子网掩码和ip地址的关系

子网掩码和ip地址的关系

落难的王子-屈婉玲

IP地址与⼦⽹掩码总结

⼀、IP地址与⽹络分类

地址

不同的物理⽹络技术有不同的编址⽅式；不同物理⽹络中的主机，有不同的物理⽹络地址。⽹间⽹技术是将不同物理⽹络技术统⼀起来的⾼

层软件技术。⽹间⽹技术采⽤⼀种全局通⽤的地址格式，为全⽹的每⼀⽹络和每⼀主机都分配⼀个⽹间⽹地址，以此屏蔽物理⽹络地址的差

异。

IP协议提供⼀种全⽹间⽹通⽤的地址格式，并在统⼀管理下进⾏地址分配，保证⼀个地址对应⼀台⽹间⽹主机（包括⽹关），这样物理地址

的差异被IP层所屏蔽。IP层所⽤到的地址叫做⽹间⽹地址，⼜叫IP地址。它由⽹络号和主机号两部分组成，统⼀⽹络内的所有主机使⽤相同

的⽹络号，主机号是唯⼀的。

IP地址是⼀个32为的⼆进制数，分成4个字段，每个字段8位。

2.三类主要的⽹络地址

我们知道，从LAN到WAN，不同种类⽹络规模相差很⼤，必须区别对待。因此按⽹络规模⼤⼩，将⽹络地址分为主要的三类，如下：

A类：

012381624

310⽹络号主机号

B类：

10⽹络号主机号

C类：

110⽹络号主机号

A类地址⽤于少量的（最多27个）主机数⼤于216的⼤型⽹，每个A类⽹络可容纳最多224台主机；B类地址⽤于主机数介于28～216之间

数量不多不少的中型⽹，B类⽹络最多214个；C类地址⽤于每个⽹络只能容纳28台主机的⼤量⼩型⽹，C类⽹络最多221个。

除了以上A、B、C三个主类地址外，还有另外两类地址，如下：

D类：

1110多⽬地址

E类：

11110留待后⽤

其中多⽬地址（multicastaddress）是⽐⼴播地址稍弱的多点传送地址，⽤于⽀持多⽬传输技术。E类地址⽤于将来的扩展之⽤。

/IP规定⽹络地址

除了⼀般地标识⼀台主机外，还有⼏种具有特殊意义的特殊形式。

*⼴播地址

TCP/IP规定，主机号全为“1”的⽹络地址⽤于⼴播之⽤，叫做⼴播地址。所谓⼴播，指同时向⽹上所有主机发送报⽂。

*有限⼴播

前⾯提到的⼴播地址包含⼀个有效的⽹络号和主机号，技术上称为直接⼴播（directedboradcasting）地址。在⽹间⽹上的任何⼀点均可

向其他任何⽹络进⾏直接⼴播，但直接⼴播有⼀个缺点，就是要知道信宿⽹络的⽹络号。

有时需要在本⽹络内部⼴播，但⼜不知道本⽹络⽹络号。TCP/IP规定，32⽐特全为“1”的⽹间⽹地址⽤于本⽹⼴播，该地址叫做有限⼴

播地址（limitedbroadcastaddress）。

*“0”地址

TCP/IP协议规定，各位全为“0”的⽹络号被解释成“本”⽹络。

*回送地址

A类⽹络地址127是⼀个保留地址，⽤于⽹络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址（loopbackaddress）。⽆论什么程序，⼀

旦使⽤回送地址发送数据，协议软件⽴即返回之，不进⾏任何⽹络

传输。

TCP/IP协议规定，⼀、含⽹络号127的分组不能出现在任何⽹络上；⼆、主机和⽹关不能为该地址⼴播任何寻径信息。由以上规定可以看

出，主机号全“0”全“1”的地址在TCP/IP协议中有特殊含义，不能⽤作⼀台主机的有效地址。

⼆、⼦⽹掩码

1.⼦⽹TCP/IP⽹间⽹技术产⽣于⼤型主流机环境中，它能发展到今天的规模是当初的设计者们始料未及的。⽹间⽹规模的迅速扩展对IP地

址模式的威胁并不是它不能保证主机地址的唯⼀性，⽽是会带来两⽅⾯的负担：第⼀，巨⼤的⽹络地址管理开销；第⼆，⽹关寻径急剧膨

胀。其中第⼆点尤为突出，寻径表的膨胀不仅会降低⽹关寻径效率（甚⾄可能使寻径表溢出，从⽽造成寻径故障），更重要的是将增加内外

部路径刷新时的开销，从⽽加重⽹络负担。

因此，迫切需要寻求新的技术，以应付⽹间⽹规模增长带来的问题。仔细分析发现，⽹间⽹规模的增长在内部主要表现为⽹络地址的增减，

因此解决问题的思路集中在：如何减少⽹络地址。于是IP⽹络

地址的多重复⽤技术应运⽽⽣。通过复⽤技术，使若⼲物理⽹络共享同⼀IP⽹络地址，⽆疑将减

少⽹络地址数。

⼦⽹编址（subnetaddressing）技术，⼜叫⼦⽹寻径（subnetrouting），英⽂简称subnetting，是最⼴泛使⽤的IP⽹络地址复⽤⽅

式，⽬前已经标准化，并成为IP地址模式的⼀部分。

⼀般的，32位的IP地址分为两部分，即⽹络号和主机号，我们分别把他们叫做IP地址的“⽹间⽹部分”和“本地部分”。⼦⽹编址技术将本

地部分进⼀步划分为“物理⽹络”部分和“主机”部分，如图：

⽹间⽹部分物理⽹络主机

|←⽹间⽹部分→|←────本地部分─────→|

其中“物理⽹络”⽤于标识同⼀IP⽹络地址下的不同物理⽹络，既是“⼦⽹”。

2.⼦⽹掩码IP协议标准规定：每⼀个使⽤⼦⽹的⽹点都选择⼀个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP地址中的某位为⽹络地址

