Бесклассовая междоменная маршрутизация- CIDR
Теперь вам известно, как организация подсетей решает одну из проблем, связанных с классами адресов: переполнение маршрутных таблиц. Хотя и в меньшей степени, подсети все же позволяют справиться и с проблемой истощения IP - адресов за счет лучшего использования пула идентификаторов хостов в пределах одной сети.
Еще одна серьезная проблема - это недостаток сетей класса В. Как показано на рис. 2.5, существует менее 17000 таких сетей. Поскольку большинство средних и крупных организаций нуждается в количестве IP-адресов, превышающем возможности сети класса С, им выделяется идентификатор сети класса В.
В условиях дефицита сетей класса В организациям приходилось выделять блоки адресов сетей класса С, но при этом вновь возникает проблема, которую пытались решить с помощью подсетей, - растут маршрутные таблицы.
Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR) решает эту проблему, вывернув принцип организации подсетей «наизнанку». Вместо увеличения CIDR уменьшает длину идентификатора сети в IP-адресе.
Предположим, некоторой организации нужно 1000 IP-адресов. Ей выделяют четыре соседних идентификатора сетей класса С с общим префиксом от 200.10.4.0 до 200.10.7.0. Первые 22 бита этих идентификаторов одинаковы и представляют номер агрегированной сети, в данном случае 200.10.4.0. Как и для подсетей, для идентификации сетевой части IP-адреса используется маска сети. В приведенном здесь примере она равна 255.255.252.0 (0xfffffc00).
Но в отличие от подсетей эта маска сети не расширяет сетевую часть адреса, а укорачивает ее. Поэтому CIDR называют также суперсетями. Кроме того, маска сети в отличие от маски подсети экспортируется во внешний мир. Она становится частью любой записи маршрутной таблицы, ссылающейся на данную сеть.
Допустим, внешнему маршрутизатору R надо переправить датаграмму по адресу 200.10.5.33, который принадлежит одному из хостов в агрегированной сети. Он просматривает записи в своей маршрутной таблице, в каждой из которых хранятся маска сети, и сравнивает замаскированную часть адреса 200.10.5.33 с хранящимся в записи значением. Если в таблице есть запись для сети, то в ней будет храниться адрес 200.10.4.0 и маска сети 255.255.252.0. Когда выполняется операция побитового AND между адресом 200.10.5.33 и этой маской, получается значение 200.10.4.0. Это значение совпадает с хранящимся в записи номером подсети, так что маршрутизатору известно, что именно по этому адресу следует переправить датаграмму.
Если возникает неоднозначность, то берется самое длинное соответствие. Например, в маршрутной таблице может быть также запись с адресом 200.10.0.0 и маской сети 255.255.0.0. Эта запись также соответствует адресу 200.10.5.33, но, поскольку для нее совпадают только 16 бит, а не 22, как в первом случае, то предпочтение отдается первой записи.
Примечание: Может случиться так, что Internet сервис - провайдер (ISP) «владеет» всеми IP-адресами с префиксом 200.10. В соответствии со второй из рассмотренных выше записей маршрутизатор отправил бы этому провайдеру все датаграммы, адрес назначения которых начинается с 200.10. Тогда провайдер смог бы указать более точный маршрут, чтобы избежать лишних звеньев в маршруте или по какой-то иной причине.
В действительности механизм CIDR более общий. Он называется «бесклассовым», так как понятие «класса» в нем полностью отсутствует. Таким образом, каждая запись в маршрутной таблице содержит маску сети, определяющую сетевую часть IP-адреса. Если принять, что адрес принадлежит некоторому классу, то эта маска может укоротить или удлинить сетевую часть адреса. Но поскольку в CIDR понятия «класса» нет, то можно считать, что сетевая маска выделяет сетевую часть адреса без изменения ее длины.
В действительности, маска - это всего лишь число, называемое префиксом, которое определяет число бит в сетевой части адреса. Например, для выше упомянутой агрегированной сети префикс равен 22, и адрес этой сети следовало бы записать как 200.10.4.0/22, где /22 обозначает префикс. С этой точки зрения адресацию на основе классов можно считать частным случаем CIDR, когда имеется всего четыре (или пять) возможных префиксов, закодированных в старших битах адреса.
Гибкость, с которой CIDR позволяет задавать размер адреса сети, позволяет эффективно распределять IP-адреса блоками, размер которых оптимально соответствует потребностям сети. Вы уже видели, как можно использовать CIDR для агрегирования нескольких сетей класса С в одну большую сеть. А для организации маленькой сети из нескольких хостов можно выделить лишь часть адресов сети класса С. Например, сервис - провайдер выделяет небольшой компании с единственной ЛВС адрес сети 200.50.17.128/26. В такой сети может существовать до 62 хостов (2^6-2).
В RFC 1518 [Rekhter и Li 1993] при обсуждении вопроса об агрегировании адресов и его влиянии на размер маршрутных таблиц рекомендуется выделять префиксы IP-адресов (то есть сетевые части адреса) иерархически.
Примечание: Иерархическое агрегирование адресов можно сравнить с иерархической файловой системой вроде тех, что используют в UNIX и Windows. Так же, как каталог верхнего уровня содержит информацию о своих подкаталогах, но не имеет сведений о находящихся в них файлах, доменам маршрутизации верхнего уровня известно лишь о промежуточных доменах, а не о конкретных сетях внутри них. Предположим, что региональный провайдер обеспечивает весь трафик для префикса 200/8, а к нему подключены три локальных провайдера с префиксами 200.1/16,200.2/16 и 200.3/16. У каждого провайдера есть несколько клиентов, которым выделены части располагаемого адресного пространства (200.1.5/24 и т.д.). Маршрутизаторы, внешние по отношению к региональному провайдеру, должны хранить в своих таблицах только одну запись - 200/8. Этого достаточно для достижения любого хоста в данном диапазоне адресов. Решения о выборе маршрута можно принимать, даже не зная о разбиении адресного пространства 200/8. Маршрутизатор регионального провайдера должен хранить в своей таблице только три записи: по одной для каждого локального провайдера. На самом нижнем уровне локальный провайдер хранит записи для каждого своего клиента. Этот простой пример позволяет видеть суть агрегирования.
Почитать RFC 1518 очень полезно, поскольку в этом документе демонстрируются преимущества использования CIDR. В RFC 1519 [Fuller et al. 1993] описаны CIDR и ее логическое обоснование, а также приведены подробный анализ затрат, связанных с CIDR, и некоторые изменения, которые придется внести в протоколы междоменной маршрутизации.
