在廣闊的電腦網路風景中，理解子網和計算可用的 IP 地址的數量往往會讓人覺得像在走迷宮一樣。然而，有了正確的指導，這些概念可以被分解成即使是該領域的新手也能理解的易於管理的部分。在這篇文章中，我們將深入探討網路子網的世界，並解釋計算 IP 地址數量的過程。

什麼是子網?

在電腦網路的領域中，子網（網絡的子集）是將 IP 網路劃分為更小、更易於管理的段。子網的功能包括提高網路效率、提高安全性，以及組織 IP 地址分配。

子網是由子網掩碼定義的，子網掩碼是一個 32 位的值，通常以點分十進制表示（例如，255.255.255.0）。該掩碼確定 IP 地址空間如何在 IP 地址的網路部分和主機部分之間進行劃分。

IP 地址和子設

一個 IP 地址是分配給使用互聯網協議進行通信的計算機網路中的每個設備的唯一數字標籤。它包括兩個組件：網絡部分和主機部分。子網掩碼幫助區分這兩個部分。

例如，考慮 IP 地址 192.168.1.100 並擁有子網掩碼 255.255.255.0 。在這種情況下，前三個八進制位（192.168.1）代表網絡部分，最後一個八進制位（100）代表主機部分。子網掩碼告訴我們，前 24 位（3 個八進制位）被分配給網絡，留下 8 位（1 個八進制位）用於該網絡內的主機定址。

計算 IP 地址的數量

要計算子網中可用的 IP 地址數量，你需要知道子網掩碼並應用位操作技術。以下是一個分步解析：

  1. 確定子網掩碼: 將子網掩碼轉換為二進制形式。例如，子網掩碼 255.255.255.0 在二進制中為 11111111.11111111.11111111.00000000.

  2. 計算主機位: 在子網掩碼的二進制形式中計算零的數量。在我們的例子中，有8個零，這表明有8個位可用於主機定址。

  3. 計算主機數: 使用公式 2^n - 2 計算可能的主機地址數量，其中 n 是主機位數。 -2 是為網絡和廣播地址計算的，這些地址不能分配給主機。在我們的例子中， 2^8 - 2 = 256 - 2 = 254 可能的主機地址。

需要注意的是，隨著子網大小的增加，可用的 IP 地址數量會減少。子網掩碼較小的子網為主機定址分配了更多的位，導致可用的主機數量減少。

這裡有圖表：

| CIDR   | 子網 掩碼     | 萬用掩碼     | IP 地址數量   | 可用 IP 地址數量     |
| /32  | 255.255.255.255 | 0.0.0.0       | 1               | 1                              |
| /31  | 255.255.255.254 | 0.0.0.1       | 2               | 2*                          |
| /30  | 255.255.255.252 | 0.0.0.3       | 4               | 2                              |
| /29  | 255.255.255.248 | 0.0.0.7       | 8               | 6                              |
| /28  | 255.255.255.240 | 0.0.0.15       | 16               | 14                         |
| /27  | 255.255.255.224 | 0.0.0.31       | 32               | 30                         |
| /26  | 255.255.255.192 | 0.0.0.63       | 64               | 62                         |
| /25  | 255.255.255.128 | 0.0.0.127       | 128               | 126                        |
| /24  | 255.255.255.0 | 0.0.0.255       | 256               | 254                        |
| /23  | 255.255.254.0 | 0.0.1.255       | 512               | 510                        |
| /22  | 255.255.252.0 | 0.0.3.255       | 1,024         | 1,022                      |
| /21  | 255.255.248.0 | 0.0.7.255       | 2,048         | 2,046                      |
| /20  | 255.255.240.0 | 0.0.15.255     | 4,096         | 4,094                      |
| /19  | 255.255.224.0 | 0.0.31.255     | 8,192         | 8,190                      |
| /18  | 255.255.192.0 | 0.0.63.255     | 16,384         | 16,382                     |
| /17  | 255.255.128.0 | 0.0.127.255    | 32,768         | 32,766                     |
| /16  | 255.255.0.0     | 0.0.255.255    | 65,536         | 65,534                     |
| /15  | 255.254.0.0     | 0.1.255.255    | 131,072         | 131,070                    |
| /14  | 255.252.0.0     | 0.3.255.255    | 262,144         | 262,142                    |
| /13  | 255.248.0.0     | 0.7.255.255    | 524,288         | 524,286                    |
| /12  | 255.240.0.0     | 0.15.255.255  | 1,048,576     | 1,048,574                  |
| /11  | 255.224.0.0     | 0.31.255.255  | 2,097,152     | 2,097,150                  |
| /10  | 255.192.0.0     | 0.63.255.255  | 4,194,304     | 4,194,302                  |
| /9    | 255.128.0.0     | 0.127.255.255  | 8,388,608     | 8,388,606                  |
| /8    | 255.0.0.0       | 0.255.255.255  | 16,777,216     | 16,777,214                 |
| /7    | 254.0.0.0       | 1.255.255.255  | 33,554,432     | 33,554,430                 |
| /6    | 252.0.0.0       | 3.255.255.255 | 67,108,864     | 67,108,862                 |
| /5    | 248.0.0.0       | 7.255.255.255 | 134,217,728     | 134,217,726                |
| /4    | 240.0.0.0       | 15.255.255.255| 268,435,456     | 268,435,454                |
| /3    | 224.0.0.0       | 31.255.255.255| 536,870,912     | 536,870,910                |
| /2     | 192.0.0.0       | 63.255.255.255| 1,073,741,824 | 1,073,741,822              |
| /1    | 128.0.0.0       | 127.255.255.255| 2,147,483,648 | 2,147,483,646              |
| /0    | 0.0.0.0         | 255.255.255.255| 4,294,967,296 | 4,294,967,294              |

子網的實際應用

子網在各種網絡場景中常被使用。例如，在企業環境中，一個組織可能會為不同的部門或一棟建築的不同樓層分配不同的子網。這種分割提高了網絡安全性，並允許有效地分配 IP 地址。

此外，子網對於設計和管理網絡的網絡管理員和工程師來說是一項關鍵技能。它使他們能夠優化網絡性能，有效地管理 IP 地址分配，並有效地實施安全措施。

結論

理解子網並計算可用的 IP 地址數量對於網絡是基本的。這使 IT 專業人員能夠有效地設計，配置和管理網絡，確保無縫的通信和安全的數據傳輸。通過將這些概念分解成可消化的部分，我們已經揭示了子網的世界，使其對初學者和經驗豐富的網絡專家都更加容易接近。