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IP、子网掩码、网络号和主机号的关系

2023-05-16

 IPV4的IP地址格式通常表示为xxx.xxx.xxx.xxx，其中xxx为十进制数，取值范围是[0，255]，若用16进制表示则为xx.xx.xx.xx，其中xx的取值范围是[0,FF]。IP地址使用二进制位表示时，它共占4x8=32个二进制位，前n个二进制为表示网络ID，即网络号，后32-n个二进制位表示每个子网段的主机IP地址，其中n是根据各个子网内主机的数量的最大值来决定，即2^(32-n)>=max(各子网内主机数num)。

比如在建设实验室时，想让每个机房的主机分别在各自的子网内，每个机房内最多配置200台电脑，那么通过2^(32-n)>=200(各子网内主机num)可以计算出n=24，即IP地址的前24位作为每个子网的网络号，后8位作为子网内的主机号。注意这256个IP地址的主机号中（[000000000-11111111]即[0-255]），其中主机号全0即表示当前的子网的网络号，全1的通常是广播地址，这两个都不能用作实际机器的IP地址。

路由器在确认IP是否属于本子网时是通过子网掩码来区分。网络号所占的位全1，其余为全0即是子网掩码，如上面8位主机号，其子网掩码为（255.255.255.0），子网掩码与IP地址按位与，其结果中，主机号全为0，剩余高位即为此IP的子网号/网络号。

IP地址：192.168.1.1，子网掩码：255.255.255.0。

11000000.10110000.00000001.00000001

11111111.11111111.11111111.00000000

按位相与得：

11000000.10110000.00000001.00000000

即网络号为192.168.1.0


如何将一个网络分为两个子网？

 

如将网络40.15.0.0分为两个子网，第一个子网是40.15.0.0/17，那么第二个子网将会是（）。

解：

子网划分是通过借用IP地址的若干位主机位来充当子网地址从而将原网络划分为若干子网而实现的。划分子网时，随着子网地址借用主机位数的增多，子网的数目随之增加，而每个子网中的可用主机数逐渐减少。以C类网络为例，原有8位主机位，2的8次方即256个主机地址，默认子网掩码255.255.255.0。借用1位主机位，产生2个子网，每个子网有126个主机地址；借用2位主机位，产生4个子网，每个子网有62个主机地址……每个网中，第一个IP地址（即主机部分全部为0的IP）和最后一个IP（即主机部分全部为1的IP）不能分配给主机使用，所以每个子网的可用IP地址数为总IP地址数量减2；根据子网ID借用的主机位数，我们可以计算出划分的子网数、掩码、每个子网主机数，列表如下：

　 ① 划分子网数 ② 子网位数 ③ 子网掩码（二进制） ④ 子网掩码（十进制） ⑤ 每个子网主机数

 　① 1～2 ② 1 ③ 11111111.11111111.11111111.10000000 ④ 255.255.255.128 ⑤ 126

 　① 3～4 ② 2 ③ 11111111.11111111.11111111.11000000 ④ 255.255.255.192 ⑤ 62

 　① 5～8 ② 3 ③ 11111111.11111111.11111111.11100000 ④ 255.255.255.224 ⑤ 30

    ① 9～16 ② 4 ③ 11111111.11111111.11111111.11110000 ④ 255.255.255.240 ⑤ 14

 　① 17～32 ② 5 ③ 11111111.11111111.11111111.11111000 ④ 255.255.255.248 ⑤ 6

     ① 33～64 ② 6 ③ 11111111.11111111.11111111.11111100 ④ 255.255.255.252 ⑤ 2

第一个子网是40.15.0.0/17，即表示网络号占前17位，后15位表示主机号。第一个子网二进制可表示为（40.15.00000000.00000000），其中40.15占前16位，网络号占17位，分为两个子网，必定是第17位不同，第一个子网的第17位为0，那么第二个子网的第17位则为1，即（40.15.10000000.00000000），即40.15.128.0/17，这两个子网的子网掩码分别是（255.255.0.0和255.255.128.0）。

如何通过已知IP和子网掩码，判断IP属于同一网段？

 

已知IP：10.110.12.29，Mask：255.255.255.224，判断与已知IP属于同一网段的是哪个（）。

A.10.110.12.0

B.10.110.12.30

C.10.110.12.31

D.10.110.12.32

子网掩码转换为二进制表示（11111111.11111111.11111111.11100000），可知后5位是主机号。

用已知IP与Mask按位相与可得子网络号为10.110.12.0。

又因本网段内主机号为5位，则本网段内IP地址可选范围是[10.110.12.0，10.110.12.31]，又因主机号位全0表示子网络号，全1用于广播地址，则IP地址范围是[10.110.12.1，10.110.12.30]，可知B符合。
 

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