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JISUANJI WANGLUO YU ZONGHE BUXIAN

计算机网络与综合布线计算机网络与综合布线

学习情境 4 划分子网

主 编：吴大军 马金忠副主编：郝建忠等

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计算机网络中是通过 IP 地址来识别每一台连入网络的计算机的，而在 IPv4 中 IP 地址是有限的，不能为单位中的每台机器分配唯一的有效地址。为了克服这一缺点，采取了地址划分技术，该技术将传统的只包含网络号和主机号的 IP 地址分成了三个部分：网络号、子网号和主机号，从而能更有效地利用 IP 地址。

本情境中讲述了不同的子网划分技术，并在具体案例中实施。

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任务 1 与

任务 2

1. 懂得子网划分和子网掩码的理论；2. 掌握子网划分的方法；3. 能够根据网络需求给出子网划分的合理方案。

11任务 4.1 划分子网 11

下一步

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任务一： 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 （表明子网掩码中 1 的个数为 16 ）的网段，请给每家子公司以及子公司的部门分配网段。

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任务二：某集团公司给下属子公司分配了一段 IP地址 192.168.5.0/24 ，现在该公司有两层办公楼（ 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，如图所示为其网络拓扑图，请给该公司分配网段。

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4.1.1 相关知识11

4.1.2 任务实施22

4.1.3 任务评价 33

4.1.4 任务巩固 44

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4.1.1 相关知识一、 IP 地址 为了使接入 Internet 的众多主机在通信过程中

能够互相识别， Internet 上的每台主机都分配有一个唯一的 32 位地址，这就是 IP 地址。在 TCP/IP 协议中， IP 地址是一个 32 位的二进制无符号数，通常用点分十进制表示，例如： 202.193.64.254 。

IP 地址由两部分组成：网络号和主机号，如图所示：

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网络号标识主机所连接的网络，也叫网络地址；主机号则标识该网络上某个特定的主机，也称主机地址。根据网络号和主机号占据的位数不同，IP 地址分为五类： A~E, 其中 A 、 B 、 C 三类是基本类。

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还有一些特殊用途的 IP 地址不分配给任何用户使用。

网络地址 主机地址 地址类型 用 途 全 0 全 0 本机地址 启动时使用

有网络号 全 0 网络地址 标识一个网络

有网络号 全 1 直接广播地址 在特殊网上广播

全 1 全 1 有限广播地址 在本地网上广播

127 任意 回送地址 回送测试

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还有一类是私有地址，组建内部网络时可以使用这些地址，其地址范围是：

10.0.0.0~10.255.255.254

172.16.0.0~172.31.255.254

192.168.0.0~192.168.255.254

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二、子网掩码 子网不仅是简单地将 IP 地址加以分割，其关键

在于分割后的子网必须能够正常地与其他网络相互连接，也就是路由过程中仍然能够识别这些子网，识别的关键就是知道子网网络的地址长度（包括子网位）和剩下的主机长度。由于划分了子网，无法像以前一样利用 IP 地址前导位判断 IP 的等级了，于是子网掩码应运而生。子网划分后的三级 IP 地址和子网掩码如图所示。

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子网掩码是 32bit ，与 IP 地址相同，子网掩码必须是由一串连续的 1 再跟上一串连续的 0 组成。子网掩码必须是与 IP 地址配对使用才有意义。当子网掩码与 IP 地址一起使用时，子网掩码的 1 对应的 IP 地址便是代表网络地址位，0 对应的 IP 地址便是代表主机地址位。

例如： IP 地址： 10101000 01011111 11000000 00000001 （ 168.95.192.1 ）

子网掩码： 11111111 11111111 11111000 00000000 （ 255.255.248.0 ）

因此前 21 位为网络地址，后 11 位为主机地址。通常 IP 地址和子网掩码的组合写成： IP 地址 / 子网掩码 1

的位数的形式。如上面的 IP 地址和子网掩码的组合写成168.95.192.1/21 。

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三、子网划分的方法 先介绍一个结论：假设子网的主机号位数为 N ，则可用地址数为（ 2

