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無類別域間路由

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無類別域間路由

無類別域間路由(Classless Inter-Domain Routing、CIDR)是一個用於給用戶分配IP位址以及在網際網路上有效地路由IP數據包的對IP位址進行歸類的方法。

域名系統出現之後的第一個十年裏,基於分類網路進行地址分配和路由IP數據包的設計就已明顯顯得可擴充性不足 (參見RFC 1517)。為了解決這個問題,互聯網工程工作小組在1993年發布了一新系列的標準——RFC 1518RFC 1519——以定義新的分配IP位址塊和路由IPv4數據包的方法。

一個IP位址包含兩部分:標識網路的前綴和緊接著的在這個網路內的主機地址。在之前的分類網路中,IP位址的分配把IP位址的32位按每8位為一段分開。這使得前綴必須為8,16或者24位。因此,可分配的最小的地址塊有256(24位前綴,8位主機地址,28=256)個地址,而這對大多數企業來說太少了。大一點的地址塊包含65536(16位前綴,16位主機,216=65536)個地址,而這對大公司來說都太多了。這導致不能充分使用IP位址和在路由上的不便,因為大量的需要單獨路由的小型網路(C類網路)因在地域上分得很開而很難進行聚合路由,於是給路由設備增加了很多負擔。

無類別域間路由是基於可變長子網掩碼(VLSM)來進行任意長度的前綴的分配的。在RFC 950(1985)中有關於可變長子網掩碼的說明。CIDR包括:

  • 指定任意長度的前綴的可變長子網掩碼技術。遵從CIDR規則的地址有一個後綴說明前綴的位數,例如
192.168.0.0/16。這使得對日益缺乏的IPv4地址的使用更加有效。

  • 將多個連續的前綴聚合成超網,以及,在網際網路中,只要有可能,就顯示為一個聚合的網路,因此在總體上可以減少路由表的表項數目。聚合使得網際網路的路由表不用分為多級,並通過VLSM逆轉「劃分子網」的過程。
  • 根據機構的實際需要和短期預期需要而不是分類網路中所限定的過大或過小的地址塊來管理IP位址的分配的過程。
因為在IPv6中也使用了IPv4的用後綴指示前綴長度的CIDR,所以IPv4中的分類在IPv6中已不再使用。

CIDR塊



CIDR主要是一個按位的、基於前綴的,用於解釋IP位址的標準。 它通過把多個地址塊組合到一個路由表表項而使得路由更加方便。這些地址塊叫做CIDR地址塊。當用二進制表示這些地址時,它們有著在開頭部分的一系列相同的位。IPv4的CIDR地址塊的表示方法和IPv4地址的表示方法是相似的:由四部分組成的點分十進制地址,後跟一個斜扛,最後是範圍在0到32之間的一個數字:A.B.C.D/N。 點分十進制的部分和IPv4地址一樣是一個被分成四個八位位組的32位二進制數。斜扛後面的數字就是前綴長度,也就是從左到右,被地址塊裏的地址所共享的位的數目。當只要說明梗概時,點分十進制部分有時會被省略,因此,/20就表示一個前綴長度是20的CIDR地址塊。如果一個IP位址的前N位與一個CIDR地址塊的前綴是相同的話,那麼就說這個地址屬於這個CIDR地址塊,也可以說是與CIDR地址塊的前綴匹配。所以,要理解CIDR,就要把地址寫成二進制的形式。因為IPv4地址的長度總是32位,N位長的CIDR前綴就意味著地址裏位不匹配。這些位有種不同的組合,即個IPv4地址與CIDR地址塊的前綴匹配。前綴越短就能匹配越多的地址,越長就匹配得越少。一個地址可能與多個長度不同的CIDR前綴匹配。CIDR也用在IPv6中。因為位數的非常多,所以在IPv6中,前綴長度的範圍是從0到128。這裡也用同樣的方法來表示一個地址:前綴寫作一個IPv6的地址,後跟一個斜扛,最後是前綴的位數。

