考点频率 :★★★★★(计算机网络必考计算题,选择题每年至少1-2题)
难度 :⭐⭐⭐⭐
建议:重点掌握子网掩码的作用、子网划分的计算方法(借位法)、CIDR表示法与地址块计算
1️⃣ 为什么需要子网掩码?
在上一篇文章中,我们知道了IP地址由网络号 和主机号 组成。但仅凭IP地址本身,我们无法知道哪部分是网络号、哪部分是主机号------子网掩码就是用来"告诉"我们这件事的。
打个比方 :IP地址是"安徽省合肥市包河区XX路123号",子网掩码就像一把尺子------"哪些部分是行政区划(省市区),哪些部分是具体地址(路号)"。子网掩码中1的部分对应网络号,0的部分对应主机号。
子网掩码的规则:
- 32位二进制,由连续的1和连续的0组成(1在前,0在后)
- 1的个数 = 网络号的位数
- 0的个数 = 主机号的位数
2️⃣ 默认子网掩码(复习)
| 类别 | 默认子网掩码 | 二进制 | 网络位 | 主机位 |
|---|---|---|---|---|
| A类 | 255.0.0.0 | 11111111.00000000.00000000.00000000 | 8 | 24 |
| B类 | 255.255.0.0 | 11111111.11111111.00000000.00000000 | 16 | 16 |
| C类 | 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 | 24 | 8 |
3️⃣ 子网划分的核心:借位
子网划分 的本质是:从主机号中"借"若干位作为子网号,从而把一个大网络划分成多个小网络(子网)。
打个比方:一个C类地址有256个主机号(0~255),但如果你只有100台机器,直接用一个C类地址会浪费。子网划分就是把256个地址分成更小的块,按需分配。
借位后的结构变化:
原结构: 网络号 | 主机号
借位后: 网络号 | 子网号 | 主机号
3.1 借位规则
| 借位数 | 子网数 | 每个子网可用主机数 |
|---|---|---|
| 借1位 | 21=22^1 = 221=2 | 2n−1−22^{n-1} - 22n−1−2(n为原主机位) |
| 借2位 | 22=42^2 = 422=4 | 2n−2−22^{n-2} - 22n−2−2 |
| 借3位 | 23=82^3 = 823=8 | 2n−3−22^{n-3} - 22n−3−2 |
| ... | ... | ... |
| 借m位 | 2m2^m2m | 2n−m−22^{n-m} - 22n−m−2 |
为什么减2? 每个子网中,主机号全0的地址是子网地址 (代表整个子网),主机号全1的地址是广播地址(向子网内所有主机广播),这两个地址不能分配给主机使用。
3.2 子网掩码的变化
每借1位,子网掩码就多一个1:
- 原C类掩码:
255.255.255.0(/24) - 借1位后:
255.255.255.128(/25) - 借2位后:
255.255.255.192(/26) - 借3位后:
255.255.255.224(/27)
速查表:
| CIDR前缀 | 子网掩码 | 二进制(最后一段) |
|---|---|---|
| /24 | 255.255.255.0 | 00000000 |
| /25 | 255.255.255.128 | 10000000 |
| /26 | 255.255.255.192 | 11000000 |
| /27 | 255.255.255.224 | 11100000 |
| /28 | 255.255.255.240 | 11110000 |
| /29 | 255.255.255.248 | 11111000 |
| /30 | 255.255.255.252 | 11111100 |
4️⃣ 子网划分计算示例
题目 :某公司获得一个C类网络 192.168.1.0/24,需要划分为4个子网,每个子网尽量容纳更多主机。求:
- 需要借几位?
- 子网掩码是什么?
- 每个子网的网络地址、可用主机范围、广播地址分别是什么?
