彻底搞懂网络地址、广播地址、主机地址、网关、子网掩码、网络号、主机号

1 网络地址、广播地址、主机地址名词解释

1.1 网络地址

• 网络地址是指仅包含网络号而不包含主机号的IP地址。它用于唯一标识一个网络。在网络通信中，网络地址用于路由和寻址。例如，一个IP地址为192.168.0.0，IP掩码为255.255.255.0，那么它的网络地址就是192.168.0.0。
• 它是指一个网络的起始地址，用于标识一个特定的网络。网络地址用于路由器将数据包发送到正确的网络。在网络地址中，主机部分全为0。
• 例如，假设一个局域网使用 IP 地址范围是 192.168.0.0 - 192.168.0.255，其中子网掩码为 255.255.255.0。那么网络地址就是 192.168.0.0。在该网络中，所有以此开始的 IP 地址都属于同一个网络。

1.2 广播地址

• 广播地址是指在特定网络上发送广播消息的地址。它用于向网络上的所有设备发送信息。广播地址通常是某个网络的最大可能地址，将主机号部分全部设置为1。例如，在 IP 地址为192.168.0.0，IP掩码为255.255.255.0 的情况下，广播地址就是192.168.0.255。
• 广播地址在 IP 地址中用于向同一网络内的所有设备发送消息或数据包。它是一个特殊的地址，使得发送到该地址的数据包将被网络上的所有设备接收。
• 广播通常用于一些特定的场景，比如局域网中的设备发出某个请求，希望获得同一网络下的所有设备的响应。一个常见的例子是 DHCP（动态主机配置协议）服务器，在启动时会向整个网络广播一个 DHCP 请求，以获取静态 IP 地址分配。同样地，ARP（地址解析协议）也使用广播来查找与给定 IP 地址关联的 MAC 地址。
• 举个例子，假设你的局域网中有四台计算机，它们的 IP 地址范围是：192.168.0.1 - 192.168.0.4，子网掩码为 255.255.255.0。如果你想向整个局域网发送一个广播消息，你可以将目标地址设置为 192.168.0.255，这是该网络的广播地址。这样，所有四台计算机都能够接收到该消息，并根据需要作出响应。
• 需要注意的是，广播只会在同一网络中传播，因此不会跨越路由器或互联网边界。所以，这仅适用于发送到同一局域网内的设备。

1.3主机地址

• 主机地址是指除网络地址和广播地址之外的IP地址部分。
• 它用于标识一个特定的主机或设备。
• 主机地址可以是网络中的任意一个有效地址。
• 例如，在 IP 地址为192.168.0.0，IP掩码为255.255.255.0 的情况下，可以有从192.168.0.1到192.168.0.254的主机地址。

注意网络地址和广播地址不能被节点和网络设备所使用
一个网段的可用地址为：2的n次方-2 （n为主机部分的比特位数）

1.4 示例说明：

　　假设一个公司使用的IP地址段是192.168.0.0/24，其中的主机地址范围是从192.168.0.1到192.168.0.254（共有254个主机），IP掩码为255.255.255.0。那么在这个网络中：

网络地址是192.168.0.0，用于表示整个公司内部的网络。
广播地址是192.168.0.255，用于向公司内的所有设备发送广播消息。
主机地址是从192.168.0.1到192.168.0.254，用于标识公司内每个具体的设备。
在实际应用中，注意以下几点：

网络地址和广播地址不能被分配给具体的设备，否则会导致通信问题。
通常情况下，IP地址段中的第一个地址（如192.168.0.1）被分配给默认网关，用于连接不同网络之间的通信。
IP地址段中的最后一个地址（如192.168.0.254）通常用作保留地址或广播地址。
通过理解IP掩码和区分网络地址、广播地址以及主机地址，可以更好地进行网络规划、子网划分与路由配置，并提高网络安全性和性能。

2 ip地址

计算机要实现网络通信，就必须要有一个用于快速定位的网络地址。IP地址就是计算机在网络中的唯一身份ID，与现实世界中快递的配送需要有具体的住宅地址是一个道理。

ip地址以圆点分隔号的四个十进制数字表示，每个数字从0到255，如某一台主机的ip地址为：128.20.4.1

IP地址的组成

IP地址 = 网络地址 + 主机地址(又称：主机号和网络号组成)

想想，为什么会有行政区划的划定（国家、省市区、街道等），为了更加高效的进行管理、定位；

相同的，我们通常将网络也可以分为很多的子网络，每个子网络有自己的网络地址，每个子网络由很多的计算机组成（当然也可以包含另外一个子网络）。

我们要找到指定的IP地址，只要先找到指定的网络地址，然后再该网络内找到对应的主机地址即可。

IP地址是一个 4 * 8bit（1字节）由 0/1 组成的数字串（IP4协议）

2.1网络号和主机号

ABC类地址网络号不同
A类是前8位
B类是前16位
C类是前24位

里介绍的是ipv4版本的ip地址，也是大家现阶段都在用的ip地址。

ip地址是由32位二进制数，即4个字节组成的，由网络号和主机号两个字段组成。总的来说，寻址的过程是：先按网络号把网络找到，再按主机号把主机找到。

为了便于对ip地址进行管理，同时还考虑到网络的差异很大，ip地址分为5类，即A类到E类，如下所示

2.2建立子网

现在所有的主机都支持子网编址，不是把ip地址看成单纯的网络号+主机号，而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。这个分配的过程就是管理员建立子网的过程。

