子网掩码

1. 子网掩码的基本概念

子网掩码是一个 32 位的二进制数，用于屏蔽 IP 地址的一部分，从而区分出网络地址和主机地址。其规则如下：

• 网络位（Network Bits）：子网掩码中连续的1部分，表示 IP 地址中用于标识网络的部分。

• 主机位（Host Bits）：子网掩码中连续的0部分，表示 IP 地址中用于标识主机的部分。

例如，标准的 C 类子网掩码为：

255.255.255.0 → 二进制：11111111.11111111.11111111.00000000

• 前 24 位为1，表示网络位；

• 后 8 位为0，表示主机位。

2. 按位与运算在子网掩码中的应用

子网掩码通过按位与运算将 IP 地址分为网络地址和主机地址：

• 网络地址 = IP 地址 & 子网掩码

• 主机地址 = IP 地址 & 子网掩码的反码

示例：计算网络地址

假设 IP 地址为 192.168.1.100，子网掩码为 255.255.255.0：

IP地址：   11000000.10101000.00000001.01100100  (192.168.1.100)
子网掩码： 11111111.11111111.11111111.00000000  (255.255.255.0)
---------------------------------------------
按位与结果：11000000.10101000.00000001.00000000  (192.168.1.0) → 网络地址

• 网络地址 192.168.1.0 表示该 IP 所属的网络。

• 主机地址 0.0.0.100 表示该网络中的具体主机。

3. 子网掩码的表示方法

子网掩码有两种常见表示方式：

1. 点分十进制表示：如 255.255.255.0。

2. CIDR 表示法（无类别域间路由）：如 /24，表示子网掩码中前 24 位为1。

常见子网掩码与 CIDR 对应关系

4. 子网划分与按位与的关系

子网划分通过修改子网掩码长度（增加网络位、减少主机位）将一个大网络分为多个小网络。按位与运算用于确定 IP 地址所属的子网。

示例：划分子网

假设需要将网络 192.168.1.0/24 划分为 4 个子网：

1. 计算所需位数：4 个子网需要 log₂(4) = 2 位。

2. 新子网掩码：/24 + 2 = /26（255.255.255.192）。

3. 子网掩码二进制：11111111.11111111.11111111.11000000。

4 个子网的网络地址计算：

plaintext

子网1：192.168.1.0   → 11000000.10101000.00000001.00000000
子网2：192.168.1.64  → 11000000.10101000.00000001.01000000
子网3：192.168.1.128 → 11000000.10101000.00000001.10000000
子网4：192.168.1.192 → 11000000.10101000.00000001.11000000

验证 IP 是否属于子网：

• 若 IP 为 192.168.1.75，与子网掩码 /26 按位与：

  plaintext

  IP:       11000000.10101000.00000001.01001011  (192.168.1.75)
  子网掩码: 11111111.11111111.11111111.11000000  (255.255.255.192)
  ---------------------------------------------
  网络地址: 11000000.10101000.00000001.01000000  (192.168.1.64) → 属于子网2