还是子网掩码

刚好解答了今天前辈讲解过程中我产生的问题。

原文链接http://www.zhihu.com/question/20717354

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网络模型被OSI分成七层，TCP/IP协议大致对应了2、3、4、7层，分别是数据链路层、网络层、传输层、应用层，IP协议处于网络层上，它的工作原理说白了并不复杂：

1. 整个互联网上所有的机器都有唯一一个IP地址对应。这并没有什么稀奇的，MAC地址也是唯一的，稀奇的在后面
2. 机器的IP地址按照连接顺序进行了一定程度的分组，这样一个连续的IP段大致都在相同的路线上，这样路由器寻找特定IP地址的时候就方便多了，把整个地址空间分成若干个可能重叠的大段，每个大段一般这样表示：A.B.C.D/n，表示32位IP地址的前n位与A.B.C.D的前n位相同。比如192.168.1.0/24，所有前24位与192.168.1.0相同的都是这个网段的IP，由于IP地址8位一分组，24位就是前三段，也就是192.168.1.x。符合规范的这段连续的IP段就叫做一个子网。这种子网的表示方法叫做CIDR。
3. 这种表示方法对人来说比较直观，但是计算机有另一种更快速的计算方法，对于A.B.C.D/n，我们构造一个前n位都是1、后面其他位都是0的IP地址，这个32位IP地址和A.B.C.D按位与的结果，就是前n位与A.B.C.D相同而后面其他位都是0的IP地址；如果这个32位IP地址和另一个IP地址与的结果，刚好与A.B.C.D与的结果相等，就说明这个IP地址和A.B.C.D的前n位相等，就说明新IP地址在CIDR范围内。我们把前n位都是1、后面其他位是0的地址也用IP地址的形式表示出来，那么192.168.1.0/24对应的就是255.255.255.0，这个就叫做子网掩码，掩码也就是mask，mask在计算机用语当中表示按位与的操作数，用来从目标数中取出特定的二进制位。也就是说IP+子网掩码是CIDR的另一种表示形式。

对于任意一台计算机或者路由器来说，它首先会有一些本地的链路，这些链路的IP地址都在各自特定的CIDR当中，这个子网叫做链路子网，链路子网中的IP地址都可以通过链路层协议直接访问，具体的访问方法与IP协议无关，在以太网当中是靠ARP，但是如果是WLAN，或者令牌环网，或者PPPoE，又会有所不同。比如子网是192.168.1.0/24，那么范围内所有IP地址都会直接调用链路层协议访问。表现在路由表中，就是这样一项：

192.168.1.0/24 -> link local, ifindex = XXX

即“192.168.1.0/24范围的IP通过XXX网卡的链路层协议直接访问”

如果还有其他链路，也会有相应的表项，比如说还有一个网卡上面的链路子网是111.222.1.0/24，那么就有另一项：

111.222.1.0/24 -> link local, ifindex = YYY

特别的，每个网卡上都会有一个IP地址，是本机的IP地址。当数据包发到这个IP地址的时候，设备就会正确理解“这个数据包是发给我自己的”，否则会理解为“这个数据包需要我代为转发”。这些本机的IP地址一定在链路层子网当中，比如说192.168.1.0/24中本机的IP地址是192.168.1.1，111.222.1.0/24中的IP地址是111.222.1.15，那么就有两个表项：

192.168.1.1/32 -> local

111.222.1.15/32 -> local

到local表示交给本机的更高层的协议栈，比如TCP/UDP去处理。否则会转发到其他机器。

我们注意到这些表项和刚才的表项有重叠的部分，比如说192.168.1.1/32其实包含在192.168.1.0/24里面。路由表的不同表项有不同的优先级，子网越小的越优先，也就是后面n越大的越优先，这样192.168.1.1/32就比192.168.1.0/24优先。