计算机网络：一文带你了解子网掩码相关的知识

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这里推荐一篇实用的文章：人工智能中的深度学习：原理与实践，作者：【远方2.0】。

这篇文章作者主要分享什么是深度学习以及深度学习的原理特征，深度学习（Deep Learning）是机器学习的一个分支，旨在通过模拟人脑的神经网络结构来解决复杂的任务。深度学习通过多层神经网络，自动从数据中学习特征，避免了传统机器学习中手动特征工程的繁琐过程。

今天和大家分享计算机网络当中子网划分中的关键子网掩码相关的知识，感兴趣的朋友可以一起来学习一下！

一、子网掩码的基本概念

1.1 概念

子网掩码是一个32位的二进制数字，它主要用来区分IP地址中的网络ID和主机ID。展示形式和IP地址一样，以四个十进制数表示，每个数的取值范围是0 - 255。例如，常见的子网掩码有255.255.255.0。简单来说子网掩码是一种位掩码，通过特定的二进制位模式来标识网络ID和主机ID的边界。

注意：子网掩码不能单独使用，必须配合IP地址使用。

子网掩码的每个八位组（即每个用点分隔的部分）在十进制中的取值是有限定的，必须表示连续的一串 1 后面跟着连续的一串 0,所以子网掩码的每个八位组的合法十进制取值为：0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 和 255 。具体如下：

0 (00000000)：没有位用于标识网络部分。

128 (10000000)：最左边的一个位为 1。

192 (11000000)：最左边的两个位为 1。

224 (11100000)：最左边的三个位为 1。

240 (11110000)：最左边的四个位为 1。

248 (11111000)：最左边的五个位为 1。

252 (11111100)：最左边的六个位为 1。

254 (11111110)：最左边的七个位为 1。

255 (11111111)：所有位均为 1。

1.2 二进制表示

这里以255.255.255.0为例，

其对应的二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000。在这个二进制表示中，左侧连续的1表示网络ID，右侧第一个0开始到结束表示主机ID。对于一个IP地址为192.168.1.100，如果子网掩码是255.255.255.0，那么在进行网络地址计算时，就是将IP地址和子网掩码按位进行逻辑与运算。192.168.1.100的二进制表示为11000000.10101000.00000001.01100100，

与子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000进行逻辑与运算（按位与：1与1得1，1与0得0），得到的结果是11000000.10101000.00000001.00000000，即192.168.1.0，该结果就是网络地址。

三、子网掩码与IP地址的关系

3.1 逻辑与运算

逻辑与运算是子网掩码和IP地址相互作用以确定网络地址的核心操作。当进行这个运算时，IP地址中的每一位与子网掩码中对应的位进行比较。如果子网掩码中的位是1，那么IP地址中的对应位就被保留为网络地址的一部分；如果子网掩码中的位是0，那么IP地址中的对应位就被忽略（在确定网络地址时）。

例如，考虑IP地址10.1.1.10（二进制表示为00001010.00000001.00000001.00001010）和子网掩码255.255.255.0（二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000）。按位进行逻辑与运算后，得到的结果是00001010.00000001.00000001.00000000，即10.1.1.0，这就是网络地址。这种运算机制精确地确定了IP地址中的网络部分，从而为网络的组织和管理提供了基础。

3.2 网络地址、主机地址的界定

子网掩码明确地界定了IP地址中的网络部分和主机部分。网络地址是网络中所有设备共享的标识，它用于确定设备所属的网络。

而主机地址则是在该网络内部用于唯一标识每个设备的部分。以一个子网掩码为255.255.255.0的网络为例，如果网络地址是192.168.1.0，那么在这个网络中的主机地址可以是192.168.1.1到192.168.1.254（总共254个可用主机地址，因为要排除网络地址192.168.1.0和广播地址192.168.1.255）。

网络地址在网络间的路由中起到引导数据流向的作用，而主机地址则用于在特定网络内部准确地定位和通信到某个设备。

四、子网掩码的作用

4.1 子网划分

子网划分是子网掩码最重要的功能之一。子网划分可以根据不同的组织、部门或者地理位置等因素来进行。

例如，一个大型企业可能有多个部门，如财务部、人事部、技术部等。企业可能从网络服务提供商那里得到一个大的网络地址段，如192.168.0.0，子网掩码为255.255.255.0。如果想划分出三个子网，可以修改子网掩码，如改成255.255.255.192。这个新的子网掩码将原来的网络划分成了四个子网（子网数量 = 2 ^ n，其中n是子网掩码中新增的1的个数，这里n = 2，所以子网数量为2 ^ 2 = 4）。这四个子网的网络地址可能分别是192.168.0.0、192.168.0.64、192.168.0.128和192.168.0.192。通过子网划分，每个部门可以使用一个独立的子网，这样可以更好地管理网络资源，提高网络的灵活性和可扩展性。

