子网掩码是什么

子网掩码学习笔记

1. 子网掩码是什么

子网掩码是用来区分一个 IP 地址中"网络位"和"主机位"的工具。

一个 IPv4 地址由 32 位二进制组成，通常写成 4 段十进制，例如：

192.168.1.10

子网掩码也由 32 位二进制组成，例如：

255.255.255.0

它的作用是：

1. 判断 IP 地址属于哪个网络。
2. 判断两台主机是否在同一个网段。
3. 计算一个网段中可以使用的主机数量。
4. 进行子网划分，提高 IP 地址利用率。

2. IP 地址的组成

IPv4 地址由两部分组成：

网络号 + 主机号

例如：

IP 地址：   192.168.1.10
子网掩码： 255.255.255.0

在这个例子中：

网络号：192.168.1.0
主机号：10

同一网段内的主机可以直接通信，不同网段之间通信通常需要通过路由器或网关。

3. 子网掩码的二进制表示

子网掩码的特点：

1. 网络位全部为 1。
2. 主机位全部为 0。
3. 1 必须连续，0 也必须连续。

示例：

255.255.255.0
= 11111111.11111111.11111111.00000000

前 24 位是网络位，后 8 位是主机位，所以也可以写成：

192.168.1.10/24

其中 /24 表示子网掩码前面有 24 个连续的 1。

4. 常见子网掩码与 CIDR

CIDR 表示法使用 /数字 表示网络位长度。

CIDR	子网掩码	可用主机数
/8	255.0.0.0	16777214
/16	255.255.0.0	65534
/24	255.255.255.0	254
/25	255.255.255.128	126
/26	255.255.255.192	62
/27	255.255.255.224	30
/28	255.255.255.240	14
/29	255.255.255.248	6
/30	255.255.255.252	2
/32	255.255.255.255	1 个单独地址

可用主机数计算公式：

可用主机数 = 2 ^ 主机位数 - 2

其中减去的 2 个地址分别是：

1. 网络地址。
2. 广播地址。

注意：/31 和 /32 有特殊用途，在普通局域网主机规划中较少使用。

5. 网络地址、广播地址、可用地址

以 192.168.1.10/24 为例：

IP 地址：192.168.1.10
子网掩码：255.255.255.0
网络地址：192.168.1.0
广播地址：192.168.1.255
可用地址：192.168.1.1 - 192.168.1.254

含义：

1. 网络地址：表示整个网段，不能分配给主机。
2. 广播地址：用于向该网段内所有主机发送广播，不能分配给主机。
3. 可用地址：可以分配给电脑、服务器、网关等设备。

6. 如何判断两个 IP 是否在同一网段

判断方法：

IP 地址 与 子网掩码 做按位与运算

如果两个 IP 计算出来的网络地址相同，就在同一网段。

示例 1：

192.168.1.10/24
192.168.1.20/24

两者网络地址都是：

192.168.1.0

所以它们在同一网段。

示例 2：

192.168.1.10/24
192.168.2.20/24

第一个网络地址：

192.168.1.0

第二个网络地址：

192.168.2.0

所以它们不在同一网段，需要通过网关通信。

7. 子网划分的核心思想

子网划分就是从主机位中借出一部分作为子网位。

原来：

网络位 + 主机位

划分后：

网络位 + 子网位 + 主机位

借出的位数越多：

1. 子网数量越多。
2. 每个子网可用主机数越少。

计算公式：

子网数量 = 2 ^ 借位数
每个子网可用主机数 = 2 ^ 剩余主机位数 - 2

8. 子网划分示例：/24 划分为 /26

需求：将 192.168.1.0/24 划分成多个 /26 子网。

8.1 原始网段

192.168.1.0/24
子网掩码：255.255.255.0
主机位：8 位
可用主机数：2^8 - 2 = 254

8.2 目标网段

/26
子网掩码：255.255.255.192
主机位：6 位
每个子网可用主机数：2^6 - 2 = 62

从 /24 到 /26，借了 2 位作为子网位：

子网数量 = 2^2 = 4

8.3 每个子网范围

块大小计算：

块大小 = 256 - 192 = 64

所以每个子网递增 64。

子网	网络地址	可用地址范围	广播地址
第 1 个	192.168.1.0/26	192.168.1.1 - 192.168.1.62	192.168.1.63
第 2 个	192.168.1.64/26	192.168.1.65 - 192.168.1.126	192.168.1.127
第 3 个	192.168.1.128/26	192.168.1.129 - 192.168.1.190	192.168.1.191
第 4 个	192.168.1.192/26	192.168.1.193 - 192.168.1.254	192.168.1.255

9. 子网划分速算方法

9.1 看掩码最后一个非 255 的数字

例如：

255.255.255.192

最后一个非 255 的数字是 192。

块大小：

256 - 192 = 64

子网地址就是：

0、64、128、192

9.2 根据 IP 找所属网段

问题：192.168.1.130/26 属于哪个网段？

已知 /26 的掩码是：

255.255.255.192

块大小：

256 - 192 = 64

子网范围：

0 - 63
64 - 127
128 - 191
192 - 255

130 落在 128 - 191 之间。

所以：

网络地址：192.168.1.128
广播地址：192.168.1.191
可用地址：192.168.1.129 - 192.168.1.190

10. 常见私有 IP 地址范围

私有 IP 地址用于局域网内部，不能直接在公网互联网中路由。

类型	私有地址范围
A 类私有地址	10.0.0.0 - 10.255.255.255
B 类私有地址	172.16.0.0 - 172.31.255.255
C 类私有地址	192.168.0.0 - 192.168.255.255

