理解 IP 地址的构成是掌握网络知识的第一步。IPv4 地址本质上是一个 32 位 的二进制数。我们常见的 172.21.11.100 这种写法被称为 点分十进制，其原理就是将 32 位二进制数，每 8 位分成一段，再分别转换成十进制数来表示。
例如，172.21.11.100 的二进制表示如下：
由于每段十进制数对应 8 位二进制，其能表示的最大值就是 8 位全为 1 的二进制数，即 255。因此，任何包含大于 255 数字的 IPv4 地址都是错误的，例如：
172.**256**.78.1110.21.**300**.25192.168.25.**400**
分类寻址
在互联网早期，IP地址的分配采用“分类寻址”方案，将地址划分为 A、B、C、D、E 五类。这种设计在很大程度上影响了早期的网络架构与路由方式。
每一类地址都固定了网络号和主机号的位数。其中，网络号用于标识主机所在的网络（同一网络的设备具有相同的网络号），而主机号则用于标识该网络下的某台具体设备。不同网络之间的通信必须依赖路由器才能完成。
子网
分类寻址存在明显缺陷：它无法根据机构的实际规模灵活分配地址空间，同时也导致了全球路由表过于庞大。为了解决这些问题，“子网”概念被引入。
子网划分，实质上是将“主机号”部分进一步切分为“子网号”和“新的主机号”两部分。这样一来，一个大型网络（如一个B类网络）就可以被划分为多个更小、更易管理的逻辑子网。
子网掩码
既然子网划分是由各个站点（如公司、校园网）内部自行决定的，没有统一标准，那么外界如何判断一个IP地址属于哪个子网呢？答案就是子网掩码。
子网掩码也是一个 32 位的二进制数，常用点分十进制表示。将 IP 地址与子网掩码进行按位与运算，得到的结果就是该 IP 地址所在的网络地址（或子网地址）。
我们来看一个具体例子：IP 地址 128.32.11.100，子网掩码 255.255.255.0。
通过计算可知，主机 128.32.11.100/255.255.255.0 属于子网 128.32.11.0，其中子网号和主机号各占用了 8 位。
在实际网络中，一个站点内部的不同部门可能需要规模不同的子网。因此，允许在同一网络内使用不同长度的子网掩码，这种技术称为可变长度子网掩码（VLSM）。
无类别域间路由 (CIDR)
子网和 VLSM 缓解了分类寻址的部分问题，但随着互联网爆炸式增长，A、B、C 类地址块的分配依然僵化，全球核心路由表条目数持续激增，给路由设备带来巨大压力。最终，无类别域间路由（CIDR） 彻底取代了分类寻址。
CIDR 的核心思想是：废除固定的 A、B、C 类划分，直接通过“网络地址 + 掩码”的形式来标识任何一个网络块。它将子网掩码的概念从站点内部扩展到了整个互联网骨干网，要求所有核心路由器都必须支持基于掩码的路由决策。
通俗地说，CIDR 让地址分配和路由变得更灵活。以前，一个 B 类地址 128.32.0.0 在骨干网上只有一条路由；而在 CIDR 下，它可以被细分为像 128.32.100.0/24 或 128.32.88.128/25 这样更小的网段，每个网段都可能拥有一条独立的骨干网路由。
前缀表示法
在 CIDR 的语境下，除了使用点分十进制的掩码，更常见的是使用前缀长度来表示网络号占用的位数。前缀是一个小于等于 32 的整数。
例如，之前的主机 128.32.11.100/255.255.255.0 可以用前缀法表示为 128.32.11.100/24，它属于网络 128.32.11.0/24。
前缀（n）与掩码的关系非常直接：前缀长度 n，就意味着掩码的前 n 位是 1，其余位是 0。
因此，我们可以快速进行转换：
- 前缀
/24 → 掩码 255.255.255.0
- 前缀
/25 → 掩码 255.255.255.128
- 前缀
/16 → 掩码 255.255.0.0
- 前缀
/17 → 掩码 255.255.128.0
由于传统的 A、B、C 类网络的网络号位数恰好是 8、16、24，所以习惯上人们也把 CIDR 中前缀为 /8、/16、/24 的网段分别俗称为 A、B、C 类网段。
网段计算实战
一个 CIDR 网段通常有以下两种等价表示形式：
- 网络地址/掩码：如
10.200.182.0/255.255.255.0， 172.17.249.64/255.255.255.192
- 网络地址/前缀：如
10.200.182.0/24， 172.17.249.64/26
前缀表示法更为简洁直观，因此被广泛使用。请注意，主机IP/掩码 或 主机IP/前缀（如 10.200.182.10/24）并不是一个“网段”的正确表示法，它只是指明了该主机所在的网络。
那么，给定一个网段，如何计算出它包含的 IP 地址范围呢？我们以 172.17.249.64/26 为例进行推导。
首先，将网络地址 172.17.249.64 转换为二进制：
前缀是 /26，意味着前 26 位是网络号，后 32-26=6 位是主机号。
由此可知，该网段总共有 2^6 = 64 个 IP 地址。其中：
- 网络地址：主机号全为 0 的地址，即
172.17.249.64。
- 广播地址：主机号全为 1 的地址，即
172.17.249.127。
- 可用主机地址范围：
172.17.249.65 到 172.17.249.126。
整理后，网段 172.17.249.64/26 的完整信息如下：
网段： 172.17.249.64/26
IP个数： 64
网络号： 172.17.249.64
掩码： 255.255.255.192
广播地址： 172.17.249.127
主机范围： 172.17.249.65-172.17.249.126
对于 /8、/16、/24 这类“边界整齐”的网段，相关信息通常一眼就能看出。但对于像 /26、/19、/28 这样的网段，掌握上述二进制计算方法是网络工程师和运维人员的必备技能。希望这篇文章能帮助你理清 IPv4 网段的核心脉络，更多网络相关知识，欢迎在 云栈社区 交流探讨。
发表于 4 小时前
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