为什么需要子网划分？
早期IP地址按"类别"划分（A、B、C类），存在严重的地址浪费问题：
- 一个C类网络（如
192.168.1.0）默认包含254个可用主机地址（192.168.1.1~254），但多数小型组织（如只有10台设备的办公室）用不完，导致地址闲置。 - 一个B类网络默认包含65534个主机地址，浪费更严重。
子网划分通过"从主机位借位作为子网位"，将大网络拆分为多个小网络，按需分配，解决地址浪费问题。
子网划分的核心原理
IP地址（以IPv4为例）由"网络位"和"主机位"两部分组成（原始分类中由A/B/C类固定划分）。
子网划分的本质是：从主机位"借"若干位作为"子网位"，使原网络被拆分为多个子网，每个子网包含更少的主机地址。
- 原结构：
网络位 + 主机位 - 子网划分后：
网络位 + 子网位 + 剩余主机位
关键工具：子网掩码（Subnet Mask）
什么是子网掩码？
子网掩码（Subnet Mask）是一个32位的二进制数，与IP地址配合使用，用于明确区分IP地址中的"网络部分"（含原始网络位和子网划分时借的子网位）和"主机部分"。
- 二进制中，
1代表"网络位"，0代表"主机位"； - 例如：C类地址默认子网掩码
255.255.255.0，二进制是11111111.11111111.11111111.00000000，表示前24位是网络位，后8位是主机位。
子网掩码的核心作用
-
确定网络地址 ：
通过 IP 地址与子网掩码的 "与运算（AND）"，可得到该IP所属的"子网网络地址"（即子网的"门牌号"）。
- 例：IP地址
192.168.1.100（二进制11000000.10101000.00000001.01100100），子网掩码255.255.255.192（二进制11111111.11111111.11111111.11000000），与运算后结果为11000000.10101000.00000001.01000000，即子网网络地址192.168.1.64。
- 例：IP地址
-
区分子网边界 ：
子网掩码决定了"哪些IP属于同一个子网"。同一子网内的设备可直接通信，不同子网需通过路由器转发。
子网掩码的表示方法
- 点分十进制 ：如
255.255.255.192（最直观，常用）； - CIDR 前缀表示法 ：在IP地址后加
/n（n为网络位总长度），如192.168.1.0/26（表示前26位是网络位，对应子网掩码255.255.255.192）。
子网掩码与子网划分的关系
子网划分的本质是"从主机位借位作为子网位"，而子网掩码的长度（网络位总数）= 原始网络位 + 借位的子网位。
- 例：C类地址
192.168.1.0原始网络位是24位（默认/24），若借2位作为子网位，则网络位变为26位，子网掩码是/26（即255.255.255.192），可划分出2²=4个子网。
如何根据需求确定子网掩码？
步骤很简单，核心是"先确定需要多少子网，再确定每个子网需要多少主机"：
- 假设需要划分 N个子网 ：至少需要借
n位（满足2ⁿ ≥ N）； - 每个子网需要 M台主机 ：剩余主机位至少
m位（满足2ᵐ - 2 ≥ M，减2是排除网络地址和广播地址）； - 子网掩码的网络位长度 = 原始网络位 + n，由此可写出子网掩码。
- 例：需划分5个子网，每个子网最多20台主机（C类地址）：
- 需借3位子网位（
2³=8 ≥5）； - 剩余主机位
8-3=5位（2⁵-2=30 ≥20）； - 子网掩码网络位 =24+3=27位，即
/27（255.255.255.224）。
- 需借3位子网位（
子网划分的步骤细节（以C类地址为例）
假设需要将C类网络192.168.1.0（默认网络位24位，主机位8位，默认掩码255.255.255.0或/24）划分为多个子网，具体步骤如下：
步骤1：确定需求
明确两个关键指标：
- 需划分的子网数量（记为N）；
- 每个子网所需的最大主机数量（记为M）。
步骤2：计算所需子网位数量
子网位是从主机位借来的，设借n位作为子网位，则可划分的子网数量为2ⁿ（需满足2ⁿ ≥ N）。
例：若需划分4个子网，则2ⁿ ≥ 4 → n=2（2²=4刚好满足）。
步骤3：计算剩余主机位数量
原主机位为8位（C类默认），借n位后，剩余主机位为8 - n位。每个子网的可用主机数量为2^(8-n) - 2（减2是因为网络地址和广播地址不可分配给主机），需满足2^(8-n) - 2 ≥ M。
例：借2位后，剩余主机位8-2=6位，每个子网可用主机数2⁶ - 2 = 62台。若需求是每个子网最多30台主机，62≥30，满足条件。
步骤4：确定子网掩码
子网掩码的网络位总数 = 原始网络位 + 子网位。
- C类原始网络位24位，借2位后，网络位=24+2=26位，即掩码为
/26。 - 二进制掩码：
11111111.11111111.11111111.11000000→ 十进制255.255.255.192。
步骤5：计算每个子网的详细信息
包括：子网网络地址、广播地址（子网内最大地址）、可用主机地址范围。
以192.168.1.0/26为例（借2位，4个子网）：
| 子网序号 | 网络地址 | 广播地址 | 可用主机范围 | 子网位二进制 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 192.168.1.0 | 192.168.1.63 | 192.168.1.1 ~ 62 | 00 |
| 2 | 192.168.1.64 | 192.168.1.127 | 192.168.1.65 ~ 126 | 01 |
| 3 | 192.168.1.128 | 192.168.1.191 | 192.168.1.129 ~ 190 | 10 |
| 4 | 192.168.1.192 | 192.168.1.255 | 192.168.1.193 ~ 254 | 11 |
计算规律（以C类地址借n位为例）
- 子网间隔（每个子网的地址块大小）：
256 / 2ⁿ
例：借2位时，间隔=256/4=64（每个子网占64个地址，如0-63、64-127等）。 - 网络地址：从0开始，每次加间隔（0、64、128、192...）。
- 广播地址：网络地址 + 间隔 - 1（0+64-1=63，64+64-1=127...）。
扩展：VLSM与CIDR
- VLSM（可变长子网掩码） ：同一网络中不同子网可使用不同长度的子网掩码（按需分配）。例如：将
192.168.1.0/24先划分为2个子网（借1位，掩码/25），其中一个子网再划分为2个更小的子网（再借1位，掩码/26），灵活性更高。 - CIDR（无类别域间路由） ：用
IP地址/网络位长度表示网络（如192.168.1.0/26），取代传统的A/B/C类划分，是现代网络中表示子网的标准方式。
子网划分的核心是"借位"：从主机位借n位作为子网位，产生2ⁿ个子网，每个子网有2^(主机位-n) - 2个可用主机。通过子网掩码可快速计算子网范围，实现IP地址的高效利用和网络的精细化管理。
实际应用中，可通过子网计算器工具（如在线的Subnet Calculator）快速计算，但理解原理是排查网络问题（如地址冲突、路由错误）的基础。
子网掩码是"IP地址的解析器"，没有它，设备无法判断IP属于哪个子网、能否直接通信。理解子网掩码的核心是掌握"网络位（1）"和"主机位（0）"的划分，以及与IP地址的与运算规则。这是排查网络问题（如"为什么两台电脑不能互ping"）的基础，非常重要！