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子网掩码

2023-05-16

子网掩码(subnet mask)是每个网管必须要掌握的基础知识，只有掌握它，才能够真正理解TCP/IP协议的设置。以下我们就来深入浅出地讲解什么是子网掩码。

　　IP地址的结构
　　要想理解什么是子网掩码，就不能不了解IP地址的构成。互联网是由许多小型网络构成的，每个网络上都有许多主机，这样便构成了一个有层次的结构。IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点，将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分，以便于IP地址的寻址操作。

　　IP地址的网络号和主机号各是多少位呢？如果不指定，就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号，这就需要通过子网掩码来实现。

　　子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

　　子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。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，使网络正常工作。

　　子网掩码的术语是扩展的网络前缀码不是一个地址，但是可以确定一个网络层地址哪一部分是网络号，哪一部分是主机号，1 的部分代表网络号，掩码为 0的部分代表主机号。子网掩码的作用就是获取主机 IP的网络地址信息，用于区别主机通信不同情况，由此选择不同路。其中 A类地址的默认子网掩码为 255.0.0.0；B类地址的默认子网掩码为 255.255.0.0；C类地址的默认子网掩码为：255.255.255.0。

　　如何通过子网掩码来确定网络号或者网络地址？

　　通过 IP 地址的二进制与子网掩码的二进制进行与运算进行定某个设备的网络地址，

　　也就是说通过子网掩码分辨一个网络的网络部分和主机部分子网掩码一旦设置，网络地址和主机地址就固定了。

　　相对于使用子网掩码来识别网络地址，早期的使用类别进行网络地址的分类存在着地址大量浪费的不足。

　　子网一个最显著的特征就是具有子网掩码。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，也可以使用十进制的形式。例如，为二进制形式的子网掩码：11111111111111111111111100000000，采用十进制的形式为：255.255.255.0。

　　1.子网掩码的概念

　　子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

　　2.确定子网掩码数
　　用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。

　　定义子网掩码的步骤为：

　　A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”，该网络地址为C类IP地址，网络标识为“210.73”，主机标识为“a.b”。

　　B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要12个子网，将来可能需要16个。用第三个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”（即把第三字节的最后四位作为主机位，其实在这里有个简单的规律，非网络位的前几位置1原网络就被分为2的几次方个网络，这样原来网络就被分成了2的4次方16个子网），即第三个字节为“11110000”，这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。

　　C、把对应初始网络的各个位都置为“1”，即前两个字节都置为“1”，第四个字节都置为“0”，则子网掩码的间断二进制形式为：“11111111.11111111.11110000.00000000”

　　D、把这个数转化为间断十进制形式为：“255.255.240.0”

　　这个数为该网络的子网掩码。

　　3.IP掩码的标注

　　A、无子网的标注法

　　对无子网的IP地址，可写成主机号为0的掩码。如IP地址210.73.140.5，掩码为255.255.255.0，也可以缺省掩码，只写IP地址。

　　B、有子网的标注法

　　有子网时，一定要二者配对出现。以C类地址为例。

　　1.IP地址中的前3个字节表示网络号，后一个字节既表明子网号，又说明主机号，还说明两个IP地址是否属于同一个网段。如果属于同一网络区间，这两个地址间的信息交换就不通过路由器。如果不属同一网络区间，也就是子网号不同，两个地址的信息交换就要通过路由器进行。例如：对于IP地址为210.73.140.5的主机来说，其主机标识为00000101，对于IP地址为210.73.140.16的主机来说它的主机标识为00010000，以上两个主机标识的前面三位全是000，说明这两个IP地址在同一个网络区域中，这两台主机在交换信息时不需要通过路由器进行。210.73.60.1的主机标识为00000001，210.73.60.252的主机标识为11111100，这两个主机标识的前面三位000与111不同，说明二者在不同的网络区域，要交换信息需要通过路由器。其子网上主机号各为1和252。

　　2.掩码的功用是说明有子网和有几个子网，但子网数只能表示为一个范围，不能确切讲具体几个子网，掩码不说明具体子网号，有子网的掩码格式(对C类地址)。

　　子网掩码的表示方法

　　子网掩码通常有以下2种格式的表示方法：

　　1. 通过与IP地址格式相同的点分十进制表示

　　如：255.0.0.0 或 255.255.255.128

　　2. 在IP地址后加上"/"符号以及1-32的数字，其中1-32的数字表示子网掩码中网络标识位的长度

　　如：192.168.1.1/24 的子网掩码也可以表示为 255.255.255.0

　　子网掩码和ip地址的关系

　　注意这讲的都是有类网！

　　子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据。

　　最为简单的理解就是两台计算机各自的IP地址与子网掩码进行AND运算后，如果得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的，可以进行直接的通讯。就这么简单。

