子网划分和IP计算

ip协议可进行定制和优化，通过子网划分，可以满足不同网络对ip的需求，实现网络的层次化，更简化网络，节省ip地址。默认子网掩码可以进一步划分，称之为可变长子网掩码“VLSM”
使用A、B、C类网络，默认的子网掩码会有地址范围过大或过小的问题，比如8台机器配置a类地址，但a类地址的主机位可以是千万个，给8个主机使用是在有点大材小用，所以可以通过子网划分方式，让A类地址的主机位只有8个

子网掩码介绍

子网掩码是一个32位的二进制数，用于ip的网络段和主机段。不进行子网划分，按照a、b、c类型网络划分的话，一组的子网掩码是255，是八个二进制1转成十进制的值

网络类型	子网掩码的二进制显示
A类网络，8位掩码掩码	11111111 00000000 00000000 00000000
B类网络，16位子网掩码	11111111 11111111 00000000 00000000
C类网络，24位子网掩码	11111111 11111111 11111111 00000000

子网掩码会和ip进行二进制的与运算，计算出网络段和主机端，并且可以得到主机端最多的主机数。这里1代表网络段，0代表主机端

与运算的规则是1&1=1 1&0=0，除了1&1其它都是0，比如192.168.1.1/24，这个ip是24位掩码，计算如下

ip:		   11000000 10101000 00000001 00000001
子网掩码:	11111111 11111111 11111111 00000000
----------------------------------------------------
与运算得出  11000000 10101000 00000001 00000000 ->转成十进制 192.168.1.0 网络段
主机段是八个二进制位八个1表示十进制255 得出该网络段可以有255台主机，但十进制255也就是八个1有特殊作用要-1，真正可以配置到主机的ip是254个

主机段也和网络段差不多，同样使用二进制与运算，但是使用反码，将子网掩码的1变成0 0变成1

ip:		   11000000 10101000 00000001 00000001
子网掩码:	00000000 00000000 00000000 11111111
----------------------------------------------------
与运算得出  00000000 00000000 00000000 00000001  转成十进制 0.0.0.1 该ip在主机段中的第1个位置

好了让我们实践下

201.222.200.111/18计算主机数和子网掩码

先得到ip和掩码的二进制值

11001001 11011110 11001000 01101111 IP的二进制
11111111 11111111 11000000 00000000 掩码的二进制 转成十进制=255.255.192.0

掩码总共32位，网络段18位，主机位可以计算出是14位，也就是11111111111111，转换成十进制是16384，有人可以计算得出是16383，其实不是的，

• 最小值：00000000000000（二进制） = 0（十进制）
• 最大值：11111111111111（二进制） = 16383（十进制）

在这里0也算一个值，所以14 位二进制数可以表示 0 ~ 16383，共16384个值。

其中有两个值是不可用的，就是上面的最小值和最大值，最小值表示的是网络段，最大值是广播地址，所以有16382个主机位可以使用

可用的主机位是00000000000001到11111111111110，这里加上网络段组成完整ip

11001001 11011110 11000000 00000001 -> 第一可用ip： 201.222.192.1
11001001 11011110 11111111 11111110 -> 最后可用ip： 201.222.255.254

总结

• 可用ip：16382
• 掩码：255.255.192.0
• 网络：201.222.192.0
• ip可用范围：201.222.192.1-201.222.254.254
• 广播地址：201.222.255.255

A(10.0.1.1/16)与B(10.0.2.2/24)通信，A如何判断是否在同一个网段？两者能否通信？

是否在同一个网段可以比较网络地址和子网掩码进行判断，将两者的ip和掩码转换成二进制

A----------------------------------
00001010 00000000 00000001 00000001 IP
11111111 11111111 00000000 00000000 掩码 转成十进制-> 255.255.0.0
B----------------------------------
00001010 00000000 00000010 00000010 IP
11111111 11111111 11111111 00000000 掩码 转成十进制-> 255.255.255.0

先获得两个ip的网络段

A----------------------------------
00001010 00000000 00000001 00000001 
11111111 11111111 00000000 00000000 
-----------------------------------
00001010 00000000 00000000 00000000 网络段转十进制-> 10.0.0.0 A的网络段

B----------------------------------
00001010 00000000 00000010 00000010 
11111111 11111111 11111111 00000000 
-----------------------------------
00001010 00000000 00000010 00000000 网络段转十进制-> 10.0.2.0 B的网络段

A进行通信时将自己的子网掩码与B的IP地址进行与运算

00001010 00000000 00000010 00000010 B的IP
11111111 11111111 00000000 00000000 A的掩码
-----------------------------------
00001010 00000000 00000000 00000000 转换成十进制-> 10.0.0.0

A计算出B网络段和A的网络段相等，认为可以通信，A ping B的话，将包发送到B上，这时候B要返回包，B会将自己的掩码与A的IP地址进行与运算

00001010 00000000 00000001 00000001 A的IP
11111111 11111111 11111111 00000000 B的掩码
-----------------------------------
00001010 00000000 00000001 00000000 网络段转换成十进制-> 10.0.1.0

