子网划分不会？瑞哥带你深入理解 IP 地址，手把手教你子网划分！

1. 什么是 IP 地址

IP 地址在网络中用于标识一个节点（例如一台主机，或者一个网络设备的接口）。

在 IP 网络中，数据包的寻址是基于 IP 地址来进行的，因此 IP 地址就像是现实生活中的地址一样。

IP 协议定义了 IP 数据报文的格式，也定义了数据报文寻址的方式。目前我们在业务环境中常见的 IP 主要是两个版本：IPv4 及 IPv6，而现阶段网络主体仍然是 IPv4，但是在可预见的未来，会逐渐向 IPv6 过渡。本文只介绍 IPv4。

一个 IPv4 地址有 32bit。当然，我们不可能用二进制来书写 IPv4 地址，那是低效的，我们通常采用十进制格式来书写 IP 地址，但是计算机在进行 IP 地址的相关计算工作时，无疑是通过二进制的形式来进行。因此掌握十进制到二进制的数制转换是必备的技能。

IPv4 地址通常采用“点分十进制”表示，以适应人类的读写习惯，例如192.168.1.1。

2. 十进制与二进制的转换

“点分十进制”IP 地址表现形式能够帮助我们更好的使用网络，但网络设备在对 IP 进行计算时使用的是二进制的操作方式，例如：

以下是 192 这个数字，对应的二进制算法，这里就不再赘述了，这是基本技能。

3. IP 地址的分类

IPv4 地址的长度为 32bit，如上图所示，IPv4 地址的空间从0.0.0.0 一直到 255.255.255.255，这么庞大的空间，如果不加以区分和规划，势必不便于统筹管理。因此我们对整个 IPv4 地址空间进行类别上的划分，一共分为 5 类：

地址的类别上的区分主要体现在第一个八位组（一个 IP 地址拥有 4 个八位组）上：

1. 第一个八位组首位恒定为 0，那么我们就得到一个区间：0.0.0.0一直到127.255.255.255。这是 A 类地址，其中 127.0.0.0/8 作为本地回环使用，例如你 ping 127.0.0.1 实际上 ping 的是本机。所以如果看到一个 IP 地址，它的首个八位组掉落在 1-126 区间内，那么这是一个 A 类地址

2. 第一个八位组的最高两位恒定为二进制的 10，就得到一个区间：128.0.0.0-191.255.255.255，这是 B 类地址。

3. 第一个八位组的最高三位恒定为 110，就得到一个区间：192.0.0.0 – 223.255.255.255，这是 C 类地址。

4. 第一个八位组的最高四位恒定为 1110，就得到一个区间：224.0.0.0 – 239.255.255.255，这是 D 类地址，这个类别的地址专门用于组播

5. 剩下的是 E 类地址，这类地址保留作为研究使用。

4. 网络掩码（Network Mask）

一个 IP 地址包含两部分：网络部分以及主机部分。网络部分用于表示这个 IP 地址所处的“空间”，对于一台路由器而言，当它在为数据包寻址时，通常只关心 IP 地址的网络部分。那么如何区分一个 IP 地址中的网络与主机部分呢——网络掩码（Network Mask，简称 netmask）用于和 IP 地址进行对应，从而标识出 IP 地址中的网络与主机部分。

• 网络掩码为 32bit，与 IPv4 地址的位数是一样的。

• 网络掩码在二进制的表示上是一堆连续的 1，后面接连续的 0。

• 网络掩码值为 1 的 bit 对应 IP 地址中的网络位；为 0 的 bit 对应 IP 地址中的主机位，以此来识别一个 IP 地址中的网络与主机位，如下图：

为了方便书写，我们往往使用掩码长度的方式来表示一个 IP 地址+掩码组合，例如192.168.1.1255.255.255.0 等同于192.168.1.1/24。因为255.255.255.0写成二进制的话，从左往右数就是 24 个 1，所以我们也说，它的掩码长度为 24。

默认情况下，A 类 IP 地址的首个八位组为网络位，其他位为主机位，因此 A 类地址的默认掩码就是255.0.0.0，或者说掩码长度为/8。B 类 IP 地址前两个八位组为网络位，后两个八位组为主机位，因此 B 类地址的默认掩码就是255.255.0.0或者掩码长度/16。C 类地址的前三个八位组为网络位，最后一个八位组是主机位，因此 C 类地址的默认掩码就是255.255.255.0，或者掩码长度为/24。从这里可以看出，如果申请到一个 A 类地址段123.0.0.0/8，那么这是一个相当庞大的地址空间，因为这个空间有 2 的 24 次方个 IP 地址。相对的，一个 B 类的 IP 网络地址空间默认有 2 的 16 次方个 IP 地址，而每个 C 类地址段所拥有的主机数量则更少。

5. IP 地址类型

网络地址

用于标识一个网络，相当于一个“面”的概念。网络地址是一个 IP 地址中主机位为全 0 的地址。例如192.168.10.0/24，该地址标识了一个网络，在这个网络中，存在多个 IP 地址，可用于分配给各种设备，例如192.168.10.1、192.168.10.2、…、192.168.10.254，这些地址都属于192.168.10.0/24网络。网络地址不能够被分配给主机。