N-2 ）个，主机号全 1 为广播地址，主机号全 0为网络地址。

例如，子网地址为 192.168.3.192 ，子网掩码为 255.255.255.224 ，计算该子网内的可用主机地址数量是多少？

由于掩码位数等于 27 ，所以 N ＝ 32 － 27 ＝ 5 ，可用的主机地址数等于 25-2=30 。

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方法一：根据子网数划分子网 如果子网号位数为 M ，则子网数为 2M 个。确

定子网号位数有以下关系 : 假设需要划分 X 个子网，每个子网包括尽可能多的主机，并且满足 2M≥X≥2M-1 ，则子网号位数为 M 。

例如，将 B 类网络 168.195.0.0 划分为 27 个子网，每个子网包括尽可能多的主机。由 2M≥27≥ 2M-1计算出子网号位数 M=5 ，该子网掩码位数为 16+5=21 ，子网掩码为 255.255.248.0 。

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方法二：通过计算主机数划分子网 假设每个子网需要划分 Y 个 IP 地址，并且满足 2N≥ Y+

2 ≥ 2N-1 ，则主机号位数为 N ，子网掩码中 1 的位数为32-N 。

例如，将 B 类网络 168.195.0.0 划分成若干个子网，要求每个子网内可配备主机 700 台。由 2N≥700+2≥2N-1 得出主机号位数 N=10 ，子网掩码中 1 的位数为 32-10=22 ，子网掩码为 255.255.252.0 。

划分出子网： 168.195.0.0 、 168.195.4.0 、 168.195.8.0 、168.195.12.0 、…、 168.195.252.0 。

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三、根据子网掩码划分子网假设子网号位数为 M ，则子网数为 2M 个。如图所

示。

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四、快速确定 IP 的方法（ 1 ）确定主机位将所需要的主机数自大到小地排列出来： 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 2n-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，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 。

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五、子网划分软件 利用软件可以提高网络工程师进行子网划分的工作效率。图就是一个典型的子网划分软件的工作界面。只要输入 IP 地址，用鼠标拖动子网掩码位数的滑块，立即就能得到当前主机地址所在的子网地址以及子网广播地址等信息。所有地址信息分别用二进制和十进制显示，方便工程师理解子网划分的工作原理。

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情境 4 划分子网4.1.2 任务实施

任务 1 ，根据子网数划分子网思路：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：（ 1 ）先划分各子公司的所属网段有 12 家子公司，则有 2N≥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 24=16 个子网。 具体过程为：

先将 172.16.0.0/16 用二进制表示 10101100.00010000.00000000.00000000/16 ，借 4 位后可划分出 16 个子网：

①10101100.00010000.00000000.00000000/20【 172.16.0.0/20】②10101100.00010000.00010000.00000000/20【 172.16.16.0/20】③10101100.00010000.00100000.00000000/20【 172.16.32.0/20】④10101100.00010000.00110000.00000000/20【 172.16.48.0/20】⑤10101100.00010000.01000000.00000000/20【 172.16.64.0/20】⑥10101100.00010000.01010000.00000000/20【 172.16.80.0/20】

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⑦10101100.00010000.01100000.00000000/20【 172.16.96.0/20】⑧10101100.00010000.01110000.00000000/20【 172.16.112.0/20】⑨10101100.00010000.10000000.00000000/20【 172.16.128.0/20】⑩10101100.00010000.10010000.00000000/20【 172.16.144.0/20】10101100.00010000.10100000.00000000/20【 172.16.160.0/20】10101100.00010000.10110000.00000000/20【 172.16.176.0/20】10101100.00010000.11000000.00000000/20【 172.16.192.0/20】10101100.00010000.11010000.00000000/20【 172.16.208.0/20】10101100.00010000.11100000.00000000/20【 172.16.224.0/20】10101100.00010000.11110000.00000000/20【 172.16.240.0/20】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 212-2=4094 。

情境 4 划分子网（ 2 ）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方法同

该公司。该公司有 4 个部门，则有 2N≥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 22=4 个子网，正好符合要求。具体过程为：

