IP地址和子网划分学习笔记之《子网掩码详解》

约定不等于承诺〃 2024-04-18 06:12 103阅读 0赞

要学习子网划分，首先就要必须知道子网掩码，只有掌握了子网掩码这部分内容，才能很好的理解和划分子网。

# 一、子网掩码 #

> IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机（`指网络号不同的主机之间的通信`）要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

## 1、子网掩码的概念及作用 ##

①、子网掩码（Subnet Mask）又叫网络掩码、地址掩码，必须结合IP地址一起对应使用。  
②、只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系（`即判断网段是否相同`），使网络正常工作。  
③、子网掩码和IP地址做二进制“与”运算(`具体过程：先把ip地址变成32位二进制，然后把子网掩码也变成32位二进制，然后做二进制“与运算”即可，“与运算”的结果再化成十进制就是网络号`)，分离出IP地址中的网络地址和主机地址，用于判断该IP地址是在本地网络上，还是在远程网络网上。  
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网，以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。

**见下图，解释了子网掩码和ip地址做二进制"与运算"，然后分离出`网络号`和`主机号`的过程**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwMjQxOTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 2、子网掩码的组成 ##

①、同IP地址一样，子网掩码是由长度为32位二进制数组成的一个地址。  
②、子网掩码32位与IP地址32位相对应，IP地址如果某位是网络地址，则子网掩码为1，否则为0。`举个栗子：如：子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000`

> 注：左边连续的1的个数代表网络号的长度，（使用时必须是连续的，理论上也可以不连续），右边连续的0的个数代表主机号的长度。

## 3、子网掩码的表示方法 ##

#### ①、点分十进制表示法 ####

二进制转换十进制，每8位用点号隔开  
例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0

#### ②、CIDR斜线记法 ####

IP地址/n  
**例1**：192.168.1.100/24，（`解释：这里的24的意思可以这样来理解，先把ip地址化成32位二进制数，然后前24位表示的是网络号，剩下的表示主机号`）其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000  
**例2**：172.16.198.12/20（`解释：这里的20的意思可以这样来理解，先把ip地址化成32位二进制数，然后前20位表示的是网络号，剩下的表示主机号`），其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000  
不难发现，例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。

> 注：n为1到32的数字，表示子网掩码中网络号的长度，通过n的个数确定子网的主机数有2^(32-n)-2个（-2的原因：主`机位全为0时表示本网络的网络地址，主机位全为1时表示本网络的广播地址，这是两个特殊地址`）。

## 4、为什么要使用子网掩码？ ##

前面说道，子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址，那为什么要分离呢？因为两台主机要通信，首先要判断是否处于同一网段，即网络地址是否相同。如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关（`指路由器`）将数据包转发送到目的地。

> 可以这么简单的理解：A主机要与B主机通信，A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行And与运算，看得出的结果：  
> 1、结果如果相同，则说明这两台主机是处于同一个网段，这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址，B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。  
> 2、如果结果不同，这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关，网关再根据B主机的IP地址来查询路由表，再将数据包继续传递转发，最终送达到目的地B。

`重点：计算机的网关（Gateway）就是到其他网段的出口，也就是路由器接口IP地址（注意：这是路由器的接口ip地址，不是路由器自己本身的ip,本文下面会有讲解这两个的区别的）。路由器接口使用的IP地址可以是本网段中任何一个地址，不过通常使用该网段的第一个可用的地址或最后一个可用的地址，这是为了尽可能避免和本网段中的主机地址冲突。`

在如下拓扑图示例中，A与B，C与D，都可以直接相互通信（都是属于各自同一网段，不用经过路由器），但是A与C，A与D，B与C，B与D它们之间不属于同一网段，所以它们通信是要经过本地网关，然后路由器根据对方IP地址，在路由表中查找恰好有匹配到对方IP地址的直连路由，于是从另一边网关接口转发出去实现互连。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwMjQxOTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**讲解：图中的路由器的接口ip有两个，一个是192.168.10.1，另一个是192.168.11.1, 这是接口ip,接口ip之间就相当于加了中间桥梁一样，接口ip之间可以相互通信。 路由器自己本身其实也有ip，只是这里我们不做考虑。**

## 4、子网掩码的分类 ##

#### ①、缺省子网掩码 ####

未做子网划分的IP地址：网络号＋主机号  
（提示，ABCDE类网络讲解请参考：[https://blog.csdn.net/qq\_40241957/article/details/100520709][https_blog.csdn.net_qq_40241957_article_details_100520709]）  
A类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0，用CIDR表示为/8

B类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0，用CIDR表示为/16

C类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0，用CIDR表示为/24

#### ②、自定义子网掩码 ####

将一个网络划分子网后，把原本的主机号位置的一部分给了子网号，余下的才是给了子网的主机号。其形式如下：  
做子网划分后的IP地址：网络号＋子网号＋子网主机号（`解释：这里把原主机号做了进一步划分拆解，拆解成了子网号+子网主机号`）  
比如：192.168.1.0/30这个地址本来属于c类的（**只需要通过ip地址的第一个字节，就可以判断是哪一类地址，一看这个ip地址的第一个字节是192，所以是C类地址**），标准/24的，但是如果一个地方的人只有几个人用这个网段的地址给/24的，最多可以254个人用，浪费，所以在这个基础上再划分子网号＋子网主机号，子网主机号只用最后32-30=2位，30-24=6位就表示子网号了

再举个栗子：  
如：192.168.1.100/25，（**解释：一看这个ip地址的第一个字节是192，所以是C类地址，而C类地址的特点是前3个字节都是网络号，第4个字节是主机号。如果不懂ABCDE五类地址的划分，请回顾文章：**[https://blog.csdn.net/qq\_40241957/article/details/100520709][https_blog.csdn.net_qq_40241957_article_details_100520709]）其子网掩码表示：255.255.255.128  
意思就是将192.168.1.0这个网段的主机位的最高1位划分为了子网。关于子网划分将在下篇文章讲到，这里不在阐述。

## 5、子网掩码和IP地址的关系 ##

子网掩码是用来判断任意两台主机的IP地址是否属于同一网络的依据，就是拿双方主机的IP地址和自己主机的子网掩码做与运算，如结果为同一网络，就可以直接通信。

> **And按位与运算：**  
> 与运算是计算机中一种基本的逻辑运算方式，符号表示为&，也可以表示为 and。  
> 参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。  
> 运算规则：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1；  
> 即：两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0

**如何根据IP地址和子网掩码，计算网络地址：**  
①、将IP地址与子网掩码转换成二进制数。  
②、将二进制形式的 IP 地址与子网掩码做“与”运算。  
③、将得出的结果转化为十进制，便得到网络地址。

如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwMjQxOTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

> **网络地址计算小技巧**：IP地址和子网掩码做与运算，把IP地址的主机位直接归0，就快速得到网络地址。所以只要一看到IP地址和子网掩码，就能马上确认网络地址。  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwMjQxOTU3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

本文参考自：https://blog.51cto.com/6930123/2112748

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