计算机网络之IP地址和子网掩码的关系
尹煜
一、IP地址
了解IP地址扮演的角色有助于明白IP地址的含义乃至IP地址和子网掩码的关系
IP（Internet Protocol—网际互连协议），是TCP/IP体系中的网络层协议，它可以向传输层提供各种协议的信息，例如TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层。他最大的作用是网际互连，因此它是统一的国际标准，大家都按这一套来，网际中传输的额资源只有通过IP识别才能找到网关（局域网内部负责人），再通过网卡（MAC地址）进而定位到电脑。简单来说，IP就是位于网络层的一个通用的用来标识网络主机进行通讯的协议。
TCP/IP体系涵盖很广，包括应用层：Telnet、FTP、SMTP等，传输层：UDP、TCP，数据链路层：ARP、RARP，网络层：ICMP、IP、IGMP，每个协议都发挥着重要的作用。
（1）IP地址分类
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”。
二进制表示
A类地址分配给规模特别大的网络使用，B类地址分配给一般的中型网络，C类地址分配给小型网络，如局域网，C类地址分配给小型网络，如局域网。
十进制表示及二进制IP地址特征
很多情况下IP地址会以十进制表示，但是大家也不要忘了他的二进制表现形式
（2）IP地址构成
IP地址 = 网络地址 + 主机地址
这儿的IP地址表现形式参考二进制，若从十进制表现形式（例1.0.0.0）来看，点隔开了每个字节（1字节8位），也就是说A类地址第一个字节是网络地址、后三个字节是主机地址。
比如一个C类IP地址：192.168.1.1，那么网络地址：192.168.1.0、主机地址：0.0.0.1
网络地址是子网中最小的地址，主机地址该网段中 主机的地址编号，大家把网络地址想象成街道地址，把主机地址想象成门牌号就容易理解了，两者结合的IP地址就是具体的家庭地址（电脑主机）。
二、子网掩码
子网掩码是一个32位的2进制数 ，它必须结合IP地址一起使用。
子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成“网络地址”和“主机地址”两部分。
其实很多时候，你并不知道这个IP地址究竟是A类、B类还是C类地址，那么子网掩码的作用就出现了，子网掩码通过和IP地址的“与”运算，求出主机地址是多少。
位与（）即如果两个位进行比较两位同时为1，结果才为1，否则结果为0。👇
125 & 7
二进制: 01111101 & 00000111位与比较:
0 1 1 1 1 1 0 1
---------------
0 0 0 0 0 1 1 1
| | | | | | | |
× × × × ×√ × √
| | | | | | | |
0 0 0 0 0 1 0 1结果: 125&7 = 0000 0111 = 5
默认子网掩码
十进制255也就是二进制11111111，1的个数正是缩写的含义，假如子网掩码是254.0.0.0（二进制11111110），那么它的缩写就是/7
计算公式及案例
计算公式：网络地址 = IP & 子网掩码
案例1：
三、广播地址
广播地址是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址
广播地址是该子网主机地址全1的地址，即子网中最大的地址
比如案例1中的网络地址192.163.0.0（二进制11000000 10100011 00000000 00000000），将其主机地址位置都填上1（二进制11000000 10100011 11111111 11111111），那么他的网络地址就是192.163.255.255（十进制），举个例子，不一定符合现实~
计算方式：广播地址 = (~子网掩码) | 网络地址
这计算公式意思是（子网掩码位取反）或网络地址，需要相关知识，详情见此链接：位运算 看这篇就够了
个人建议形象理解吧，往网络地址的主机地址位置（都是0）填上1即可，下边的案例二算是进阶吧，有需求的同学可以学习下。
案例2：
四、子网容量相关
（1）子网数
根据子网掩码可划分的最大子网数
计算方式：子网数 = 2^(实际子网掩码缩写 - 相应网络类型默认子网掩码缩写)
可想而知，如果实际子网掩码就是默认子网掩码（255.255.255.0—/24），子网数=2^（24-24），也就是说子网数为1（2的0次方）；
如果实际子网掩码为255.255.240.0（11111111 11111111 11111110 00000000—/23） ，子网数=2 ^（24-23），相应的子网数为2 ....
（2）最大主机数
计算方式：最大主机数 = 2^(主机地址的位数)
这儿的位数是指二进制的位数，比如2的二进制为 10，占用2个二进制位，位数是2
假如一个IP地址的主机地址是0.0.0.1（00000000 00000000 00000000 00000001），那么位数是1，最大主机数就是2。
（3）可用主机数
计算方式：可用主机数 = 最大主机数 - 2
由于主机位全为0是网络地址，全为1是广播地址，所以要减2
总结
部分内容参考：详解IP与子网掩码的关系，大家如果有疑问都可以评论提出，有不足之处请大家批评指正，希望能多结识这方面的朋友，共同学习、共同进步。