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两级网络存在的问题
在今天看来，在 ARPANET 的早期，IP 地址的设计确实不够合理。
空间利用率低
第一，IP 地址空间利用率有时很低。
每一个 A 类地址网络可连接的主机数超过 1000 万，而每一个 B 类地址网络可连接的主机数也超过 6 万。有的单位申请到了一个 B 类地址网络，但所连接的主机数并不多，可是又不愿意申请一个足够使用的 C 类地址，理由是考虑到今后可能得发展。IP 地址的浪费，还会使 IP 地址空间的资源过早地被用完。
降低网络性能
第二，给每一个物理网络分配一个网络号会使得路由表变得太大因而使网络性能变坏。
每一个路由器都应当能够从路由表查找出应怎样到达其他网络的下一跳路由器。因此，互联网中的网络数越多，路由器的路由表的项目数也就越多。这样，及时我们拥有足够多的 IP 地址资源可以给每一个物理网络分配一个网络号，也会导致路由器的路由表中的项目数过多。这不仅增加了路由器的成本（需要更多的存储空间），而且使查找路由时耗费更多的时间，同时也使路由器之间定期交换的路由信息急剧增加，因而使路由器和整个互联网的性能都下降了。
不够灵活
第三，两级 IP 地址不够灵活。
有时情况紧急，一个单位需要在新的地点马上开通一个新的网络。但是在申请到一个新的 IP 地址之前，新增加的网络是不可能连接到互联网工作的。我们希望有一个方法，使一个单位能随时灵活地增加本单位的网络，而不必实现到互联网管理机构去申请新的网络号。原来的两级 IP 地址无法做到这一点。
划分子网
为了解决上述问题，从 1985 年起在 IP 地址中又增加了一个 子网号字段，使两级 IP 地址变成了三级 IP 地址，它能够较好地解决上述问题，并且使用起来也很灵活。这种做法叫做 划分子网，或 子网寻址或 子网路由选择。
划分子网的基本思路如下：
- 一个拥有许多物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个 子网。划分子网纯属一个单位内部的事情。本单位以外的网络看不见这个网络是由多少个子网组成，因为这个单位对外仍然表现一个网络。
- 划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，当然主机号也就相应减少了同样的位数。于是两级 IP 地址在本单位内部就变为三级 IP 地址：网络号、子网号和主机号，也可以用如下激发来表示：
IP 地址 = {<网络号>, <子网号>, <主机号>}。 - 凡是从其他网络发送给本单位某台主机的 IP 数据报，仍然是根据 IP 数据报的目的网络号找到连接在本单位万罗上的路由器。但此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号和子网号找到目的子网，把 IP 数据报交付目的主机。
子网掩码
那么问题来了，假设有一个数据报已经到达了路由器，那么这个路由器如何把它转发到子网上呢？即通过 子网掩码。
子网掩码是一串与 IP 地址长度相同的 32 比特数字，其左边一半都是 1，右边一半都是 0。其中，子网掩码为 1 的部分表示网络号，子网掩码为 0 的部分表示主机号。
子网掩码表示网络号与主机号之间的边界。IP 地址通过与子网掩码做 & 的方式，可以判断这个 IP 地址是否属于这个子网。
引入子网掩码，从逻辑上把一个大网络划分成一些小网络。
通过子网掩码和 IP 地址进行逐位 与 原酸，就可以得到子网的网络地址。
参考文档
- 《计算机网络》—— 谢希仁
