路由表里的子网掩码有什么作用？
路由表里的子网掩码，简单来说，它是一个数字，用来告诉路由器，一个IP地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址。你也可以把它想象成一把“尺子”，用来衡量一个IP地址的范围。
为什么需要子网掩码？
我们知道，IP地址是用来唯一标识网络中设备的。但一个IP地址的长度是固定的，比如 IPv4 地址是 32 位。如果所有的地址都一股脑地表示网络和主机信息，那效率会很低，而且管理起来也非常麻烦。
想象一下，互联网上有无数的设备，如果每个设备都需要一个独一无二的、不受任何层级关系约束的IP地址，那么地址空间很快就会耗尽。而且，当数据包需要从一个网络传送到另一个网络时，路由器如何知道数据包应该去往哪个“大区”再细分到哪个“小区”呢？它需要一种方式来快速判断。
这时候，子网掩码就派上用场了。它允许我们将一个大的IP地址空间划分成更小的、易于管理的子网。这就像在一个大城市里划分出不同的区域、街道，这样才能方便地找到具体的门牌号。
子网掩码是怎么工作的？
子网掩码的结构和IP地址一样，也是 32 位（在 IPv4 中）。它的特殊之处在于，它总是由一串连续的“1”开头，后面跟着一串连续的“0”组成。
“1”代表网络部分： 子网掩码中，所有为“1”的位，对应 IP 地址中也是网络部分的位。
“0”代表主机部分： 子网掩码中，所有为“0”的位，对应 IP 地址中也是主机部分的位。
举个例子：
假设我们有一个IP地址：`192.168.1.10`
它的二进制表示是：`11000000.10101000.00000001.00001010`
现在我们看一个常见的子网掩码：`255.255.255.0`
它的二进制表示是：`11111111.11111111.11111111.00000000`
怎么用子网掩码来区分网络和主机部分呢？
路由器会执行一个按位与（AND）的逻辑运算。将 IP 地址和子网掩码的二进制形式进行按位与操作，就能得到网络的地址。
如果 IP 地址的某一位是 1，子网掩码的对应位也是 1，那么结果是 1。
如果 IP 地址的某一位是 0，子网掩码的对应位是 1，那么结果是 0。
如果子网掩码的对应位是 0，无论 IP 地址的对应位是什么，结果都是 0。
让我们来算一下 `192.168.1.10` 和 `255.255.255.0` 的按位与：
IP 地址： `11000000.10101000.00000001.00001010`
子网掩码：`11111111.11111111.11111111.00000000`
结果： `11000000.10101000.00000001.00000000`
将结果转换回十进制，就是 `192.168.1.0`。
所以，`192.168.1.0` 是这个网络地址。而 `192.168.1.10` 中的 `10` (二进制 `00001010`) 就是主机部分。
子网掩码的作用体现在路由表里，主要是为了实现以下几个关键功能：
1. 判断目标IP地址是否在本地网络： 当路由器收到一个数据包，它会查看数据包的目标 IP 地址。路由器会用自己的子网掩码对这个目标 IP 地址进行按位与运算。同时，它也会用这个子网掩码对本地接口上配置的 IP 地址进行按位与运算。如果两次运算的结果相同，说明目标 IP 地址和路由器本身位于同一个网络（或者同一个子网），那么数据包可以直接通过本地网络发送给目标设备，而不需要经过其他路由器。这大大提高了数据传输的效率。
2. 查找最匹配的路由： 路由表里可能有多条路由条目，它们的网络地址和子网掩码都不一样。当路由器需要转发一个数据包时，它会用数据包的目标 IP 地址与路由表中的每一条路由条目的“网络地址/子网掩码”进行比较。比较的方式就是前面提到的按位与运算。路由器会找到一个匹配的路由条目，这个条目对应的网络地址经过按位与运算后，与目标 IP 地址的运算结果相符。
然而，仅仅匹配是不够的。可能有多条路由都能匹配目标 IP 地址（比如一个更具体的子网和它所在的父类网络）。在这种情况下，路由器的选择原则是“最长前缀匹配”。
什么是“最长前缀匹配”呢？它指的是在路由表中，子网掩码中“1”的数量最多的那条路由（也就是最精确的路由）会被优先选择。子网掩码中“1”的数量越多，代表它定义的网络范围越小，也就越具体。
举个例子：
假设路由表里有两条关于 `192.168.1.0` 的路由：
路由 A：网络 `192.168.1.0`，子网掩码 `255.255.255.0` (二进制 `11111111.11111111.11111111.00000000`，有 24 个 '1')
路由 B：网络 `192.168.0.0`，子网掩码 `255.255.0.0` (二进制 `11111111.11111111.00000000.00000000`，有 16 个 '1')
如果一个数据包的目标 IP 地址是 `192.168.1.50`，我们来看看会发生什么：
与路由 A 匹配：
IP 地址 `192.168.1.50` (二进制 `11000000.10101000.00000001.00110010`)
