---

个人主页：【😊个人主页】
系列专栏：【❤️计算机网络】

---

---

前言

为了在网络分段情况下有效地利用IP地址，通过对主机号的高位部分取作为子网号，从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码，用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时，在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少，这时我们就提出了子网掩码的概念，今天我们就来学习一下这个有趣的知识吧。这一种想了解更多《计算机网络》相关内容请订阅内容【计算机网络】。
注：本教程为《计算机网络基础课》，适用于《计算机网络》初学以及考研一轮复习的同学学习，并非为考研复习课，内容更偏向基础知识

什么是子网掩码？

子网掩码（Subnet Mask）是一个用于区分IP地址中网络部分和主机部分的数字串。它通过与IP地址进行按位与（AND）操作，来确定一个IP地址是属于哪个子网以及该子网内可以有多少台主机。子网掩码的作用主要是帮助网络设备理解如何有效地路由数据包。

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。

子网掩码有助于减少网络广播的范围，提高网络性能。在没有子网掩码之前，所有的设备都处在同一个大的广播域中，任何广播都会发送给网络上的所有设备，这会导致网络拥塞和不必要的资源消耗。通过使用子网掩码，可以将网络划分为多个更小的子网，每个子网都有自己的广播域，从而减少了广播的范围，提高了网络的效率和安全性。

注：在计算子网掩码时，我们要注意IP地址中的保留地址，即" 0"地址和广播地址，它们是指主机地址或网络地址全为" 0"或" 1"时的IP地址，它们代表着本网络地址和广播地址，一般是不能被计算在内的。

---

子网掩码的组成

子网掩码通常是由一系列的1和0组成，其中1代表网络部分，0代表主机部分。例如，对于IPv4地址，一个常见的子网掩码是255.255.255.0，这个掩码表示前三个字节（即24位）是网络部分，最后一个字节（即8位）是主机部分。这意味着，使用这个子网掩码的IP地址，前三个字节必须相同才能属于同一个子网，而最后一个字节可以是0到255之间的任意值（但全0和全1有特殊用途，通常不用作主机地址），表示子网内可以有254个可用的主机地址（因为0和255被保留）。

组成规则

• 长度：子网掩码的长度固定为32位，通常以点分十进制（Dotted Decimal）的形式表示，如255.255.255.0。
• 二进制表示：在二进制形式下，子网掩码由连续的1和连续的0组成。左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。

表示方法

• 点分十进制表示：与IP地址格式相同，二进制转换十进制，每8位用点号隔开，如255.0.0.0、255.255.255.0等。
• CIDR表示法：IP地址/n，在IP地址后加上“/”符号以及一个数字（1-32），表示子网掩码中网络标识位的长度，如192.168.1.1/24，其子网掩码为255.255.255.0。

---

子网掩码的分类

标准（默认）子网掩码：

1. A类地址：默认子网掩码为255.0.0.0，表示网络部分占用前8位，主机部分占用后24位。
2. B类地址：默认子网掩码为255.255.0.0，表示网络部分占用前16位，主机部分占用后16位。
3. C类地址：默认子网掩码为255.255.255.0，表示网络部分占用前24位，主机部分占用后8位。

注：这些默认子网掩码适用于不需要进一步划分子网的简单网络

变长子网掩码（VLSM）：

变长子网掩码允许在同一网络地址空间内使用不同长度的子网掩码。这意味着可以根据需要为不同的子网分配不同数量的主机地址，从而实现更灵活的网络规划。

例如，在一个C类地址空间（如192.168.1.0/24）中，可以使用255.255.255.128（/25）作为子网掩码来创建一个子网，该子网包含128个地址（包括网络地址和广播地址），但其中只有126个可用作主机地址。然后，可以使用255.255.255.192（/26）进一步划分子网，每个子网包含64个地址，但只有62个可用作主机地址。
无类别域间路由（CIDR）：
CIDR不仅是一个表示方法，它还推动了子网掩码的灵活使用。CIDR通过前缀长度（即子网掩码中1的个数）来定义IP地址块的大小，而不是传统的点分十进制子网掩码。
例如，192.168.1.0/24表示一个C类地址空间，其子网掩码为255.255.255.0。CIDR表示法使得子网划分和聚合变得更加简单和直观。

全零和全一子网掩码：

在某些特殊情况下，可能会遇到全零（0.0.0.0）或全一（255.255.255.255）的子网掩码，但它们通常不用于子网划分。
全零子网掩码（0.0.0.0）通常用于默认路由或表示“不指定”的子网掩码。
全一子网掩码（255.255.255.255）通常用于表示单个IP地址的广播地址，或者在某些特殊情况下用于限制广播范围到单个子网。

---

子网掩码的计算

对于无须再划分成子网的IP地址来说，其子网掩码非常简单，即按照其定义即可写出：如某B类IP地址为 10.12.3.0，无须再分割子网，则该IP地址的子网掩码255.255.0.0。如果它是一个C类地址，则其子网掩码为 255.255.255.0。其它类推，不再详述。下面我们关键要介绍的是一个IP地址，还需要将其高位主机位再作为划分出的子网网络号，剩下的是每个子网的主机号，这时该如何进行每个子网的掩码计算。

确定IP地址类别及默认子网掩码

首先，根据IP地址的首段范围确定其所属类别（A类、B类、C类等），并确定该类IP地址的默认子网掩码。例如：

A类地址（1.0.0.0到126.255.255.255）的默认子网掩码是255.0.0.0。
B类地址（128.0.0.0到191.255.255.255）的默认子网掩码是255.255.0.0。
C类地址（192.0.0.0到223.255.255.255）的默认子网掩码是255.255.255.0。

计算子网掩码

根据子网数量计算

将子网数目转化为二进制：例如，如果需要将一个网络划分为4个子网，则子网数目为4，转化为二进制为100。
确定二进制位数N：上例中二进制100有3位，所以N=3。
修改默认子网掩码：对于B类地址，默认子网掩码是255.255.0.0。将前两位保持不变（代表网络部分），然后取N位（本例中为3位）放在第三位字节的开头，其余位用0填充。因此，新的子网掩码为255.255.224.0（因为224是11100000，前3位为1，后5位为0）。

根据主机数量计算

将主机数目转化为二进制：如果每个子网需要容纳250台主机，则主机数目加2（为网络地址和广播地址留出空间）后为252，转化为二进制是11111100。
确定二进制位数N：上例中二进制11111100有8位，但因为主机部分不能全为0或全为1，且至少需要一位用于区分不同的主机，所以实际可用的主机位数是N-2（去掉全0和全1的情况）。但在这里，我们直接考虑N作为需要置1的位数。
修改默认子网掩码：同样以B类地址为例，将默认子网掩码255.255.0.0的主机部分（最后一个字节）全部置为1，得到255.255.255.255。然后，从后向前将N位（本例中考虑8位，但实际划分时可能需要根据具体情况调整）置为0。然而，由于这种方法直接考虑N位可能不准确（因为需要去掉全0和全1的特殊情况），通常更推荐使用基于子网数目的方法来计算，并确保子网内主机数的实际分配符合需求。