计算机基础--子网掩码计算方法

子网掩码计算方法想深入了解“子网掩码的算法”，毋庸置疑，夯实基础知识是必要的。

下面，将分六个专题对“子网掩码”进行抽丝剥茧，逐层深入剖析寻找最本真的道。

一、什么是二进制二、十进制与二进制的转换三、什么是IP地址四、IP地址的标识与分类五、什么是子网掩码六、子网掩码计算方法想深入了解“子网掩码的算法”，毋庸置疑，夯实基础知识是必要的。

下面，将分六个专题对“子网掩码”进行抽丝剥茧，逐层深入剖析寻找最本真的道。

一、什么是二进制在电子电器的世界中，我们会发现，这个瑰丽梦幻的国度对应着让人习以为常的两极状态，像电容存储的满载与空置，电路的导通与截断，电器的Power ON与Power off等，这些酷似水火不容的状态像极了我们现实生活中的阴阳。

为了便于控制管理这些状态，人们引入了二进制的理念，以日常生活中最简单的俩个数映射标的这些状态，用数字1映射电路的导通、电容储存的满载、电器的Power On，用数字0标的电路的截断、电容存储的空置、电器的Power off。

在二进制找到了自己的位置后，配合着电子电器的发展，和着通信技术与计算机普及的步伐，渐渐地走上台前，站在万众瞩目的聚光灯下，挥舞着混夹有0与1的双臂向我们昭示着数字电子技术的魅力。

二进制总共有0与1俩个数，进位方式采用满二进位，运算方式有与（相当于十进制的乘）、或（相当于十进制的加）、非（求反）、异或（相当于十进制的减）。

8个二进制位就是我们常说的1字节，相应的，1KB＝1024B，1MB＝1024KB……对比二进制，十进制有0～9十个数，进位方式采用满十进位，运算方式有加减乘除与次幂等，大体上是相同的。

此外，还有八进制、十六进制、六十进制等，不一一赘述了。

在某些PC电源中，它提供了一个电源开关。

开关上标识着“－”与“0”，其中“－”对应着电源的“开”，“0”对应着电源的关，这就是二进制最直观、最生动的体现与应用。

二、十进制与二进制的转换1、二进制转换成十进制十进制192可以表示成：1×10^2 ＋9×10^1 ＋2×10^0 = 192可以看出十进制的权数是10，同理，二进制的权数是2，这样二进制转换成十进制就简单了：二进制101转换成10进制：1×2^2 ＋0×2^1 ＋1×2^0 ＝52、十进制转换成二进制整数部分除2取余，取余次序为从下往上，最低位当最高位。

取余方法如图，除完后从下往上下写，最下面是啥写啥，十进制“65”转换二进制为“1000001”。

小数部分就不赘述了，大体和整数部分相同。

小数部分乘2取整，取整次序为从上往下，最高位就是最高位。

Windows系统自带的“计算器”可以非常方便地进行各个进制之间的转换。

其实，现在大多用计算器算了，知道概念原理也没啥用。

不过，要想口算，这个知识点是需要了解的。

三、什么是IP地址IP（Internet Protocol，网间协议），对比曲高和寡的IPv6标准，现行的Ipv4标准才是主流。

在Ipv4标准中，IP地址采用4单元8位组共32位的二进制数值表示，形如“11110000 11110011 1111000011110011”，但这么多的1与0别说拿来记了，看着都脑袋疼。