子网掩码 `255.255.255.0` (二进制 `11111111.11111111.11111111.00000000`)
按位与结果：`11000000.10101000.00000001.00000000`，即 `192.168.1.0`。
匹配！
与路由 B 匹配：
IP 地址 `192.168.1.50` (二进制 `11000000.10101000.00000001.00110010`)
子网掩码 `255.255.0.0` (二进制 `11111111.11111111.00000000.00000000`)
按位与结果：`11000000.10100000.00000000.00000000`，即 `192.168.0.0`。
匹配！
在这种情况下，路由 A 的子网掩码 (`255.255.255.0`) 比路由 B 的子网掩码 (`255.255.0.0`) 有更多的“1”（24个对16个）。所以，路由器会选择路由 A，将数据包发送到指向 `192.168.1.0/24` 的下一跳。这就是“最长前缀匹配”的原理。子网掩码决定了匹配的精确度。
3. 划分网络和子网： 在实际网络设计中，子网掩码被用来将一个大的IP地址段划分成多个小的子网。每个子网都有自己的网络地址和主机地址范围。路由表中的每一条条目通常就代表着一个特定的网络（或子网）。子网掩码的存在，使得路由器能够清晰地知道这条路由所代表的网络范围有多大，从而在匹配时做出正确的判断。
例如，公司可能有一个 `192.168.0.0/16` 的地址段。他们可以将其划分为多个子网，比如：
`192.168.1.0/24` （子网掩码 `255.255.255.0`）
`192.168.2.0/24` （子网掩码 `255.255.255.0`）
`192.168.10.0/23` （子网掩码 `255.255.254.0`）
路由表中的每一条目，如 `192.168.1.0/24`，都明确指出了这是一个网络地址，并且其范围由 `255.255.255.0` 定义。
小结
总而言之，路由表里的子网掩码就像是一副“地图的比例尺”和“地址分界线”。它告诉路由器：
一个IP地址的哪些部分代表了它的“地理位置”（网络地址）。
它的“房屋编号”（主机地址）能在多大的范围内被识别。
以及在众多可能的路径中，哪一条是最精确、最适合当前数据包的目的地的。
没有子网掩码，路由器就无法有效地判断网络边界，也无法进行精确的路由查找和转发。它是 TCP/IP 协议栈中至关重要的一个组成部分。
为什么需要子网掩码？
我们知道，IP地址是用来唯一标识网络中设备的。但一个IP地址的长度是固定的，比如 IPv4 地址是 32 位。如果所有的地址都一股脑地表示网络和主机信息，那效率会很低，而且管理起来也非常麻烦。
想象一下，互联网上有无数的设备，如果每个设备都需要一个独一无二的、不受任何层级关系约束的IP地址，那么地址空间很快就会耗尽。而且，当数据包需要从一个网络传送到另一个网络时，路由器如何知道数据包应该去往哪个“大区”再细分到哪个“小区”呢？它需要一种方式来快速判断。
这时候，子网掩码就派上用场了。它允许我们将一个大的IP地址空间划分成更小的、易于管理的子网。这就像在一个大城市里划分出不同的区域、街道，这样才能方便地找到具体的门牌号。
子网掩码是怎么工作的？
子网掩码的结构和IP地址一样，也是 32 位（在 IPv4 中）。它的特殊之处在于，它总是由一串连续的“1”开头，后面跟着一串连续的“0”组成。
“1”代表网络部分： 子网掩码中，所有为“1”的位，对应 IP 地址中也是网络部分的位。
“0”代表主机部分： 子网掩码中，所有为“0”的位，对应 IP 地址中也是主机部分的位。
举个例子：
假设我们有一个IP地址：`192.168.1.10`
它的二进制表示是：`11000000.10101000.00000001.00001010`
现在我们看一个常见的子网掩码：`255.255.255.0`
它的二进制表示是：`11111111.11111111.11111111.00000000`
怎么用子网掩码来区分网络和主机部分呢？
路由器会执行一个按位与（AND）的逻辑运算。将 IP 地址和子网掩码的二进制形式进行按位与操作，就能得到网络的地址。
如果 IP 地址的某一位是 1，子网掩码的对应位也是 1，那么结果是 1。
如果 IP 地址的某一位是 0，子网掩码的对应位是 1，那么结果是 0。
如果子网掩码的对应位是 0，无论 IP 地址的对应位是什么，结果都是 0。
让我们来算一下 `192.168.1.10` 和 `255.255.255.0` 的按位与：
IP 地址： `11000000.10101000.00000001.00001010`
子网掩码：`11111111.11111111.11111111.00000000`
结果： `11000000.10101000.00000001.00000000`
将结果转换回十进制，就是 `192.168.1.0`。
所以，`192.168.1.0` 是这个网络地址。而 `192.168.1.10` 中的 `10` (二进制 `00001010`) 就是主机部分。
