计算机网络基础，子网掩码，子网划分，网络号，子网号，主机号主机数量计算方式
网上有很多计算方式，很多计算方式不同，且子网，子网掩码混为一谈，乱七八糟，希望此片能为你解决困惑。

子网理论知识与划分

• 子网是把一个单一网络划分为多个物理网络，并使用路由器将其互联，划分子网带来的好处有：提高IP地址使用率，隔离广播域带来的影响，提高一个网络的灵活性。
• 子网掩码 等于 子网 ，IP地址在未做子网划分时，称之为默认掩码，IP地址叫有类IP地址。
• ABC类网络都有默认的子网掩码称为有类域间路由，定长子网掩码（FLSM) 就是子网掩码地址固定不变 无法更改，A类 255.0.0.0 B类 255.255.0.0 C类 255.255.255.0 ，划分子网就是打破默认的子网掩码，灵活划分IP数量，称为无类域间路由。
  
• IP地址每一段的作用及名称都是由子网掩码标识而来，划分子网就要从子网掩码中借位，借位是从主机最高位开始借，只能连续，不能断续借位

如何划分子网

• 确定需要多少个子网：子网数 <= 2的n次方 -2（个），n为向主机借位数量
• 确定每个子网内最大主机数：< = 2的n次方-2 （台）

例子

一个 IP 192.168.10.1/27，是一个C类IP地址，但子网掩码不是默认的24，所以它是一个划分过的子网，展开。

11000000.10101000.00001010.00000001			//主机地址
11111111.11111111.11111111.11100000			//子网掩码

借了三位，其中前面的24位是网络地址，25，26，27是子网地址，后五位是主机地址。

• 计算这个网络有多少个子网

256/（2^5) = 8 （个子网）

依次列出就是：

注意：全0 和 全 1 的子网 在某些网络中不可用，因为在全0的子网中 这个ip为网络地址，全1的子网中为广播地址，所以在某些环境下是要减2的，所以说 这个IP共有 8 个 子网， 只有 6 个为可用子网。

网络号	子网号	主机号	子网地址
11000000 . 10101000 . 00001010 .	000	00000	192.168.10.0
11000000 . 10101000 . 00001010 .	001	00000	192.168.10.32
11000000 . 10101000 . 00001010 .	010	00000	192.168.10.64
11000000 . 10101000 . 00001010 .	011	00000	192.168.10.96
11000000 . 10101000 . 00001010 .	100	00000	192.168.10.128
11000000 . 10101000 . 00001010 .	101	00000	192.168.10.160
11000000 . 10101000 . 00001010 .	110	00000	192.168.10.192
11000000 . 10101000 . 00001010 .	111	00000	192.168.10.224

• 计算每个子网可用主机范围（每个子网中有多少个主机可用）

其实在上图中就可用看出一个子网的地址是 0 - 32 减去这个子网的网络地址和广播地址 等于 30（个主机）

快速算法：

11000000 . 10101000 . 00001010 . 00000001 . 000/00000		//前27位为网络地址和子网地址
2 ^ 5 - 2 = 30		//5 就是后面的主机地址数 不减2就是一个子网的IP数量，减2就是可用的IP数量

计算原理：
当然全0 全 1 不能用。

• 计算主机总数（所有子网的主机总数）

主机总数计算方法：子网内主机数量 * 子网的数量
前面我们得到 子网 数量是8，每个子网内有32台主机（可用为30台）

8 * 32 = 256（台主机）

• 计算广播地址

广播地址的特点是 主机号全1 即为这个子网的广播地址
192.168.10.1/27

 11000000 . 10101000 . 00001010 . 00000001 . 000/00000      // 斜杠前为网络地址，后面5个0置为1
 11000000 . 10101000 . 00001010 . 00000001 . 000/11111		// 192.168.10.1/27 这个IP 所在子网地址 的广播地址就是 192.168.10.31

计算方法是：16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 31

• 计算IP地址利用率

IP地址利用率 = 使用状况 / 地址总数
例：
一个子网有14个主机，这个子网共有32个IP地址。

14  /  32 = 0.437  //四舍五入 等于 44%

即使是划分子网后IP地址利用率也达不到 100%

例题 一

默认子网掩码：255.255.255.0

计算该ip地址的网络号（网络地址）

需要将ip地址与子网掩码进行与运算
11得1，10得0，00得0
子网掩码的作用是用力区分网络号和主机号的

168.1.88.10/20
转二进制：

10101000.00000001.01011000.00001010			//ip地址
11111111.11111111.11110000.00000000			//子网掩码

