Бесклассовая междоменная маршрутизация - Википедия - Classless Inter-Domain Routing

Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR /ˈsаɪdər,ˈsɪ-/) - это метод распределения IP-адреса и для IP-маршрутизация. В Инженерная группа Интернета представил CIDR в 1993 году, чтобы заменить предыдущий классная сеть обращаясь к архитектуре на Интернет. Его целью было замедлить рост таблицы маршрутизации на маршрутизаторы через Интернет, и чтобы помочь замедлить быстрое исчерпание адресов IPv4.^[1][2]

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

В то время как классный дизайн сети для IPv4 размер префикса сети как одна или несколько 8-битных групп, в результате чего блоки адресов класса A, B или C в адресном пространстве CIDR выделяются для Интернет-провайдеры и конечные пользователи на любой границе адресного бита. В IPv6 однако идентификатор интерфейса по соглашению имеет фиксированный размер 64 бита, и меньшие подсети никогда не выделяются конечным пользователям.

CIDR включает в себя несколько концепций. Он основан на маскирование подсети переменной длины (VLSM), который позволяет указывать префиксы произвольной длины. CIDR представил новый метод представления IP-адресов, теперь широко известный как Обозначение CIDR, в котором адрес или префикс маршрутизации записан 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. Объединение нескольких смежных префиксов привело к суперсети в более крупном Интернете, которые, когда это возможно, объявляются агрегированными, что сокращает количество записей в глобальной таблице маршрутизации.

Фон

IP-адрес интерпретируется как состоящий из двух частей: префикса идентификации сети, за которым следует хозяин идентификатор в этой сети. В предыдущем классная сеть архитектура, распределение IP-адресов было основано на битовых границах четырех октеты IP-адреса. Адрес считался комбинацией 8-, 16- или 24-битного префикса сети вместе с 24-, 16- или 8-битным идентификатором хоста соответственно. Таким образом, самый маленький блок распределения и маршрутизации содержал всего 256 адресов - слишком маленький для большинства предприятий, а следующий больший блок содержал 65536 адреса - слишком большие для эффективного использования даже крупными организациями. Это привело к неэффективности использования адресов, а также к неэффективности маршрутизации, поскольку требовалось большое количество выделенных сетей класса C с объявлениями отдельных маршрутов, которые были географически рассредоточены с небольшой возможностью для агрегация маршрута.

В течение первого десятилетия Интернета после изобретения система доменных имен (DNS) стало очевидно, что разработанная система, основанная на классовой сетевой схеме выделения пространства IP-адресов и маршрутизации IP-пакетов, не была масштабируемый.^[3] Это привело к последовательному развитию подсети и CIDR. Были удалены различия классов сети, и новая система была описана как бесклассовый, по отношению к старой системе, которая стала известна как классный. В 1993 г. Инженерная группа Интернета опубликовал новый набор стандартов, RFC  1518 и RFC  1519, чтобы определить эту новую концепцию распределения блоков IP-адресов и новые методы маршрутизации пакетов IPv4. Обновленная версия спецификации была опубликована как RFC  4632 в 2006 году.^[4]

Бесклассовая междоменная маршрутизация основана на маскировке подсети переменной длины (VLSM), которая позволяет разделить сеть на подсети разного размера, предоставляя возможность определять размер сети, более соответствующий локальным потребностям. Маски подсети переменной длины упоминаются в RFC  950.^[5] Соответственно, методы группировки адресов для общих операций были основаны на концепции кластерной адресации, впервые предложенной Карлом-Гербертом Рокитански.^[6][7]

Обозначение CIDR

Обозначение CIDR - это компактное представление IP-адреса и связанного с ним префикса маршрутизации. Обозначение состоит из IP-адреса, слэш ('/') символ и десятичное число. Конечное число - это количество ведущих 1 биты в маске маршрутизации, традиционно называемой сетевой маской. IP-адрес в обозначении всегда представлен в соответствии со стандартами IPv4 или IPv6.

