1. 子网掩码的概念与规则

在引入子网划分后，仅从 IP 数据报的首部无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。为了准确识别 IP 地址中的子网部分，引入了子网掩码 机制。

子网掩码的长度同样为 32 位，其结构具有严格的规则：

• 掩码中的比特位为 1：表示 IP 地址中对应的位为网络号 (net-id) 和子网号 (subnet-id)。
• 掩码中的比特位为 0：表示 IP 地址中对应的位为主机号 (host-id)。

在三级 IP 地址结构中，子网掩码表现为一连串连续的 1 紧接着一连串连续的 0。通过将两级 IP 地址与三级 IP 地址的掩码进行对比，可以直观地看出子网号所占用的比特位。

2. 网络地址的计算方法

子网掩码的核心作用在于提取网络地址。路由器或主机在处理 IP 数据报时，将数据报的目的 IP 地址与相应的子网掩码进行逐位“与” (AND) 运算，运算的结果即为该 IP 地址对应的网络地址。

计算举例：
已知某主机的 IP 地址为 141.14.72.24，其子网掩码为 255.255.192.0，求解其网络地址。

1. 将 IP 地址与子网掩码转换为二进制形式。关键在于第三个字节：72 的二进制为 01001000，192 的二进制为 11000000。
2. 进行逐位 AND 运算：01001000 AND 11000000 = 01000000，转换为十进制为 64。
3. 得出最终的网络地址为 141.14.64.0。

3. 默认子网掩码

如果一个网络未进行子网划分（即保持两级 IP 地址结构），则使用默认子网掩码。默认子网掩码中的 1 完全对应于各类地址默认的网络号长度：

• A 类地址：默认子网掩码为 255.0.0.0。
• B 类地址：默认子网掩码为 255.255.0.0。
• C 类地址：默认子网掩码为 255.255.255.0。

4. 子网掩码在路由中的作用

子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性，直接影响路由器的转发决策：

• 路由器在与相邻路由器交换路由信息时，必须提供自身所在网络（或子网）的子网掩码。
• 路由器的路由表中的每一个项目，除了给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。
• 若一个路由器连接在两个子网上，则该路由器拥有两个网络地址和两个对应的子网掩码。

5. 子网划分方法与主机数计算

子网划分方法主要分为固定长度子网 (FLSM) 和变长子网 (VLSM)。在采用固定长度子网时，所划分的所有子网均使用相同的子网掩码。

• 全0与全1子网号：早期的 RFC 950 标准文档规定子网号不能为全 1 或全 0。但随着无分类域间路由选择 CIDR 的广泛使用，全 1 和全 0 的子网号已被允许使用，前提是路由器软件支持该特性。
• 地址损耗：划分子网虽然增加了网络组织的灵活性，但会减少能够连接在网络上的主机总数。因为每个新划分的子网都需要扣除全 0（网络地址）和全 1（广播地址）两个主机号。

以 B 类地址的固定长度子网划分为例，借用不同位数的主机号作为子网号，会产生不同的子网掩码、子网数量以及每个子网支持的最大主机数。需要注意，子网号位数为 0、1、15 和 16 的情况在实际工程中没有意义。

【例题】

主机容量评估示例：
若为某个 B 类地址指定了子网掩码 255.255.240.0，评估每个子网最多可拥有的主机数。

• 子网掩码的第三字节为 240，即二进制 11110000。
• 主机号所占的位数为第三字节剩余的 4 位加上第四字节的 8 位，共计 12 位。
• 每个子网的最大主机数为 $2^{12}-2=4096-2=4094$ 台。