CIDR塊的分配


網際網路地址指派機構(IANA)向區域網際網路註冊管理機構 (RIRs)分配數量多,前綴短的CIDR地址塊。例如,包含有一千六百多萬個地址的62.0.0.0/8地址塊由RIPE NCC(歐洲的RIR)管理。這些RIR各自負責管理一個單一區域(例如歐洲或者北美),然後它們把這些地址塊分成小一些的地址塊再分配給公眾。這個細分的操作可能會由不同層次的團體進行多次。大型網路服務供應商ISP)一般會從RIR申請CIDR地址塊,然後再向根據它們客戶的網路大小而分配更小的地址塊。互聯網工程工作小組鼓勵由單一ISP服務的網路直接向ISP申請地址。而由多個ISP提供服務的,則經常會向適當的RIR申請獨立的CIDR地址塊。


例如,在90年代末,IP位址208.130.29.33是被www.freesoft.org使用的。後來,分配發生了變化。208.128.0.0/11,這個包含兩百萬地址的塊被ARIN(北美的RIR)分配給了MCI。MCI又將 208.130.28.0/22 分配給了從MCI租用網際網路連接的Automation Research Systems。ARS則用了208.130.29.0/24這個地址塊,其中就包含208.130.29.33這個地址。這些CIDR前綴會在不同的地方使用。在MCI的網路之外,208.128.0.0/11這個前綴會用於路由MCI的數據流。這些數據流不僅會去到208.130.29.33,也會去到其他那些前11位相同的近兩百萬的地址裏。在MCI的網路裏,208.130.28.0/22則會被用於路由到屬於ARS租用的連接。最後,只有在ARS自己的網路內208.130.29.0/24這個前綴才會被使用。

CIDR和掩碼


子網掩碼是一種把前綴編成一種與IP位址相似的形式的掩碼。一個子網掩碼一共有32位,被分為連續的兩部分,高位部分的每一位都被設為二進制的1,其餘部分的每一位均被設為二進制的0。其中為1的位的數目和前綴的長度相同。它也被寫成點分十進制的形式。子網掩碼的作用和前綴一樣,但是掩碼這種形式出現得比前綴要早。

CIDR用可變長子網掩碼VLSM,Variable Length Subnet Masking),根據各人需要來分配IP位址,而不是按照一個全網路約定的規則。所以,網路/主機的劃分可以在地址內的任意位置進行。這個劃分可以是遞歸進行的,即通過增加掩碼位數,來使一部分地址被繼續分為更小的部分。整個網際網路現在都在使用CIDR/VLSM網路地址。除此之外,CIDR也應用在其他方面,尤其是大型私人網路。在普通大小的區域網裏則較少應用,因為這些區域網一般使用私有網路。

前綴聚合


CIDR的另一個好處就是可以進行前綴路由聚合。例如, 16個原來的C類(/24)網路現在可以聚合在一起,對外顯示了一個/20的網路了(如果這些網路的的地址前20位都相同)。兩個對齊的/20網路又可進一步聚合為/19,依此類推。這有效地減少了要對外顯示的網路數,防止了'路由表爆炸',也遏制了網際網路進一步擴大。

歷史背景


IP位址最初被描述為包含兩部分:網路地址主機地址。這種區分在IP網路裏的路由中使用。

在歷史上,IP位址空間被分為三個分類網路,這些類別有著固定長度的網路地址。網路的類別,以及網路地址,還有該網路上的主機數目都可以從地址的最高位得出。因為分類路由協議不指定子網掩碼或前綴長度,路由器必須使用路由通告中的地址類別去得出子網掩碼以建立路由表。

隨著原為實驗性的TCP/IP網路在80年代轉變為網際網路,對更靈活的定址方法的需求日益迫切。這就導致了子網和CIDR的相繼發展。因為原來的類別已被忽略,所以現在的系統被叫做無類別路由。它為當今的路由協議所支持,例如,RIP-2EIGRPIS-ISOSPF等,而相對的,原來的系統被叫做分類路由

可變長子網掩碼(VLSM)和CIDR是相同的概念,不過一般只在歷史上使用。它在RFC 950中首次被提及。

外部連結


  • RFC 1518 - An Architecture for IP Address Allocation with CIDR
  • RFC 4632 - Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assignment and


出處

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