Бесклассовая междоменная маршрутизация

Бесклассовая-домен маршрутизация ( CIDR / с aɪ д ər , с ɪ - / ) представляет собой способ для выделения IP - адресов и маршрутизации IP - . Engineering Task Force Интернет представил CIDR в 1993 году для замены предыдущей классовый сетевой адресации архитектуры в Интернете . Его целью было замедлить рост таблиц маршрутизации на маршрутизаторах в Интернете и помочь замедлить быстрое исчерпание адресов IPv4 . ^{[1] [2]}

IP-адреса описываются как состоящие из двух групп битов в адресе: наиболее значимые биты - это сетевой префикс , который идентифицирует всю сеть или подсеть , а наименее значимый набор формирует идентификатор узла , который определяет конкретный интерфейс узла. в этой сети. Это разделение используется в качестве основы для маршрутизации трафика между IP-сетями и для политик распределения адресов.

В то время как в классическом дизайне сети для IPv4 префикс сети определяется как одна или несколько 8-битных групп, что приводит к блокам адресов класса A, B или C, адресное пространство CIDR выделяется поставщикам услуг Интернета и конечным пользователям по любому адресу: битовая граница. Однако в IPv6 идентификатор интерфейса имеет фиксированный размер 64 бита по соглашению, и меньшие подсети никогда не выделяются конечным пользователям.

CIDR включает в себя несколько концепций. Он основан на маскировке подсети переменной длины ( VLSM ), которая позволяет указывать префиксы произвольной длины. CIDR представил новый метод представления IP-адресов, теперь широко известный как нотация CIDR , в котором префикс адреса или маршрутизации записывается с суффиксом, указывающим количество бит префикса, например 192.0.2.0 / 24 для IPv4, и 2001: db8 :: / 32 для IPv6. CIDR ввел административный процесс распределения блоков адресов между организациями на основе их фактических и краткосрочных прогнозируемых потребностей. Агрегирование нескольких смежных префиксов привело к созданию суперсетей. в более крупном Интернете, которые, когда это возможно, объявляются агрегированными, что сокращает количество записей в глобальной таблице маршрутизации.

Фон [ править ]

IP-адрес интерпретируется как состоящий из двух частей: префикса идентификации сети, за которым следует идентификатор хоста в этой сети. При автоматизации маршрутизации пакетов в заданную IP-сеть вопрос заключается в том, сколько бит адреса содержится в префиксе сети, а сколько в идентификаторе хоста. В предыдущей классической сетевой архитектуре IPv4 три верхних бита 32-битного IP-адреса определяли, сколько бит было в префиксе сети: ^[3]

Преимущество этой системы в том, что префикс сети может быть определен для любого IP-адреса без какой-либо дополнительной информации. Недостатком является то, что доступны только три размера, сети обычно были слишком большими или слишком маленькими для использования большинством организаций. Наименьший блок распределения и маршрутизации содержал 256 адресов - больше, чем необходимо для личных сетей или сетей подразделений, но слишком мало для большинства предприятий. Следующий по размеру блок содержал 65 536 адресов - слишком большой для эффективного использования даже крупными организациями. Но для пользователей сети, которым требовалось более 65 536адресов, единственный другой размер дал их слишком много, более 16 миллионов. Это привело к неэффективности использования адресов, а также к неэффективности маршрутизации, поскольку требовалось большое количество распределенных сетей класса C с индивидуальными объявлениями маршрутов, которые были географически рассредоточены с небольшой возможностью для агрегации маршрутов .

В течение первого десятилетия существования Интернета после изобретения системы доменных имен (DNS) стало очевидно, что разработанная система, основанная на классовой сетевой схеме распределения пространства IP-адресов и маршрутизации IP-пакетов, не масштабируется . ^[4] Это привело к последовательному развитию подсетей и CIDR. Ранее значимые различия классов, основанные на трех верхних адресных битах, были удалены, и новая система была описана как бесклассовая по сравнению со старой системой, которая стала известна как классовая.. Протоколы маршрутизации были пересмотрены для передачи не только Интернет-адресов, но и соответствующих им масок подсети. Внедрение CIDR потребовало небольшого перепрограммирования каждого хоста и маршрутизатора в Интернете - немалый подвиг в то время, когда Интернет вступал в период быстрого роста. В 1993 году Инженерная группа Интернета опубликовала новый набор стандартов, RFC  1518 и RFC 1519 , для определения этой новой концепции распределения блоков IP-адресов и новых методов маршрутизации пакетов IPv4. Обновленная версия спецификации была опубликована как RFC 4632 в 2006 г. ^[5]  

