大家在進行IPv4地址配置時都看到過“子網掩碼”這樣的參數名，許多小伙伴都會疑惑這是個啥？有什么用呢？

下面文檔君帶領大家認識認識子網掩碼以及跟其密不可分的子網！

1.IP地址、子網和子網掩碼的關系

為什么配置IPv4地址時要配置子網掩碼，這不得不說IP地址、子網和子網掩碼的關系。

子網掩碼和IP地址一起使用可以判斷源地址和目標地址是否在同一子網內，通過使用子網掩碼可以將一個大的網絡劃分為多個較小網絡。

我們將一個網絡比喻為一個城市的街道地址系統，那么IP地址、子網、子網掩碼的關系就像：

• IP地址是城市中每棟建筑的詳細地址（例如，A市A區XX路02號），它唯一標識了網絡中的每一臺設備。
• 子網是城市的各個區域或街區（例如，A市A區），它將城市劃分為更小的管理單元，這樣做的好處是，可以更高效地管理和分配資源。
• 子網掩碼是一個過濾器或篩選規則（例如，A市A區的所有街道地址都是以XX路開頭的地址），它決定了哪些IP地址屬于同一個子網，同時幫助我們確定一個給定的IP地址是否屬于特定的子網。

2.什么是子網？為什么要劃分子網？

想要了解子網掩碼，首先要知道什么是子網。

子網（subnet）是指基于某一類地址，在一個較大的網絡中劃分出的較小的網絡區域。

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舉個例子，如果一家餐廳擁有一塊寬敞的空間，只擺放了幾張大桌子，可能會遇到一下問題：害怕社交的顧客可能會避開已占用的桌子，導致部分桌子空置或只坐一兩人，而團體聚餐可能需要拼桌，這樣既浪費空間又人多嘈雜不好打理。但是將空間劃分成多個小包廂后，可以滿足家庭和公司團體的聚餐需求，既節省空間，又為顧客提供隱私，同時便于清潔和管理。

劃分子網的意義也是如此：

• 提高網絡效率：在一個大型網絡中，如果所有設備都處于同一個廣播域內，那么任何設備發送的廣播信息都會被該域內的所有其他設備接收，這樣不僅占用大量帶寬，還可能發生廣播風暴。通過劃分子網，可以將不同功能區域的設備分配到不同的子網中，減少廣播流量對整個網絡的影響。小貼士：廣播風暴是一種網絡現象，當廣播數據充斥網絡無法處理，并占用大量網絡帶寬，導致正常業務不能運行，甚至徹底癱瘓，這種現象稱為廣播風暴。具體介紹請跳轉至又又又崩了！為什么想看的新聞又404了？
• 增強安全性：在一個公司網絡中，通過劃分子網，可以將公司網絡根據不同職能部門劃分為不同的子網，如果A部門內的某臺計算機被黑客攻擊，由于與其他部門的網絡區域隔離在不同的子網中，可以防止攻擊蔓延到整個公司網絡。
• 優化資源分配：在一個公司內部，每個部門需要一定數量的IP地址，通過合理劃分子網，可以更精細地控制IP地址的分配，確保每個部門都有足夠的IP地址資源，并且避免IP地址資源浪費。
• 簡化管理：當網絡出現故障時，因為每個子網都是相對獨立的，所以只需要關注有問題子網內的設備和網絡配置即可，方便快速定位問題所在。
• 支持大規模網絡擴展：對于需要頻繁擴展或調整的大型網絡來說，子網劃分提供了靈活性，隨著業務增長或組織結構調整，可以通過增加或合并子網來適應變化的需求。

3.什么是子網掩碼？子網掩碼有啥用？

子網掩碼是用來識別和劃分子網的好工具。

如下圖所示，IPv4地址是由網絡ID和主機ID組成的，網絡ID用于標識Internet上的某一個網絡，主機ID用于標識該網絡中的某臺主機。

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子網掩碼（subnet mask）是一個32位二進制數，用于區分IP地址中網絡部分和主機部分，通常表示為四個十進制形式（例如255.255.255.0），在二進制表示（例如1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000）中，左邊的一系列連續“1”代表網絡位，右邊的一系列連續“0”代表主機位。

