计算机网络之IP地址、子网掩码以及网络号之间的联系详解
计算机网络之IP地址、子网掩码以及网络号之间的联系与运用详解
弄了一晚上的计算机网络，终于把一些IP地址、子网掩码、以及网络号之间的联系以及它们的相关使用搞懂了，也不枉费了如此大的功夫，记录下来，当做巩固。
一、概念
首先明晰IP地址、子网掩码、网络号这几个名词的概念以及它们的表现形式。
- （1）IP地址
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”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。以下为IP地址的分类。
- （2）子网掩码
用IP的术语来说，互联这三个主机接口与一个路由器接口的网络形成一个子网。（在因特网文献中，子网也称为IP网络或直接成为网络）Ip编址为这个子网分配一个地址：233.1.1.0/24，其中的/24记法，有时称为子网掩码（networkmask）,指示了32比特中的最左侧24比特定义了子网地址。通俗来讲，子网掩码用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。
子网掩码不能单独存在，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。
子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。
子网掩码——屏蔽一个IP地址的网络部分的“全1”比特模式。对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。
通过子网掩码，就可以判断两个IP在不在一个局域网内部。
子网掩码可以看出有多少位是网络号，有多少位是主机号
（3）网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同层–应用层。
（4）联系
IP地址=网络地址+主机地址
网络地址=将Ip地址转成二进制和子网掩码进行与运算
【注】网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址
二、例子
【1】按照子网掩码分割网络号和主机号
例子网掩码为：255.255.255.224，Ip地址为202.112.14.137首先将其转化为二进制 11111111 11111111 11111111 11100000
可知其网络号27位，主机号5位。
然后将IP地址转换为二进制格式11001010 01110000 000011110 10001001
然后将子网掩码与IP地址进行与运算（00->0,01->0,11->1,10->0）可得 11001010 01110000 00001110 10000000 则可得其网络号为202.112.14.128
【2】子网划分与连通性测试
某单位一个局域网中，使用交换机连接了4台计算机，它们的网络参数（IP地址/子网掩码）配置如图所示，请完成如下问题：
（1） 对四个IP地址进行分析，哪些地址位于同一个子网，哪些地址网络地址相同，但是子网掩码不同。
因 网络地址=将IP地址转成二进制和子网掩码进行与运算所得，故 可得下表：
| 序号 | IP地址 | 子网掩码 | 网络地址 |
|---|---|---|---|
| A | 210.100.1.10 | 255.255.255.128 | 210.100.1.0 |
| B | 210.100.1.131 | 255.255.255.128 | 210.100.1.128 |
| C | 210.100.1.20 | 255.255.255.0 | 210.100.1.0 |
| D | 210.100.1.145 | 255.255.255.0 | 210.100.1.0 |
由此表可得，主机A、B、D的IP地址在同一子网中，主机A、C所在的网络地址相同，子网掩码不同。
（2） 主机之间互相ping，列出结果，并认真分析原因。
| 测试主机 | A | B | C | D |
|---|---|---|---|---|
| A | 通 | 不通 | 通 | 通 |
| B | 不通 | 通 | 不通 | 通 |
| C | 通 | 不通 | 通 | 通 |
| D | 通 | 通 | 通 | 通 |
当网络间进行通信时，A、B、C、D之间分别发送数据，如需确定是否在同一网络，则用某台主机的网络号与另一台主机的子网掩码进行与运算，观察网络号与与运算的结果是否相同。
例：当B向A发送数据的时候，将B的子网掩码与A的IP地址进行与运算可得
结果210.100.1.0此时，A认为B不与自己在一个网络中，故此时将数据转发给网关，同理可得，当B、C互Ping时，不通。有如B向D发送数据时，将B的子网掩码与D的IP地址进行与运算，得210.100.1.128，与B的网络地址是一致的，此时即认为B与D在同一个网络中，可以互相Ping通，其他同理可得。
三、参考文献
【1】IP地址、子网掩码、网络号、主机号、网络地址、主机地址以及ip段/数字-如192.168.0.1/24是什么意思?
【2】计算机网络自顶向下方法第七版