IPv4 VLSM
IPv4 - 可变长子网掩码 (VLSM)
Section titled “IPv4 - 可变长子网掩码 (VLSM)”可变长子网掩码 (Variable Length Subnet Masking, VLSM) 是一种允许网络管理员将 IP 地址空间划分为不同大小子网的技术。这与固定长子网掩码 (Fixed Length Subnet Masking, FLSM) 不同，后者要求所有子网大小相同。VLSM 在最大程度地减少 IP 地址浪费方面非常高效，这对于有限的 IPv4 地址空间来说是一个关键问题。
考虑一个场景：一个组织拥有一个地址块，例如 192.168.1.0/24。这个 /24（无类别域间路由 - Classless Inter-Domain Routing, CIDR 表示法）表示前 24 位用于网络地址 (network address)，剩下 8 位用于主机 (hosts) (2^8 - 2 = 254 个可用 IP 地址)。如果这个组织有需求不同的部门——例如，销售部 (100 个主机)、采购部 (50 个主机)、财务部 (25 个主机) 和管理部 (5 个主机)——使用固定大小的子网将是低效的。VLSM 通过根据需求调整子网大小来解决这个问题。
VLSM 的核心思想是对子网进行再划分。这通过对一个更大的地址块的不同部分应用不同的子网掩码来实现。以下是针对上述示例实施 VLSM 的分步方法：
步骤 1：理解潜在的子网大小
Section titled “步骤 1：理解潜在的子网大小”在分配之前，了解不同的子网掩码 (subnet masks)（CIDR 前缀）为一个给定地址块提供的可用 IP 地址数量会很有帮助。例如：
- /25 (掩码 255.255.255.128): 128 个总 IP, 126 个可用主机 IP
- /26 (掩码 255.255.255.192): 64 个总 IP, 62 个可用主机 IP
- /27 (掩码 255.255.255.224): 32 个总 IP, 30 个可用主机 IP
- /28 (掩码 255.255.255.240): 16 个总 IP, 14 个可用主机 IP
- /29 (掩码 255.255.255.248): 8 个总 IP, 6 个可用主机 IP
- /30 (掩码 255.255.255.252): 4 个总 IP, 2 个可用主机 IP（常用于点对点链路）
注意：每个子网会保留两个地址：一个用于网络 ID (network ID)，一个用于广播地址 (broadcast address)。
步骤 2：按降序排列需求
Section titled “步骤 2：按降序排列需求”将主机需求从大到小列出。这对于高效分配至关重要。
- 销售部：100 个主机
- 采购部：50 个主机
- 财务部：25 个主机
- 管理部：5 个主机
步骤 3：为最大需求分配
Section titled “步骤 3：为最大需求分配”销售部需要 100 个主机。能满足这一需求的最小子网是 /25（126 个可用 IP）。
我们将 192.168.1.0/25 分配给销售部。该子网使用从 192.168.1.0 到 192.168.1.127 的地址。
- 网络 ID：192.168.1.0
- 可用范围：192.168.1.1 - 192.168.1.126
- 广播 ID：192.168.1.127
- 子网掩码：255.255.255.128
步骤 4：为次大需求分配
Section titled “步骤 4：为次大需求分配”采购部需要 50 个主机。下一个可用地址是 192.168.1.128。一个 /26 子网（62 个可用 IP）是合适的。
将 192.168.1.128/26 分配给采购部。该子网使用从 192.168.1.128 到 192.168.1.191 的地址。
- 网络 ID：192.168.1.128
- 可用范围：192.168.1.129 - 192.168.1.190
- 广播 ID：192.168.1.191
- 子网掩码：255.255.255.192
步骤 5：为财务部分配
Section titled “步骤 5：为财务部分配”财务部需要 25 个主机。下一个可用地址是 192.168.1.192。一个 /27 子网（30 个可用 IP）是合适的。
将 192.168.1.192/27 分配给财务部。该子网使用从 192.168.1.192 到 192.168.1.223 的地址。
- 网络 ID：192.168.1.192
- 可用范围：192.168.1.193 - 192.168.1.222
- 广播 ID：192.168.1.223
- 子网掩码：255.255.255.224
步骤 6：为管理部分配
Section titled “步骤 6：为管理部分配”管理部需要 5 个主机。下一个可用地址是 192.168.1.224。一个 /29 子网（6 个可用 IP）是合适的。
将 192.168.1.224/29 分配给管理部。该子网使用从 192.168.1.224 到 192.168.1.231 的地址。
- 网络 ID：192.168.1.224
- 可用范围：192.168.1.225 - 192.168.1.230
- 广播 ID：192.168.1.231
- 子网掩码：255.255.255.248
VLSM 分配总结：
Section titled “VLSM 分配总结：”通过使用 VLSM，管理员高效地分配了 IP 地址：
- 销售部：192.168.1.0/25（126 个主机）
- 采购部：192.168.1.128/26（62 个主机）
- 财务部：192.168.1.192/27（30 个主机）
- 管理部：192.168.1.224/29（6 个主机）
原始 /24 地址块中从 192.168.1.232 到 192.168.1.255 的地址仍可用于未来使用或点对点链路。这证明了 VLSM 在节省 IP 地址方面的效率，相比之下，为所有部门分配固定大小的子网会造成浪费。欲进一步学习，请研究像 OSPF 和 EIGRP 这样的路由协议 (routing protocols) 如何支持 VLSM。