[转载]Internet子网
信息来源：邪恶八进制信息安全团队（[url]www.eviloctal.com[/url]）1. 产生原因
整个Internet看起来是两级结构：第一级是Internet整体，下一层是各个网络，每个网络均有自己的网络号，但是就Internet来说，它的拓朴结构并没有层次结构。在这个两层结构中，每台主机把自己所处的网络看成是一个整体。但是有些时候这样并不够，有些机构发现两级并不够用，于是就有了把一个给定网络划分为一系列子网的方法。
三层模型对于中等大小机构（如，大学或几幢楼的公司）的网络是很有用的，它需要多个LAN线缆以覆盖一个“局部地区”，每个LAN可以被作为一个子网。
使用一个或多个线缆来覆盖园区的原因有以下几个：
- 技术的不同：一个环境中可以使用不同类型的LAN，如Ethernet，令牌网。
- 技术的限制：由于电参数的，许多LAN技术对于连接的主机数目，线缆的最大长度都有限制。
- 网络拥塞：一个LAN的小子网的主机占据大量的带宽是有可能的。解决的方法是把主机分成能相互通讯的机群。
- 点对点连接：有时被称为“局域”，如大学校园，就使用LAN技术被分成两个相距很远的部分，这时，就需要高速点对点连接这几个LAN。
使用多于一个的LAN的机构有三种指定Internet地址的方法：
1. 直接指定独立的网络号，不使用什么子网；
2. 对整个机构使用同一个网络号，而不关心主机在哪个LAN上，这也称为透明子网；
3. 第三种方法与第二种方法大部分是相同的，只是每台主机都会明白自己在哪个子网上，这也称为显式子网。
每种方法都有不足。第一种方法会导致可用的网络地址大大减少，对路由表的占用也是巨大的，而现在应用的网关所支持的路由表往往大小有限，最好不要使用这种方法。
第二种方法要使用一些规则使得所有的LAN看起来象一个Internet网络，这也有点问题，对于网桥来说，要知道一台主机是哪一个网段的可是不容易，如果使用广播的话，随着网络内主机数目的增加，广播的开销可不少呢，而且网桥内所需要的缓存就要随着网络内主机数目的增加而增加，这也不是一个小问题。
第三种方法很明显支持子网，但是显式地支持子网需要对Internet协议进行修改。但是，这样的修改是微小的，而且一旦使用了会一劳永逸地解决问题。而且这各种解决方法对于没有使用子网技术的主机也一样适用，如果能够有技术使主机透明地使用子网技术就更妙了。
2. 子网寻址标准
上面已经解释了产生子网寻址的原因，下面我们看一下如何改变主机软件以适应这种改变。
2.1. Internet地址解释
假设一个机构有了一个网络号，并希望把这个网络划分为子网并指定主机地址，那应该怎么办呢？对于Internet地址来说，地址的本地地址部分规定很少，下面是几个表示子网号的方法：
1. 变长域：子网号域的长度可以可以是变长的，虽然在每个网络内部是一样的，但是网络与网络之间可能是不同的，如果子网号域长度为0，则没有使用过子网技术。
2. 定长域：这个概念与变长域是相反的，这里就不多说了。
3. 自编码变长域：正如网络号可以由高位字节定义，子网的长度也可以相似处理。
4. 自编码定长域：这个概念与变长域是相反的，这里就不多说了。
5. 掩码位：使用掩码来确定哪些位可以表示子网号。
如何进行选择呢？当然我们现在知道我们最后选择了掩码位的方法，因为它十分灵活，而且相对起来实现比较容易。
这样，一个Internet地址可以这样解释：
<network-number><subnet-number><host-number>
这里<network-number>由IP定义，<host-number>至少一位，而<subnet-number>对于给定网络是定的，不需要再有什么多余的信息用于<subnet-number>或<host-number>，如果<subnet-number>长度为0，则没有使用子网技术。因为使用了掩码，所以子网不需要相邻，但是一般在应用的时候应该保持子网是相邻的。
2.2. 为支持子网对主机软件的改变
在大部分的IP实现中都有代码完成以下功能：决定一个数据报是发向本网呢还是发向网关。这段代码通常的模样是下面的样子：
IF ip_net_number(dg.ip_dest) = ip_net_number(my_ip_addr)
THEN send_dg_locally(dg, dg.ip_dest)
ELSE send_dg_locally(dg, gateway_to(ip_net_number(dg.ip_dest)))
（如果代码支持多连接网络，那代码会更复杂一些，但这里不做这方面的讨论了。）
为了支持子网，应该保存一个或多个32位数据，记为my_ip_mask，它是一些0和1的序列，其中1对应于子网号的位置，有了这个，我们上面看到的代码就会变成下面的样子：
IF bitwise_and(dg.ip_dest, my_ip_mask) = bitwise_and(my_ip_addr, my_ip_mask)
THEN send_dg_locally(dg, dg.ip_dest)
ELSE send_dg_locally(dg, gateway_to(bitwise_and(dg.ip_dest, my_ip_mask)))
2.3. 寻找地址掩码
一台主机如何知道它正连接的子网的子网掩码呢？在启动时它又如何知道自己的地址呢，又如何知道网关是什么呢？有两种解决方法：一种是采用固定信息的方法，另一种是基于广播协议的解决方法。下面我们就仔细介绍一下这两种方法。
固定信息是磁盘上的一个文件，它用来保存网络配置数据，但是随着无盘站的增多，这种方法不怎么具有通用性了。而基于广播协议的方法，我想大家如何熟悉反向地址解析协议的话，一定不会感觉到陌生了。我们都知道在广播的时候会占用大量的通信带宽，所以尽量要把广播的内容一次广播完，这就需要知道类似IP地址，网关的硬件地址等等信息，尽量能够把这些信息一定广播完毕，在无盘站中，工作站在启动时一次获得所有的相关数据，这样可以减少广播的次数。
在获得子网掩码的时候，可以通过ICMP协议进行，ICMP协议的具体内容请大家参阅相关资料。当然了，如果一台主机和多个网络连接，那么它必须找到每个网络的子网掩码。
一个潜在的问题现在来了，如果主机在尝试了几次后不能成功，那它会以下面三种方法解释自己碰到的情况：
1. 本地网络与其它网络不连通。
2. 未使用子网，所以得不到回应。
3. 本地网的所有网关都失效了。
第一二种情况说明地址掩码和Internet网络号一致，第三种情况下什么也无法了解，所以就假设它也处于第一二种情况下，这样可能会是错误的，但是当网关恢复后会纠正这一错误。最后，需要提醒用户的是主机不是非要使用ICMP协议寻找地址掩码，所以最好使用硬件文件保存相应的配置信息。
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