计算掩码、网络地址（最小主机地址，最高主机地址）、广播地址、IP地址范围、主机号...

IP网络计算：掩码、网络地址与广播地址解析

最新推荐文章于 2025-01-03 21:17:50 发布

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本文介绍了如何计算IP网络中的掩码、网络地址、广播地址和IP地址范围，包括根据掩码计算子网个数、确定网络号、计算主机号等关键步骤。

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一、如何根据网络的二进制位算掩码？

在IPV4中，主机的IP都用32位二进制表示，根据IP地址的类别（A类、B类、C类）划分：其中有M位网络二进制位，N位主机二进制位。

计算掩码，其实就是把网络二进制位全部填充为1，主机二进制位填充为0，最后把结果转化成10进制就是掩码了。

例如：给出IP地址：172.31.128.288（/18）

/18 代表有18个网络二进制位，所以在这32位二进制中，应该从左到右填充18个1，其余填0

所以得出二进制结果：

11111111 . 11111111 . 11000000 . 00000000

把上述结果转换成10进制，可得255.255.192.0

二.根据掩码算分配的子网个数

例子1中得出的掩码是255.255.192.0，此掩码符合B类地址，由11000000可知，网络二进制位向主机借了两个二进制位，因此可知分配了四个（2^2）B类大网。

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15、深入理解IP地址、子网掩码与网络地址转换

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根据ip地址和掩码求网络地址，主机号，广播号和主机最大数。。

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07-27

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05-14

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前段时间在写python游戏有段时间没有更了，这就来报道~~ 在刚学习计算机网络的朋友，应该对ip地址和子网掩码会有困惑，感觉这两个东西就两个字——恶心这就为大家理解一下 ip地址我相信大家其实都大概有一个概念，就是这个子网掩码不了解到底是什么东西，它和ip地址之间又有什么特殊的关系，下面就来扒一扒它们之间的关系先来一个问题为什么要子网很简单，因为IP地址的设计却是不够合理：找了一些资料，但还是书上说得好，所以就把课本知识搬过来了 1、IP地址空间的利用率有时候很低比如，每一个A类地址

