IP地址，子网掩码，网段概念详解

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IP地址是以
网络号和
主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

1. 子网掩码

1.1 子网掩码的概念及作用

①、子网掩码（Subnet Mask）又叫网络掩码、地址掩码，必须结合IP地址一起对应使用。
②、只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。
③、子网掩码和IP地址做“与”运算，分离出IP地址中的网络地址和主机地址，用于判断该IP地址是在本地网络上，还是在远程网络网上。
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网，以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。

1.2 子网掩码的组成

①、同IP地址一样，子网掩码是由长度为32位二进制数组成的一个地址。
②、子网掩码32位与IP地址32位相对应，IP地址如果某位是网络地址，则子网掩码为1，否则为0。
③、举个栗子：如：11111111.11111111.11111111.00000000

注：左边连续的1的个数代表网络号的长度，（使用时必须是连续的，理论上也可以不连续），右边连续的0的个数代表主机号的长度。

1.3 子网掩码的表示方法

①、点分十进制表示法
二进制转换十进制，每8位用点号隔开
例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0

②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1：192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2：172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
不难发现，例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。

注：n为1到32的数字，表示子网掩码中网络号的长度，通过n的个数确定子网的主机数=2^(32-n)-2（-2的原因：主机位全为0时表示本网络的网络地址，主机位全为1时表示本网络的广播地址，这是两个特殊地址）。

1.4 为什么要使用子网掩码？

前面说道，子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址，那为什么要分离呢？因为两台主机要通信，首先要判断是否处于同一网段，即网络地址是否相同。如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。

1.5 子网掩码的分类

①、缺省子网掩码

也叫默认子网掩码，即未划分子网，对应的网络号的位都置 1 ，主机号都置 0 。

未做子网划分的IP地址：网络号＋主机号

A类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0，用CIDR表示为/8

B类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0，用CIDR表示为/16

C类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0，用CIDR表示为/24

②、自定义子网掩码

将一个网络划分子网后，把原本的主机号位置的一部分给了子网号，余下的才是给了子网的主机号。其形式如下：

做子网划分后的IP地址：网络号＋子网号＋子网主机号

举个栗子：

如：192.168.1.100/25，其子网掩码表示：255.255.255.128

意思就是将192.168.1.0这个网段的主机位的最高1位划分为了子网。

2. 子网掩码和IP地址的关系

子网掩码是用来判断任意两台主机的IP地址是否属于同一网络的依据，就是拿双方主机的IP地址和自己主机的子网掩码做与运算，如结果为同一网络，就可以直接通信。

对于下面的IP地址：

ip地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0

ip地址：192.168.1.2 子网掩码：255.255.255.0

我们可以直接的判断，他们是同属于一个网段的ip地址。

那么对于下面这样的呢?

ip地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0

ip地址：192.168.1.2 子网掩码：255.255.0.0

这两个ip地址虽然在不看掩码的情况下，比较像，但他们并不是同一个网段内的。

这个可以从子网掩码来判断，

192.168.1.1 255.255.255.0是属于192.168.1.0网段的。

而192.168.1.2 255.255.0.0是属于192.168.0.0网段。

2.1 根据掩码确定网段

如何根据IP地址和子网掩码，计算网络地址：
①、将IP地址与子网掩码转换成二进制数。
②、将二进制形式的 IP 地址与子网掩码做“与”运算。
③、将得出的结果转化为十进制，便得到网络地址。
如下图：

网络地址计算小技巧：IP地址和子网掩码做与运算，把IP地址的主机位直接归0，就快速得到网络地址。所以只要一看到IP地址和子网掩码，就能马上确认网络地址。

例1：

创建vlan1：ip地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0

创建vlan2: ip地址：192.168.2.1 子网掩码：255.255.255.0

那么他们是不是在同一个网段呢? 平时配置ip地址较多的朋友，可以直观的判断，他们并不是属于同一个网段，那么如何计算呢? 要想判断两个ip地址是不是在同一个网段，只需将ip地址与子网掩码做与运算，如果得出的结果一样，则这两个ip地址是同一个子网当中。

详细计算

将ip地址192.168.1.1转换为二进制
11000000 10101000 00000001 00000001

将子网掩码255.255.255.0转换成二进制
11111111.11111111.11111111.00000000

然后将两者相“与(and)"运算：
11000000 10101000 00000001 00000001
11111111.11111111.11111111.00000000

然后得到：
11000000 10101000 00000001 00000000

转换成网络号就是：192.168.1.0

将ip地址192.168.2.1转换为二进制
11000000 10101000 00000010 00000001

将子网掩码255.255.255.0转换成二进制
11111111.11111111.11111111.00000000

然后将两者相“与(and)"运算：
11000000 10101000 00000010 00000001
11111111.11111111.11111111.00000000

然后得到：
11000000 10101000 00000010 00000000

转换成网络号就是：192.168.2.0

很明显，二者的结果是不一样的，一个是网段192.168.1.0，一个是网段192.168.2.0，所以不是一个网段。

例2

ip地址1：192.168.1.1 子网掩码：255.255.252.0

ip地址2：192.168.2.1 子网掩码：255.255.252.0

很明显，我们这个和上面例1的ip地址是一样的，只是子网掩码不一样，如果不看子网掩码，首先可能就判断他们不是同一个网段。

这里面和上面例1中唯一变化就是子网掩码从255.255.255.0换成了255.255.252.0了，那我们来看下，他们是否属于同一个网段。

详细计算

将ip地址192.168.1.1转换为二进制
11000000 10101000 00000001 00000001

将子网掩码255.255.252.0转换成二进制
11111111.11111111.11111100.00000000

然后将两者相“与(and)"运算：
11000000 10101000 00000001 00000001
11111111.11111111.11111100.00000000

然后得到：
11000000 10101000 00000000 00000000

转换成网络号就是：192.168.0.0

将ip地址192.168.2.1转换为二进制
11000000 10101000 00000010 00000001

将子网掩码255.255.252.0转换成二进制
11111111.11111111.11111100.00000000

然后将两者相“与(and)"运算：
11000000 10101000 00000010 00000001
11111111.11111111.11111100.00000000

然后得到：
11000000 10101000 00000000 00000000
转换成网络号就是：192.168.0.0