有关子网掩码的一些问题

1.为什么要设置子网掩码？

这要从划分子网说起。
①IP地址空间利用率低。 比如小明的公司要申请IP地址，刚好公司的主机数刚好比一个C类地址所标识的主机数（8位主机号）多，但又比B类地址所标识的主机数（16位主机号）少时，没有办法，只能申请一个B类地址。暂不论小明公司的经费问题，这本身对IP地址的分配来说，就已经造成了很大的浪费。

②给每一个物理网络分配一个网络号会导致路由表变得太大而使网络性能变坏。 每一个路由器都应当能从路由表中查出应怎样到达其他网络的下一跳路由器当这个表越来越庞大，不仅增加了路由器的存储成本，还使查找的时间变慢，从而使得整个互联网的性能变差。

③两级IP地址不够灵活。 还是小明公司，开了一家分公司，急需开通一个新的网络。但如果没有再去申请一个A/B/C类IP地址的话，自己公司新增加网络的需求是不能被满足的。

2.划分子网形成三级IP地址：

划分子网又称子网寻址或子网路由选择，基本思路是：

一个拥有许多物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部的事情。

也就是说，不管单位内部如何划分子网，单位对外仍然表现为一个网络。【解决了1中的③问题】

划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，主机号就相应减少了同样的位数。

那么两级IP地址 {<网络号>,<主机号>} 在单位内部就变成了三级IP地址 {<网络号>,<子网号>,<主机号>}

凡是从其他网络发送给本单位某台主机的IP数据报，仍然根据IP数据报的目的网络号找到连接本单位网络上的路由器。但此路由器收到IP数据报后，再按照目的网络号和子网号找到目的子网， 把IP数据报交付给目的主机。

简单点说，就是寄快递时，我作为快递员（路由器）不必再将每个寄到小明单位的快递都去由我找到具体的人然后交付给他，而是我把所有寄给这个公司人的快递都交给传达室（离单位网络最近的路由器），再由传达室老大爷交付给这个单位的每一个部门（子网）和人（主机）。【解决了1中的②、①问题】

3.子网划分选择

具体子网怎么经过“与”运算得到，在这里就不做赘述。
以B类地址的子网划分为例：

进入正题。

①有关有效主机个数、有效IP地址个数、子网数、子网IP起始地址的互相计算问题。
请参考以下链接，这位博主讲的很清楚：
https://www.cnblogs.com/mrxiaohe/p/6179162.html
（但注意这篇博客考虑了子网号全0和全1的情况，这个后文会讲到）

②为什么要去除子网号全0和全1的这两种情况？
可以在表中看到，子网数=2^n-2（n是子网号位数）。
这个减去的2，就是子网号为全0、全1的情况。

首先，我们回顾一下有效主机个数为什么跟有效IP地址相比也减去了2呢？

因为在主机号全0时，代表的是这个网络的网络地址；在主机号全1时，代表的是这个网络的广播地址。这两个IP都相当于特殊用途，所以不用于标识有效主机。

网络地址：是用于隔离主机地址的，通俗的说电话的区号就是来隔离不同城市的电话号码，有了网络地址就可以很好的对不同环境、不同领域、不同地理环境等主机地址的规划和管理。

广播地址：顾名思义是对网路上所有的ip地址进行广播自己的地址信息，例如192.168.1.255，这就是一个广播地址，对192.168.1这个网络的所有主机地址进行广播。

那么回归我们的子网划分：

当子网号全0时（第一个子网）它的网络号与整个父网络的网络号相同。
当子网号全1时（最后一个子网）它的广播地址和整个父网络相同。

那么当出现这两个号时，由于有二义性，不能正确识别出真正的意图。所以去除全0全1的情况，是为了防止路由器无法识别。

现在的一些路由器全1和全0的子网号也能使用了。 所在现在有些书上就不会强调子网号全0或全1是否可用。但我们现在学习时，还强调子网划分时要去掉全0全1。

③表中“子网号的位数”没有0,1,15,16这四种情况，为什么？

当子网号位数为0时：相当于没有划分子网。

当子网号位数为16时：相当于主机所占位数全部用于划分子网，只有子网号，却没有主机号了。（即每个子网中的有效主机数为0）

当子网号位数为15时：相当于主机号剩余一位，即有两种取值（0,1）。当取值为0时，实际为该子网的网络地址，取值为1时实际为该子网的广播地址。这两个取值都不能作为有效的主机号标识，所以也没有意义。

当子网号位数为1时：相当于子网号位一位，即有两种取值（0,1）。这两个取值也就是②问题中所讲到的需要去除二义性的全0全1情况。所以没有意义。

写在最后：注意划分子网只是增加了灵活性，但实际是减少了能够连接在网络上的主机总数，使得实际可分配的IP地址减少了。（毕竟每个子网都有网络地址和广播地址）