子網(wǎng)掩碼是每個網(wǎng)絡(luò)工程師必須掌握的基礎(chǔ)知識。只有掌握了，才能真正理解TCP/IP協(xié)議的設(shè)置。大家一起復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)。

一、IP地址

IP是英文互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的縮寫，意思是“網(wǎng)絡(luò)之間的互連協(xié)議”，即為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互通信而設(shè)計的協(xié)議。在互聯(lián)網(wǎng)中，它是一套可以使所有連接到互聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互通信的規(guī)則，規(guī)定了計算機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)上通信時應(yīng)該遵守的規(guī)則。任何廠商生產(chǎn)的任何計算機(jī)系統(tǒng)，只要符合IP協(xié)議，都可以和互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)。正是由于IP協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展成為世界上最大、最開放的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。因此，IP協(xié)議也可以稱為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”。

互聯(lián)網(wǎng)是由許多小網(wǎng)絡(luò)組成的，每個網(wǎng)絡(luò)都有許多主機(jī)，從而形成一個層次結(jié)構(gòu)。在設(shè)計IP地址時，考慮到地址分配的分層特點(diǎn)，將每個IP地址分為網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號兩部分，以方便IP地址的尋址操作。

IP地址是TCP/IP通信協(xié)議中用來標(biāo)記每臺計算機(jī)地址的32位二進(jìn)制值。通常我們用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法，比如192.168.1.5等等。

每個IP地址可以分為兩部分。即網(wǎng)絡(luò)號部分和主機(jī)號部分:網(wǎng)絡(luò)號表示其所屬的網(wǎng)段號，主機(jī)號表示該網(wǎng)段中主機(jī)的地址號。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的大小，IP地址可以分為A、B、C、D、E五類，其中A、B、C是三種主要的地址類型，D是多用途傳輸?shù)亩嘤猛镜刂?，E用于擴(kuò)展備用地址。IP地址a、b、c的有效范圍如下:

類別網(wǎng)絡(luò)號/占用主機(jī)號/占用使用

A 1 ~ 126/8 0 ~ 255 0 ~ 255 1 ~ 254/24國家級

B 128 ~ 191 0 ~ 255/160 ~ 255 1 ~ 254/16穿越組織

C 192 ~ 223 0 ~ 255 0 ~ 255/24 1 ~ 254/8企業(yè)組織

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，原有IPv4的弊端逐漸暴露出來，即網(wǎng)絡(luò)號占用過多，而主機(jī)號太少，因此它能提供的主機(jī)地址越來越稀缺。目前，企業(yè)內(nèi)部除了使用NAT分配預(yù)留地址之外，通常還會細(xì)分一個高級IP地址，為不同規(guī)模的用戶形成多個子網(wǎng)。

第二，什么是子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼，也稱為網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼和子網(wǎng)掩碼，是一種位掩碼，用于指示IP地址的哪些位標(biāo)識主機(jī)所在的子網(wǎng)，哪些位標(biāo)識主機(jī)。

子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，必須與IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個功能，就是把一個IP地址分成兩部分:網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。

子網(wǎng)掩碼表示兩個IP地址是否屬于同一個子網(wǎng)，也是32位二進(jìn)制地址。每一位對應(yīng)一位，表示該位是網(wǎng)絡(luò)位，0表示主機(jī)位。和IP地址一樣，用點(diǎn)分十進(jìn)制表示。如果兩個IP地址通過計算子網(wǎng)掩碼的位和得到相同的結(jié)果，這意味著它們屬于同一個子網(wǎng)。

在計算子網(wǎng)掩碼時，要注意IP地址中的預(yù)留地址，即“0”地址和廣播地址，是指主機(jī)地址或網(wǎng)絡(luò)地址都是“0”或“1”時的IP地址，它們代表本地網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，一般不能算。

第三，常用的子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼有幾百個，這里只介紹兩個最常用的子網(wǎng)掩碼，分別是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。

1.子網(wǎng)掩碼為“255.255.255.0”的網(wǎng)絡(luò):

最后一個數(shù)字可以從0到255任意變化，因此可以提供256個IP地址。但實際可用的IP地址數(shù)是256-2，也就是254，因為所有主機(jī)號不能都是“0”或“1”。

2.子網(wǎng)掩碼為“255.255.0.0”的網(wǎng)絡(luò):

后兩個數(shù)字可以從0到255任意更改，可以提供65536個IP地址。但是，實際可用的IP地址數(shù)量減少了2，即65，534個。

IP地址的子網(wǎng)掩碼設(shè)置不是任意的。如果子網(wǎng)掩碼設(shè)置的太大，也就是說子網(wǎng)范圍擴(kuò)大了，那么根據(jù)子網(wǎng)路由規(guī)則，發(fā)送到與本地機(jī)器不在同一子網(wǎng)的目的機(jī)器的數(shù)據(jù)很有可能會因為判斷錯誤而被認(rèn)為在同一子網(wǎng)。