常见局域网地址：

192.168.1.0/24
192.168.0.0/24
10.0.0.0/8
172.16.0.0/16

11. 默认网关

默认网关通常是当前网段中负责转发外部流量的设备地址，一般是路由器或三层交换机接口地址。

例如：

IP 地址：192.168.1.10
子网掩码：255.255.255.0
默认网关：192.168.1.1

当主机访问 192.168.1.20 时，因为目标地址在同一网段，可以直接通信。

当主机访问 8.8.8.8 时，因为目标地址不在同一网段，需要把数据交给默认网关转发。

12. DNS 与子网掩码的区别

子网掩码和 DNS 是两个完全不同的概念。

项目	作用
子网掩码	判断 IP 地址属于哪个网段
默认网关	转发不同网段之间的数据
DNS	把域名解析成 IP 地址

示例：

www.baidu.com -> 解析成某个 IP 地址

这个过程依赖 DNS，而不是子网掩码。

13. 常见特殊地址

地址	含义
127.0.0.1	本机回环地址
0.0.0.0	任意地址或默认路由
255.255.255.255	受限广播地址
169.254.0.0/16	自动私有地址，常见于 DHCP 获取失败
224.0.0.0/4	组播地址

14. 常见子网划分练习

练习 1

题目：192.168.10.0/24 划分成 4 个子网，每个子网的掩码是多少？

分析：

4 = 2^2

需要借 2 位。

/24 + 2 = /26

答案：

子网掩码：255.255.255.192
每个子网可用主机数：62

练习 2

题目：192.168.10.88/27 的网络地址、广播地址、可用地址范围是多少？

分析：

/27 = 255.255.255.224
块大小 = 256 - 224 = 32

子网范围：

0 - 31
32 - 63
64 - 95
96 - 127
128 - 159
160 - 191
192 - 223
224 - 255

88 落在 64 - 95 中。

答案：

网络地址：192.168.10.64
广播地址：192.168.10.95
可用地址：192.168.10.65 - 192.168.10.94

练习 3

题目：一个部门需要 50 台主机，至少应该使用多大的子网？

分析：

需要满足：

2^主机位 - 2 >= 50

计算：

2^5 - 2 = 30，不够
2^6 - 2 = 62，够用

所以需要 6 位主机位。

32 - 6 = 26

答案：

至少使用 /26 子网
子网掩码：255.255.255.192
可用主机数：62

15. 常见面试题

1. 什么是子网掩码？

子网掩码用于区分 IP 地址中的网络位和主机位，可以判断 IP 属于哪个网段，以及两个 IP 是否在同一个局域网中。

2. /24 表示什么意思？

/24 表示子网掩码前 24 位是网络位，也就是：

255.255.255.0

3. 192.168.1.10/24 的网络地址和广播地址是什么？

网络地址：192.168.1.0
广播地址：192.168.1.255
可用地址：192.168.1.1 - 192.168.1.254

4. 为什么一个 /24 网段可用主机数是 254？

/24 剩余 8 位主机位：

2^8 = 256

其中网络地址和广播地址不能分配给主机，所以：

256 - 2 = 254

5. 如何判断两个 IP 是否在同一网段？

分别用两个 IP 和子网掩码做按位与运算，如果得到的网络地址相同，就在同一网段。

6. 网络地址和广播地址能不能分配给主机？

一般不能。网络地址代表整个网段，广播地址用于向该网段所有主机发送广播。

7. 子网划分的目的是什么？

主要目的是节约 IP 地址、减少广播范围、提升网络管理效率，并根据不同部门或业务进行网络隔离。

8. /26 的子网掩码和可用主机数是多少？

子网掩码：255.255.255.192
可用主机数：2^6 - 2 = 62

9. 192.168.1.130/26 属于哪个网段？

/26 的块大小是 64，范围包括：

0 - 63
64 - 127
128 - 191
192 - 255

130 属于 128 - 191，所以：

网络地址：192.168.1.128
广播地址：192.168.1.191
可用地址：192.168.1.129 - 192.168.1.190

10. 默认网关的作用是什么？

默认网关用于把本机发往其他网段的数据转发出去。访问同网段地址不需要网关，访问不同网段地址通常需要通过网关。

11. 私有 IP 地址有哪些？

10.0.0.0 - 10.255.255.255
172.16.0.0 - 172.31.255.255
192.168.0.0 - 192.168.255.255

12. 子网掩码和默认网关有什么区别？

子网掩码用于判断目标 IP 是否在本地网段；默认网关用于转发去往其他网段的数据。

16. 学习建议

1. 先记住 IP 地址由网络位和主机位组成。
2. 熟悉 /24、/25、/26、/27、/28 这些常见掩码。
3. 掌握公式：可用主机数 = 2^主机位 - 2。
4. 掌握块大小：块大小 = 256 - 掩码中最后一个非 255 的数字。
5. 多练习根据 IP 和掩码计算网络地址、广播地址和可用地址范围。