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小貼士：每個子網都有自己的網絡地址和廣播地址，主機位全為0表示該網絡的網絡地址，主機位全為1表示該網絡的廣播地址。

在兩臺計算機之間進行通信時，子網掩碼結合IP地址一起使用來確定它們是否處于同一子網內，并采取相應的通信策略，下圖為基于子網掩碼描述兩臺計算機如何通信的過程：

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AB兩臺計算機只知道自己的子網掩碼，當A計算機想要訪問B計算機時，A用自己的子網掩碼和自己的IP地址進行“與”運算（兩位同時為“1”，結果為“1”，否則為0），確定自己IP地址的網絡ID。

然后A用自己的子網掩碼和B的IP地址進行“與”運算，確定B的IP地址的網絡ID，如果兩次確定的網絡ID相同，則判斷自己與B在同一子網內，否則不在同一子網內，同一子網內的計算機間可以直接通信，不在同一子網內的計算機要通過網關才能通信。

4.如何通過子網掩碼確定一個IP地址的網絡ID

通過子網掩碼確定IP地址的網絡ID原理是將IP地址和子網掩碼進行“與”運算，來屏蔽掉IP地址中的主機部分，只保留網絡部分，這里以IP地址：192.168.1.10，子網掩碼：255.255.255.0為例，文檔君為大家詳細講解子網掩碼結合IP地址如何確定某個主機的網絡ID。

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思考：該子網的地址范圍和可用主機數為多少？

子網的起始地址=網絡位+最小主機位，子網的結束地址=網絡位+最大主機位，那么該子網的地址范圍為11000000 10101000 00000001 00000000~11000000 10101000 00000001 11111111，轉換為十進制表示：192.168.1.0~192.168.1.255。

可用主機數=2n-2（n是主機位數），那么該子網可用主機數=28-2=254，減2是因為網絡地址和廣播地址即192.168.1.0、192.168.1.255不能用于主機。

5.如何使用子網掩碼劃分子網

如下圖所示，劃分子網的基本原理就是從主機位中借用一些位來劃分出新的子網：

假如一家公司有一個網絡地址為192.168.1.0/24的網絡（“/24”表示網絡位數為24位），需要將現網絡為7個部門劃分出7個子網，以此為例帶大家理解如何劃分子網。

• 計算子網位數：根據2m ≥ 7（m是子網位數），計算出子網位數為3，需要向主機位從左往右借3位，可劃分出8個子網。
• 計算新子網掩碼：將原子網掩碼的主機位前3位置“1”，得出11111111 11111111 11111111 11100000，轉換為十進制得出每個子網的新子網掩碼為255.255.255.224。
• 計算每個子網的可用主機數：因為主機位被借用了3位，所以新主機位數為5，可用主機數=2n-2（n是主機位數）=25-2=30。
• 計算出8個子網地址：

5. 從中選擇任意7個網絡ID分配給7個部門，每個部門可為最多30臺設備分配對應子網地址范圍內的一個IP地址，確保不要分配網絡地址和廣播地址給任何設備。

思考：假如需要將一個網絡地址為192.168.1.0/24的網絡劃分為若干子網，每個子網內有100臺主機，如何劃分？

可用主機數=2n-2（n是主機位數）≥100，計算出n=7，表示主機位需要占據7位才可以達到每個子網可容納100臺主機的要求，那么子網位數為1，網絡位數變為25，主機位數變為7，得出新子網掩碼：11111111 11111111 11111111 10000000，轉換為十進制：255.255.255.128，其余數據根據上文步驟完成計算。

6.為什么配置IPv6地址時沒有看到過“子網掩碼”？

IPv6地址由128位組成，通常表示為八組由冒號分隔的四位十六進制數。在IPv6中，并沒有“子網掩碼”這個概念，而是使用“前綴長度”來表示網絡部分的長度，例如下圖，“1111:2222:3333:4444:AAAA:BBBB:CCCC:DDDD/32”表示地址前32位用于標識網絡部分（包括子網），后96位用于標識主機或接口部分。

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IPv6的子網劃分原理同上文描述一致，前綴長度這種表示方法更加直觀且易于理解和管理。