計算機網路之ip、子網掩碼、網路號、主機號等概念解析

在工作中談論到計算機網路時，有幾個經常出現的術語，比如：ip、子網掩碼、網段等等。之前對這些概念的理解都比較模糊，只知其大概意思，隨著工作中遇到的網路問題越來越多，有必要詳細理解一下計算機網路的基礎知識了。這篇文章就先介紹幾個計算機網路領域的專業術語。

IP地址

ip這個詞是計算機網路中出現頻率最高的了，甚至只要使用過電腦的人都知道這個詞。IP地址全程是網際網路協議地址（英文：Internet Protocol Address）。IP地址就是給網路中的每臺計算機都分配了一個地址，這個IP地址就是該計算機在網路中的身份id，通過ip就可以快速地定位到需要的那臺計算機。

按照規定，IP是一個32為的二進位制數，為了表示方便，通常將一個ip按照每8位一組轉換成十進位制數，然後每組中間用符號"."表示，這種表示方法稱為“點分十進位制表示法”。

• ip地址的組成

  IP地址 = 網路地址 + 主機地址 （又稱：網路號和主機號）

  或者，

  IP地址 = 網路地址 + 子網地址 + 主機地址

最初設計的時候，IP地址只是由網路地址和主機地址兩部分組成，IP地址的32位中，前面一些連續位稱為網路號，用於表示該裝置位於哪個網路，後面的其餘位稱為主機地址，用於在該網路中唯一標識一臺主機。

基於以上的設計，IPv4地址按照網路號和主機號的長度不同分為五大類，通過ip中的最左邊幾位二進位制數來區分，0開頭的為A類，10開頭的為B類，110開頭的為C類，1110開頭的為D類，1111開頭的為E類，如圖所示：

所以，如果按照這種劃分方式得到的IPv4地址空間為：

然而實際上這種分類方式的缺陷是顯而易見的，例如：A類地址的網路號少主機號多，C類地址的網路號多而主機號少，這就會造成IP地址資源利用率低下的問題。於是後來就出現了“IP地址 = 網路地址 + 子網地址 + 主機地址”的劃分方式，也就是在原來的基礎上又將主機號分成了子網號+主機號，這種方式被稱為子網定址。

子網是從每類的網路地址的主機部分拿出一定數量的位數，用該位數標識子網號，從而將每類的IP網路進一步分成更小的網路。

在出現子網之前，通過判斷一個ip是A類、B類或者C類地址就可以直接從IP中獲取到網路號，但是增加了子網後，如何判斷一個ip中的子網部分和主機號部分呢？這就出現了子網掩碼的概念。

子網掩碼

子網掩碼（subnet mask）就是用來從一臺主機的ip地址中獲取其網路資訊、子網資訊和主機號的。子網掩碼跟ip的長度相同。子網掩碼不能單獨存在，他必須結合ip地址一起使用。

子網掩碼跟ip的長度相同，也是由32為二進位制陣列成，不同的是，**子網掩碼必須是由左邊連續的若干個1和右邊其餘若干個連續的0組成。簡單說就是子網掩碼的左邊若干位全部是1，剩下的右邊所有為都是0 **。

那麼是如何通過子網掩碼來獲取一個ip中對應的網路號和主機號的呢？將ip地址與子網掩碼按位與得到的結果就是該ip對應的網路地址/子網識別符號，這個識別符號就確定了一臺主機位於哪個網路中。下面舉個例子：

例如，已知有一個ip為：192.168.10.2，它對應的子網掩碼為255.255.255.240，求該ip對應的網路號/子網號，和主機號。

將ip地址轉換成二進位制為：11000000.10101000.00001010.00000010，將子網掩碼也轉換成二進位制：11111111.11111111.11111111.11110000，然後將這兩個二進位制數按位與運算，結果為： 11000000.10101000.00001010.00000000，將這個結果轉換成十進位制就是192.168.10.0，所以這個ip對應的網路地址就是192.168.10.0。

• 子網掩碼的ip表示法

  有時候將ip和子網掩碼都寫出來這種方法寫起來太麻煩了，所以就出現了ip表示法。例如我們在修改一些網路配置時，經常看到這種寫法：192.168.10.2/28。這就是ip表示法，他即表明了ip地址，也表明了該ip對應的子網掩碼。其中：192.168.10.2就是指ip地址，/28 是指子網掩碼的前28位為1，其餘為是0，即子網掩碼為：11111111.11111111.11111111.11110000。

小結一下

這裡我認為最為主要的也是比較難理解的一個概念就是子網掩碼，那麼這裡就來總結一下子網掩碼到底是幹什麼的。本來按照最開始的設計“ip = 網路地址 + 主機號”，將ip分為五大類，我們通過給定ip的前幾位就可以判斷這個ip屬於哪一類，進而就可以知道這個ip的哪些位是網路地址，哪些位是主機地址。例如：已知一個ip：192.168.43.247，轉換成二進位制：11000000.10101000.00101011.11110111，因為是110打頭的所以是C類地址，我們又知道C類地址的前24為是網路號，後8為是主機號，所以該ip對應的網路號就是192.168.43.0，而主機號就是247。但是由於這種設計使用起來有缺陷，所以人們又發明了一個叫子網的東西，有了子網以後，我們就不能單單通過一個IP屬於哪一類來判斷哪些位是網路地址了，於是人們又發明了子網掩碼，用來標識一個ip的哪些位是網路地址。具體操作就是將ip與子網掩碼按位與運算的結果就是網路地址。