linux网络基础---子网掩码和子网划分
子网掩码
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。
例：我们常用的内网IP地址：192.168.0.100，默认子网掩码：255.255.255.0，指明前3个字节是网络位，第4个字节是主机位。两者可以写成：192.168.0.100/24 （前3个字节，每个字节是8位）
IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。
为什么要使用子网掩码？
两台主机通信，要先判断是否处于同一网段，如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。
A主机要与B主机通信，A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行And与运算，看得出的结果：
1、结果如果相同，则说明这两台主机是处于同一个网段，这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址，B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。
2、如果结果不同，ARP广播会在本地网关终结，这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关，网关再根据B主机的IP地址来查询路由表，再将数据包继续传递转发，最终送达到目的地B。
子网掩码和IP地址的逻辑与运算
运算规则：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1；例：
IP地址：192.168.1.120
子网掩码：255.255.255.0
11000000 10101000 00000001 01111000
11111111 11111111 11111111 00000000
———————————————————
11000000 10101000 00000001 00000000
即计算出来的网段是192.168.1.0
为什么要划分子网？
比如我们使用192.168.0的网段，该网段最大能容纳253个主机（主机ID位0特指这个网段，主机ID位全为1指广播地址即该网段所有主机，还有一个网关地址如192.168.0.254，所以256-3=253），而我们只有50台主机，如果不划分子网的话，就会造成地址浪费，降低性能。子网划分的好处：
1.避免地址产生浪费
2.降低广播风暴问题
3.降低网络拥塞，减轻路由器的压力。
子网划分的计算方法
原理：借位计算。
①将一个大的子网拆分成多个小的子网
②借用主机位，变为网络位
③调整划分的网络子网掩码
④获得每个子网的主机范围
/24 代表255.255.255.0
/25 代表255.255.255.128
解释：向主机ID借一位，255.255.255.0000 0000 ===》255.255.255.1000 0000
依次类推：
/26 代表255.255.255.192，255.255.255.0000 0000 ===》255.255.255.1100 0000 借两位
/27 代表255.255.255.224，255.255.255.0000 0000 ===》255.255.255.1110 0000 借三位
/28 代表255.255.255.240
/29 代表255.255.255.248
/30 代表255.255.255.252
/31 代表255.255.255.254
/32 代表255.255.255.255
选定的子网掩码会创建几个子网？
2^x个，x为子网掩码借用的主机位数。
每个子网能包含几台主机？
2^y-2个，y为剩余的主机位数，-2是将主机位全为0或1的两个去掉。
计算子网的步长（增量）
如 /26 是255.255.255.192，子网的步长即为256-192=64
实例1：
将192.168.0.*的网段划分为4个子网
因为4=2^2，所以要向主机ID借2位，也就是/26
子网的步长=256-192=64，所以合法的子网为0 64 128 192
实例2：
公司有5个部门，分别有5、10、12、20、50台电脑，使用10.10.1.*/24网段，请划分子网。
按人数从多到少设部门为ABCDE（这里暂不计算网关，所以每个网段还要+2数目即网段位和广播地址位）：
A：50+2 < 2^6=64 即借8-6=2位，子网掩码/26即255.255.255.192，步长256-192=64，地址范围10.10.1.[0-63]
B：20+2 < 2^5=32 即借8-5=3位，子网掩码/27即255.255.255.224，步长256-224=32，地址范围10.10.1.[64-95]
C：12+2 < 2^4=16 即借8-4=4位，子网掩码/28即255.255.255.240，步长256-240=16，地址范围10.10.1.[96-111]
D：10+2 < 2^4=16 即借8-4=4位，子网掩码/28即255.255.255.240，步长256-240=16，地址范围10.10.1.[112-127]
E：5+2 < 2^3=8 即借8-3=5位，子网掩码/29即255.255.255.248，步长256-248=8，地址范围10.10.1.[128-135]
