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摘 要：IP地址是网络层设备识别的标识，每个结点都要靠其区分和联系。如何识别IP地址以及对IP地址进行合理的分配和管理，子网掩码起到了至关重要的作用。本文通过对子网掩码的讲解实现对IP地址的有效利用，便于学生理解。
关键词：IP地址；分配和管理；子网掩码
中图分类号：TN915.04
1 分类IP地址
Internet作为全球最大的网络，负责庞大的信息交互与网络安全。在 Internet 上每一台计算机都有自己的地址 ，保证相互之间能准确无误地发送、接收信息，这种地址被称之为IP（Internet Protocol ）地址。IP地址位于CPU和存储器内，是由32位的二进制所组成，为了提高可读性，按字节即每八位插入一个点，将对应的八位都轉换成相应的十进制，这种记法称为点分十进制记法，如192.168.0.20。IP地址包括网络号和主机号两个部分，网络号在前表示该IP地址是属于Internet中具体哪一个网络范围；主机号在后表示特定的网络中具体的某台计算机的标识。
根据网络号和主机号所占的位数不同对IP地址进行了划分，A类、B类、C类、D类、E类，D类广播地址，E类保留地址，在这里着重介绍前面的三类IP地址。A类地址中网络号占8位二进制，且最高位是0，网络号字段全0对应的IP地址是指本网络，网络号127的作为环回测试主机进程间通信，所以能分配的网络地址数有272=126个。剩余的24位二进制留给主机号，主机号全0对应的IP地址是该主机所在的网络地址，主机号全1是该网络的广播地址，这两个IP地址不能分配给主机，所以一个A类网络中能容纳的主机数为2242个。
B类地址中网络号占16位二进制，且前面两位固定为10，网络地址128.0.0.0不指派除外[2]，B类网络地址数有2141个。主机号16位，一个B类网络中能容纳的主机数为2162个。
C类地址中网络号占24位二进制，且前面两位固定为110，网络地址192.0.1.0不指派除外，C类网络地址数有2211个。主机号8位，一个C类网络中能容纳的主机数为282=254个。
根据这三类IP地址的特点，可以很快地判断出一个IP地址属于哪一类，IP地址中第一个字节对应的十进制是1～126，则为A类地址；128～191则为B类地址；192～223则为C类地址。
2 子网掩码
子网掩码用来区分IP地址中的网络号和主机号位数，其格式与IP地址类似，也是由32位二进制组成，以点分十进制记入，区别在于是由连续的1和连续的0组成，且1在前0在后。子网掩码中某位为1，对应于IP地址相应位置是网络号；某位为0，对应是主机号。所以默认的A类地址子网掩码是255.0.0.0，B类是255.255.0.0，C类是255.255.255.0。
3 子网掩码举例
举例1：已知 IP 地址是 135.10.54.30，子网掩码是 255.255.192.0。试求网络地址、广播地址以及该网络IP范围。
① 网络地址=IP地址&子网掩码，网络地址的求解如下表所示：
网络地址的求解表
IP地址135.10.54.30
对应的二进制10000111.00001010.00110110.00011110
子网掩码11111111.11111111.11000000.00000000
按位相与10000111.00001010.00000000.00000000
网络地址135.10.0.0
②根据子网掩码可知，网络地址后14位是主机号，将其全为1，得到的即是广播地址：135.10.63.255
③网络地址和广播地址之间的IP地址即是分配给主机的IP范围：135.10.0.0～135.10.63.255。
两层的IP地址容易造成用户不能有效地利用网络资源，针对这一问题，提出了划分子网来解决。所谓的子网就是在分类IP地址的基础上再细分出若干个小的网段，达到扩大网络数量的效果[3]。
划分子网的做法：将IP地址中原本是主机号位数的部分划出一些位数用作子网，剩余的主机号则是相应子网的主机地址。划分子网后，网络的数量增多了，而每一个网络内容纳的主机数则相应的减少了。
根据设计需求中子网的主机数确定需要多少主机号，然后再确定需要多少子网号；其次定义一个符合网络要求的子网掩码，确定每个子网的网络地址；最后确定每个子网内的主机IP地址范围。
举例2：某单位申请到一个网络地址：192.168.3.0/24，要求划分5个子网，每个子网的主机数不少于25台，求每个子网的IP地址范围。
C类地址，默认的网络号24位，主机号8位，所以子网的划分是8位主机号部分。
①由主机数≥25，主机号位数≥5，252≥25
②子网数=5，子网号的位数≥3，232≥5
③子网号+主机号=8，所以主机号位数=5，子网号位数=3
④原来的网络号+子网号=27，所以新的子网对应的子网掩码为：255.255.255.224。子网号3位，变化范围：001～110
⑤以001为例求该子网内的IP地址，通式：192.168.3.001XXXXX（X为0或1），除去主机号全0和全1
IP地址的最小值：192.168.3.00100001
（即192.168.3.33）
IP地址的最大值：192.168.3.00111110
（即192.168.3.62）
4 结语
通过对子网掩码的学习，学生能够对IP地址的理解更为深刻，使用子网掩码可以判别一个IP地址是否进行了子网划分，从而得到该网络可以容纳的主机数，方便对网络进行管理和分配。
参考文献：
[1][JP2]谢希仁.计算机网络[M].北京：电子工业出版社， 2013.[JP]
[2][JP2]王兴宝.网络管理与维护.北京：机械工业出版社，2001.[JP]
[3]张光勇.校园网IP地址管理系统的设计与实现[J].科技创新导报，2007.
