一、主机位全 1

算法很机械：把主机位全部写成 1：

第一行和第二行都是 .255，但它们的「网络」不是一个：第一条是整个 /24，第二条是它的上半段。 所以「同一个 IP 上，两个子网各有自己的广播地址」——广播的边界就是子网的边界。 第四行 .15 是个好例子：/28 的主机位只有 4 位，全 1 就是 15， 所以这段的范围是 .0 到 .15，可用 .1 到 .14。 「块大小 16」这个数在算子网时天天用——记住「/28 是 16 一格」，比按位算快。

二、广播帧长什么样

二层广播和三层广播是两件事：

第一行是「链路层广播」：交换机收到目的 MAC 为全 F 的帧，就往除来源口以外的所有口转发。 所以「广播一次」在物理上就是「复制 N 份」——这就是 3.2.5 那个「10 跳 1024 份」的机制来源。 第二行是「网络层广播」：路由器默认不转发 255.255.255.255 和「定向广播」， 所以广播天然被限制在一个广播域里。 「定向广播」指的是「发给某个远端网段的广播地址」， 它默认被关掉，因为它可以被用来做「放大攻击」——发一个包，换回一整个网段的回应。

三、为什么要缩小广播域

广播的代价是「按人数放大」：

第二行那个「6553 万帧」是灾难性的：因为广播会占用所有主机的 CPU 和所有链路的带宽， 而且「广播引发的回应」也可能是广播。这就是「广播风暴」的量级。 所以「缩小广播域」有两个标准手段：一是划子网（让每个广播域只装几百台）， 二是划 VLAN（在同一个物理网络上切出多个广播域）。 两者做的都是「让广播走不出去」。 区别在「子网是三层概念、VLAN 是二层概念」——一个靠路由器隔离，一个靠交换机打标签。 还有一个「替代方案」值得知道：多播。 IPv4 的广播「谁都收」，多播「订阅了才收」。 所以「能改成多播的广播，就该改成多播」——这也是 IPv6 干脆取消广播、全用多播的原因。

四、动手 Demo：广播地址是「主机位全 1」

算四个网段的网络地址、广播地址和可用主机数。 注意第二行：/25 的广播地址也是 .255，但它的网络只是上半段。

import ipaddress
for cidr in ('192.168.3.0/24', '192.168.3.128/25', '172.16.5.0/28'):
    n = ipaddress.ip_network(cidr)
    print('%-18s 网络 %-15s 广播 %-15s 可用 %d'
          % (cidr, n.network_address, n.broadcast_address,
             n.num_addresses - 2))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
广播地址是「主机位全 1」
--------------------------------------------------------------------
**广播地址就是「这个网络里所有主机的共同代号」。**
**算法很机械：把主机位全部写成 1。**

  网段                 网络地址          广播地址           可用主机
  -------------------------------------------------------------------
  192.168.3.0/24       192.168.3.0       192.168.3.255      254
  192.168.3.128/25     192.168.3.128     192.168.3.255      126
  10.0.0.0/8           10.0.0.0          10.255.255.255     16777214
  172.16.5.0/28        172.16.5.0        172.16.5.15        14

**第二行 192.168.3.128/25 的广播地址是 .255**：
**因为 /25 把这段从中间切开，上半段的主机位只有 7 位**，全 1 就是 127 加 128 得 255。
**所以「同一个 /24 里，两个 /25 各有自己的广播地址」**——**广播不会跨过子网边界。**
**这正是「缩小广播域」的手段**（和 3.2.6 的 VLAN 是同一个目的）。

**本机是 192.168.3.152/24**，算出三个关键值：
**网络地址 192.168.3.0、广播地址 192.168.3.255、可用范围 192.168.3.1 到 192.168.3.254**

**广播帧的 MAC 是 FF-FF-FF-FF-FF-FF**：
**交换机收到它就往所有口转发**——
**所以「广播太多」会直接吃掉交换机的转发能力（3.2.5 的广播风暴）。**

本机的广播地址可以直接算：192.168.3.152/24 的广播是 192.168.3.255， 所以「同网段的所有设备」都在这个地址的覆盖范围内。 这也解释了为什么「换个网段就搜不到打印机」——因为发现打印机的广播走不出子网。 「广播地址不能分配给主机」这条规矩有个奇怪的后果： 一台机器如果把 IP 配成了广播地址，它就连不上网，而且报错信息往往很含糊。 这类「配置合法但语义错误」的问题最难查——系统不会报错，只是不通。 最后说清「255.255.255.255 和定向广播的区别」：前者是「本网段广播」，永远不跨路由器； 后者是「发给远端网段的广播地址」，默认被路由器丢弃。 所以「我在家里发个广播能不能找到公司打印机」的答案是「不能」——广播天生出不了门。

30 秒实验

1. 算一下：172.16.5.0/28 的可用范围是哪几个地址？
2. 想一下：为什么「定向广播」默认被路由器关掉？
3. 想一下：同一台交换机上两个 VLAN，广播会互相打扰吗？

常见误区

1. 以为「广播地址能给某台主机用」。 不能，它是「所有主机的共同代号」。
2. 以为「广播能跨路由器」。 默认不转发，所以广播域就是子网的边界。
3. 以为「二层广播和三层广播是一回事」。 前者靠 MAC 全 F，后者靠主机位全 1，层次不同。

下一节看多播：比广播省得多的「一对多」。

• ☐ （本节完，下一节 4.3.5 IP多播）

相关笔记

• IP多播
• VLAN
• 📚 图解TCP／IP · 索引