子网掩码和默认网关

子网掩码（Subnet Mask）

Ⅰ、定义与作用

子网掩码（Subnet Mask）是一个32位的数字，用于确定IP地址中的哪部分表示网络地址，哪部分表示主机地址。子网掩码的主要作用是将IP地址划分为网络标识（Net.ID）和主机标识（Host.ID），以便网络设备能够正确地判断一个IP地址是否属于本地网络。

Ⅱ、结构

子网掩码通常以点分十进制的形式表示，例如 255.255.255.0。子网掩码的二进制表示中，连续的1表示网络位，连续的0表示主机位。例如，255.255.255.0 的二进制表示为 11111111.11111111.11111111.00000000，其中前24位是网络位，后8位是主机位。

Ⅲ、计算网络地址

通过将IP地址和子网掩码进行按位与运算，可以计算出网络地址。例如，IP地址 192.168.1.10 和子网掩码 255.255.255.0 的按位与运算如下：

192.168.1.10   -> 11000000.10101000.00000001.00001010
255.255.255.0  -> 11111111.11111111.11111111.00000000
-----------------------------------
192.168.1.0    -> 11000000.10101000.00000001.00000000

计算结果显示，网络地址为 192.168.1.0。

Ⅳ、特殊地址

在每个子网中，有一些特殊的地址：

• 网络地址：主机位全部为0的地址，用于标识整个子网。例如，192.168.1.0。
• 广播地址：主机位全部为1的地址，用于向整个子网广播消息。例如，192.168.1.255。

默认网关（Default Gateway）

Ⅰ、定义与作用

默认网关是网络中的一个特殊节点，当设备需要与不在同一子网内的其他设备通信时，数据包会被发送到这个节点。默认网关通常是连接多个网络的路由器的一个接口地址。

Ⅱ、工作原理

当设备需要发送数据包到另一个子网或互联网时，它会先检查目标IP地址是否在本地子网内。如果不在本地子网内，设备会将数据包发送到默认网关，由默认网关负责将数据包路由到正确的网络。

Ⅲ、示例

假设有一台设备的IP地址为 192.168.1.10，子网掩码为 255.255.255.0，默认网关为 192.168.1.1。如果这台设备需要访问互联网上的一个网站 8.8.8.8，它会执行以下步骤：

1、计算目标IP地址的网络地址：

8.8.8.8       -> 00001000.00001000.00001000.00001000
255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000
-----------------------------------
8.8.8.0       -> 00001000.00001000.00001000.00000000

2、比较本地网络地址和目标网络地址：

• 本地网络地址：192.168.1.0
• 目标网络地址：8.8.8.0
• 发现它们不同，因此需要通过默认网关发送数据包。

3、将数据包发送到默认网关：

• 设备将数据包发送到默认网关 192.168.1.1，由默认网关负责将数据包路由到目标网络。

总结

子网掩码和默认网关是网络通信中的两个重要概念。子网掩码用于区分IP地址中的网络部分和主机部分，确保设备能够正确地判断目标地址是否在本地网络内。默认网关则是设备与外部网络通信的中转站，当目标地址不在本地子网内时，数据包会被发送到默认网关，由网关负责将数据包路由到正确的网络。