深入理解子网掩码的作用

今天有学生问起子网掩码的作用，干脆写下这篇文章，算是对子网掩码的一个介绍。

 　　无论在WINXP中还是LINUX中，每个网卡都得配置一个IP地址，与IP地址一起设置的必定还有子网掩码、默认网关、DNS服务器地址等。其实这四个要素中，必须要设置的只有IP地址和子网掩码，默认网关、DNS服务器地址有时可以不设。

　　根据TCP/IP知识，IP地址分为A、B、C三大类，A类IP的第一个字节范围是１－１２６，B类IP的第一个字节范围是１２８－１９１，C类IP的第一个字节范围是１９２－２２３，所以看到192.X.X.X肯定是C类IP地址，这个时候，不需要子网掩码，因为大家根据IP地址的第一个字节的范围就能够推导出该IP属于A类还是B或C类。这时IP叫有类IP。

一、子网掩码的第一个作用是分割网络。
　　但由于计算机数量不断增加，人们发展IP地址数量很快要不够用了，而有类IP的IP分类方法会造成许多IP地址的浪费，如某公司申请到一个A类IP地址范围，其有效IP数量可达2^24-2，即１６００万之多，而公司中不可能有什么多电脑。于是人们想把着能不能把一个大的网络分割为若干个小网络。那如何来区别不同IP地址是否在同一网络呢？这里就需要使用子网掩码了，子网掩码与IP地址一样也是一个３２位的二进制数，每个IP都规定一定子网掩码，把IP地址与子网掩码进行二进位的或，得到的就是网络号，如果网络号相同就表示二台电脑在同一网段，可以直接通讯，不需要路由器帮忙。这时的IP地址由于需要靠子网掩码来计算网络号，已经不再存在A、B、C类网络的概念了，这时的网络叫无类网络。我们也可以这样理解，需要靠IP地址的第一个字节数据的范围来区别网络号的称有类网络，靠子网掩码来计算得到网络号的叫无类网络。目前我的WINXP和LINUX在指定IP的同时都必须要指定一个子网掩码，所以都属于有类网络。

二、子网掩码的第二个作用是计算网络号
例１：A电脑IP地址为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0；B电脑IP地址为192.168.1.2，子网掩码为255.255.225.0。大家都知道这二台电脑在同一网段，相互能PING通。

例２：A电脑的IP地址为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0；B电脑的IP地址为192.168.2.1，子网掩码为255.255.0.0。大家分析一下二台电脑能相互PING通吗？
分析：这个问题需要大家理解子网掩码在网络通讯时的作用。不能简单的认为A电脑处在192.168.1.0网段，B电脑处在192.168.0.0网段，所以不能PING通。正确的分析应该如下：
⑴　每台电脑事先会把自己IP和自己的子网掩码进行“与”操作，得到自己的网段号，如A电脑处在192.168.1.0网段，B电脑处在192.168.0.0网段。
⑵　B电脑向A电脑发数据包时，会把A电脑的IP与B电脑的子网掩码进行“与”操作，得到网络号是192.168.0.0，B电脑会认为A电脑与自己在同一网段，所以数据包会顺利发出。
⑶　A电脑由于与B电脑在同一网段，肯定能收到B电脑发出的数据包，由于PING操作要求A电脑回应一个响应包。这样A电脑会把B电脑的IP与A电脑的子网掩码进行“与”操作，得到网络号192.168.2.0，A电脑发现网络号与自己所处的192.168.1.0不在同一网段，由于A电脑目前没有设置默认网关，所以对该数据包将进行丢弃操作，结果B电脑当然就无法收到A电脑的回应包，所以B电脑上会显示“Request timed out”，即网络超时。
⑷　如果在A电脑上去PING　B电脑，根据前面的分析，A电脑会认为B电脑与A电脑不在网段，而A电脑又没有设置默认网关，所以会显示“Destination host unreachable”，即目标主机不可达。

迮勤
2008.1.21