IPv4网络中的子网
1.绪论
互联网协议 (IP) 是现代计算机网络中最相关的协议之一。 该协议为机器提供逻辑地址，使它们能够相互通信。多年来，IP 有多个版本和变体，例如 IPv4、IPv6 和 IPsec。但是，由于早期采用，IPv4 仍然是最受欢迎和广泛采用的。
IPv4 的一个基本特征是可以将一个大网络划分为多个较小的网络，这些网络称为子网。 子网是合乎逻辑的，旨在通过减少促进其管理和减少流量开销来提高网络性能。
在本教程中，我们将研究IPv4协议的子网。首先，我们将对IPv4的主要概念进行简要回顾。此外，在这个回顾中，我们将特别分析IPv4地址的结构。因此，我们将深入研究IPv4的子网，详细说明它们是如何工作的，计算特定子网的地址范围，并确定IPv4地址类别。
2.IPv4的简要回顾
在目前的网络中，IP使不同的连接设备能够通过网络进行通信。该协议存在于OSI模型的第三层和TCP/IP模型的第二层。特别是，IP的第四个版本（IPv4）在互联网上被广泛采用。因此，在本节中，我们将回顾IPv4的一些特点。然而，需要注意的是，其他版本的IP，如IPv6和IPsec，也在当前的网络中发挥着重要的作用。
简而言之，IPv4协议将信息从一个源头定位到一个用IPv4地址表示的目的地。因此，核心网络上的路由程序会考虑这些地址来适当地传递信息。然而，一个IPv4地址不一定代表一个设备。收到一个特定信息的设备数量取决于所采用的寻址方法。在IPv4中，支持的寻址方法是单播（一对一通信）、多播（一对多通信）和广播（一对所有通信）。
一个IPv4 地址 由为每个连接的设备静态或动态定义的四个八位字节（32 位）组成。 因此，总共有 43 亿个可能的地址。 但是，IPv4 的应用需要除源地址和目标地址之外的额外信息才能在网络上进行通信。除了源地址和目标地址之外，此信息还构成了 IPv4 标头。因此，IPv4 标头至少有 20 个字节来描述几个强制字段，例如版本、长度、分段偏移量、生存时间、校验和和地址。
3.IPv4子网
子网包括一种有效分配IP地址的方法，从而避免了地址的浪费，为网络运营商提供更好的管理能力。换句话说，子网将IPv4寻址空间分割开来，以精确地完成对地址的特定需求。然而，当代子网的概念是在1993年随着IETF发布的RFC 1517出现的，它提出了无类别域间路由（CIDR）。在1993年之前，IP地址的分配只考虑五个等级：A、B、C、D和E。
IPv4 类将寻址空间划分为三个静态子网。第一个子网考虑 A 类，它使用 IPv4 地址的第一个八位字节表示网络，其他八位字节表示主机地址。因此，第二个子网由 B 类定义，使用第一和第二个八位位组来建立网络，而第三和第四个八位位组指示主机。最后，最后一个子网属于 C 类，使用网络定义中的前三个八位字节和最后一个八位字节来指定主机。 D 类和 E 类又分别包含用于多播和研究目的的特定地址。
下表总结了关于IPv4地址类别的信息：
在CIDR发布后，这五个等级仍然是一个参考，但IPv4地址的划分和分配变得更加精确，我们将在下面的小节中看到。
4.无类域间路由
IETF 提出 CIDR 作为处理 B 类 IPv4 地址快速耗尽和路由表过载的策略。 在CIDR之前，如果某个公司需要几千个地址，它应该要求B类地址（一个网络）的范围。但是，公司将收到65534个地址，并且可能会浪费其中的多个地址.然而，使用 CIDR，B 类网络可以细分为几个地址减少的子网，更好地满足特定公司和其他组织的要求。
CIDR采用了一个可变长度的子网映射策略。用于IPv4的最传统的CIDR符号包括一个范围在0到32的数字，通常称为netmask，位于IPv4地址之后。将IPv4地址与IPv4地址分开的符号是斜线（/）。
总而言之，网络掩码代表 IPv4 地址的位数，从定义网络的第一个八位字节的第一位开始。 因此，（32 - 网络掩码号）的结果是位数，从最后一个八位字节的最后一位开始，用于寻址网络中的主机.网络掩码具有二进制 32 位表示，其中网络位的值为 1，主机位为 0。网络掩码的二进制表示用于 计算一个子网的IPv4地址范围.
下面的图片描述了一个CIDR符号的例子：
值得注意的是，我们可以将IPv4地址类别映射为CIDR符号。A、B和C类的网络掩码分别为/8、/16和/24。D类和E类则包含了用不同的网络掩码映射的地址。
5.总结
在这篇文章中，我们了解了IPv4网络中的子网。首先，我们对IPv4进行了简单的回顾，概述了其目的和特点。然后，我们研究了IPv4中的子网。我们探讨了IPv4地址的传统分类，并跟随过渡到定义子网的CIDR策略。最后，我们总结了传统的IPv4分类和CIDR策略之间的相似之处。
我们可以得出结论，子网对当前IPv4网络的管理至关重要。因此，有了子网，IPv4的寻址空间可以被有效地探索和适当地分配。