После периода экспериментов с различными альтернативами бесклассовая междоменная маршрутизация была основана на маскировке подсети переменной длины (VLSM), которая позволяет выделять каждую сеть и / или разделять ее на различные подсети с мощностью двух размеров, обеспечивая возможность выбрать размер каждой сети или подсети в соответствии с местными потребностями. Маски подсети переменной длины были упомянуты в качестве альтернативы в RFC 950 . ^[6] Методы группировки адресов для общих операций были основаны на концепции кластерной адресации, впервые предложенной Карлом-Гербертом Рокитански. ^{[7] [8]} 

Обозначение CIDR [ править ]

Обозначение CIDR - это компактное представление IP-адреса и связанной с ним сетевой маски. Нотация была изобретена Филом Карном в 1980-х годах. ^{[9] [10]} Обозначение CIDR определяет IP-адрес, косую черту ('/') и десятичное число. Десятичное число - это количество первых 1 бит в сетевой маске. Число также можно рассматривать как ширину (в битах) префикса сети. IP-адрес в нотации CIDR всегда представляется в соответствии со стандартами IPv4 или IPv6.

Адрес может обозначать конкретный адрес интерфейса (включая идентификатор хоста, например 10.0.0.1 / 8 ), или это может быть начальный адрес всей сети (с использованием идентификатора хоста 0, как в 10.0.0.0 / 8 или его эквивалент 10 / 8 ). Обозначение CIDR может использоваться даже без IP-адреса, например, при обращении к / 24 как к общему описанию сети IPv4, которая имеет 24-битный префикс и 8-битные номера хостов.

Например:

• 192.168.100.14 / 24 представляет IPv4-адрес 192.168.100.14 и связанный с ним сетевой префикс 192.168.100.0 или, что эквивалентно, его маску подсети 255.255.255.0 , которая имеет 24 ведущих 1 бита.
• блок IPv4 192.168.100.0 / 22 представляет 1024 адреса IPv4 от 192.168.100.0 до 192.168.103.255 .
• блок IPv6 2001: db8 :: / 48 представляет собой блок адресов IPv6 с 2001: db8: 0: 0: 0: 0: 0 до 2001: db8: 0: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff .
• :: 1 / 128 представляет собой IPv6LoopBackадрес. Длина его префикса составляет 128, что соответствует количеству бит в адресе.

В IPv4 то, что сейчас называется нотацией CIDR, стало широко использоваться только после реализации CIDR. Его нет в исходных стандартах CIDR, которые вместо этого использовали десятичную маску подсети, разделенную точками, после косой черты; например 192.24.12.0 / 255.255.252.0 . ^[2] Описание ширины префикса сети в виде единого числа ( 192.24.12.0 / 22 ) было проще для сетевых администраторов осмыслять и мысленно вычислять, поэтому оно постепенно стало включаться в более поздние документы стандартов ^{[11] [12]} и в конфигурацию сети. интерфейсы.

Количество адресов внутри сети или подсети можно рассчитать как 2 ^{длины адреса - длина префикса} , где длина адреса составляет 128 для IPv6 и 32 для IPv4. Например, в IPv4 длина префикса / 29 дает: 2 ^{32 - 29} = 2 ³ = 8 адресов.

Маски подсети [ править ]

Маска подсети - это битовая маска, которая кодирует длину префикса, связанную с IPv4-адресом или сетью, в записи с четырьмя точками: 32 бита, начиная с числа 1 бит, равного длине префикса, заканчивая 0 битами, и закодированы в четырех десятичный формат с разделительными точками: 255.255.255.0 . Маска подсети кодирует ту же информацию, что и длина префикса, но предшествует появлению CIDR. В нотации CIDR биты префикса всегда смежны. Маски подсети были разрешены RFC 950 ^[6] , чтобы указать несмежные биты до RFC 4632 ^{[5] : Раздел 5.1} не указано , что маска должна оставаться непрерывной. Учитывая это ограничение, маска подсети и нотация CIDR выполняют одну и ту же функцию.  