将上面的二进制与运算得到

10101000.00000001.01010000.00000000			//十进制 168.1.80.0

网络号 ： 168.1.80.0
这就是 168.1.80.10/20 这个ip的网络号

计算子网数量

子网掩码：

11111111.11111111.11110000.00000000

舍去后面的 8 个 0 只看前面有几个0 ，也就是看网络地址借了多少。

这个ip为4个0 前面4个1 为网络地址

计算公式为：

• 256 / (2^4) = 16

所以这个 ip 有 16个子网号

计算子网内的主机总数（最大主机数量）：

• 2 * 主机地址位数
• 2 ^ 12 - 2 = 4094（台主机）

主机总数（所有子网的主机总数）：

• 子网内主机数量 * 子网的数量
• 4096 * 16 = 65536（台主机）

例题 二

某单位现有两个部门70台计算机需要联网，要求每个子网内的主机数量不少于40台，问使用一个C类网络地址192.168.1.0/24如何进行子网划分。

分析：需求70台主机，每个子网主机数>=40台，两个部门两个子网。
考虑到最优的子网划分应该向主机号借两位（借一位也可以满足需求，但某些网络环境中不兼容全0 全 1 网络的使用）
192.168.1.1

11111111.11111111.11111111.11/000000		//借两位

• 2^6=64(台主机/一个子网） //64为主机范围，可用为62台
• 256 / (2^6) = 4(个子网） //全0全1 子网不用就是2 个子网
• 2*64 = 128（台总主机数）
  

网络号	子网号	主机号	子网地址
11000000.10101000.00000001	00	000000	192.168.1.0
11000000.10101000.00000001	01	000000	192.168.1.64
11000000.10101000.00000001	10	000000	192.168.1.128
11000000.10101000.00000001	11	000000	192.168.1.192

减去全 0 和 全 1 子网号 不用 刚好两个子网且每个子网不少与40台，总共也大于70台主机。

变长子网掩码（VLSM）

什么是变长子网掩码

网络中不同子网中的主机数量是不固定的，采用定长子网掩码回造成IP地址的浪费与低效率，变长子网掩码根据不同子网中使用主机数来划分子网，尽可能在划分子网的情况下在次优化子网使用效率。

定长子网掩码不可用 全0 全1 子网，变长可用全0 全1 子网

例子

某公司 申请到一个 ip 192.168.10.0/24 这个IP 按照 30，24，14，12，7，2台主机需求分配给各个部门，请划分变长子网。

计算公式：主机数 = 2 ^ n - 2	// n 代表主机位个数 ，可以用的主机数需-2

30台主机

2 ^ 5 - 2 >= 30		//计算得出 2 的 5 次方 刚好30

所以我们要分出5位主机位

子网掩码 = 32 - 5 = 27

192.168.10.0/27

广播地址 192.168.10.31

铺开二进制

第一位	第二位	第三位	第四位	类型
11000000	10101000	00001010	00000000	IP地址
11111111	11111111	11111111	11100000	子网掩码
11000000	10101000	00001010	00011111	广播地址

14个主机

2 ^ 4 >= 14

子网掩码 = 32 - 4 = 28

192.168.10.64/28

广播地址 192.168.10.79

铺开二进制

第一位	第二位	第三位	第四位	类型
11000000	10101000	00001010	01000000	IP地址
11111111	11111111	11111111	11110000	子网掩码
11000000	10101000	00001010	01001111	广播地址

7台主机

2 ^ 4 >= 7

子网掩码 = 32 - 4 = 28

192.168.10.96/28 //7台主机使用
192.168.10.112/28 //其他网络使用

广播地址 192.168.10.111

铺开二进制

第一位	第二位	第三位	第四位	类型
11000000	10101000	00001010	01100000	IP地址
11111111	11111111	11111111	11110000	子网掩码
11000000	10101000	00001010	01101111	广播地址

2台主机

2 ^ 2 - 2 >= 2

子网掩码 = 32 - 2 = 30

192.168.10.112/30 //2台主机使用

广播地址 192.168.10.127

铺开二进制

第一位	第二位	第三位	第四位	类型
11000000	10101000	00001010	01110000	IP地址
11111111	11111111	11111111	11111100	子网掩码
11000000	10101000	00001010	01110011	广播地址

变长子网掩码IP地址使用率

总共浪费的IP数量为：2+8+2+4+9+2+2+2+2+4*2=39
利用率 = （256-39）/256=85%，比FLSM的划分子网提高不少利用率。