扬 州 工 业 职 业 技 术 学 院 教 案
序号 3 周次 授课形式 讲练结合
授课章节名称 项目 2 规划网络地址（二）
教 学 目 的
1.掌握 IP 网络地址规划方式。
2.掌握子网划分的方法。
教 学 重 点 1.掌握网络地址规划的方法。
教 学 难 点 1.掌握计算 IP 网络以及 IP 子网的方法。
使 用 教 具 计算机、ppt、eNSP、触摸白板
课 外 作 业 复习本节，预习下节
课 后 体 会 同学们对本堂课的掌握情况良好
授 课 主 要 内 容
本项目知识图谱
有类编址和无类编址
1．有类编址
为了解决 IP 地址的分配和管理问题，IP 地址最初被设计划分成了 5 类，分别称为 A 类、B 类、C
类、D 类、E 类。例如，A 类网络使用固定的子网掩码 ，B 类网络使用固定的子网掩码
，C 类网络则使用固定的子网掩码 。设备只需要读取 IP 地址前面几个 bit 就
知道如何区分该 IP 地址的网络部分和主机部分，这样的网络被称为有类地址（Classful IP Address），
如图 2-2 所示。
图 2-2 分类的 IP 地址
（1）A 类 IP 地址。指第 1 位二进制数为 0 的 IP 地址。A 类 IP 地址的前 8 位二进制数为网络位，
后 24 位二进制数为主机位。由于第 1 位二进制数为 0 ，A 类 IP 地址的理论范围为 〜
。另外，主机位全为 0 和全为 1 也有特殊作用，A 类地址的有效范围是 〜
。
（2）B 类 IP 地址。指前 2 位二进制数为 10 的 IP 地址。B 类 IP 地址的前 16 位二进制数为网络
位，后 16 位二进制数为主机位。由于前 2 位二进制数为 10，B 类 IP 地址的理论范围为 〜
。网络号 是被 IANA 保留的，不指派。B 类地址的有效范围是：〜
。
（3）C 类 IP 地址。指前 3 位二进制数为 110 的 IP 地址。C 类 IP 地址的前 24 位二进制数为网络
位，后 8 位二进制数为主机位。由于前 3 位二进制数为 110，C 类 IP 地址的理论范围为 〜
。网络号 是被 IANA 保留的，不指派。同样，一台主机能使用的 C 类地址的
有效范围是：〜。
（4）D 类 IP 地址：指前 4 位二进制数为 1110 的 IP 地址。D 类 IP 地址预留为组播地址。由于
前 4 位二进制数为 1110，D 类 IP 地址的理论范围为 〜。
（5）E 类 IP 地址：指前 4 位二进制数为 1111 的 IP 地址。E 类 IP 地址预留为保留地址。由于前 4
位二进制数为 1111，D 类 IP 地址的理论范围为 〜。
2．无类编址
随着互联网的快速发展，网络规模变得越来越庞大，有类 IP 地址的划分方式已经不能满足复杂
的网络需求。因此，无类 IP 地址（Classless IP Address）应运而生，它允许网络管理员根据实际需要
自由地分配子网掩码，提供了更灵活的网络划分方式。
无类网络是一种网络设计概念，它的主要特点是 IP 地址的子网划分不需要遵循传统的类别划分
规则，IP 地址的范围描述可按照人为意愿自己定义。在无类网络中，子网掩码的长度可以根据实际需
求进行灵活的配置，从而更有效地管理 IP 地址资源。
总之，有类 IP 地址的出现是为了解决 IP 地址的分配和管理问题，而无类 IP 地址则是为了解决
有类 IP 地址无法满足的复杂网络需求。
私网 IP 地址
我们曾提到 IP 地址是由 ICANN 来统一分配的，以保证任何一个 IP 地址在 Internet 上的唯一性。
其实，这里的 IP 地址是指公网 IP 地址。连接到 Internet 的网络设备必须具有由 ICANN 分配的公网 IP
地址。
但是，实际上有一些网络并不需要连接到 Internet，如一个企业的内部网络。这种网络中的网络
设备无须使用公网 IP 地址，只要同一网络中的网络设备的 IP 地址不发生冲突即可。
在 IP 地址的空间里，A、B、C 三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况，它们被称为私
网 IP 地址，如表 2-8 所示。
表 2-8 保留的 IP 地址空间
地址类型 保留的地址空间
A 类 〜
B 类 〜
C 类 〜
私网 IP 地址在 Internet 上是不可路由的。凡是 Internet 上的网络设备均不会接收、发送或者转发
源 IP 地址或目的 IP 地址在上述范围内的报文，这些 IP 地址只能用于私有网络。私网地址的使用使
得网络可以得到更为自由的扩展，因为同一个私网 IP 地址是可以在不同的私有网络中得到重复使用
的。
特殊 IP 地址
特殊 IP 地址主要是指在 IPv4 地址空间中，有一些 IP 地址被保留或特殊分配给特定的用途，而
不是用于一般的网络设备。以下是一些常见的特殊 IP 地址。