4.子網(wǎng)掩碼算法

對于一個不需要細(xì)分子網(wǎng)的IP地址，它的子網(wǎng)掩碼很簡單，就是可以按照它的定義來寫:如果一個B類IP地址是10.14.3.0，不需要細(xì)分子網(wǎng)，那么該IP地址的子網(wǎng)掩碼就是255.255.0.0。如果是C類地址，則其子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。其他的類比就不詳細(xì)描述了。下面我們需要介紹的是一個IP地址，它的高階主機(jī)位應(yīng)該作為劃分的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號，剩下的就是每個子網(wǎng)的主機(jī)號，那么如何計算每個子網(wǎng)的掩碼呢？

首先，使用子網(wǎng)數(shù)量來計算

在找到子網(wǎng)掩碼之前，您必須找出要劃分的子網(wǎng)數(shù)量以及每個子網(wǎng)所需的主機(jī)數(shù)量。

1)將子網(wǎng)數(shù)量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示

2)得到二進(jìn)制的位數(shù)，為n。

3)獲取IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將主機(jī)地址部分的前n個位置設(shè)置為1，得到對IP地址進(jìn)行子網(wǎng)劃分的子網(wǎng)掩碼。

要將b類IP地址168.195.0.0劃分為27個子網(wǎng):

1)27=11011

2)二進(jìn)制是五位數(shù)，N = 5

3)將B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址的前5位設(shè)置為1，得到255.255.248.0

即b類IP地址168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼分為27個子網(wǎng)。

第二，使用主機(jī)數(shù)量來計算

1)將主機(jī)數(shù)量轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制表示

2)如果主機(jī)數(shù)量小于等于254(注意去掉預(yù)留的兩個IP地址)，則得到主機(jī)的二進(jìn)制數(shù)，為n，其中確定n : 8，這意味著主機(jī)地址將占用8位以上。

3)使用255.255.255.255將此類IP地址的所有主機(jī)地址位設(shè)置為1，然后從后向前將所有N位設(shè)置為0，這是子網(wǎng)掩碼值。

要將b類IP地址168.195.0.0分成幾個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有700臺主機(jī):

1) 700=1010111100

2)二進(jìn)制數(shù)為十位數(shù)，N = 10

3)將B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的所有主機(jī)地址設(shè)置為1，得到255.255.255.255

然后，從后到前，最后10個位置被設(shè)置為0，即:1111111111111 . 111111111115 . 111111111115

也就是255.255.252.0。這是B類IP地址168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼，該地址將分為700臺主機(jī)。

下面列出了可以用各種IP地址劃分的所有子網(wǎng)、劃分后的主機(jī)和子網(wǎng)數(shù)量，以及(最大)主機(jī)和子網(wǎng)數(shù)量。注意刪除保留的IP地址(即分割后有主機(jī)位或子網(wǎng)位全為“0”或全為“1”):

V.例子

1.主機(jī)的IP地址是211.112.18.137，掩碼是255.255.255.224。需要計算主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。

常規(guī)方法是:

將主機(jī)地址和子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，然后進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算得到網(wǎng)絡(luò)地址。

另一種方法:

255.255.255.224的掩碼包含256-224 = 32個IP地址(包括網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址)，因此帶有此掩碼的網(wǎng)絡(luò)地址必須是32的倍數(shù)。網(wǎng)絡(luò)地址是子網(wǎng)IP地址的開頭，廣播地址是結(jié)尾，可用主機(jī)地址在這個范圍內(nèi)，所以只有128略小于137，是32的倍數(shù)，所以得出網(wǎng)絡(luò)地址是211.112.18.128。而廣播地址就是下一個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址減1。32的下一個倍數(shù)是160，所以你可以得到廣播地址是211.112.18.159。

2.根據(jù)每個網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)數(shù)量規(guī)劃子網(wǎng)地址并計算子網(wǎng)掩碼。

例如，如果一個子網(wǎng)有10臺主機(jī)，則該子網(wǎng)所需的IP地址為:

10+1+1+1=13

注意:添加的第一個是指該網(wǎng)絡(luò)連接所需的網(wǎng)關(guān)地址，接下來的兩個分別是指網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。因為13小于16(16等于2的4次方)，所以主機(jī)位是4位。和

256-16=240

所以子網(wǎng)掩碼是255.255.255.240。

如果一個子網(wǎng)中有14臺主機(jī)，很多人往往會犯這樣的錯誤，仍然分配16個地址空的子網(wǎng)，忘記給網(wǎng)關(guān)分配地址。這是錯誤的，因為:

14+1+1+1=17

17大于16，所以我們只能分配32個地址的子網(wǎng)(32等于2的5次方)空。此時，子網(wǎng)掩碼是255.255.255.224