【计算机网络】网络层 : 无分类编址 CIDR ( 编址发展 | CIDR 优点 | CIDR 相关计算 | 构成超网 | 最长前缀匹配 | 计算示例 )★

一、无分类编址 CIDR 发展

无分类编址 CIDR 发展 : “无分类编址” 又称为 “无分类域间路由选择” ;

① 分类 IP 地址 : 原来的 分类 IP 地址 , A 类 , B 类 , C 类 , IP 地址组成 : 网络号 + 主机号 ;

② 子网划分 IP 地址 : 在 分类 IP 地址基础上 , 划分子网 , IP 地址组成 : 网络号 + 子网号 + 主机号 ;

③ 无分类编址法 : 由 网络前缀 + 主机号 组成 ;

二、无分类编址 CIDR 优点

无分类编址 CIDR 优点 :

① 消除分类划分 : 消除了 网络地址分类概念 ( ABC ) , 消除了划分子网概念 ; 网络地址分类会限制网络的发展 , 导致网络 IP 地址用尽的情况 , 子网划分也是此类弊端 ;

② 方便子网划分 : 将 子网地址 与 子网掩码 融合 , 子网划分更容易 ;

三、无分类编址 CIDR 记法

无分类域间路由选择 CIDR 记法 : IP 地址后面加上 “/” , 表示网络前缀的长度 ;

如 : 128.14.35.7 / 20 128.14.35.7/20 128.14.35.7/20 , 表示该 IP 地址 , 前 20 20 20 位 是网络前缀 ;

CIDR 地址块 : CIDR 将 网络前缀 相同的 , 连续的 , IP 地址 , 组成一个 “CIDR 地址块” ;

CIDR 地址块相关计算 : 上述示例中 , 128.14.35.7 / 20 128.14.35.7/20 128.14.35.7/20 地址 , 是某个 CIDR 地址块中的地址 , 根据该地址可以得到该 CIDR 地址块 , 以及计算出该地址块的 最大地址 和 最小地址 ;

① 先将 128.14.35.7 / 20 128.14.35.7/20 128.14.35.7/20 地址转为 二进制 形式 ;

10000000 00001110 00100011 00000111 10000000 \quad 00001110 \quad 00100011 \quad 00000111 10000000000011100010001100000111

前 20 20 20 位是 网络前缀 , 为 :

10000000 00001110 0010 10000000 \quad 00001110 \quad 0010 10000000000011100010

② 地址块地址 : 二进制形式如下 :

10000000 00001110 0010 10000000 \quad 00001110 \quad 0010 10000000000011100010 0000 00000000 0000 \quad 00000000 000000000000

转为十进制为 :

128.14.32.0 / 20 128.14.32.0/20 128.14.32.0/20

③ 最小地址 : 最小地址就是 主机号 全 0 0 0 ; 也就是地址块地址 ;

10000000 00001110 0010 10000000 \quad 00001110 \quad 0010 10000000000011100010 0000 00000000 0000 \quad 00000000 000000000000

④ 最大地址 : 最大地址就是 主机号 全 1 1 1 ;

10000000 00001110 0010 10000000 \quad 00001110 \quad 0010 10000000000011100010 1111 11111111 1111 \quad 11111111 111111111111

⑤ 子网掩码 : 又称为 “地址掩码” , 网络前缀对应的前 20 20 20 位 为 1 1 1 , 主机号对应的位数为 0 0 0 ;

11111111 11111111 1111 11111111 \quad 11111111 \quad 1111 11111111111111111111 0000 00000000 0000 \quad 00000000 000000000000

转为十进制为 : 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0

四、构成超网

构成超网 : 将 多个 CIDR 编址的 子网 聚合成一个较大的子网 , 又称为 “路由聚合” ;

方法 : 缩短网络前缀 ;

构成超网示例 :

• 子网块 1 1 1 : 206.1.0.0 / 17 206.1.0.0/17 206.1.0.0/17 ;
• 子网块 2 2 2 : 206.1.128.0 / 17 206.1.128.0/17 206.1.128.0/17 ;

上述网络前缀都是 17 17 17 位 , 将网络前缀缩短 1 1 1 位 , 即可构成一个新的超网 , 网络前缀为 16 16 16 位 ;

新的超网为 : 206.1.0.0 / 16 206.1.0.0/16 206.1.0.0/16

五、最长前缀匹配

最长前缀匹配 : 使用 CIDR 编址时 , 路由查找时 , 将可能得到的几个匹配结果 , 选择 符合 网络前缀 的 , 具有最长网络前缀 的路由 ;

原理 : 因为 前缀越长 , 主机号选择性就越小 , 越容易找到对应的主机 ;

计算示例 :

路由表如下 :

• 目的网络 1 1 1 : 132.0.0.0 / 8 132.0.0.0/8 132.0.0.0/8 , 下一跳路由 R 1 R1 R1 ;
• 目的网络 2 2 2 : 132.0.0.0 / 11 132.0.0.0/11 132.0.0.0/11 , 下一跳路由 R 2 R2 R2 ;
• 目的网络 3 3 3 : 132.19.232.0 / 22 132.19.232.0/22 132.19.232.0/22 , 下一跳路由 R 3 R3 R3 ;
• 目的网络 4 4 4 : 0.0.0.0 / 0 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 , 下一跳路由 R 4 R4 R4 ;

分析 :

• 其中 目的网络 4 4 4 是 默认路由 , 如果上述 3 3 3 个都不符合 , 就选择默认路由 ;

• 目的网络 1 1 1 的 网络前缀 符合要求 , 网络前缀长度为 8 8 8 , 该路由选择 比 默认路由 要好 ;

• 目的网络 2 2 2 的 网络前缀 符合要求 , 网络前缀长度为 11 11 11 , 该路由选择 比 目标网络 2 2 2 要好 ;

• 目的网络 3 3 3 的网络前缀是 132.19.236.0 132.19.236.0 132.19.236.0 , 该网络前缀不符合要求 , 必须不能选择 ;

因此这里选择 目的网络 3 3 3 , 作为 下一跳路由 ;

六、计算示例

某网络 IP 地址为 192.168.5.0 / 24 192.168.5.0/24 192.168.5.0/24 , 采用 定长子网划分 , 子网掩码为 255.255.255.248 255.255.255.248 255.255.255.248 , 求网络中的最大子网个数 , 每个子网的最大可分配地址个数 ?

网络地址是 192.168.5.0 / 24 192.168.5.0/24 192.168.5.0/24 , 前 24 24 24 位 是网络前缀 ;

在 CIDR 基础之上 , 进行定长子网划分 , 后面 8 8 8 位 , 一部分作为 子网号 , 一部分作为主机号 ;

子网掩码为 255.255.255.248 255.255.255.248 255.255.255.248 , 转为二进制是 :

11111111 11111111 11111111 11111111 \quad 11111111 \quad 11111111 111111111111111111111111 11111000 \quad 11111000 11111000

由上面的子网掩码可得 , 子网号 占 5 5 5 位 , 主机号 占 3 3 3 位 ;

最大子网个数是 2 5 = 32 2^5 = 32 25=32 个 , 在 CIDR 子网中 , 子网号可以全 0 0 0 , 全 1 1 1 ;

每个子网的最大主机个数是 : 2 3 − 2 = 6 2^3-2 = 6 23−2=6 , 要减去 全 0 0 0 和 全 1 1 1 两种情况 ;