计算机网络

1. 子网掩码

（1）子网掩码的作用

1）用于判断是否在同一子网：双方可以比较各自的IP地址和子网掩码。将两个IP地址与各自的子网掩码进行逻辑与运算，得到网络地址部分。如果两个设备得到的网络地址部分相同，则它们在同一个子网内。
注意：不要被子网掩码的“掩”字欺骗，不是用来掩饰ip地址的，判断是否在同一子网，需要ip地址和子网掩码两个元素。
2）子网划分：在已分类的ip地址内部再次进行ip地址范围划分，至于为什么要这么做，看下面的解释。

• 节省大量的ip地址范围：子网划分可以帮助节省IP地址的使用。在一个大的网络中，如果没有进行子网划分，所有设备都将使用同一个网络地址范围，这可能会导致IP地址的浪费。通过划分子网，可以将IP地址按照需要分配给不同的子网，从而更有效地利用IP地址资源。
  例如，如果一个大的网络有1000个设备，但每个子网只需要支持最多100个设备，那么可以将网络划分为10个子网，每个子网使用独立的网络地址范围。这样就可以避免为每个设备分配一个独立的IP地址，而只需要为每个子网分配一个IP地址范围。这样一来，可以节省大量的IP地址资源。
  因此，通过合理的子网划分，可以更有效地利用IP地址，避免浪费，并提高IP地址资源的可用性。
  注意：所以说节省ip，并不是指ip不用了，而是指不用每增加一个设备就分配一次ip，直接分配ip子网范围
• 提高网络性能：通过将一个大的网络划分为多个子网，可以减少广播域的范围，限制广播消息的传播范围，从而减少网络中的广播流量，提高网络性能和响应速度。
• 增强网络安全性：子网划分可以将网络分割为多个独立的子网，每个子网可以设置不同的安全策略和访问控制规则，从而提高网络的安全性。攻击者很难跨越子网边界进行攻击，从而增加了网络的安全性。
• 管理灵活性：通过子网划分，可以更好地组织和管理网络资源。每个子网可以有自己的网络规划、IP地址范围和子网掩码，这样可以更方便地进行网络配置、故障排除和资源分配。同时，子网划分还可以简化网络管理的任务，提高管理效率。

总结：另外子网划分后，设备通信需要经过网关，因为子网掩码不一样了

（2）疑问：

1）子网内设备通信需要经过网关吗，子网划分后，设备通信需要经过网关吗？

子网内的设备通信通常不需要经过网关。当设备位于同一个子网时，它们可以直接通过局域网进行通信，无需经过网关。子网划分后，不同子网之间的设备通信则需要经过网关。网关负责将数据包从一个子网转发到另一个子网，以实现跨子网的通信。因此，在子网划分后，设备之间的通信需要经过网关。

2）通过子网掩码就能判断是否处于同一子网，那为什么还需要ip地址呢，到底如何计算判断是否处于同一子网，举例？

子网掩码确定了IP地址的网络地址和主机地址的划分，但仅仅使用子网掩码是无法完全确定设备是否在同一个子网中的。IP地址在网络通信中扮演了唯一标识设备的角色，而子网掩码则用于确定IP地址的网络地址和主机地址的边界。
要判断两个设备是否在同一个子网中，可以使用以下步骤：
1.比较两个设备的IP地址和子网掩码。
2.将两个设备的IP地址和子网掩码进行逻辑与运算。
3.比较运算结果，如果结果相同，则表示两个设备在同一个子网中。
举个例子来说明：
假设有两个设备的IP地址和子网掩码如下：
设备A：IP地址 192.168.1.100，子网掩码 255.255.255.0
设备B：IP地址 192.168.1.200，子网掩码 255.255.255.0
首先，将设备A的IP地址和子网掩码进行逻辑与运算：
192.168.1.100 AND 255.255.255.0 = 192.168.1.0
然后，将设备B的IP地址和子网掩码进行逻辑与运算：
192.168.1.200 AND 255.255.255.0 = 192.168.1.0
比较运算结果，可以看到设备A和设备B的网络地址部分都是 192.168.1.0，因此它们在同一个子网中。
通过比较IP地址和子网掩码的运算结果，可以确定设备是否在同一个子网中。子网掩码提供了网络地址和主机地址的划分依据，而IP地址则提供了设备的唯一标识信息。结合使用这两者，可以准确地判断设备是否在同一个子网中

疑问：

（1）设备为什么既有ipv4地址，又有ipv6地址？

ipconfig看电脑的ip地址发现存在ipv4地址和ipv6两个地址，所以产生这个疑问。

• 设备同时拥有IPv4地址和IPv6地址的原因是为了满足网络的兼容性和扩展性需求。
• IPv4是互联网上广泛使用的协议，它使用32位地址，约为40亿个地址，但随着互联网的快速发展，IPv4地址资源日益紧缺。为了解决这个问题，IPv6被提出，它使用128位地址，理论上可提供约340万亿亿亿（3.4×10^38）个地址，大大增加了地址空间。
• 然而，由于IPv6在普及过程中的一些限制和兼容性问题，目前互联网上仍然大量使用IPv4。因此，为了保持与IPv4互联网的兼容性，并逐步过渡到IPv6，许多设备同时具有IPv4和IPv6地址。
• 这种双栈（Dual Stack）部署方式允许设备在IPv4网络和IPv6网络之间进行通信，同时也为未来逐步过渡到IPv6提供了基础。