IPv4地址结构与子网掩码的作用解析
1. IPv4地址的基本构成
IPv4地址是一个32位的二进制数，通常以点分十进制（dotted decimal notation）表示，由四组数字组成，每组范围为0到255。例如：192.168.1.1。
这四个数字段的含义本质上是二进制形式下的四个字节（8位），组合在一起表示一个完整的32位地址。
2. 数字段的原始含义与分类
在早期的IPv4地址分类体系中（A类、B类、C类等），这四个数字段确实具有网络和主机的划分意义：
A类地址：第一字段表示网络号，后三字段表示主机号。B类地址：前两个字段表示网络号，后两个字段表示主机号。C类地址：前三字段表示网络号，最后一个字段表示主机号。
例如：
地址类别网络号字段主机号字段A类第1个字段第2-4个字段B类第1-2个字段第3-4个字段C类第1-3个字段第4个字段
3. 子网掩码的引入与地址划分的变化
随着网络规模的扩大和地址分配效率的需求，子网掩码（Subnet Mask）被引入，打破了传统的地址分类方式。
子网掩码同样是一个32位的二进制数，用以标识IP地址中哪些位是网络部分，哪些是主机部分。例如，子网掩码255.255.255.0表示前24位为网络地址，后8位为主机地址。
此时，四个数字段的意义不再固定，而是根据子网掩码的位数来决定网络与主机的分界点。
4. 子网划分与CIDR的影响
无类别域间路由（CIDR）进一步模糊了传统的四字段划分概念。通过斜线记法（如192.168.1.0/24），直接指定了网络前缀的长度。
例如：
192.168.1.0/24 → 网络部分为前24位，主机部分为后8位
10.0.0.0/8 → 网络部分为前8位，主机部分为后24位
这种机制使得IP地址的四个数字段不再具有固定的网络或主机意义，而是依据子网掩码或前缀长度动态划分。
5. 实际应用中的地址划分逻辑
在现代网络中，IP地址的四个字段只是地址表示形式的一部分，真正的网络与主机划分依赖于子网掩码或CIDR前缀。
例如，IP地址172.16.10.5与子网掩码255.255.255.0的二进制分析如下：
字段IP地址子网掩码网络部分主机部分第1字节172255网络-第2字节16255网络-第3字节10255网络-第4字节50-主机
6. 网络设计中的地址划分策略
在实际网络规划中，工程师会根据子网掩码设计不同的子网结构，以满足不同规模的主机需求。
例如，一个/24的子网可以支持最多254个主机（除去网络地址和广播地址）；而一个/28的子网只能支持14个可用主机地址。
以下是一个简单的子网划分示意图：
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graph TD
A[IP地址 192.168.1.0] --> B[/24 子网]
B --> C[网络地址: 192.168.1.0]
B --> D[广播地址: 192.168.1.255]
B --> E[可用主机地址: 192.168.1.1 ~ 192.168.1.254]