解答:
第1步:确定借位数
需要4个子网 → 2m=42^m = 42m=4 → m=2m = 2m=2(借2位)
子网号占2位,主机号剩6位。
第2步:确定子网掩码
原掩码:255.255.255.0(/24)
借2位后:255.255.255.192(/26)
第3步:计算每个子网
| 子网号(2位) | 网络地址 | 可用主机范围 | 广播地址 |
|---|---|---|---|
| 00 | 192.168.1.0 | 192.168.1.1 ~ 192.168.1.62 | 192.168.1.63 |
| 01 | 192.168.1.64 | 192.168.1.65 ~ 192.168.1.126 | 192.168.1.127 |
| 10 | 192.168.1.128 | 192.168.1.129 ~ 192.168.1.190 | 192.168.1.191 |
| 11 | 192.168.1.192 | 192.168.1.193 ~ 192.168.1.254 | 192.168.1.255 |
规律:
- 每个子网有 26=642^6 = 6426=64 个地址
- 可用主机数 = 64−2=6264 - 2 = 6264−2=62 个
- 子网块大小 = 256/4=64256 / 4 = 64256/4=64
5️⃣ CIDR表示法(无类别域间路由)
5.1 什么是CIDR?
CIDR(Classless Inter-Domain Routing,无类别域间路由) 是一种消除传统A/B/C类边界 的IP地址表示方法。它用 "IP地址/前缀长度" 来表示一个地址块。
例如 :
192.168.1.0/24表示前24位是网络号,后8位是主机号(相当于一个C类网络)。
CIDR的优点:
- 可以更灵活地分配IP地址(不局限于A/B/C类)
- 支持路由聚合(把多个小网络合并成一个大网络通告)
- 减少路由表条目
5.2 CIDR地址块计算
核心公式:
- 地址块中的地址总数 = 2(32−前缀长度)2^{(32 - 前缀长度)}2(32−前缀长度)
- 可用主机数 = 2(32−前缀长度)−22^{(32 - 前缀长度)} - 22(32−前缀长度)−2
示例 :192.168.1.0/26
- 地址总数 = 232−26=26=642^{32-26} = 2^6 = 64232−26=26=64
- 可用主机数 = 64−2=6264 - 2 = 6264−2=62
5.3 CIDR与子网掩码的转换
| CIDR | 子网掩码 | 地址总数 | 可用主机数 |
|---|---|---|---|
| /24 | 255.255.255.0 | 256 | 254 |
| /25 | 255.255.255.128 | 128 | 126 |
| /26 | 255.255.255.192 | 64 | 62 |
| /27 | 255.255.255.224 | 32 | 30 |
| /28 | 255.255.255.240 | 16 | 14 |
| /29 | 255.255.255.248 | 8 | 6 |
| /30 | 255.255.255.252 | 4 | 2 |
6️⃣ 经典例题
例题1 :某主机的IP地址为 192.168.1.100,子网掩码为 255.255.255.192,则该主机所在子网的网络地址是( )。
A. 192.168.1.0
B. 192.168.1.64
C. 192.168.1.96
D. 192.168.1.128
解析:
- 掩码
255.255.255.192→ 最后一段11000000,借了2位 - 块大小 = 256 - 192 = 64
- 100 ÷ 64 = 1 余 36 → 网络地址 = 192.168.1.64
选 B。
例题2 :CIDR地址块 172.16.0.0/20 中共有多少个可用主机地址?
A. 212−22^{12} - 2212−2
B. 220−22^{20} - 2220−2
C. 2122^{12}212
D. 2202^{20}220
解析:
- 前缀长度 /20 → 主机位 = 32 - 20 = 12位
- 可用主机数 = 212−2=4096−2=40942^{12} - 2 = 4096 - 2 = 4094212−2=4096−2=4094
选 A。
例题3 (判断):子网掩码 255.255.255.224 对应的CIDR前缀长度是 /27。( )
解析 :正确。224 = 11100000,加上前面24个1,共27个1,即 /27。
7️⃣ 记忆口诀
子网掩码1网络0主机,借位划分子网看需求。
借m位得 2m2^m2m 个子网,每子网主机数 2(n−m)−22^{(n-m)} - 22(n−m)−2。
CIDR斜杠后是前缀,地址总数 2(32−前缀)2^{(32-前缀)}2(32−前缀)。
8️⃣ 小测验(评论区对答案)
某公司获得一个网络地址
192.168.10.0/24,需要划分为8个子网 。则子网掩码应为( ),每个子网最多可容纳( )台主机。A. 255.255.255.224;30
B. 255.255.255.240;14
C. 255.255.255.248;6
D. 255.255.255.192;62
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