4. 子网掩码及网络划分
4.1 划分子网的背景
随着互联网规模扩张，原生IPv4地址结构缺陷凸显：A/B/C类地址固定网络位、主机位分配方式极易造成地址浪费，公网IPv4地址资源日趋紧张。
除依靠NAT搭配私有内网地址缓解公网地址压力外，主流解决方案是子网划分：对原有大网段再次切割，拆分为多个小型子网，分配给不同业务、部门使用，提升IP地址利用率。
子网划分核心逻辑：借用主机号高位作为新增子网位，扩展网络位长度；代价是每个子网内可用主机IP数量随之减少。
4.2 子网掩码定义
- 子网掩码为32位二进制数值，和IP地址配套使用，采用点分十进制格式表示。
- 二进制规则：
1代表网络/子网位，0代表主机位。 - 核心作用：判断两台IP是否属于同一子网。
运算规则：将IP与子网掩码做按位与运算，运算结果一致则二者同网段。 - 计算注意事项：网段内存在两个保留地址（网络地址：主机位全0；广播地址：主机位全1），这两个地址无法分配给终端主机使用，统计可用主机时需要剔除。
4.3 无子网划分时的默认掩码
不做子网分割、使用原生A/B/C类完整网段时，默认子网掩码固定：
- A类地址默认掩码：
255.0.0.0 - B类地址默认掩码：
255.255.0.0 - C类地址默认掩码：
255.255.255.0
4.4 子网掩码两种核心计算方法（面试常用）
方法1：根据所需子网数量计算掩码
步骤：
- 把需要的子网总数转为二进制；
- 统计二进制位数，记为N（需要借用N位主机位做子网位）；
- 在该地址默认掩码基础上，将主机位前N位全部置1，得到新子网掩码。
示例：将B类网段 168.195.0.0 划分为27个子网
- 27 二进制 =
11011，位数 N=5； - B类默认掩码
255.255.0.0，主机位前5位置1； - 最终掩码：
255.255.248.0
方法2：根据子网内所需主机数量计算掩码
步骤：
- 主机数量转为二进制，统计二进制位数N；
- 主机位共N位，先将默认掩码所有主机位全部置1得到
255.255.255.255； - 从二进制末尾向前，将N位全部置0，转换为十进制即为子网掩码。
示例：B类网段 168.195.0.0，每个子网容纳700台主机
- 700 二进制 =
1010111100，位数 N=10； - 全1掩码
255.255.255.255，末尾10位置0； - 二进制掩码：
11111111.11111111.11111100.00000000 - 最终掩码：
255.255.252.0
补充题型：已知主机数规划子网地址
计算规则：子网总地址数 = 主机终端数 + 网关地址 + 网络地址 + 广播地址，总地址数必须是2的整数次幂。
例1：子网内10台主机
所需总地址 = 10 + 1网关 + 1网络地址 + 1广播地址 = 13
13 > 8，取最小2的幂次16（2⁴），主机位占4位。
子网掩码：256 - 16 = 240 → 255.255.255.240
例2：子网内14台主机
所需总地址 = 14 + 1 + 1 + 1 = 17
17 > 16，取下一幂次32（2⁵），主机位占5位。
子网掩码：256 - 32 = 224 → 255.255.255.224