（包括⽹间⽹部分和物理⽹络号）中的⼀位；若位模式中的

某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的⼀位。例如位模式：

1100000000中，前三个字节全1，代表对应IP地址中最⾼的三个字节为⽹络地址；后⼀个字节全0，

代表对应IP地址中最后的⼀个字节为主机地址。这种位模式叫做⼦⽹模（subnetmask）或“⼦⽹掩码”。

为了使⽤的⽅便，常常使⽤“点分整数表⽰法”来表⽰⼀个IP地址和⼦⽹掩码，例如B类地址⼦⽹掩码（11111

00000）为：

255.255.25.0IP协议关于⼦⽹掩码的定义提供⼀种有趣的灵活性，允许⼦⽹掩码中的“0”和“1”位不连续。但是，这样的⼦⽹掩码给

分配主机地址和理解寻径表都带来⼀定困难，并且，极少的路由器⽀持在⼦⽹中使⽤低序或⽆序的位，因此在实际应⽤中通常各⽹点采⽤连

续⽅式的⼦⽹掩码。像255.255.255.64和255.255.255.160等⼀类的⼦⽹掩码不推荐使⽤。

3.⼦⽹掩码与IP地址⼦⽹掩码与IP地址结合使⽤，可以区分出⼀个⽹络地址的⽹络号和主机号。

例如：有⼀个C类地址为：

192．9．200．13其缺省的⼦⽹掩码为：

255．255．255．0则它的⽹络号和主机号可按如下⽅法得到：

①将IP地址192．9．200．13转换为⼆进制11001101

②将⼦⽹掩码255．255．255．0转换为⼆进制1100000000

③将两个⼆进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果即为⽹络部分

11001101AND1100000000

11000000结果为192.9.200.0，即⽹络号为192.9.200.0。

④将⼦⽹掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机部分

11001101AND11111111=

00001101结果为0.0.0.13，即主机号为13。

4.⼦⽹掩码与IP地址⼦⽹掩码与IP地址结合使⽤，可以区分出⼀个⽹络地址的⽹络号和主机号。

例如：有⼀个C类地址为：

192．9．200．13其缺省的⼦⽹掩码为：

255．255．255．0则它的⽹络号和主机号可按如下⽅法得到：

①将IP地址192．9．200．13转换为⼆进制11001101

②将⼦⽹掩码255．255．255．0转换为⼆进制1100000000

③将两个⼆进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果即为⽹络部分

11001101AND11

1100结果为192.9.200.0，即⽹络号为192．9．200．0。

④将⼦⽹掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机部分

11001101AND

01101结果为0.0.0.13，即主机号为13。

三、⼦⽹划分与实例根据以上分析，建议按以下步骤和实例定义⼦⽹掩码。

1、将要划分的⼦⽹数⽬转换为2的m次⽅。如要分8个⼦⽹，8=23。

2、取上述要划分⼦⽹数的2的m次⽅的幂。如23，即m=3。

3、将上⼀步确定的幂m按⾼序占⽤主机地址m位后转换为⼗进制。如m为3则是11100000，转换为⼗进制为224，即为最终确定的⼦⽹

掩码。如果是C类⽹，则⼦⽹掩码为255.255.255.224；如果是B类⽹，则⼦⽹掩码为255.255.224.0；如果是C类⽹，则⼦⽹掩码

为255.224.0.0。

在这⾥，⼦⽹个数与占⽤主机地址位数有如下等式成⽴：2m=n。其中，m表⽰占⽤主机地址的位数；n表⽰划分的⼦⽹个数。根据这些原

则，将⼀个C类⽹络分成4个⼦⽹。若我们⽤的⽹络号为192．9．200，则该C类⽹内的主机IP地址就

是192.9.200.1～192.9.200.254（因为全“0”和全“1”的主机地址有特殊含义，不作为有效的IP地址），现将⽹络划分为4个部分，

按照以上步骤：

4=22，取22的幂，即2，则⼆进制为11，占⽤主机地址的⾼序位即为11000000，转换为⼗进制为192。这样就可确定该⼦⽹掩码

为：192.9.200.192，4个⼦⽹的IP地址范围分别为：

⼆进制⼗进制

①11000001

11111110

192．9．200．1

192．9．200．62

②11000001

11111110

192．9．200．65

192．9．200．126

③11000001

11111110

192．9．200．129

192．9．200．190

④11000001

11111110

192．9．200．193

192．9．200．254

在此列出A、B、C三类⽹络⼦⽹数⽬与⼦⽹掩码的转换表，以供参考。

A类：

⼦⽹数⽬占⽤位数⼦⽹掩码⼦⽹中主机数

21255．128．0．08,388,606

42255．192．0．04,194,302

83255．224．0．02,097,150

164255．240．0．01,048,574

325255．248．0．0524,286

646255．252．0．0262,142

1287255．254．0．0131,070

1288255．255．0．065,534

B类：

⼦⽹数⽬占⽤位数⼦⽹掩码⼦⽹中主机数

21255．255．128．032766

42255．255．192．016382

83255．255．224．08190

164255．255．240．04094

325255．255．248．02046

646255．255．252．01022

1287255．255．254．0510

2568255．255．255．0254

C类：

⼦⽹数⽬占⽤位数⼦⽹掩码⼦⽹中主机数

21255．255．255．128126

42255．255．255．19262

83255．255．255．22430

164255．255．255．24014

325255．255．255．2486

646255．255．255．2522

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