举个例子，假设这里有个A类网络地址（120.252），在剩下的16bit中，8bit用于子网号，8bit用于主机号，格式如下所示。

这样就允许有254个子网，每个子网有254台主机。

子网对于外部来说隐藏了内部网络组织的细节。在我们的网络例子中，所有的ip地址都有一个B类网络号120.252。但是其中有超过30多个子网，多于400台主机分配在这些子网中，由一台路由器提供Internet的接，在各子网之间用路由器互连。

3子网掩码

什么是子网掩码 ？子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。

3.1 子网掩码的规则

长度 为 4 * 8bit（1字节），由 连续的1 以及 连续的0 两部分组成，

例如：11111111.11111111.11111111.00000000，对应十进制：255.255.255.0

假设，局域网中 计算机A 的IP地址为 192.168.1.1，子网掩码为 255.255.255.0， 如下图所示：

“192.168.1.1”和子网掩码为“255.255.255.0”的二进制对照。其中，“1”有24个，代表与此相对应的IP地址左边24位是网络号；“0”有8个，代表与此相对应的IP地址右边8位是主机号。

255.255.255.0 这个子网掩码将网络化分为一个子网，这个子网的容量是254（2^8-2）台主机+一个网络地址（255.255.255.0）+一个广播地址（255.255.255.255）

3.2 子网掩码的表示方法

①、点分十进制表示法
二进制转换十进制，每8位用点号隔开
例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0
②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1：192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2：172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
不难发现，例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。

3.3 如何根据IP地址和子网掩码，计算网络地址：

1、将IP地址与子网掩码转换成二进制数。

2、将二进制形式的 IP 地址与子网掩码做“与&”运算。
与运算符°（&）
运算规则：
0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1
即：两个同时为1，结果为1，否则为0

例如：
算法只要把IP和子网掩码的每位数AND就可以了。（AND方法：0和1=0　0和0=0　1和1=1）
如：And　192.168.0.1，255.255.255.0，先转换为二进制，然后AND每一位。
IP：　11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码：　11111111.11111111.11111111.00000000
得出AND结果：　 11000000.10101000.00000000.00000000
转换为十进制192.168.0.0，这就是网络标识。
3、将得出的AND结果转化为十进制，便得到网络地址（每个子网的第一个地址）。

3.4 其他信息：

A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

4 如何判断是否为同一网段

ip地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0
ip地址：192.168.1.2 子网掩码：255.255.255.0
他们是同属于一个网段的ip地址。

想在同一网段，必须做到网络标识相同。各类IP的网络标识算法都是不一样的，需要根据子网掩码的位数来判断。

算法只要把IP和子网掩码的每位数AND就可以了。（AND方法：0和1=0　0和0=0　1和1=1）

如：And　192.168.0.1，255.255.255.0，先转换为二进制，然后AND每一位。
IP：　11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码：　11111111.11111111.11111111.00000000
得出AND结果：　 11000000.10101000.00000000.00000000
转换为十进制192.168.0.0，这就是网络标识。

其实很容易理解，只要两个ip地址的网络号和子网号都一样就是同一网段。 而网络号和子网号的位数是需要根据子网掩码才可以知道了，上述算法的原理也是基于此。

举例： 假设我们的主机地址是140.252.1.1（一个B类地址），而子网掩码是255.255.255.0（子网号8位，主机号8位主机号）

如果目的ip地址为140.252.1.5，那么我们就知道b类网络号是相同的（140.252），子网号是相同的（1），属于同一网段
如果目的ip地址为140.252.4.5，那么我们就知道b类网络号是相同的（140.252），但是子网号是不同的（1和4）。不属于同一网段
如果目的ip地址为140.251.4.5，那么我们就知道b类网络号是不相同的（140.252和140.251），后面比较就没必要了，不属于同一网段。
一般来说，如果主机没有设置防火墙禁止别人访问的话，位于同一网段是主机是可以直接访问的。

5 A B C 类地址

A类		地址范围(10进制) 						子网掩码1.0.0.1~127.255.255.254				255.0.0.0
二进制表示为:
00000001 00000000 00000000 00000001~ 
01111111 11111111 11111111 11111110

B类		地址范围(10进制) 						子网掩码128.0.0.1~191.255.255.254			255.255.0.0
二进制表示为:
10000000 00000000 00000000 00000001~ 
10111111 11111111 11111111 11111110

C类		地址范围(10进制) 						子网掩码192.0.0.1~223.255.255.254			255.255.255.0
二进制表示为:
11000000 00000000 00000000 00000001~ 
11011111 11111111 11111111 11111110