广播地址

用于向网络中的所有节点发送数据的特殊地址。广播地址即主机部分的各比特位全部为 1 的地址。例如192.168.10.255/24，该地址是192.168.10.0/24这个网络的广播地址。

节点地址

可分配给网络中的设备的地址。例如92.168.10.1/24至192.168.1.254/24。网络地址及广播地址是不能够直接被分配给某个设备（的网卡）或者网络设备（的接口）的，因为它们有特殊用途。

例：192.168.1.0 这个 C 类地址对应的网络地址、广播地址及可分配 IP 地址分别是？

6. 为什么要划分子网

假设你有一个 B 类地址段172.16.0.0/16，由于 B 类地址的默认掩码是255.255.0.0，这就意味着这个网络内有 2 的 16 次方个 IP 地址，而可分配给设备使用的 IP 地址就有 2 的 16 次方-2 这么多个，为什么要减去 2？因为广播地址及网络地址是不能分配给设备使用的。

设想一下，如果一个网络中真有这么多台 PC，这么多个 IP 地址处于同一个网段中、同一个广播域中，如上图所示，那么一旦网络中发生广播，影响可就大了。再者，在实际的业务环境中，我们往往会给一个业务单元（例如一个公司内的各个部门），划分一个独立的 IP 网段，不同的业务单元不同的 IP 网段，那么如果有 10 个业务单元，每个业务单元才几十近百台设备，一个业务单元就耗费一个 B 类地址段，这就会造成 IP 地址的浪费。

因此，我们提出子网划分的概念，子网划分所使用的思维是 VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码），事实上是拿网络掩码变戏法。在下图中有五个网段，需要五个 IP 地址段，如果只有一个 B 类地址（172.16.0.0/16）可用，那么通过子网划分，可以将这个 B 类地址划分成一个个小一点的子网。这样一来，一个庞大的网络就可以被分割成小的单元，另外 IP 地址的使用也更为科学更为合理。

7. 如何划分子网

现在假设我们有一个 B 类地址段172.16.0.0/16，默认情况下，这个 B 类地址的掩码为255.255.0.0，前两个八位组是网络位，后两个八位组是主机位。那么这个单一的网络中，有 2 的 16 次方个 IP 地址，如上图所示，非常庞大。

现在，在原有网络位的基础上，再向主机位借一个 bit 作为网络位的补充，网络位就扩充到了 17bit，相对的主机位就变成了 15bit。那么借过来的这一位，就是子网位了，如上图所示。由于我们借了这一位，因此网络掩码就从默认的255.255.0.0变成了255.255.128.0或者说从/16变成了/17。

于是从原来的只有172.16.0.0/16的一个大网段，变成现在拥有172.16.0.0/17及172.16..128.0/17这两个小一点的网段，这就是子网划分。务必要关注网络掩码在这个过程中发挥的作用。

8. 子网划分例子一

现在有一个 IP 地址：192.168.1.0，这是一个 C 类地址，默认的掩码是/24，我要对它做子网划分，向主机位借一位作为子网位，也就是掩码长度变成/25，那么我能得到几个子网？每个子网的网络地址是多少？每个子网的广播地址是多少？每个子网的可用 IP 地址范围是多少?

步骤如下：

A.判断类别，找默认掩码：

首先这是一个 C 类地址，因此默认的掩码长度为/24，你可以划一条竖线帮助计算。线的左边为网络位，右边为主机位，如上图所示。

B.变更掩码，找子网：

在原有的/24 掩码基础上，向主机位借一位，掩码变成/25。借出来的这一位就是子网位，如上图所示，我们只要将虚线往右移动一格就行。这个子网位的值要么为 0，要么为 1，也就是存在两种可能性，这就创造了两个子网（2 的 1 次方），子网位为 0 时，得到的子网地址是192.168.1.0/25，子网位为 1 时，得到另一个子网的网络地址192.168.1.128/25，如下图所示：

C.得出广播地址：

上面分别列出了子网 1 及子网 2 的广播地址，其实很简单，就是把各个子网的主机位全部置 1 即可。因此子网192.168.1.0/25的广播地址为192.168.1.127；子网192.168.1.128/25的广播地址为192.168.1.255；

D.得出每个子网的可用 IP 地址数量：

经过上面的计算，得出了子网 1 及子网 2 的网络地址和广播地址，那么每个子网可用的 IP 地址也就出来了，因为可用 IP 地址实际上就是该子网的网络地址与广播地址之间夹着的那些个 IP 地址。所以实际上我们对192.168.1.0/24这个 C 类地址段，用了一个变长后的子网掩码长度：/25，也就是向主机位借 1 位后产生出了 2 个子网，每个子网有 126 个可用 IP 地址。这里有个公式：

9. 子网划分例子二

假设现在有一个 IP 地址：192.168.1.64/27，想把这个地址配置在一台 PC 上，是否可行？

由于该地址的默认掩码长度为/24，而新掩码长度为/27，因此网络位向主机位借了 3 位，产生了 8 个子网，每个子网内包含的所有 IP 地址数量为 32，也就是 2 的 5 次方（5 是剩余的主机位数）。现在开始把每个子网罗列一下，结果发现192.168.1.64/27这个 IP 地址，其实是其中一个子网的网络地址，既然是网络地址，当然是不能分配给 PC 用的了。