Адрес может обозначать отдельный адрес интерфейса или может быть начальным адресом всей сети. При описании сети ее размер задается количеством адресов, которые возможны с количеством оставшихся наименее значимых битов ниже префикса, то есть идентификатора хоста.

Например:

• 192.168.100.14/24 представляет IPv4-адрес 192.168.100.14 и связанный с ним префикс маршрутизации 192.168.100.0, или, что эквивалентно, его маска подсети 255.255.255.0, который имеет 24 ведущих 1 бита.
• блок IPv4 192.168.100.0/22 представляет 1024 адреса IPv4 из 192.168.100.0 к 192.168.103.255.
• блок IPv6 2001: db8 ::/48 представляет собой блок адресов IPv6 из 2001: db8: 0: 0: 0: 0: 0: 0 к 2001: db8: 0: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff.
• ::1/128 представляет IPv6 петля адрес. Его длина префикса составляет 128, что соответствует количеству бит в адресе.

Для IPv4 нотация CIDR является альтернативой старой системе представления сетей по их начальному адресу и маске подсети, которые записаны на точечно-десятичная запись. 192.168.100.0/24 эквивалентно 192.168.100.0/255.255.255.0.

Количество адресов подсети можно рассчитать как 2^{длина адреса - длина префикса}, куда длина адреса составляет 128 для IPv6 и 32 для IPv4. Например, в IPv4 длина префикса /29 дает: 2^{32 − 29} = 2³ = 8 адресов.

Маски подсети

Маска подсети - это битовая маска который кодирует длину префикса, связанного 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 десятичном формате с 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^[5] чтобы указать несмежные биты, пока RFC  4632^{[4]:Раздел 5.1} заявил, что маска должна оставаться непрерывной. С учетом этого ограничения маска подсети и нотация CIDR выполняют одну и ту же функцию.

CIDR блоки

CIDR - это в основном побитовый стандарт на основе префиксов для представления IP-адресов и их свойств маршрутизации. Он упрощает 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. a.b.c.d/п. 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 начальный п биты адреса и префикса CIDR совпадают. Адрес IPv4 составляет 32 бита, поэтому п-бит префикса CIDR оставляет 32 - п биты не совпадают, что означает, что 2^{32 − п} Адреса IPv4 соответствуют заданному п-битный префикс CIDR. Более короткие префиксы CIDR соответствуют большему количеству адресов, а более длинные префиксы - меньшему. В случае наложения блоков CIDR адрес может соответствовать нескольким префиксам CIDR разной длины.

CIDR также используется для IPv6-адреса 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 для соединений точка-точка.^{[нужна цитата ]}

Назначение блоков CIDR

В Управление по присвоению номеров в Интернете (IANA) выдает региональные интернет-регистры (RIR) большие блоки CIDR с коротким префиксом. Например, 62.0.0.0/8 (с более чем шестнадцатью миллионами адресов) управляется RIPE NCC, европейский 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, поощряются IETF рекомендации по получению пространства IP-адресов напрямую от своего интернет-провайдера. С другой стороны, сети, обслуживаемые несколькими интернет-провайдерами, могут независимое от провайдера адресное пространство непосредственно из соответствующего RIR.

Например, в конце 1990-х IP-адрес 208.130.29.33 (с момента переназначения) использовался 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) в MCI. Компания Automation Research Systems, VAR из Вирджинии, арендовала подключение к Интернету у MCI и получила 208.130.28.0/22 блок, способный адресовать чуть более 1000 устройств. ARS использовала /24 блокировать свои общедоступные серверы, из которых 208.130.29.33 был одним. Все эти префиксы CIDR будут использоваться в разных местах в сети. За пределами сети MCI 208.128.0.0/11 префикс будет использоваться для направления трафика MCI, связанного не только для 208.130.29.33, но также и для любого из примерно двух миллионов IP-адресов с теми же начальными 11 битами. В сети MCI, 208.130.28.0/22 станет видимым, направляя трафик на выделенную линию, обслуживающую ARS. Только внутри корпоративной сети ARS 208.130.29.0/24 префикс.

