无类别域间路由

无类别域间路由(Classless Inter-Domain Routing、CIDR)是一个用于给用户分配IP地址以及在互联网上有效地路由IP数据包的对IP地址进行归类的方法。

域名系统出现之后的第一个十年里,基于分类网络进行地址分配和路由IP数据包的设计就已明显显得可扩充性不足 (参见RFC 1517)。为了解决这个问题,互联网工程工作小组在1993年发布了一新系列的标准——RFC 1518和RFC 1519——以定义新的分配IP地址块和路由IPv4数据包的方法。

一个IP地址包含两部分:标识网络的前缀和紧接着的在这个网络内的主机地址。在之前的分类网络中,IP地址的分配把IP地址的32位按每8位为一段分开。这使得前缀必须为8,16或者24位。因此,可分配的最小的地址块有256(24位前缀,8位主机地址,28=256)个地址,而这对大多数企业来说太少了。大一点的地址块包含65536(16位前缀,16位主机,216=65536)个地址,而这对大公司来说都太多了。这导致不能充分使用IP地址和在路由上的不便,因为大量的需要单独路由的小型网络(C类网络)因在地域上分得很开而很难进行聚合路由,于是给路由设备增加了很多负担。

无类别域间路由是基于可变长子网掩码(VLSM)来进行任意长度的前缀的分配的。在RFC 950(1985)中有关于可变长子网掩码的说明。CIDR包括:

  • 指定任意长度的前缀的可变长子网掩码技术。遵从CIDR规则的地址有一个后缀说明前缀的位数,例如:192.168.0.0/16。这使得对日益缺乏的IPv4地址的使用更加有效。
  • 将多个连续的前缀聚合成超网,以及,在互联网中,只要有可能,就显示为一个聚合的网络,因此在总体上可以减少路由表的表项数目。聚合使得互联网的路由表不用分为多级,并通过VLSM逆转“划分子网”的过程。
  • 根据机构的实际需要和短期预期需要而不是分类网络中所限定的过大或过小的地址块来管理IP地址的分配的过程。

因为在IPv6中也使用了IPv4的用后缀指示前缀长度的CIDR,所以IPv4中的分类在IPv6中已不再使用。

CIDR块

如果我们指定一个CIDR块为10.10.1.32/27,则根据CIDR比特位比较,10.10.1.44是属于该块,但10.10.1.90则不是。

CIDR主要是一个按位的、基于前缀的,用于解释IP地址的标准。它通过把多个地址块组合到一个路由表表项而使得路由更加方便。这些地址块叫做CIDR地址块。当用二进制表示这些地址时,它们有着在开头部分的一系列相同的位。IPv4的CIDR地址块的表示方法和IPv4地址的表示方法是相似的:由四部分组成的点分十进制地址,后跟一个斜線,最后是范围在0到32之间的一个数字:A.B.C.D/N。点分十进制的部分和IPv4地址一样是一个被分成四个八位位组的32位二进制数。斜線后面的数字就是前缀长度,也就是从左到右,被地址块里的地址所共享的位的数目。当只需说明大概时,十进制部分有时会被省略,因此,/20就表示一个前缀长度是20的CIDR地址块。如果一个IP地址的前N位与一个CIDR地址块的前缀是相同的话,那么就说这个地址属于这个CIDR地址块,也可以说是与CIDR地址块的前缀匹配。所以,要理解CIDR,就要把地址写成二进制的形式。因为IPv4地址的长度总是32位,N位长的CIDR前缀就意味着地址里位不匹配。这些位有 2 ( 32 N ) {\displaystyle 2^{(32-N)}} 个IPv4地址与CIDR地址块的前缀匹配。前缀越短就能匹配越多的地址,越长就匹配得越少。一个地址可能与多个长度不同的CIDR前缀匹配。CIDR也用在IPv6中。因为位数的非常多,所以在IPv6中,前缀长度的范围是从0到128。这里也用同样的方法来表示一个地址:前缀写作一个IPv6的地址,後跟一个斜線,最后是前缀的位数。

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