什么是 IP 子网划分？
IP 子网划分是将大型网络划分为更小的子网络（子网）的做法。每个子网是 IP 网络的逻辑细分，有助于更好的组织、安全隔离以及 IP 地址的高效利用。
理解子网划分对于网络工程师、系统管理员、DevOps 专业人员以及任何使用云基础设施（AWS VPC、Azure VNet、GCP VPC 都使用子网概念）的人来说至关重要。
IPv4 地址结构
IPv4 地址是一个 32 位数字，通常以十进制点分四段（字节）表示：
192.168.1.100
│ │ │ └── 主机部分
│ │ └──── 主机部分
│ └──────── 网络或主机部分
└──────────── 网络部分
每个字节的范围是 0 到 255（8 位）。网络部分和主机部分之间的边界由子网掩码决定。
子网掩码
子网掩码是一个 32 位数字，由连续的 1 后跟连续的 0 组成：
255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000
1 位表示网络部分；0 位表示主机部分。
CIDR 表示法是一种将子网掩码表示为前缀长度的紧凑方式：
192.168.1.0/24 表示 24 位用于网络，8 位用于主机
192.168.0.0/16 表示 16 位用于网络，16 位用于主机
10.0.0.0/8 表示 8 位用于网络，24 位用于主机
常见子网大小
| CIDR | 子网掩码 | 可用主机数 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| /30 | 255.255.255.252 | 2 | 点对点链路 |
| /29 | 255.255.255.248 | 6 | 小型办公网段 |
| /28 | 255.255.255.240 | 14 | 小型团队子网 |
| /27 | 255.255.255.224 | 30 | 部门子网 |
| /26 | 255.255.255.192 | 62 | 中型网段 |
| /25 | 255.255.255.128 | 126 | 半个 /24 |
| /24 | 255.255.255.0 | 254 | 标准局域网 |
| /23 | 255.255.254.0 | 510 | 两个 /24 合并 |
| /22 | 255.255.252.0 | 1022 | 四个 /24 |
| /16 | 255.255.0.0 | 65,534 | 大型企业 |
| /8 | 255.0.0.0 | 16,777,214 | ISP 分配 |
公式：可用主机数 = 2^(32-前缀) - 2（减去网络地址和广播地址）。
网络地址、广播地址和主机地址
对于任何子网，存在三个特殊地址：
网络地址：所有主机位为 0。标识子网本身。 广播地址：所有主机位为 1。发送给子网内所有主机。 可用主机范围：介于网络地址和广播地址之间的所有地址。
以 192.168.1.0/24 为例：
网络地址： 192.168.1.0 (主机位 = 00000000)
第一个主机： 192.168.1.1
最后一个主机：192.168.1.254
广播地址： 192.168.1.255 (主机位 = 11111111)
私有 IP 地址范围
RFC 1918 定义了三个用于私有（不可路由）使用的范围：
| 范围 | CIDR | 地址数 |
|---|---|---|
| 10.0.0.0 - 10.255.255.255 | 10.0.0.0/8 | 16,777,216 |
| 172.16.0.0 - 172.31.255.255 | 172.16.0.0/12 | 1,048,576 |
| 192.168.0.0 - 192.168.255.255 | 192.168.0.0/16 | 65,536 |
这些地址用于家庭网络、企业内网和云 VPC。它们不能在公共互联网上直接路由。
划分子网
将 192.168.1.0/24 划分为 4 个相等的子网：
- 需要 2 位来表示 4 个子网（2^2 = 4）
- 新前缀：/24 + 2 = /26
- 每个子网有 2^6 - 2 = 62 个可用主机
子网 1：192.168.1.0/26 (主机：.1 - .62, 广播：.63)
子网 2：192.168.1.64/26 (主机：.65 - .126, 广播：.127)
子网 3：192.168.1.128/26 (主机：.129 - .190, 广播：.191)
子网 4：192.168.1.192/26 (主机：.193 - .254, 广播：.255)
云网络（AWS/Azure/GCP）
在云环境中，子网定义了 VPC（虚拟私有云）内的网络分段：
- 公有子网：具有互联网网关访问权限（用于负载均衡器、NAT）
- 私有子网：无直接互联网访问（用于应用服务器、数据库）
- VPC CIDR：通常为 10.0.0.0/16（65,534 个地址）
- 子网 CIDR：通常每个可用区为 /24（254 个地址）
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输入 IP 地址和 CIDR 表示法（或子网掩码），即可立即查看网络地址、广播地址、可用主机范围、主机数量、各种格式的子网掩码，以及该 IP 是私有还是公有。
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