子网掩码的作用体现在路由表里，主要是为了实现以下几个关键功能：
1. 判断目标IP地址是否在本地网络： 当路由器收到一个数据包，它会查看数据包的目标 IP 地址。路由器会用自己的子网掩码对这个目标 IP 地址进行按位与运算。同时，它也会用这个子网掩码对本地接口上配置的 IP 地址进行按位与运算。如果两次运算的结果相同，说明目标 IP 地址和路由器本身位于同一个网络（或者同一个子网），那么数据包可以直接通过本地网络发送给目标设备，而不需要经过其他路由器。这大大提高了数据传输的效率。
2. 查找最匹配的路由： 路由表里可能有多条路由条目，它们的网络地址和子网掩码都不一样。当路由器需要转发一个数据包时，它会用数据包的目标 IP 地址与路由表中的每一条路由条目的“网络地址/子网掩码”进行比较。比较的方式就是前面提到的按位与运算。路由器会找到一个匹配的路由条目，这个条目对应的网络地址经过按位与运算后，与目标 IP 地址的运算结果相符。
然而，仅仅匹配是不够的。可能有多条路由都能匹配目标 IP 地址（比如一个更具体的子网和它所在的父类网络）。在这种情况下，路由器的选择原则是“最长前缀匹配”。
什么是“最长前缀匹配”呢？它指的是在路由表中，子网掩码中“1”的数量最多的那条路由（也就是最精确的路由）会被优先选择。子网掩码中“1”的数量越多，代表它定义的网络范围越小，也就越具体。
举个例子：
假设路由表里有两条关于 `192.168.1.0` 的路由：
路由 A：网络 `192.168.1.0`，子网掩码 `255.255.255.0` (二进制 `11111111.11111111.11111111.00000000`，有 24 个 '1')
路由 B：网络 `192.168.0.0`，子网掩码 `255.255.0.0` (二进制 `11111111.11111111.00000000.00000000`，有 16 个 '1')
如果一个数据包的目标 IP 地址是 `192.168.1.50`，我们来看看会发生什么：
与路由 A 匹配：
IP 地址 `192.168.1.50` (二进制 `11000000.10101000.00000001.00110010`)
子网掩码 `255.255.255.0` (二进制 `11111111.11111111.11111111.00000000`)
按位与结果：`11000000.10101000.00000001.00000000`，即 `192.168.1.0`。
匹配！
与路由 B 匹配：
IP 地址 `192.168.1.50` (二进制 `11000000.10101000.00000001.00110010`)
子网掩码 `255.255.0.0` (二进制 `11111111.11111111.00000000.00000000`)
按位与结果：`11000000.10100000.00000000.00000000`，即 `192.168.0.0`。
匹配！
在这种情况下，路由 A 的子网掩码 (`255.255.255.0`) 比路由 B 的子网掩码 (`255.255.0.0`) 有更多的“1”（24个对16个）。所以，路由器会选择路由 A，将数据包发送到指向 `192.168.1.0/24` 的下一跳。这就是“最长前缀匹配”的原理。子网掩码决定了匹配的精确度。
3. 划分网络和子网： 在实际网络设计中，子网掩码被用来将一个大的IP地址段划分成多个小的子网。每个子网都有自己的网络地址和主机地址范围。路由表中的每一条条目通常就代表着一个特定的网络（或子网）。子网掩码的存在，使得路由器能够清晰地知道这条路由所代表的网络范围有多大，从而在匹配时做出正确的判断。
例如，公司可能有一个 `192.168.0.0/16` 的地址段。他们可以将其划分为多个子网，比如：
`192.168.1.0/24` （子网掩码 `255.255.255.0`）
`192.168.2.0/24` （子网掩码 `255.255.255.0`）
`192.168.10.0/23` （子网掩码 `255.255.254.0`）
路由表中的每一条目，如 `192.168.1.0/24`，都明确指出了这是一个网络地址，并且其范围由 `255.255.255.0` 定义。
小结
总而言之，路由表里的子网掩码就像是一副“地图的比例尺”和“地址分界线”。它告诉路由器：
一个IP地址的哪些部分代表了它的“地理位置”（网络地址）。
它的“房屋编号”（主机地址）能在多大的范围内被识别。
以及在众多可能的路径中，哪一条是最精确、最适合当前数据包的目的地的。
没有子网掩码，路由器就无法有效地判断网络边界，也无法进行精确的路由查找和转发。它是 TCP/IP 协议栈中至关重要的一个组成部分。
网友意见
求大神给具体答案，不要说什么精确选择路由路线什么的，我想知道一个ip过来后是怎么和这个掩码进行操作的，又和路由表里的目的ip进行了怎样的比较？
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