关键词：IP地址；分配和管理；子网掩码
中图分类号：TN915.04
1 分类IP地址
Internet作为全球最大的网络，负责庞大的信息交互与网络安全。在 Internet 上每一台计算机都有自己的地址 ，保证相互之间能准确无误地发送、接收信息，这种地址被称之为IP（Internet Protocol ）地址。IP地址位于CPU和存储器内，是由32位的二进制所组成，为了提高可读性，按字节即每八位插入一个点，将对应的八位都轉换成相应的十进制，这种记法称为点分十进制记法，如192.168.0.20。IP地址包括网络号和主机号两个部分，网络号在前表示该IP地址是属于Internet中具体哪一个网络范围；主机号在后表示特定的网络中具体的某台计算机的标识。
根据网络号和主机号所占的位数不同对IP地址进行了划分，A类、B类、C类、D类、E类，D类广播地址，E类保留地址，在这里着重介绍前面的三类IP地址。A类地址中网络号占8位二进制，且最高位是0，网络号字段全0对应的IP地址是指本网络，网络号127的作为环回测试主机进程间通信，所以能分配的网络地址数有272=126个。剩余的24位二进制留给主机号，主机号全0对应的IP地址是该主机所在的网络地址，主机号全1是该网络的广播地址，这两个IP地址不能分配给主机，所以一个A类网络中能容纳的主机数为2242个。
B类地址中网络号占16位二进制，且前面两位固定为10，网络地址128.0.0.0不指派除外[2]，B类网络地址数有2141个。主机号16位，一个B类网络中能容纳的主机数为2162个。
C类地址中网络号占24位二进制，且前面两位固定为110，网络地址192.0.1.0不指派除外，C类网络地址数有2211个。主机号8位，一个C类网络中能容纳的主机数为282=254个。
根据这三类IP地址的特点，可以很快地判断出一个IP地址属于哪一类，IP地址中第一个字节对应的十进制是1～126，则为A类地址；128～191则为B类地址；192～223则为C类地址。
2 子网掩码
子网掩码用来区分IP地址中的网络号和主机号位数，其格式与IP地址类似，也是由32位二进制组成，以点分十进制记入，区别在于是由连续的1和连续的0组成，且1在前0在后。子网掩码中某位为1，对应于IP地址相应位置是网络号；某位为0，对应是主机号。所以默认的A类地址子网掩码是255.0.0.0，B类是255.255.0.0，C类是255.255.255.0。
3 子网掩码举例
举例1：已知 IP 地址是 135.10.54.30，子网掩码是 255.255.192.0。试求网络地址、广播地址以及该网络IP范围。
① 网络地址=IP地址&子网掩码，网络地址的求解如下表所示：
网络地址的求解表
IP地址135.10.54.30
对应的二进制10000111.00001010.00110110.00011110
子网掩码11111111.11111111.11000000.00000000
按位相与10000111.00001010.00000000.00000000
网络地址135.10.0.0
②根据子网掩码可知，网络地址后14位是主机号，将其全为1，得到的即是广播地址：135.10.63.255
③网络地址和广播地址之间的IP地址即是分配给主机的IP范围：135.10.0.0～135.10.63.255。
两层的IP地址容易造成用户不能有效地利用网络资源，针对这一问题，提出了划分子网来解决。所谓的子网就是在分类IP地址的基础上再细分出若干个小的网段，达到扩大网络数量的效果[3]。
划分子网的做法：将IP地址中原本是主机号位数的部分划出一些位数用作子网，剩余的主机号则是相应子网的主机地址。划分子网后，网络的数量增多了，而每一个网络内容纳的主机数则相应的减少了。
根据设计需求中子网的主机数确定需要多少主机号，然后再确定需要多少子网号；其次定义一个符合网络要求的子网掩码，确定每个子网的网络地址；最后确定每个子网内的主机IP地址范围。
举例2：某单位申请到一个网络地址：192.168.3.0/24，要求划分5个子网，每个子网的主机数不少于25台，求每个子网的IP地址范围。
C类地址，默认的网络号24位，主机号8位，所以子网的划分是8位主机号部分。
①由主机数≥25，主机号位数≥5，252≥25
②子网数=5，子网号的位数≥3，232≥5
③子网号+主机号=8，所以主机号位数=5，子网号位数=3
④原来的网络号+子网号=27，所以新的子网对应的子网掩码为：255.255.255.224。子网号3位，变化范围：001～110
⑤以001为例求该子网内的IP地址，通式：192.168.3.001XXXXX（X为0或1），除去主机号全0和全1
IP地址的最小值：192.168.3.00100001
（即192.168.3.33）
IP地址的最大值：192.168.3.00111110
（即192.168.3.62）
4 结语
通过对子网掩码的学习，学生能够对IP地址的理解更为深刻，使用子网掩码可以判别一个IP地址是否进行了子网划分，从而得到该网络可以容纳的主机数，方便对网络进行管理和分配。
参考文献：
[1][JP2]谢希仁.计算机网络[M].北京：电子工业出版社， 2013.[JP]
[2][JP2]王兴宝.网络管理与维护.北京：机械工业出版社，2001.[JP]
[3]张光勇.校园网IP地址管理系统的设计与实现[J].科技创新导报，2007.