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关于子网划分—为什么全0全1子网号不能使用

子网划分并没有节约IP地址,实际导致可分配的IP地址数目减少。

证明:比如一个C类地址,不进行子网划分,实际可分配IP地址为254个。 现进行子网划分,假设借用2位主机号作为子网号, 那么现在产生的子网为01和10(全0全1子网号去掉),每个子网的主机号为6位,则每个子网可分配的IP地址为2的6次方剪掉2,即62台, 那么两个子网可分配的IP共62*2=124个, 那么减少的IP数目为:254-124=130个。

从上数据可以看出,减少了约一半的IP地址。既然这么浪费IP地址,为何我们还要使用子网划分呢?我个人认为,这是利用子网来方便管理网络的一种措施。

很容易看出,减少这么多IP地址的主要原因是子网号为00(全0)和11(全1)的两个子网去掉了,那为何要去掉“全0全1”的子网号呢?

不应该使用全0全1子网这个规定是源于RFC950标准,但后来RFC950在RFC1878中被废止了。

看看RFC950提到的原因:

假设我们有一个网络:192.168.0.0/24,我们现在需要两个子网,那么按照RFC950,应该使用/26而不是/25,得到两个可以使用的子网192.168.0.64和192.168.0.128 对于192.168.0.0/24,网络地址是192.168.0.0,广播地址是192.168.0.255 对于192.168.0.0/26,网络地址是192.168.0.0,广播地址是192.168.0.63 对于192.168.0.64/26,网络地址是192.168.0.64,广播地址是192.168.0.127 对于192.168.0.128/26,网络地址是192.168.0.128,广播地址是192.168.0.191 对于192.168.0.192/26,网络地址是192.168.0.192,广播地址是192.168.0.255

你可以看出来,对于第一个子网,网络地址和主网络的网络地址是重叠的,对于最后一个子网,广播地址和主网络的广播地址也是重叠的。这样的重叠将导致极大的混乱。比如,一个发往192.168.0.255的广播是发给主网络的还是子网的?这就是为什么在当时不建议使用全0和全1子网。

然而,人们认识到子网划分的IP地址浪费严重,后来IETF就研究出了其他一些技术,比如可变长子网掩码VLSM,该技术是在子网上进一步划分子网,可提高IP地址资源的利用率;后来在此基础上研究出了无类别域间路由CIDR,即消除了传统的A/B/C等分类以及划分子网,才是采用网络前缀和主机号的方式来分配IP地址,这使得IP地址的利用率更好。这两者的具体技术暂时不阐述。

就目前来说,现在可以使用全0和全1子网。但我们现在学习时,还强调子网划分时要去掉全0全1,这是何道理呢?我个人认为:

(1)目前有些网络建设较早,设备也不更新,老设备可能不支持CIDR,那么也就不支持全0全1的子网了。

(2)我们建企业网(单位网络)时,一般是使用私有地址来分配内部主机,小企业使用C类的192.168.0.0网络,中型企业使用172.16.0.0(私有部分)网络,如果还不够用,还有10.0.0.0网络。

既然私有地址如此丰富,为何不去掉全0全1的子网呢?因为真要使用全0全1的子网,还需要在路由器上进行一些特殊的配置。

那么怎样区分192.168.10.0到底是哪个网络的网络地址呢? 答案是:把子网掩码加上去!

192.168.10.0 255.255.255.0 是大C的网络地址,192.168.10.0 255.255.255.224 是第一个子网的网络地址,192.168.10.255 255.255.255.0是大C的广播地址,192.168.10.255 255.255.255.224是最后一个子网的广播地址。带上掩码,它们的二意性就不存在了。 所以,在严格按照TCP/IP ABCD给IP地址分类的环境下,为了避免二意性,全0和全1网段都不让使用。这种环境我们叫作Classful。在这种环境下,子网掩码只在所定义的路由器内有效,掩码信息到不了其它路由器,比如RIP-1,它在做路由广播时根本不带掩码信息,收到路由广播的路由器因为无从知道这个网络的掩码,只好照标准TCP/IP的定义赋予它一个掩码。比如,拿到10.X.X.X,就认为它是A类,掩码是255.0.0.0;拿到一个204.X.X.X,就认为它是C类,掩码是255.255.255.0。

但在Classless的环境下,掩码任何时候都和IP地址成对地出现,这样,前面谈到的二意性就不会存在,是Classful还是Classless取决于你在路由器上运行的路由协议,一个路由器上可同时运行Classful和Classless的路由协议。RIP是 Classful,它在做路由广播时不带掩码信息;OSPF,EIGRP,BGP4是Classless的,它们在做路由广播时带掩码信息,它们可以同时运行在同一台路由器上。

在Cisco路由器上,缺省你可以使用全1网段,但不能使用全0网段。所以,当在Cisco路由器上给端口定义IP地址时,该IP地址不能落在全0网段上。如果你配了,你会得到一条错误信息。使用IP SUBNET-ZERO命令之后,你才能使用全0网段。

要强调的是,使用了IP SUBNET-ZERO命令之后,如果路由协议使用的是Classful的(比如RIP),虽然你的定义成功了,但那个子网掩码还是不会被RIP带到它的路由更新报文中。即,IP SUBNET-ZERO 命令不会左右路由协议的工作。

总之,TCP/IP协议中,全0和全1网段因为具有二意性而不能被使用。Cisco 缺省使全1网段可以被使用,但全0网段只有在配置了IP SUBNET-ZERO后方可被使用