子网掩码与 CIDR 详解

子网掩码告诉设备 IPv4 地址的哪一部分标识网络，哪一部分标识主机。CIDR 表示法用斜杠加数字来表达同样的信息，例如 /24，表示前 24 位是网络部分。掩码 255.255.255.0 和前缀 /24 是同一件事的两种写法。

二进制下的掩码

IPv4 地址有 32 位。子网掩码由连续的 1 加上连续的 0 组成：1 标记网络部分，0 标记主机部分，前缀长度就是 1 的个数。

/24  11111111.11111111.11111111.00000000  = 255.255.255.0
/26  11111111.11111111.11111111.11000000  = 255.255.255.192
/20  11111111.11111111.11110000.00000000  = 255.255.240.0

掩码的每个八位组只可能取九个值之一：0、128、192、224、240、248、252、254 或 255。它们是从左边开始各位累加的结果：128，128+64=192，192+32=224，依此类推。

主机位的数量是 32 - 前缀长度。一个子网共有 2^(主机位数) 个地址。通常其中有两个不可用：第一个是网络地址，最后一个是广播地址。因此可用主机数为 2^(主机位数) - 2。

计算示例：192.168.10.37/26

求 192.168.10.37/26 的网络地址、广播地址和主机范围。

1. 掩码是 255.255.255.192，只有最后一个八位组被部分使用。
2. 块大小为 256 - 192 = 64。最后一个八位组中的子网起点依次为 0、64、128 和 192。
3. 37 介于 0 和 63 之间，所以子网从 0 开始。

项目	值
网络地址	192.168.10.0
第一个可用主机	192.168.10.1
最后一个可用主机	192.168.10.62
广播地址	192.168.10.63
地址总数	64 (26)
可用主机数	62

你可以用按位与运算验证结果：网络地址等于地址与掩码按位 AND。在最后一个八位组中，37 是 00100101，192 是 11000000，按位与的结果是 00000000，即 0。任何示例都可以用子网计算器来验证。

/8 到 /32 的 CIDR 速查表

CIDR	子网掩码	地址总数	可用主机数
/8	255.0.0.0	16,777,216	16,777,214
/9	255.128.0.0	8,388,608	8,388,606
/10	255.192.0.0	4,194,304	4,194,302
/11	255.224.0.0	2,097,152	2,097,150
/12	255.240.0.0	1,048,576	1,048,574
/13	255.248.0.0	524,288	524,286
/14	255.252.0.0	262,144	262,142
/15	255.254.0.0	131,072	131,070
/16	255.255.0.0	65,536	65,534
/17	255.255.128.0	32,768	32,766
/18	255.255.192.0	16,384	16,382
/19	255.255.224.0	8,192	8,190
/20	255.255.240.0	4,096	4,094
/21	255.255.248.0	2,048	2,046
/22	255.255.252.0	1,024	1,022
/23	255.255.254.0	512	510
/24	255.255.255.0	256	254
/25	255.255.255.128	128	126
/26	255.255.255.192	64	62
/27	255.255.255.224	32	30
/28	255.255.255.240	16	14
/29	255.255.255.248	8	6
/30	255.255.255.252	4	2
/31	255.255.255.254	2	2（点对点链路，RFC 3021）
/32	255.255.255.255	1	1（单个主机）

反掩码（通配符掩码）

反掩码是子网掩码的反码：每一位都取反。子网掩码为 1 的位，反掩码为 0，反之亦然。路由器和防火墙（例如 Cisco 访问控制列表和 OSPF 的 network 语句）使用反掩码，其中 0 位表示「必须匹配」，1 位表示「任意值」。

• /24，掩码 255.255.255.0，反掩码为 0.0.0.255
• /26，掩码 255.255.255.192，反掩码为 0.0.0.63
• /20，掩码 255.255.240.0，反掩码为 0.0.15.255

快速算法：用 255 减去掩码的每个八位组。

把一个 /24 划分成四个 /26 子网

以文档示例网络 198.51.100.0/24 为例。前缀增加两位，得到 2² = 4 个子网，每个有 64 个地址。

子网	网络地址	可用范围	广播地址
1	198.51.100.0/26	198.51.100.1 – 198.51.100.62	198.51.100.63
2	198.51.100.64/26	198.51.100.65 – 198.51.100.126	198.51.100.127
3	198.51.100.128/26	198.51.100.129 – 198.51.100.190	198.51.100.191
4	198.51.100.192/26	198.51.100.193 – 198.51.100.254	198.51.100.255

四个子网合计有 4 × 62 = 248 个可用主机，而单个 /24 有 254 个。相差的六个地址是额外多出的网络地址和广播地址。子网划分可用于隔离不同部门、服务器和访客 Wi-Fi，并减少广播流量。

IPv6 前缀惯例

IPv6 使用同样的斜杠表示法，但规划规则不同。由于地址空间极其庞大，不需要计算主机数量。常见惯例如下：

• /64 用于每个普通的局域网（LAN）。SLAAC（地址自动配置）等功能要求主机部分为 64 位。普通局域网不要使用更长的前缀。
• /56 或 /48 分配给一个用户或站点。一个 /48 包含 65,536 个 /64 网络，一个 /56 包含 256 个。
• /32 是分配给互联网服务提供商的典型大小，2001:db8::/32 是文档示例地址段。
• /128 表示单个地址，相当于 IPv4 中的 /32。

例如，拥有 2001:db8:abcd::/48 的站点可以用 2001:db8:abcd:1::/64 作为一个 VLAN，用 2001:db8:abcd:2::/64 作为下一个。

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