　　请看以下示例：

　　运算演示之一：aa

　　I P 地址　192.168.0.1

　　子网掩码　255.255.255.0

　　AND运算 (AND运算法则：1 与 1 = 1 ,1 与 0 = 0 ,0 与 1 = 0 ,0 与 0 = 0 ,即当对应位均为1时结果为1，其余为0。)

　　转化为二进制进行运算：

　　I P 地址　11000000.10101000.00000000.00000001

　　子网掩码　11111111.11111111.11111111.00000000

　　AND运算

　　11000000.10101000.00000000.00000000

　　转化为十进制后为：

　　192.168.0.0

　　运算演示之二：

　　I P 地址　192.168.0.254

　　子网掩码　255.255.255.0

　　AND运算

　　转化为二进制进行运算：

　　I P 地址　11000000.10101000.00000000.11111110

　　子网掩码　11111111.11111111.11111111.00000000

　　AND运算

　　11000000.10101000.00000000.00000000

　　转化为十进制后为：

　　192.168.0.0

　　运算演示之三：

　　I P 地址　192.168.0.4

　　子网掩码　255.255.255.0

　　AND运算

　　转化为二进制进行运算：

　　I P 地址　11000000.10101000.00000000.00000100

　　子网掩码　11111111.11111111.11111111.00000000

　　AND运算

　　11000000.10101000.00000000.00000000

　　转化为十进制后为：

　　192.168.0.0

　　通过以上对三组计算机IP地址与子网掩码的AND运算后，我们可以看到它运算结果是一样的。均为192.168.0.0

　　所以计算机就会把这三台计算机视为是同一子网络，然后进行通讯的。我现在单位使用的代理服务器，内部网络就是这样规划的。

　　也许你又要问，这样的子网掩码究竟有多少了IP地址可以用呢？你可以这样算。

　　根据上面我们可以看出，局域网内部的ip地址是我们自己规定的（当然和其他的ip地址是一样的），这个是由子网掩码决定的通过对255.255.255.0的分析。可得出：

　　前三位IP码由分配下来的数字就只能固定为192.168.0　所以就只剩下了最后的一位了，那么显而易见了，ip地址只能有（2的8次方-2），即256-2=254，一般主机地址全为0或者1（二进制）有其特殊的作用。

　　那么你可能要问了:如果我的子网掩码不是255.255.255.0呢？你也可以这样做啊假设你的子网掩码是255.255.128.0

　　那么你的局域网内的ip地址的前两位肯定是固定的了

　　这样，你就可以按照下边的计算来看看同一个子网内到底能有多少台机器

　　1、十进制128 = 二进制1000 0000

　　2、IP码要和子网掩码进行AND运算

　　3、

　　I P 地址　11000000.10101000.1*******.********

　　子网掩码　11111111.11111111.10000000.00000000

　　AND运算

　　11000000.10101000.10000000.00000000

　　转化为十进制后为：

　　192 . 168. 128 . 0

　　4、可知我们内部网可用的IP地址为：

　　11000000.10101000.10000000.00000000

　　到

　　11000000.10101000.11111111.11111111

　　(也可以是：11000000.10101000.00000000.00000000 到11000000.10101000.01111111.11111111)

　　5、转化为十进制：

　　192 . 168.128.0 到192 . 168.255.255 （或者192.168.0.0到192.168.127.255）

　　6、0和255通常作为网络的内部特殊用途。通常不使用。

　　7、于是最后的结果如下：我们单位所有可用的IP地址为：

　　192.168.128.1-192.168.128.254

　　192.168.129.1-192.168.129.254

　　192.168.130.1-192.168.130.254

　　192.168.131.1-192.168.131.254

　　. . . . . . . . . . . . .

　　192.168.139.1-192.168.139.254

　　192.168.140.1-192.168.140.254

　　192.168.141.1-192.168.141.254

　　192.168.142.1-192.168.142.254

　　192.168.143.1-192.168.143.254

　　. . . . . . . . . . . . .