CIDR блокирует [ править ]

CIDR - это, в основном, побитовый стандарт на основе префиксов для представления IP-адресов и их свойств маршрутизации. Это облегчает маршрутизацию, позволяя группировать блоки адресов в отдельные записи таблицы маршрутизации. Эти группы, обычно называемые блоками CIDR, совместно используют начальную последовательность битов в двоичном представлении своих IP-адресов. Блоки IPv4 CIDR идентифицируются с использованием синтаксиса, аналогичного синтаксису адресов IPv4: десятичный адрес с точками, за которым следует косая черта, затем число от 0 до 32, т. Е. Abcd / n. Десятичная часть с точками - это IPv4-адрес. Число после косой черты - это длина префикса, количество общих начальных битов, считая от самого старшего бита адреса. Когда подчеркивается только размер сети, адресная часть обозначений обычно опускается. Таким образом, блок / 20 - это блок CIDR с неопределенным 20-битным префиксом.

IP-адрес является частью блока CIDR и считается совпадающим с префиксом CIDR, если начальные n бит адреса и префикса CIDR совпадают. Адрес IPv4 составляет 32 бита, поэтому n- битный префикс CIDR оставляет 32- n битов несогласованными, что означает, что 2 ^{32- n} IPv4-адресов соответствуют заданному n- битному префиксу CIDR. Более короткие префиксы CIDR соответствуют большему количеству адресов, а более длинные префиксы - меньшему. В случае наложенных блоков CIDR адрес может соответствовать нескольким префиксам CIDR разной длины.

CIDR также используется для адресов IPv6, и семантика синтаксиса идентична. Длина префикса может варьироваться от 0 до 128 из-за большего количества битов в адресе. Однако по соглашению подсеть в широковещательных сетях MAC-уровня всегда имеет 64-битные идентификаторы хоста. Префиксы большего размера редко используются даже в двухточечных ссылках. ^{[ необходима цитата ]}

Назначение блоков CIDR [ править ]

Управление по присвоению номеров в Интернете (IANA) выдает региональным реестрам Интернета (RIR) большие блоки CIDR с коротким префиксом. Например, 62.0.0.0 / 8 (с более чем шестнадцатью миллионами адресов) администрируется RIPE NCC , европейским RIR. RIR, каждый из которых отвечает за отдельную большую географическую область, например, Европу или Северную Америку, подразделяют эти блоки и выделяют подсети для локальных интернет-реестров (LIR). Подобное подразделение может повторяться несколько раз на более низких уровнях делегирования. Сети конечных пользователей получают подсети, размер которых соответствует их прогнозируемым краткосрочным потребностям. Сети, обслуживаемые одним интернет-провайдером, поддерживаются IETF.рекомендации по получению пространства IP-адресов напрямую от своего провайдера. С другой стороны, сети, обслуживаемые несколькими интернет-провайдерами, могут получать адресное пространство, независимое от провайдера, непосредственно от соответствующего RIR.

Например, в конце 1990-х IP-адрес 208.130.29.33 (после переназначения) использовался сайтом www.freesoft.org. Анализ этого адреса выявил три префикса CIDR. 208.128.0.0 / 11 , большой блок CIDR, содержащий более 2 миллионов адресов, был назначен ARIN (Североамериканский RIR) для MCI . Компания Automation Research Systems, VAR из Вирджинии , арендовала подключение к Интернету у MCI и получила блок 208.130.28.0 / 22 , способный адресовать чуть более 1000 устройств. ARS использовала блок / 24 для своих общедоступных серверов, из которых 208.130.29.33был одним. Все эти префиксы CIDR будут использоваться в разных местах сети. Вне сети MCI префикс 208.128.0.0 / 11 будет использоваться для направления трафика MCI, привязанного не только к 208.130.29.33 , но и к любому из примерно двух миллионов IP-адресов с одинаковыми начальными 11 битами. В сети MCI 208.130.28.0 / 22 станет видимым, направляя трафик на выделенную линию, обслуживающую ARS. Префикс 208.130.29.0 / 24 может использоваться только внутри корпоративной сети ARS .