Блоки IPv4 CIDR

Обычно первый адрес в подсети, все двоичные нули в идентификаторе хоста, зарезервирован для ссылки на саму сеть, а последний адрес, полностью двоичный в идентификаторе хоста, используется как широковещательный адрес для сети; это уменьшает количество адресов, доступных для хостов, на 2. В результате /31 сеть с одной двоичной цифрой в идентификаторе хоста будет непригодна для использования, поскольку такая подсеть не будет предоставлять доступные адреса хоста после этого сокращения. RFC  3021 создает исключение из правил "размещать все единицы" и "размещать все нули", чтобы /31 сети, используемые 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 же /32количество 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.^[8][9]

Блоки IPv6 CIDR

Таблица префиксов CIDR для IPv6, в ней показано количество соответствующих эквивалентных подсетей для каждого префикса, а также количество бит идентификатора хоста.

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 составляет /64 блок, необходимый для работы автоконфигурация адреса без сохранения состояния.^[10] Сначала IETF рекомендовал в RFC  3177 рекомендуется, чтобы все конечные сайты получали /48 выделение адреса,^[11] однако критика и переоценка фактических потребностей и практики привели к более гибким рекомендациям по распределению ресурсов в RFC  6177^[12] предлагая значительно меньшее выделение для некоторых сайтов, таких как /56 блок для домашних сетей.

Этот Справочник по подсетям IPv6 перечисляет размеры для IPv6 подсети. Для разных типов сетевых ссылок могут потребоваться подсети разных размеров.^[13] 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.^[14]

2001: 0db8: 0123: 4567: 89ab: cdef: 1234: 5678 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||||||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 128 одиночных конечных точек и петля |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 127 Соединения точка-точка (между маршрутизаторами) |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| || 124 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| | 120 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116 |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 112 |||| |||| |||| |||| |||| |||| || 108 |||| |||| |||| |||| |||| |||| | 104 |||| |||| |||| |||| |||| |||| 100 |||| |||| |||| |||| |||| ||| 96 |||| |||| |||| |||| |||| || 92 |||| |||| |||| |||| |||| | 88 |||| |||| |||| |||| |||| 84 |||| |||| |||| |||| ||| 80 |||| |||| |||| |||| || 76 |||| |||| |||| |||| | 72 |||| |||| |||| |||| 68 |||| |||| |||| ||| 64 одиночная локальная сеть; размер префикса по умолчанию для SLAAC |||| |||| |||| || 60 Некоторые (очень ограничено) 6-й развертывания (/ 60 = 16/64 блока) |||| |||| |||| | 56 Назначение минимальных конечных сайтов;[12] например Домашняя сеть (/ 56 = 256/64 блоков) |||| |||| |||| 52/52 блока = 4096/64 блока |||| |||| ||| 48 Типовое назначение для больших площадок (/ 48 = 65536/64 блоков) |||| |||| || 44 |||| |||| | 40 |||| |||| 36 возможное будущее локальный интернет-реестр (LIR) сверхмалые выделения |||| ||| Минимальное размещение 32 LIR |||| || 28 средних размещений LIR |||| | 24 больших размещения LIR |||| 20 LIR очень большие выделения ||| 16 || 12 Региональный интернет-реестр (RIR) выделение от IANA[15]|84

Агрегация префиксов

CIDR обеспечивает мелкозернистую агрегация 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 / 20 таблица маршрутизации Вход. Это уменьшает количество анонсируемых маршрутов.

Смотрите также

• Набор интернет-протоколов

Рекомендации

дальнейшее чтение

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

внешняя ссылка

• Отчет CIDR (обновляется ежедневно)