　　192.168.254.1-192.168.254.254

　　192.168.255.1-192.168.255.254

　　8、总数为(255-128+1)*(254-1+1) =128 * 254 = 32512

　　子网内包含的机器数目应该是2^n-2，比如说上面的子网掩码是255.255.128.0，那么他的网络号是17位，主机号是15位，只要主机号不全是0或者1就是可以的，所以ip地址是192.168.192.0(11000000.10101000.11000000.00000000)也允许，除掉全0全1，结果为2^15-2=32766,上面的落了好多地址

　　9、看看的结果是否正确

　　(1)、设定IP地址为192.168.128.1

　　Ping 192.168.129.233通过测试

　　访问http://192.168.129.233可以显示出主页

　　(2)、设定IP地址为192.168.255.254

　　Ping 192.168.129.233通过测试

　　访问http://192.168.129.233可以显示出主页

　　10、结论

　　以上证明我们的结论是对的。

　　现在你就可以看你的子网中能有多少台机器了

　　255.255.255.128

　　分解：

　　11111111.11111111.11111111.1000000

　　所以你的内部网络的ip地址只能是

　　xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.0???????

　　到

　　xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.01111111

　　子网掩码

　　(1)子网TCP/IP网间网技术产生于大型主流机环境中，它能发展到今天的规模是当初的设计者们始料未及的。网间网规模的迅速扩展对IP地址模式的威胁并不是它不能保证主机地址的唯一性，而是会带来两方面的负担：第一，巨大的网络地址管理开销；第二，网关寻径急剧膨胀。其中第二点尤为突出，寻径表的膨胀不仅会降低网关寻径效率（甚至可能使寻径表溢出，从而造成寻径故障），更重要的是将增加内外部路径刷新时的开销，从而加重网络负担。

　　因此，迫切需要寻求新的技术，以应付网间网规模增长带来的问题。仔细分析发现，网间网规模的增长在内部主要表现为网络地址的增减，因此解决问题的思路集中在：如何减少网络地址。于是IP网络地址的多重复用技术应运而生。

　　通过复用技术，使若干物理网络共享同一IP网络地址，无疑将减少网络地址数。

　　子网编址（subnet addressing）技术，又叫子网寻径（subnet routing），英文简称subnetting，是最广泛使用的IP网络地址复用方式，目前已经标准化，并成为IP地址模式的一部分。一般的，32位的IP地址分为两部分，即网络号和主机号，我们分别把他们叫做IP地址的“网间网部分”和“本地部分”。子网编址技术将本地部分进一步划分为“物理网络”部分和“主机”部分，如图：网间网部分物理网络主机

　　|←网间网部分→|←————本地部分—————→|

　　|←物理网络→|←—主机部分——→|

　　其中“物理网络”用于标识同一IP网络地址下的不同物理网络即是“子网”。

　　(2)子网掩码IP协议标准规定：每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP地址中的某位为网络地址（包括网间网部分和物理网络号）中的一位；若位模式中的某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。例如位模式：

　　11111111 11111111 11111111 00000000中，前三个字节全1，代表对应IP地址中最高的三个字节为网络地址；后一个字节全0，代表对应IP地址中最后的一个字节为主机地址。这种位模式叫做子网模（subnet mask）或“子网掩码”。

　　为了使用的方便，常常使用“点分整数表示法”来表示一个IP地址和子网掩码，例如c类地址子网掩码（11111111 11111111 11111111 00000000）为：255.255.255.0 IP协议关于子网掩码的定义提供一种有趣的灵活性，允许子网掩码中的“0”和“1”位不连续。但是，这样的子网掩码给分配主机地址和理解寻径表都带来一定困难，并且，极少的路由器支持在子网中使用低序或无序的位，因此在实际应用中通常各网点采用连续方式的子网掩码。像255.255.255.64和255.255.255.160等一类的子网掩码不推荐使用。

　　(3)子网掩码与IP地址子网掩码与IP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。

　　例如：有一个C类地址为：192．9．200．13其缺省的子网掩码为：255．255．255．0则它的网络号和主机号可按如下方法得到：

　　①将IP地址192．9．200．13转换为二进制11000000 00001001 11001000 00001101

　　②将子网掩码255．255．255．0转换为二进制11111111 11111111 11111111 00000000

　　③将两个二进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果即为网络部分

　　11000000 00001001 11001000 00001101 AND 11111111 11111111 11111111 00000000

　　11000000 00001001 11001000 00000000结果为192.9.200.0，即网络号为192.9.200.0。

　　④将子网掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机部分11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000000 11111111 结果为00000000 00000000 00000000 00001101转化为十进制得到0.0.0.13，即主机号为13。

　　

子网掩码的作用

 

　　子网掩码是32位二进制数，它的子网主机标误用部分为全“0”。利用子网掩码可以判断两台主机是否中同一子网中。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”后的结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。

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