要与运算，IP和子网掩码与运算的结果是网络地址。
　　例：求IP 192.168.100.20 子网掩码255.255.255.240所在的网络合法主机地址范围。
　　算合法的主机地址，先要算IP所在的网络地址。根据口诀，该网络地址该是192.168.100.20 和 255.255.255.240相与的结果，得出网络地址是192.168.100.16。
　　②腌得味，是“掩得位”的谐音，是从子网掩码中得到网络号的二进制位数和主机号的二进制位数。
　　该题的子网掩码是255.255.255.240，不是缺省的，说明有借位。由于240=128+64+32+16，可得从主机号借的二进制位数是4。因该IP为C类，所以借位后网络号的二进制位数是24+4=28，主机号的二进制位数是8-4=4。
　　③要广播，是“幺广播”的谐音，幺就是1，意是广播地址是要把IP中主机号的二进制位全部置為1。
　　题中网络地址是192.168.100.16，把主机号的4位二进制位全部置为1（（1111）2=15）可得出广播地址是192.168.100.31（16+15）。
　　④去头尾，最合法。鱼的头尾少肉，除去最合理。同理子网的全部IP是从网络地址到广播地址。网络地址最小相当于鱼尾，广播地址最大相当于鱼头，最合法的主机地址就是砍去广播地址的头，去掉网络地址的尾得到的。
　　本题网络地址是192.168.100.16，广播地址是192.168.100.31。根据口诀，去头尾得到最合法的主机地址是192.168.100.17～30，有14个合法的IP可分配。
　　将抽象虚拟的子网划分化成四句口诀，形象有趣，容易记，对学生掌握子网划分的技能起到了很好的作用。
　　【参考文献】
　　【1】宁芳露，杨旭东.网络互联及路由器技术教程与实训[M].北京：北京大学出版社，2008.
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