B计算出A的网络段和B的网络段不相等，认为不可通信，不会相应A的ping包

总结

• A和B不再同一个网段
• A和B不能进行通信

抓包演示 A ping B的ip 在B的机器上抓icmp包

root@rocky:/home/rocky# tcpdump -i eth1 icmp
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth1, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:36:19.724465 IP 10.0.1.1 > 10.0.2.2: ICMP echo request, id 3258, seq 1, length 64
16:36:20.731351 IP 10.0.1.1 > 10.0.2.2: ICMP echo request, id 3258, seq 2, length 64
16:36:21.755307 IP 10.0.1.1 > 10.0.2.2: ICMP echo request, id 3258, seq 3, length 64
16:36:22.782480 IP 10.0.1.1 > 10.0.2.2: ICMP echo request, id 3258, seq 4, length 64
16:36:23.803302 IP 10.0.1.1 > 10.0.2.2: ICMP echo request, id 3258, seq 5, length 64
16:36:24.832157 IP 10.0.1.1 > 10.0.2.2: ICMP echo request, id 3258, seq 6, length 64

可以看到A确实将ping包发送到了B机器上，但是B认为网络段不同没回应，所以上面都是request请求包

如何将10.0.0.0/8划分32个子网？求每个子网的掩码和主机数

将10.0.0.0/8转换位二进制，这里的10.0.0.0是网络段，不是ip

00001010 00000000 00000000 00000000 网络段
11111111 00000000 00000000 00000000 掩码转成十进制 255.0.0.0

划分32个子网，所以要在原先掩码的情况下，计算多少个二进制等于32，原先的掩码二进制位加上等于十进制32的二进制位

1=2
11=4
111=8
1111=16
11111=32 或者直接2^5=32

原先8位加上5位二进制的掩码等于13位子网掩码即可划分出32个子网

11111111 11111000 00000000 00000000 转成十进制 255.248.0.0 即 10.0.0.0/13

主机位还剩19位，也就是111111111111111111转换成十进制是524787，然后加上0这个表示网络段的值总共是524288，减去网络段和广播地址，每个子网可用主机位是524286

子网掩码是255.248.0.0，248的二进制是11111000，最低有效子网位是第13位（即第二组的第五位），该位的十进制位2^(8-5)=23=8，所以ip 的第二组以8位步长递增，计算得出所有子网信息如下：

子网序号	网络段	可用IP	广播地址
0	10.0.0.0/13	10.0.0.1 - 10.7.255.254	10.7.255.255
1	10.8.0.0/13	10.8.0.1 - 10.15.255.254	10.15.255.255
2	10.16.0.0/13	10.16.0.1 - 10.23.255.254	10.23.255.255
3	10.24.0.0/13	10.24.0.1 - 10.31.255.254	10.31.255.255
4	10.32.0.0/13	10.32.0.1 - 10.39.255.254	10.39.255.255
5	10.40.0.0/13	10.40.0.1 - 10.47.255.254	10.47.255.255
6	10.48.0.0/13	10.48.0.1 - 10.55.255.254	10.55.255.255
7	10.56.0.0/13	10.56.0.1 - 10.63.255.254	10.63.255.255
8	10.64.0.0/13	10.64.0.1 - 10.71.255.254	10.71.255.255
9	10.72.0.0/13	10.72.0.1 - 10.79.255.254	10.79.255.255
10	10.80.0.0/13	10.80.0.1 - 10.87.255.254	10.87.255.255
11	10.88.0.0/13	10.88.0.1 - 10.95.255.254	10.95.255.255
12	10.96.0.0/13	10.96.0.1 - 10.103.255.254	10.103.255.255
13	10.104.0.0/13	10.104.0.1 - 10.111.255.254	10.111.255.255
14	10.112.0.0/13	10.112.0.1 - 10.119.255.254	10.119.255.255
15	10.120.0.0/13	10.120.0.1 - 10.127.255.254	10.127.255.255
16	10.128.0.0/13	10.128.0.1 - 10.135.255.254	10.135.255.255
17	10.136.0.0/13	10.136.0.1 - 10.143.255.254	10.143.255.255
18	10.144.0.0/13	10.144.0.1 - 10.151.255.254	10.151.255.255
19	10.152.0.0/13	10.152.0.1 - 10.159.255.254	10.159.255.255
20	10.160.0.0/13	10.160.0.1 - 10.167.255.254	10.167.255.255
21	10.168.0.0/13	10.168.0.1 - 10.175.255.254	10.175.255.255
22	10.176.0.0/13	10.176.0.1 - 10.183.255.254	10.183.255.255
23	10.184.0.0/13	10.184.0.1 - 10.191.255.254	10.191.255.255
24	10.192.0.0/13	10.192.0.1 - 10.199.255.254	10.199.255.255
25	10.200.0.0/13	10.200.0.1 - 10.207.255.254	10.207.255.255
26	10.208.0.0/13	10.208.0.1 - 10.215.255.254	10.215.255.255
27	10.216.0.0/13	10.216.0.1 - 10.223.255.254	10.223.255.255
28	10.224.0.0/13	10.224.0.1 - 10.231.255.254	10.231.255.255
29	10.232.0.0/13	10.232.0.1 - 10.239.255.254	10.239.255.255
30	10.240.0.0/13	10.240.0.1 - 10.247.255.254	10.247.255.255
31	10.248.0.0/13	10.248.0.1 - 10.255.255.254	10.255.255.255