为了方便书写和记着方便，在使用的时候以8个二进制位为1单元，同时把这个8位组对应的二进制数转换成十进制数，并以小数点隔开，这就是业内大名鼎鼎的“点分十进制”。

三、IP地址的标识与分类（一）、标识方法32位二进制的IP地址有一个范围，即IP地址全为0时最小，全为1时最大。

相应的，当我们把它转换为点分十进制时，这个十进制的呈现方式也有一个范围，范围介于在“0.0.0.0～255.255.255.255”之间。

为进一步加强对IP地址的管理，提高IP地址的利用率，我们把一个标准的IP地址拆分为“网络标识”与“主机标识”俩部分。

网络标识相当于电话的区号，主机标识相当于电话所用的号码。

对应到网络上，网络标识相当于某个网段，主机标识相当于某台电脑。

网络标识用左起的高位字节标识为网络，占据着IP地址的高字节。

随着网络范围的递进，网络标识逐渐从左起的高字节扩展延伸到靠右的低字节处。

主机标识在网络标识之后，填充剩余的IP地址位，用于标识具体的电脑、路由、交换机、服务器等。

网络标识与主机标识共同配合协作，行使各自的使命与责任，把IP地址的作用发挥到极致，像极了一个温馨而融洽的家庭。

（二）、具体分类在IPv4标准中，IP地址共分为五类常规IP地址。

此外，它还涉及包括特殊用途的IP地址。

1、五类常规IP地址A类IP地址：由一个字节的网络标识和三个字节的主机标识组成。

第一字节的最高位必须为0，网络标识范围规定为1～126。

B类IP地址：由二个字节的网络标识和二个字节的主机标识组成。

第一字节的前两位必须为“10”，网络标识范围规定为128～191 . 0~255。

C类IP地址：由三个字节的网络标识和一个字节的主机标识组成。

第一字节的前三位必须为“110”，网络标识范围规定为192～223 . 0～255 . 0～255。

D类IP地址：224～239 . 0～255 . 0～255 . 0～255，多用于多路广播组用户，实际中极少涉及。

E类IP地址：240～255 . 0～255 . 0～255 . 0～255，仅供于实验，还没有得到实际的应用。

2、特殊用途的IP地址127打头的IP地址，全部用于回环诊断测试。

如127.0.0.1，在Windows默认的hosts策略下，配合ping命令，可以用来验证本机的TCP/IP协议簇是否正确安装。

同时，在使用ping命令时，Windows 会提供自动填充“.0”的功能，因此，我们可以把“127.0.0.1”中间的0拿掉，简写成“127.1”。

值得注意的是，在本机中没有网卡的情况下，“ping 127.1”仍然可以返回TTL值，也就是说，它仅仅在测试协议栈本身，而不是在测试本机网卡的好坏。

因127打头的IP地址首字节最高位也是0，故有些IT类期刊把它归入A类IP地址，这也是可以的。

在前三类常规IP地址中，还存在着一些特殊的网络标识与主机标示，这类特殊标识需要我们额外注意，因为它是我们划分子网的基础，说明如下：网络标识中，IP地址不能全为0，更不能全为1，全0与全1的标识为保留地址。

同时，网络标识第一个字节为0的IP地址，代表本地网络（如0.110.210.1）。

主机标识中，IP地址不能全为0，全0代表网络地址。

更不允许IP地址全为1，全1代表广播地址。

所以，一个网段中可以允许的设备数为“2的n次方－2”。

当然，这个“2的n次方－2”还只是理论值。

可全局路由的IP地址，又称公网IP，简单说，就是ISP服务商提供给我们的IP地址。

这个IP地址能直接用来上网，可以是静态的，也可以是动态的。

私有IP地址，又称专用IP地址。

在资源紧缺的今天，所有连入Internet的电脑都享有一个公网IP地址是不可能的，鉴此，引入了私有IP的概念。

当我们使用路由设备连至公网时，路由设备会自动把这些私有IP地址的信号段隔离在局域网内部。

五、什么是子网掩码在使用TCP/IP协议的网络中，网络内各设备之间的通信需要借助子网掩码来完成。

子网掩码主要用来判断互相通信的不同电脑是否在同一网络中，它是判断不同网段的标准。

纵观如今采用的主流IPv4标准体制，为配合32位的IP地址，相应的，与之搭配的子网掩码长度也是32位的二进制数，实际应用中也是采用“点分十进制”。

同时，IP地址与子网掩码必须配合使用才能使网络正常工作。

子网掩码用二进制数字“1”来标识网络，占据着高字节位。

用“0”来标识具体的主机，相对来说，占据着低字节位。

在日常组网应用环境里，为提高IP地址的利用率，我们可以把子网掩码中原本属于主机标识部分的“0”变成网络标识“1”，这样在无形上，就把事先拟定好的IP地址分成了一个个逻辑子网，让一类IP地址就能跨越多个物理网断，这样，就解决了IP地址资源稀缺的状况，为划分VLan与界定广播域断夯实基础。

六、子网掩码计算方法如图，我们会看到各类常规IP地址可以容纳的网络数与主机数IP地址类型8子网掩码的计算，实质上就是对子网划分的过程，方法有很多，下面只介绍一种比较简单的。

对子网掩码进行重新规划时，刚产生的子网相当于一个新的网段，所以，对应的网络数为“2的n次方－2”，即刨除“全0与全1”的网络保留地址。

同时，对应的主机数为“2的n次方－2”（注意，此N非彼N），即刨除全0的网络地址与全1的广播地址。

在新划分的子网掩码中，主机段有着如下的特点：子网IP地址始于网络地址，结束于广播地址，广播地址后又紧接着网络地址。

所以，我们会得出如下的结论：“第一个广播地址＝第一个网络地址×2－1”，“广播地址＝网络地址－1”。

同时，值得我们注意的是：“最后的有效主机地址=最后的广播地址－1”，“第一个有效地址＝第一个网络地址＋1”。

相应的，在单独的逻辑子网内，不刨除“网络地址与广播地址”的全部主机数为“2的n次方”，即主机增量段。

对第一个有效网络地址的界定。

理论上，子网掩码每个字节可以容纳的最大网络数为256，当然，最大主机数也是256。

在我们重新划分逻辑子网时，就相当于在总量恒定的256中抠出一部分作为网络标识，显而易见，剩下的就是主机标识。

这样，公式就出来了，第一个有效网络地址＝（对应字节的）总量256－（对应字节的、已划分好的）子网掩码网络标识。

举例说明：例1：C类IP地址192.168.0.X，要划分为6个子网，要求我们算出实际的子网掩码，以及6个子网的IP段。

计算方法如下：1、首先，我们要知道标准C类IP地址的子网掩码为255.255.255.02、由划分6个子网的条件，得到“2的n次方－2”＝6，求出N＝3。

此时，我们得知在对应的标准子网掩码中有“3”位被替换成网络位，即“111 00000”，换算成十进制为“224”，所以，子网掩码为“255.255.255.224”3、主机标识就是把子网掩码中已经分配成网络位的抠掉，剩下的就是主机位，即“8－3＝5”，得到“2的5次方”＝32。

所以，每个子网的增量为32，实际可以用到的主机数为30；当然，也可以在总量恒定的256中抠出网络标识占用数，剩下的就是主机数，即“256－224＝32”。

4、界定网络地址与广播地址。

我们已经算出子网掩码第4字节为“111 00000”，如果要划分子网，需要对前三位“111”与“000”进行排列组合，总共有8种排列方式，刨除全为1的“111”与全为0的“000”，剩下六种排列方式，即“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”。

这里面最小的是“001 00000”，也就是我们要寻找的第一个有效网络地址，转换成十进制为32。