IP 子网掩码、默认网关与 DNS 详解
一、IP 地址基础
IP 地址是互联网中设备的唯一标识符，用于在不同网络节点间进行通信，常见的 IP 地址分为 IPv4 和 IPv6 两类，目前广泛使用的是 IPv4 地址，它由 32 位二进制数组成，通常以点分十进制格式表示，如 192.168.1.100。
二、子网掩码
（一）概念
子网掩码用于区分 IP 地址中的网络部分和主机部分，它将连续的 IP 地址划分为多个子网，便于网络管理和路由选择，对于子网掩码 255.255.255.0，其二进制形式为 11111111.11111111.11111111.00000000，前 24 位为网络位，后 8 位为主机位，这意味着在同一个子网内，网络部分相同，而主机部分可以不同，从而允许在该子网内连接 254 台主机（除去网络地址和广播地址）。
（二）常见子网掩码及对应的网络规模
| 子网掩码 | 网络位数 | 可用主机数 |
| 255.0.0.0 | 8 | 16777214 |
| 255.128.0.0 | 9 | 8388606 |
| 255.224.0.0 | 10 | 4194302 |
| 255.240.0.0 | 12 | 1048574 |
| 255.252.0.0 | 13 | 524286 |
| 255.254.0.0 | 14 | 262142 |
| 255.255.0.0 | 15 | 1024 |
| 255.255.128.0 | 16 | 256 |
| 255.255.192.0 | 18 | 64 |
| 255.255.224.0 | 19 | 32 |
| 255.255.240.0 | 20 | 16 |
| 255.255.248.0 | 21 | 8 |
| 255.255.252.0 | 22 | 4 |
| 255.255.254.0 | 23 | 2 |
| 255.255.255.0 | 24 | 1 |
（三）子网掩码的计算方法
确定所需的子网数量和每个子网的主机数量，根据公式计算子网掩码，若要划分 6 个子网，每个子网有 30 台主机，首先计算满足条件的最小子网位数 n，使得$2^n\geq$子网数 + 2（额外两个地址分别用于网络地址和广播地址），这里$2^3 = 8\geq6 + 2$，所以需要 3 位子网位，然后计算主机位数 h，$h = 32 n$，即$h = 32 3 = 29$，子网掩码为 255.255.255.248（二进制为 11111111.11111111.11111111.11100000）。
三、默认网关
（一）作用
默认网关是本地网络连接到外部网络的出口设备的 IP 地址，当本地网络中的设备要访问其他网络的资源时，数据包会先发送到默认网关，由默认网关进行转发和路由选择，将其送达目标网络，在一个家庭局域网中，路由器的局域网接口 IP 地址通常被设置为默认网关，家中的电脑、手机等设备通过默认网关与外部互联网进行通信。
（二）设置方式
在 Windows 系统中，打开“网络和共享中心”，点击“更改适配器设置”，右键单击正在使用的网络连接，选择“属性”，在“Internet 协议版本 4（TCP/IPv4）”属性中，可手动设置默认网关的 IP 地址，在 Linux 系统中，可通过编辑网络配置文件（如/etc/network/interfaces 或/etc/sysconfig/networkscripts/ifcfgethX）来设置默认网关，使用“route add default gw [网关 IP 地址]”命令也可添加默认网关。
四、DNS（域名系统）
（一）原理
DNS 是一种将域名转换为对应 IP 地址的服务，由于 IP 地址是数字形式，不便于用户记忆和使用，而域名则是具有直观意义的字符组合，如 www.baidu.com，当用户在浏览器中输入域名时，计算机首先向本地配置的 DNS 服务器发起查询请求，DNS 服务器会根据其缓存或递归查询其他 DNS 服务器，直到获取到该域名对应的 IP 地址，然后将结果返回给用户计算机，从而实现对目标网站的访问。
（二）DNS 服务器类型
公共 DNS 服务器：由互联网服务提供商或其他组织提供，可供全球用户免费使用，谷歌的公共 DNS 服务器（8.8.8.8 和 8.8.4.4）、百度公共 DNS 服务器（180.76.76.76）。
本地 DNS 服务器：通常由企业或家庭网络中的路由器、服务器等设备充当，负责解析内部网络中的域名请求，如果本地 DNS 服务器无法解析某个域名，它会代表客户端向其他 DNS 服务器进行查询，直到得到答案。
五、相关问题与解答
（一）问题一：如何根据子网掩码判断一个 IP 地址所属的子网？
解答：将 IP 地址和子网掩码都转换为二进制形式，然后进行按位与运算，得到的结果是该 IP 地址所属子网的网络地址，IP 地址为 192.168.1.10，子网掩码为 255.255.255.0，转换为二进制后分别为：
IP 地址：11000000.10101000.00000001.00001010
子网掩码：11111111.11111111.11111111.00000000
按位与运算结果：11000000.10101000.00000001.00000000，转换回十进制即为 192.168.1.0，所以该 IP 地址所属子网为 192.168.1.0/24。
（二）问题二：为什么修改了默认网关后可能无法访问外网？
解答：默认网关是本地网络访问外网的关键节点，如果修改后的默认网关设置不正确，IP 地址错误、网关设备故障或网络连接不通等原因，本地设备就无法将数据包正确地转发到外部网络，即使默认网关设置正确，但新的网关可能没有正确的路由配置或访问权限，也会导致无法访问外网，在修改默认网关后，需要确保新的网关能够正常工作且网络配置正确，才能保证正常的外网访问。