我理解子网掩码与 IP 结合用于定义路由器负责路由的 IP 范围。例如，具有 192.168.3.1 子网 255.255.254.0 的路由器将通过其 LAN 端口将 192.168.2.1 路由到 192.168.3.255，所有其他将转发到其 WAN/网关。（请进行健全性检查）
客户端计算机的子网掩码（如 ipconfig /all 所示）的用途是什么？客户端的子网掩码是否必须与其网关相同？
答案1
原因完全相同。客户端计算机需要知道哪些目的地应该直接尝试到达，哪些目的地应该通过路由器尝试到达。
对于子网内的 IP 地址，客户端计算机使用 ARP 来查找子网中目标计算机接口的以太网硬件地址。对于子网外的 IP 地址，以太网流量将发送到子网中路由器的以太网硬件地址。
虽然典型的 SoHo“WiFi 路由器”结合了第 2 层（桥接、交换）和第 3 层（路由、NAT）功能，但客户端计算机的行为仍然与网络上的交换和路由功能完全分开时的行为完全相同，就像以前通常那样。
答案2
回答您的第一个问题是，是的，子网掩码用于快速确定路由流量的位置（本地或转发）。
同一子网上的所有计算机都需要具有相同的子网掩码。这允许它们构建具有指定子网掩码的数据包。
更好的解释这里：
每个 IP 地址都分为网络 ID 部分和客户端 ID 部分。在互联网上，路由器会查看目标 IP 地址左侧的 3 个二进制数字来确定 IP 地址的“类别”。（IP 地址有 32 个二进制数字。）然后，路由器会使用该类别来确定 IP 地址的网络部分由多少个二进制数字组成：A 类为 8 个，B 类为 16 个，C 类为 24 个。它使用路由器中的数据库（称为路由表）来决定接下来将其发送到哪里。
一旦数据包通过 Internet 路由器传送到其目标网络，它要么位于目标计算机的 LAN 段上，要么 LAN 已被 LAN 管理员细分。如果它位于目标计算机的 LAN 段上，则目标计算机将使用它，并且不会再进一步。如果网络管理员已划分 LAN，并且目标计算机不在当前 LAN 段上，则企业路由器（不是 Internet 路由器）现在必须确定如何将数据包转发到正确的 LAN 段。这些企业路由器就是对 LAN 进行细分的路由器。
IP 地址的“网络”部分对企业路由器没有帮助，因为细分 LAN 中的每个 IP 地址都有相同的网络 ID。这就是子网掩码的用途。这里有一个关键点：子网掩码在 LAN 被细分时和未被细分（单个 LAN 段）时都要使用。
答案3
子网掩码用于将能够直接相互通信的网络接口（或多或少=计算机）“组合在一起”。
网关不能与子网相同，但是网关（除了一些技术例外）需要与连接到它的机器位于同一子网中。
子网掩码表示构成一个范围的多个位。使用一些（至少对于计算机而言）简单的二进制数学，可以轻松计算出另一个地址是否位于同一子网/物理网络中。子网（通常）是一组 2 的幂数。
举例来说 - 以公共子网 255.255.255.0 为例。每个“.”代表 IP 地址的一部分。因此，如果计算机的 IP 地址为 192.168.1.2，网络掩码为 255.255.255.0，则意味着任何 IP 地址为 192.168.1.X 的机器都是本地连接的，不需要通过路由器。
有可能，而且在非家庭连接中，拥有不同的子网非常常见，例如，许多点对点连接将具有 255.255.255.252 子网，它提供 4 个 IP 地址，其中只有 2 个真正可用于机器 - 链路的每一端各 1 个。同样，由于 IP 空间非常宝贵，256 个 IP 块 [称为 C 类] 可以按子网边界划分，例如划分为 16 组 16 个 IP，网络掩码为 255.255.255.240，然后分配给不同的网络。
所有不在子网中的 IP 地址都将被路由出 [默认] 网关的说法并不完全正确 - 事实上，网络甚至不需要有默认网关，并且仍能以有限的功能运行。
理解这一点需要两个部分 -
如果地址与原始 PC 不在同一子网（由网络掩码定义），则可以指定“下一跳”。因此，如果我想通过不同的计算机查看网络/互联网的不同部分，我可以为不同的 IP 地址指定不同的“下一跳”。此外，我可以使用网络掩码指定 IP 地址范围，而不是指定 IP 地址。
默认路由只不过是具有路由器“下一跳”的网络的一个稍微特殊的情况 - 特殊情况是网络掩码 0.0.0.0，这意味着所有地址。（当 IP 地址与多个路由匹配时，将使用与路由匹配的具有最小网络掩码（即网络掩码的最大数字）的路由。