（1）网络地址（Network Address）：网络地址是用于标识一个网段，它不属于任何一个网络设备。
例如一个 C 类网络地址空间 ，它被保留作为网
络地址，不能分配给任何网络设备。
（2）广播地址（Broadcast Address）：广播地址是用于向本网段中的所有设备发送信息的 IP 地
址。IPv4 地址空间中的 为全局广播地址，它代表所有主机，可以用于向所有网络中
的设备发送广播信息。再比如说一个 C 类网络地址空间
，它被保留作为该网络的广播地址，作为向本网段中的所有设备发送信息的 IP 地址，不
能分配给任何网络设备。
（3）环回地址（Loopback Address）：环回地址是一个虚拟的 IP 地址，它用于标识一个网络设
备的本地连接。例如，IPv4 地址空间中的环回地址是 ，它被保留用于表示一个网络设备的本
地连接，往往用于环路测试。
（4）组播地址（Multicast Address）：组播地址是用于向多个网络设备发送信息的 IP 地址。例
如，IPv4 地址空间中的组播地址范围是 到 ，它们可以被用于向多个网络设
备发送组播信息。
这些特殊 IP 地址无法分配给设备，但是在网络设计和实现中起到重要作用，帮助网络工程师更
有效地管理和规划 IP 地址资源。
子网掩码
IP 地址由网络号和主机号两部分组成，那么在一个 IP 地址的 32 位中有多少位是网络号，又有多
少位是主机号呢？这个是通过 IP 地址对应的子网掩码（subnet mask）来确定的。子网掩码又叫网络
掩码、地址掩码、子网络遮罩，子网掩码不能独立存在，它必须结合 IP 地址一起使用。
1．子网掩码的组成
子网掩码与 IP 地址类似，也是由 32 位二进制数组成的一个地址。子网掩码的 32 位与 IP 地址的
32 位相对应，1 对应的部分为网络号，0 对应的部分为主机号，与 IP 地址不同的是，子网掩码中的二
进制数“1”和“0”是分别连续的。
2．子网掩码的格式
子网掩码一定是配合 IP 地址来使用的，也采用点分十进制表示法来表示，例如：子网掩码二进
制 ，表示为 。在和 IP 地址一起书写时也经常采
用子网掩码中二进制数“1”的位数来表示，即二进制的子网掩码中有几个“1”，就写为反斜杠加几。例
如，IP 地址 与其子网掩码 ，可写为 A、B、C 类地
址默认子网掩码二进制与十进制对应关系如表 2-9 所示。
表 2-9 A、B、C 类地址默认子网掩码二进制与十进制对应表
地址类型 点分十进制表示 子网掩码的二进制位
A 11111111 00000000 00000000 00000000
B 11111111 11111111 00000000 00000000
C 11111111 11111111 11111111 00000000
除了将 IP 地址划分成网络地址和主机地址两部分这个作用之外，通过子网掩码，还可以将一个
大的 IP 网络划分为若干小的子网络，从而提高网络可扩展性和可管理性。
子网划分
子网掩码的引入，使得无类编址方式可以完全后向兼容有类编址方式，即有类编址时，A 类地址
的子网掩码总是 ，B 类地址的子网掩码总是 ，C 类地址的子网掩码总是
。这样一来，所谓的有类编址便成为了无类编址的特例。使用无类编址时，子网掩码的
长度是可以根据需要而灵活变化的。
子网划分方式是从 IP 地址的主机位中借位组成子网位，即把主机位分成子网位和主机位两部分，
如图 2-3 所示。
图 2-3 子网划分示意图
划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的位数越多，可分配给主机的位数就越少，
也就是说，在一个子网中所包含的主机就越少。例如，一个 B 类网络 ，将主机号分为两部
分，其中 8 比特用于子网号，另外 8 比特用于主机号，那么这个 B 类网络就被分为 255 个子网，每
个子网可以容纳 254 台主机。
1．等长子网划分
等长子网划分就是将一个有类网络等分为多个网络，也就是等分成多个子网，所有子网都具有相
同的子网掩码。
例如，将 网络等分为 2 个子网，该网络的默认子网掩码为/24，要划分为 2 个子
网，只需要借用主机位 1 位作为子网位。因为二进制数 0 和 1 排列组合只有这两种组合，所有划分结
果的只有以上两种。同时，因借用主机位 1 位，子网掩码的位数也要相应+1，由原来的
（/24）变为 （/25）。主机位数用 n 表示，这里 n=7，每个子网的理论主机数为 27，去
除特殊 IP 地址 2 个，可用主机数为 27-2=126 个。最后划分结果如表 2-10 所示。
表 2-10 等长子网划分结果
网络地址 子网掩码 有效主机地址范围 可用主机数量 广播地址
〜 126
〜 126
2．变长子网掩码（VLSM，Variable Length Subnet Mask）