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<think>我们参考了用户提供的引用内容，特别是引用[1]中明确提到：“IP地址=网络地址+主机地址 子网掩码的作用就是为了将IP地址划分成网络地址和主机地址”。同时，引用[3]和[4]也提供了具体的计算示例。用户的问题是：如何理解子网掩码划分IP地址中的网络部分和主机部分。核心思路： 1. 子网掩码是一个32位的二进制数，通常用点分十进制表示（如255.255.255.0）。 2. 子网掩码中连续1的部分对应IP地址的网络部分（包括子网部分），连续0的部分对应主机部分。 3. 通过将IP地址与子网掩码进行按位与运算，即可得到网络地址（即网络号）。具体步骤：步骤1：将IP地址和子网掩码转换为二进制形式。步骤2：对两个二进制数进行按位与运算（即对应位都为1时结果为1，否则为0）。步骤3：按位与的结果就是网络地址（网络号）。步骤4：子网掩码中0的位数决定了主机部分的位数，从而可以计算出该网络的主机数量。举例说明（参考引用[3]的例子）：假设有一个IP地址：172.31.128.0，子网掩码：255.255.240.0（或表示为/20，因为前20位是1）。 1. 转换为二进制： IP地址：10101100.00011111.10000000.00000000 子网掩码：11111111.11111111.11110000.00000000 （前20位为1，后12位为0） 2. 按位与运算： 10101100.00011111.10000000.00000000 AND 11111111.11111111.11110000.00000000 ----------------------------------- 10101100.00011111.10000000.00000000 → 即172.31.128.0（网络地址） 3. 网络部分：子网掩码中1对应的部分（前20位），主机部分：子网掩码中0对应的部分（后12位）。因此，该子网中主机地址的范围是：从172.31.128.1到172.31.143.254（因为主机部分不能全0和全1，全0是网络地址，全1是广播地址）。另一个例子（引用[1]中的计算）：最大可容纳主机数量计算：如果主机位有n位，则主机数量为$2^n - 2$（减2是因为去掉网络地址和广播地址）。注意：在引用[1]中提到“该网段的最大可容纳的主机数量即（2的主机位次方 - 1 -1 -1）”，但通常我们计算可用主机数是$2^n-2$（减去网络地址和广播地址），这里引用中的三个减1分别对应了网关、广播地址、网络地址。但通常网关并不一定占用第一个地址，所以常见的是$2^n-2$（减去网络地址和广播地址）。不过，如果网关占用一个地址，那么实际可用主机数还要再减去网关占用的地址，但网关可以配置在任意主机地址上，所以通常我们计算最大主机数是指理论上该子网可以容纳的主机数（即不包括网络地址和广播地址），所以是$2^n-2$。因此，我们总结如下： 1. **子网掩码的二进制表示**：由连续的1和连续的0组成，1对应网络部分，0对应主机部分。 2. **网络地址计算**：IP地址 AND 子网掩码 = 网络地址。 3. **广播地址计算**：将网络地址的主机部分全部置1。 4. **可用主机范围**：网络地址+1 到 广播地址-1。 5. **最大主机数**：$2^{主机位数} - 2$。为了更直观，我们使用一个C类地址的例子： IP地址：192.168.1.10 子网掩码：255.255.255.0（即/24） 网络地址：192.168.1.0（因为192.168.1.10 AND 255.255.255.0 = 192.168.1.0） 广播地址：192.168.1.255（将主机部分全置1）可用主机范围：192.168.1.1 到 192.168.1.254 最大主机数：$2^8 - 2 = 254$（因为主机位有8位）如果子网掩码不是默认的，比如是255.255.255.128（即/25），那么： IP地址：192.168.1.130 二进制：11000000.10101000.00000001.10000010 子网掩码：11111111.11111111.11111111.10000000（25个1，后面7个0）按位与：11000000.10101000.00000001.10000000 → 192.168.1.128（网络地址） 广播地址：将主机部分（后7位）置1：192.168.1.255? 不对，应该是：192.168.1.128的后7位全1，即10000000的后7位变成1111111，所以是10000000+1111111=11111111，即192.168.1.255？不对，因为128的二进制是10000000，后7位全1后变成11111111，即255，所以广播地址是192.168.1.255？但注意，这个子网掩码是255.255.255.128，它把最后一个字节分为两部分：前1位（网络部分）和后7位（主机部分）。所以网络地址是192.168.1.128，广播地址应该是192.168.1.128的后7位全1，即128+127=255，所以是192.168.1.255。但是，这样划分的话，这个子网的范围应该是192.168.1.128到192.168.1.255？不对，因为同一个C类地址被划分为两个子网：0-127和128-255。所以，192.168.1.130属于第二个子网（128-255），其网络地址为192.168.1.128，广播地址为192.168.1.255，可用地址为192.168.1.129到192.168.1.254。但是，这里有一个常见的错误：子网掩码255.255.255.128划分的两个子网应该是：第一个子网：网络地址192.168.1.0，广播地址192.168.1.127，可用地址192.168.1.1-126。第二个子网：网络地址192.168.1.128，广播地址192.168.1.255，可用地址192.168.1.129-254。为什么？因为子网掩码255.255.255.128将最后一个字节的最高位作为网络位，所以：当最后字节为0xxxxxxx（0-127）时，属于第一个子网（网络地址192.168.1.0，注意：虽然最后字节是0，但整个地址是网络地址，所以主机部分全0，即00000000，所以网络地址是192.168.1.0）。当最后字节为1xxxxxxx（128-255）时，属于第二个子网（网络地址192.168.1.128，因为最后字节是10000000，即128）。