4.2 提高网络管理效率

子网掩码有助于提高网络管理效率。在子网划分的基础上，管理员可以对不同的子网进行单独的管理。例如，对于不同部门的子网，可以分别设置不同的网络策略，如访问控制策略、IP地址分配策略等。在IP地址分配方面，可以根据每个子网的规模和需求，合理地分配IP地址，避免IP地址的浪费。同时，当网络中出现问题时，通过子网的划分可以更容易地定位问题所在的子网，从而加快故障排除的速度。例如，如果某个部门的子网出现网络故障，管理员可以首先将排查范围缩小到该部门的子网内，而不是在整个企业网络中进行无头绪的搜索。

4.3 增强网络安全性

子网掩码在增强网络安全性方面也有着重要的作用。通过子网划分，不同的子网之间形成了一定的隔离。例如，财务部的子网可能存放着企业的敏感财务数据，通过子网划分，可以设置访问控制，只允许特定的IP地址或者子网访问财务部的子网，从而有效地防止非法访问。此外，子网划分还可以限制广播域。在网络中，广播消息会占用网络带宽，如果没有子网划分，一个大型网络中的广播消息可能会在整个网络中传播，导致网络拥塞，也就是所谓的广播风暴。通过将网络划分成子网，可以将广播域限制在子网内部，减少广播风暴对整个网络的影响，提高网络的稳定性和安全性。

五、常见的子网掩码类型

5.1 A类地址子网掩码

A类地址的范围是1.0.0.0 - 126.0.0.0。A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0，其在二进制下的表示为11111111.00000000.00000000.00000000。在A类地址中，第一个字节表示网络部分，后面三个字节表示主机部分。所以A类地址可以容纳非常多的主机，理论上可以容纳2 ^ 24 - 2 = 16777214台主机（减去网络地址和广播地址）。A类地址适用于大型网络，如大型跨国企业或者互联网服务提供商的网络。由于其能够容纳大量的主机，所以在早期的互联网架构中，一些大型的网络组织使用A类地址来构建其网络体系。

5.2 B类地址子网掩码

B类地址的范围是128.0.0.0 - 191.0.0.0。B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0，二进制表示为11111111.11111111.00000000.00000000。B类地址的前两个字节表示网络部分，后两个字节表示主机部分。它所能容纳的主机数量为2 ^ 16 - 2 = 65534台主机。B类地址适用于中型规模的网络，如中型企业或者较大的校园网络等。这些网络的规模既不像A类地址所适用的网络那么庞大，但又比C类地址所能容纳的网络规模要大，B类地址在网络规模和主机数量的平衡上提供了一个合适的选择。

5.3 C类地址子网掩码

C类地址的范围是192.0.0.0 - 223.0.0.0。C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0，二进制形式为11111111.11111111.11111111.00000000。C类地址的前三个字节表示网络部分，最后一个字节表示主机部分。它能容纳的主机数量为2 ^ 8 - 2 = 254台主机。C类地址适用于小型网络，如小型办公室网络或者家庭网络等。由于其主机数量相对较少，所以非常适合规模较小、设备数量有限的网络环境。

六、子网划分示例

假设我们有一个C类网络地址：192.168.1.0，其默认子网掩码为255.255.255.0。这个网络在默认情况下可以容纳254台主机（因为要减去网络地址192.168.1.0和广播地址192.168.1.255）。

6.1 划分成两个子网

若要将这个网络划分成两个子网，我们需要从主机位借1位来作为子网位。

新的子网掩码变为255.255.255.128

（二进制为11111111.11111111.11111111.10000000）。

此时就得到了两个子网：

子网1：

网络地址：192.168.1.0

广播地址：192.168.1.127

可用主机地址范围：192.168.1.1 - 192.168.1.126

子网2：

● 网络地址：192.168.1.128

● 广播地址：192.168.1.255

● 可用主机地址范围：192.168.1.129 - 192.168.1.254

6.2 划分成四个子网

如果要划分成四个子网，需要从主机位借2位。

新的子网掩码为255.255.255.192（二进制为11111111.11111111.11111111.11000000）。

得到的四个子网如下：

子网1：

● 网络地址：192.168.1.0

● 广播地址：192.168.1.63

● 可用主机地址范围：192.168.1.1 - 192.168.1.62

子网2：

● 网络地址：192.168.1.64

● 广播地址：192.168.1.127

● 可用主机地址范围：192.168.1.65 - 192.168.1.126

子网3：

● 网络地址：192.168.1.128

● 广播地址：192.168.1.191

● 可用主机地址范围：192.168.1.129 - 192.168.1.190

子网4：

● 网络地址：192.168.1.192

● 广播地址：192.168.1.255

● 可用主机地址范围：192.168.1.193 - 192.168.1.254

七、总结

以上是子网掩码相关的知识介绍，大家如果有什么问题欢迎评论区沟通交流！