5.子网划分及分片相关计算

某公司网络使用 IP 地址空间 192.168.2.0/24，现需将其均分给 市场部 和 研发部 两个子网。已知：

🏢 市场部子网

🖥️ 已分配 IP 地址范围：192.168.2.1 ~ 192.168.2.30
🌐 路由器接口 IP：192.168.2.62
🔧 MTU = 1400 B

🔬 研发部子网

🖥️ 已分配 IP 地址范围：192.168.2.65 ~ 192.168.2.220
🌐 路由器接口 IP：192.168.2.190
🔧 MTU = 700 B

📡 题目考点 1：子网划分与IP分片

❓ 问题1

1. 📢 计算市场部子网的广播地址

2. 📢 计算研发部子网的子网地址

3. 📢 若每个主机仅分配一个 IP 地址，研发部子网还可以连接多少台主机？

❓ 问题2

假设主机 192.168.2.10 向主机 192.168.2.200 发送：

总长度 = 1400 B 的 IP 分组
IP 头部长度 = 20 B
路由器在通过接口 F1（研发部）转发时需分片

1. 📏 计算一个最大分片的数据字节数

2. 📏 计算至少需要分为几个分片

3. .📏 计算每个分片的片偏移量

📶 题目考点 2：TCP 拥塞控制

假设主机 A 和主机 B 已建立 TCP 连接，参数如下：

🧩 MSS = 2 KB
⏱️ 当拥塞窗口（cwnd）= 24 KB 时发生超时

❓ 问题：计算 cwnd 再次增长到 24 KB 所需的时间（RTT）

计算 cwnd 再次增长到 24 KB 所需的 时间（RTT）

📝 详细解答

🚦 考点1 问题 1：子网划分与主机数量

划分子网

原网络：192.168.2.0/24
均分为 2 个子网：192.168.2.0/25 和 192.168.2.128/25

市场部子网：`192.168.2.0/26`

🏠 子网地址：192.168.2.0
📢 广播地址：192.168.2.63
🖥️ 可用地址：192.168.2.1 ~ 192.168.2.62

研发部子网：`192.168.2.64/26`

🏠 子网地址：192.168.2.64
📢 广播地址：192.168.2.127
🖥️ 可用地址：192.168.2.65 ~ 192.168.2.126

✅ 答案：

市场部广播地址：192.168.2.63
研发部子网地址：192.168.2.64
研发部剩余主机数：126 - (220 - 65 + 1) = 126 - 156 → ❗超出范围（注：实际应为 192.168.2.128/25，剩余主机 = 254 - 220 = 34）

🚦考点1 问题2 ：IP 分片

原始分组：
- 总长度 = 1400 B
- 头部 = 20 B
- 数据 = 1380 B
研发部 MTU = 700 B → 分片数据 ≤ 700 - 20 = 680 B
最大分片数据：680 B（需为 8 的倍数）

分片方案：

第一片：680 B（偏移 0）
第二片：700 B（偏移 680 / 8 = 85）
- 剩余数据：1380 - 680 = 700 B（恰好可容纳）

✅ 答案：

最大分片数据：680 B
分片数量：2
片偏移量：0 和 85

🚦考点 2 ：TCP 拥塞控制

超时后：

🎚️ ssthresh = cwnd / 2 = 12 KB
🚀 cwnd = 1 MSS = 2 KB

慢启动阶段（指数增长）：

RTT	cwnd
1	4 KB
2	8 KB
3	12 KB（达到 `ssthresh`，转拥塞避免）

拥塞避免阶段（线性增长）：

RTT	cwnd
4	14 KB
5	16 KB
6	18 KB
7	20 KB
8	22 KB
9	24 KB

✅ 答案：9 RTT

📚 总结

🌐 子网划分：注意子网掩码和地址范围匹配
✂️ IP 分片：数据部分需为 8 的倍数，偏移量 = 前一数据长度 / 8
🚦 TCP 拥塞控制 ：
- 慢启动（指数增长）→ 拥塞避免（线性增长）
- 超时后重置 cwnd = 1 MSS

子网地址（Subnet Address）的定义

子网地址（也称为子网网络地址或子网号）是一个子网的起始 IP 地址，用于标识该子网的范围。它是该子网内所有主机的共同前缀，并且在该子网中，主机位全为 0。

子网地址的特点

不能分配给主机（因为它是网络标识）。
主机部分全为 0（例如，192.168.1.0/24 的子网地址是 192.168.1.0）。
用于路由决策，路由器用它来判断数据包应该发送到哪个子网。

如何计算子网地址？

给定一个 IP 地址和子网掩码，可以通过 "与"运算（AND）计算子网地址：

将 IP 地址和子网掩码转换为二进制。
逐位进行 AND 运算（1 AND 1 = 1，其他情况 = 0）。
结果就是子网地址。

例子

IP 地址 ：192.168.1.130
子网掩码：255.255.255.128（即 /25）

步骤 1：转换为二进制

192.168.1.130 → 11000000.10101000.00000001.10000010
255.255.255.128 → 11111111.11111111.11111111.10000000

步骤 2：进行 AND 运算

python 复制代码

IP:      11000000.10101000.00000001.10000010
Mask:    11111111.11111111.11111111.10000000
AND:     -----------------------------------
Subnet:  11000000.10101000.00000001.10000000

步骤 3：转换回十进制

11000000.10101000.00000001.10000000 → 192.168.1.128

✅ 子网地址 = 192.168.1.128

子网地址 vs. 广播地址 vs. 可用主机地址

类型	示例（192.168.1.128/25）	能否分配给主机？
子网地址	192.168.1.128	❌ 不能
广播地址	192.168.1.255	❌ 不能
可用主机地址	192.168.1.129 ~ 192.168.1.254	✅ 可以

总结

子网地址是子网的"起始点"，用于标识该子网。
计算方法：IP 地址 AND 子网掩码。
不能分配给主机，仅用于网络标识和路由。