计算机网络--划分子网和构造超网

发布网友 发布时间：2024-10-23 22:51

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热心网友 时间：2024-10-24 22:22

计算机网络的世界里，子网划分与超网构造至关重要

上一章节深入探讨了IP协议，本节我们将聚焦于子网划分和超网构造的巧妙设计。起初，IP地址设计的问题暴露了其不足：利用率低下、路由表庞大导致性能瓶颈和缺乏灵活性。为解决这些问题，自1985年起，子网划分的概念应运而生，将原本的两级IP地址体系扩展为*结构，带来了显著的改进。

子网划分的核心在于（1）内部精细划分，对外保持统一的网络标识；（2）明确子网号和主机号的分配策略；（3）路由器根据网络号和子网号智能转发数据报。以B类网络145.13.0.0为例，通过划分子网，对外依然表现为145.13.0.0，但路由器根据子网掩码精确地将数据报导向正确的子网。这样做，IP地址的结构从两级扩展到*，仅主机号部分细分，而网络号保持不变，从而提高效率和灵活性。

子网掩码是数据报的目的子网识别的关键，它并不包含在IP数据报本身中。例如，145.13.3.30的子网掩码，通过*IP地址结构，路由器R1利用子网掩码提取子网网络地址，将连续的1表示网络和子网，0则代表主机部分。

子网划分的灵活性与主机数是矛盾的。B类地址原本可容纳65534台主机，但通过子网划分，主机数会减少，但划分方式取决于子网掩码。例如，IP 141.14.72.24的子网掩码255.255.192.0，通过计算，我们得知其网络地址为141.14.???.0。不同子网掩码可能导致相同的网络地址，但会影响子网划分策略和主机数量的分配。

路由器在处理数据包时，通过子网掩码的AND操作来判断转发路径。例如，主机H1发送给H2的分组，如果不在同一子网，路由器R1会根据路由表进行匹配，最终确定为128.30.33.0子网或默认路由，从而实现数据包的正确传递。

无分类编址CIDR（VLSM和CIDR）的引入，解决了IPv4地址空间分配和路由问题，其以"/"记法显示网络前缀长度，消除了传统分类的繁琐，提高了地址分配效率。通过CIDR，用户可以根据需求在地址块内部划分子网，尽管它并不明确子网，但提供了更大的灵活性。

CIDR记法如192.199.170.82/27，表明了27位网络前缀和5位主机号，总共32个地址。通过网络前缀的长度，路由表得以简化和高效，例如10.0.0.0/10即表示10类地址中的一个大范围，省略了可变的主机号部分。不同CIDR地址块的使用，有助于优化路由表，减少查找复杂性，提高网络性能。

想象一下，如同邮递员将邮件直接投递到大学收发室，CIDR将路由简化为大学这一超网，大大减少了路由表的查询次数。通过层次数据结构，如二叉线索树，路由器快速查找无分类编址的路由信息，确保数据报的快速准确传输。

总的来说，子网划分和超网构造在计算机网络中扮演了至关重要的角色，它们不仅提升了网络性能，还为地址管理和路由决策提供了更为精细和灵活的工具。通过理解这些原理，我们能更好地驾驭这个复杂而有序的网络世界。