所以，对于IP地址192.168.1.130（最后字节是10000010，即130）： 网络地址：192.168.1.128（因为子网掩码为255.255.255.128，按位与：192.168.1.130 AND 255.255.255.128 = 192.168.1.128） 广播地址：192.168.1.255（因为最后字节是10000000，主机部分全1：11111111，即255）可用主机地址：192.168.1.129到192.168.1.254 但是，注意：在第一个子网中，广播地址应该是192.168.1.127（最后字节01111111），而不是192.168.1.255。所以，两个子网的广播地址不同。因此，在计算广播地址时，需要将网络地址的主机位全部置1。对于第二个子网： 网络地址：192.168.1.128（二进制：10000000）主机位有7位（最后7位），所以将主机位置1：10000000 -> 101111111? 不对，应该是：10000000的后7位（0000000）变成1111111，所以整个字节就是10000000+01111111=11111111，即255。所以广播地址是192.168.1.255。但是，第一个子网： 网络地址：192.168.1.0（最后字节00000000）主机位7位，置1：00000000的后7位置1，即001111111，即127，所以广播地址是192.168.1.127。所以，在同一个C类地址中，使用子网掩码255.255.255.128划分成两个子网，每个子网的主机数都是$2^7-2=126$台。总结：子网掩码通过其二进制形式中1的连续长度来指示IP地址中哪些位是网络部分（包括子网部分），哪些位是主机部分。通过按位与运算得到网络地址，进而确定该IP所在的子网。现在，我们按照用户的要求，用清晰的结构回答：</think>子网掩码通过二进制运算精确划分IP地址中的网络部分和主机部分，具体机制如下： ### 一、核心原理：二进制掩码机制子网掩码是32位二进制数，由**连续1**和**连续0**组成： - **1的部分**：对应IP地址的**网络位**（网络号+子网号） - **0的部分**：对应IP地址的**主机位** ``` IP地址： 11000000.10101000.00000001.00001010 (192.168.1.10) 子网掩码：11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0) ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ 网络部分(24位) 主机部分(8位) ``` ### 二、划分过程详解 #### 步骤1：获取网络地址（网络号）通过**按位与运算**提取网络地址： ```math \begin{align*} \text{IP地址} & : 11000000.10101000.00000001.00001010 \quad (192.168.1.10) \\ \text{子网掩码} & : 11111111.11111111.11111111.00000000 \quad (255.255.255.0) \\ \text{与运算} & : \underline{11000000.10101000.00000001.00000000} \quad \rightarrow \quad 192.168.1.0 \end{align*} ``` 结果 `192.168.1.0` 就是网络地址[^1]。 #### 步骤2：确定主机地址范围 - **最小主机地址**：网络地址 + 1 `192.168.1.0 + 1 = 192.168.1.1` - **最大主机地址**：广播地址 - 1 `192.168.1.255 - 1 = 192.168.1.254` #### 步骤3：计算广播地址 将主机位全部置1： ```math \text{网络地址} : 11000000.10101000.00000001.\textcolor{red}{00000000} \\ \text{主机位置1} : 11000000.10101000.00000001.\textcolor{red}{11111111} \quad \rightarrow \quad 192.168.1.255 ``` ### 三、关键计算指标 1. **主机位数** 子网掩码中0的个数 = 主机位数（$n$）示例：`255.255.255.0` → $n=8$ 2. **最大主机数** $$2^n - 2$$ - $-2$ 原因：排除网络地址（全0）和广播地址（全1）[^1] - 示例：$2^8 - 2 = 254$台主机 3. **子网数量** $$2^m$$ $m$ = 子网掩码中超出默认类别的1的位数 B类地址示例（默认掩码`255.255.0.0`，16位）： - 子网掩码`255.255.240.0`（`/20`）→ $m=4$ - 子网数 = $2^4=16$[^3] ### 四、实际案例解析给定：IP地址 `172.31.128.0/18`（子网掩码 `255.255.192.0`） 1. **网络地址**：`172.31.128.0`（通过AND运算获得）[^3] 2. **主机位数**：$32-18=14$位 3. **可用IP范围**： `172.31.128.1` ~ `172.31.191.254` （广播地址=`172.31.191.255`） 4. **最大主机数**：$2^{14}-2=16,382$台 ### 五、不同类型网络的默认掩码 | IP类别 | 默认子网掩码 | 网络位长度 | 示例地址范围 | |--------|----------------|------------|------------------| | A类 | `255.0.0.0` | 8位 | `10.0.0.0`~`10.255.255.255` | | B类 | `255.255.0.0` | 16位 | `172.16.0.0`~`172.31.255.255` | | C类 | `255.255.255.0`| 24位 | `192.168.1.0`~`192.168.1.255`[^4] | > 关键点：子网掩码通过二进制1/0模式定义IP地址的结构解读规则，是网络通信的基础逻辑[^2]。 --- ### 相关问题 1. 子网掩码 `255.255.255.128` 下，IP地址 `192.168.1.130` 和 `192.10` 是否在同一子网？ 2. 如何计算子网掩码 `255.255.240.0` 对应的最大主机数？ 3. 为什么IPv6不再需要显式子网掩码？ > 引用说明： > [^1]: 子网掩码通过二进制与运算提取网络地址，并定义主机位范围[^1]。 > [^2]: 子网掩码是IP地址结构解读的关键工具，与IP地址配套使用[^2]。 > [^3]: 子网掩码长度决定网络/主机位划分，影响子网数量和主机容量[^3]。 > [^4]: 不同IP类别有对应的默认子网掩码[^4]。