VLSM 是与有类编址相对应的一种子网划分方式。VLSM 的引入主要是为了更有效地解决 IP 地
址分配的浪费问题。在有类编址中，每个子网分配的 IP 地址数量相同，容易造成 IP 地址的浪费，因
为各子网的主机数量有多有少。而 VLSM 可以根据实际需求，为每个子网分配不同数量的 IP 地址，
从而提高了 IP 地址的利用率。
VLSM 允许在一个层次结构的网络中，使用多个不同的掩码，也即可以对一个经过子网划分的网
络再次划分。在 VLSM 中，可以根据不同网段中的主机个数使用不同长度的子网掩码，从而更灵活
地划分网络。
VLSM 的特点如下：
（1）提高 IP 地址利用率
VLSM 可以根据不同子网中的主机数量来灵活分配 IP 地址，避免了 IP 地址的浪费。
（2）增强网络规划灵活性
VLSM 使得网络规划更加灵活，可以根据实际需求来划分网络，提高了网络的可扩展性和可管理
性。
（3）支持无类路由协议
使用 VLSM 的网络设计需要支持无类路由协议（如 RIPv2、EIGRP 等），这些协议能够传递子网
掩码信息，使得子网信息可以精确区分，消除了不连续地址的问题。
VLSM 的详细描述见项目实施。
网络地址
如果给定一个具体的 IP 地址 ，子网掩码为 ，网络地址=（二进制的 IP 地
址）AND（地址掩码），具体运算如图 2-4 所示。
图 2-4 网络地址求法
【项目实施】
任务 企业网络子网划分
1．任务描述
蓝箭公司有研发部、生产部、财务部和销售部等部门，经过统计各部门对 IP 地址的需求量，研
发部需 120 个，生产部需 42 个，财务部需 29 个，销售部需 28 个，要求使用 这个网段
对 4 个部门进行 IP 地址分配。
2．实施步骤
先假设按照一般的固定子网掩码方式来划分这个 C 类 IP 地址，要将该 IP 分成四个子网的话，需
要使用 8 位主机位中的 2 位来用作子网号，n 位子网号可得到 2n 个子网，所以 2 位子网位可以得到 4
个子网，剩下的 6 位主机位有 28-n-2=62 个 IP 地址，根本满足不了研发部的需求，所以想通过固定长
度子网掩码来规划这个网络是行不通的。
VLSM 可以很好的解决这个问题，VLSM 能在子网中再划分子网，使一个大网络中划分的子网呈
现为层次性。我们可以把各级子网称为一级子网、二级子网。
（1）先分配研发部需要的 120 个 IP 地址
图 2-5 研发部子网划分
（2）分配生产部需要的 42 个 IP 地址
图 2-6 生产部子网划分
（3）分配财务部和销售部需要的 29 个和 28 个 IP 地址
图 2-7 财务部和销售部子网划分
蓝箭公司 IP 地址规划请款情况见表 2-11。
表 2-11 蓝箭公司 IP 地址规划
部门 网络地址 子网掩码 有效主机地址范围 可用主机数量
研发部 〜 126
生产部 〜 62
财务部 〜 30
销售部 〜 30
3．测试分析
蓝箭公司各部门的子网地址已规划完成，如图 2-8 所示，选取部分部门主管及员工的主机配置 IP
地址，测试新地址是否连通。其中，PC1、PC2 为研发部的主机，PC3 为生产部的主机，PC4、PC5
为财务部的主机，PC6 为销售部的主机，这里都选择各部门子网段中的前一、二个 IP 地址。
图 2-8 蓝箭公司接入层拓扑
具体各主机的 IP 地址分配如表 2-12 所示。
表 2-12 各部门主机 IP 地址分配
本端设备 部门子网 IP 地址 子网掩码
PC1 研发部
PC2 研发部
PC3 生产部
PC4 财务部
PC5 财务部
PC6 销售部
配置完所有主机 IP 地址后可以使用 ping 命令测进行网络连通性测试。在 PC1 的命令行窗口中输
入命令“ping ”，可以 ping 通。由此得出，两台主机之间可以通信，也就是说同属于一个子
网的主机之间可以通信。
在 PC1 的命令行窗口中输入命令“ping ”，PC1 发送给 PC3 的测试数据包全部丢失，
传输失败。由此可以得出，不属于同一子网的主机不能建立通信。
根据上述测试结果得出，IP 地址属于同一子网的主机之间可以建立通信，而不属于同一子网的主
机在没有部署路由的基础上无法正常通信。
【小结】
通过以上的任务实施，蓝箭公司的网络在原有基础上成功进行了重新规划，划分出 4 个新子网，
经过最终实验测试，新规划的 IP 地址能够稳定使用。
在项目实施过程中，我们首先对蓝箭公司现有的网络地址和 IP 地址需求进行了详细分析。在
此基础上，我们对原有的 C 类网络进行合理划分，成功划分出 4 个变长新子网，每个子网可提供不
等的 IP 地址，足以满足企业内部设备 IP 地址数量的需求以及今后的规模扩展，有效提高了 IP 地址
使用效率。
【作业】
（1）简述 IPv4 地址的分类？
（2）什么是可变长子网掩码（VLSM），它有什么优点？