Блоки IPv4 CIDR [ править ]

В общем случае первый адрес в подсети, весь двоичный ноль в идентификаторе хоста, зарезервирован для ссылки на саму сеть, в то время как последний адрес, полностью двоичный в идентификаторе хоста, используется как широковещательный адрес для сети. ; это уменьшает количество адресов, доступных для хостов, на 2. В результате сеть / 31 с одной двоичной цифрой в идентификаторе хоста будет непригодна для использования, поскольку такая подсеть не будет предоставлять доступные адреса хостов после этого сокращения. RFC 3021 создает исключение для правил «хостить все единицы» и «размещать все нули», чтобы сделать сети / 31 пригодными для использования для соединений точка-точка. / 32  Адреса (сеть с одним хостом) должны быть доступны по явным правилам маршрутизации, поскольку в такой сети нет места для шлюза.

В маршрутизируемых подсетях больше / 31 или / 32 количество доступных адресов хоста обычно уменьшается на два, а именно на самый большой адрес, который зарезервирован как широковещательный адрес, и наименьший адрес, который идентифицирует саму сеть. ^{[13] [14]}

Блокирует IPv6 CIDR [ править ]

Большой размер адреса, используемый в IPv6, позволил реализовать суммирование маршрутов по всему миру и гарантировал достаточный пул адресов на каждом сайте. Стандартный размер подсети для сетей IPv6 - это блок / 64 , который требуется для работы автоконфигурации адреса без сохранения состояния . ^[15] Сначала IETF рекомендовал в RFC 3177 как лучшую практику, чтобы все конечные сайты получали распределение адресов / 48 , ^[16] однако критика и переоценка фактических потребностей и практики привели к более гибким рекомендациям по распределению в RFC 6177. ^[17]  предлагая значительно меньшее выделение для некоторых сайтов, например блок / 56 для домашних сетей.

В этом справочнике по подсетям IPv6 перечислены размеры подсетей IPv6 . Для разных типов сетевых ссылок могут потребоваться подсети разных размеров. ^[18] Маска подсети отделяет биты префикса идентификатора сети от битов идентификатора интерфейса. Выбор меньшего размера префикса приводит к меньшему количеству охваченных сетей, но с большим количеством адресов в каждой сети. ^[19]

2001: 0db8: 0123: 4567: 89ab: cdef: 1234: 5678|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||||||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 128 Одиночные конечные точки и шлейф|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 127 Двухточечные ссылки (между маршрутизаторами)|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| || 124|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| | 120|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116|||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 112|||| |||| |||| |||| |||| |||| || 108|||| |||| |||| |||| |||| |||| | 104|||| |||| |||| |||| |||| |||| 100|||| |||| |||| |||| |||| ||| 96|||| |||| |||| |||| |||| || 92|||| |||| |||| |||| |||| | 88|||| |||| |||| |||| |||| 84|||| |||| |||| |||| ||| 80|||| |||| |||| |||| || 76|||| |||| |||| |||| | 72|||| |||| |||| |||| 68|||| |||| |||| ||| 64 Одиночная ЛВС; размер префикса по умолчанию для SLAAC
|||| |||| |||| || 60 Некоторые (очень ограниченные) 6-е развертывания (/ 60 = 16/64 блоков)|||| |||| |||| | 56 Назначение минимальных конечных сайтов; [17] например, домашняя сеть (/ 56 = 256/64 блоков)|||| |||| |||| 52/52 блока = 4096/64 блока|||| |||| ||| 48 Типовое назначение для больших сайтов (/ 48 = 65536/64 блоков)|||| |||| || 44|||| |||| | 40|||| |||| 36 возможных будущих сверхмалых выделений локального интернет-реестра (LIR)|||| ||| Минимальное размещение 32 LIR|||| || 28 средних размещений LIR|||| | 24 больших размещения LIR|||| 20 LIR очень больших размещений||| 16|| 12 Распределение региональных интернет-реестров (RIR) от IANA [20]| 84

Агрегация префиксов [ править ]

CIDR обеспечивает точную агрегацию префиксов маршрутизации . Например, если первые 20 бит их сетевых префиксов совпадают, шестнадцать смежных / 24 сетей могут быть объединены и объявлены в более крупную сеть как одна запись в таблице маршрутизации / 20 . Это уменьшает количество анонсируемых маршрутов.

См. Также [ править ]

• Набор интернет-протоколов

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Бесклассовое делегирование IN-ADDR.ARPA . Март 1998 г. doi : 10.17487 / RFC2317 . RFC 2317 .
• CIDR и классовая маршрутизация . Август 1995 г. doi : 10.17487 / RFC1817 . RFC 1817 .

Внешние ссылки [ править ]

• Отчет CIDR (обновляется ежедневно)