先将 172.16.0.0/20 用二进制表示 10101100.00010000.00000000.00000000/20 ，借 2 位后可划分出 4 个子网：

①10101100.00010000.00000000.00000000/22【 172.16.0.0/22】②10101100.00010000.00000100.00000000/22【 172.16.4.0/22】③10101100.00010000.00001000.00000000/22【 172.16.8.0/22】④10101100.00010000.00001100.00000000/22【 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 210-2=1022 。

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任务 2 ，通过计算主机数来划分子网思路：在划分子网时以优先考虑的最大主机数来划分。将 1

92.168.5.0/24 划分为 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。先使用最大主机数来划分子网。 101 个可用 IP 地址要保证至少 7 位的地址位可用（ 2M-2≥101 ，M 的最小值 =7 ）。如果保留 7 位主机位，就只能划分两个网段，剩下的一个网段就划分不出来了。但是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 地址，因此，可以从第一次划分的两个网段中选择一个网段来继续划分 2 楼的网段以及和路由器互联使用的网段。

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步骤：（ 1 ）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 1

01 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： 11000000.10101000.00000101.0

0000000/24 ，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：

①11000000.10101000.00000101.00000000/25【 192.168.5.0/25】②11000000.10101000.00000101.10000000/25【 192.168.5.128/2

5】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。

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2 ）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（ 2M-2≥54 ， M 的最小值 =6 ）。

先将 192.168.5.128/25 用二进制表示： 11000000.10101000.00000101.10000000/25 ，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：

①11000000.10101000.00000101.10000000/26【 192.168.5.128/26】

②11000000.10101000.00000101.11000000/26【 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。

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（ 3 ）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（ 2M-2≥2 ， M 的最小值 =2 ）。

先将 192.168.5.192/26 用二进制表示： 11000000.10101000.00000101.11000000/26 ，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：

①11000000.10101000.00000101.11000000/30【 192.168.5.192/30】②11000000.10101000.00000101.11000100/30【 192.168.5.196/30】③11000000.10101000.00000101.11001000/30【 192.168.5.200/30】……11000000.10101000.00000101.11110100/30【 192.168.5.244/30】11000000.10101000.00000101.11111000/30【 192.168.5.248/30】11000000.10101000.00000101.11111100/30【 192.168.5.252/30】路由器互联网段从这 16 个子网中选择一个即可，我们选择 192.168.5.2

52/30 。

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(4)整理本例的规划地址

位置 地址类型

1楼 2楼 路由器互联

网络地址 192. 168. 5. 0/ 25 192. 168. 5. 128/26 192. 168. 5. 252/30

主机 I P地址 192. 168. 5. 1/ 25- 192. 168. 5. 126/ 25

192. 168. 5. 129/ 26- 192. 168. 5. 190/ 26

192. 168. 5. 253/ 30- 192. 168. 5. 254/ 30

广播地址 192. 168. 5. 127/25 192. 168. 5. 191/26 192. 168. 5. 255/30

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4.1.3 任务评价任务评价要求及标准见表 4-3。

表 4-3 任务评价要求及标准

考核项目

考核要求 配分 评分标准 扣分 得分 备注

子网划分的方法

1、会根据子网数划

分子网。

2、会根据主机数划

分子网。

3、会使用子网划分

工具获得子网地址。

80

1、不会根据子网数划分子网的

扣 0-30分。

2、不会根据主机数划分子网的

扣 0-30分。

3、不会使用子网划分工具的扣

0-20分。

职

业

素

质

1、5S执行情况。

2、考勤。

3、遵守安全文明生

产规程。

20 1、每违反一项，扣 3分。

2、缺勤，0分处理；迟到、早退

扣 5分。

3、不遵守安全文明生产规程扣 5

分。

开始时间 结束时间 实际时间

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4.1.4 任务巩固1.已知计算机的 IP 地址是 202.119.95.190 ，子网

掩码是 255.255.255.192 ，请用不同的方法计算出此计算机所属的子网。

2. 上网或到图书馆查阅相关资料学习 IPv6 技术，并撰写学习报告。

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