有類IP地址、子網掩碼(劃分子網)、無類域間路由(CIDR)

IP協議是網絡層中的核心協議,對於IP地址的管理與劃分則是IP協議的重點。對於IP地址的管理劃分有三種方式:

  1. 有類IP地址
  2. 子網掩碼(劃分子網)
  3. 無類域間路由(CIDR)

這三種方式由何而來、有什麼作用、以及彼此之間有什麼關係呢?

1、有類IP地址:

這是最早的對IP地址進行分配和管理的方式,將其分爲A、、B、C、D、E,總共5類。IP地址 = 網絡號 + 主機號。A、B、EC類是我們用於分配給一般主機使用的;D、E則不作一般用途:D類用做組播地址(IP數據報三種傳輸方式:單播、廣播、組播),E類作爲科研保留網絡。
A、B、C類網絡對網絡數和主機數都有固定的限制:在這裏插入圖片描述
因爲這個固定限制,使得後來面對我們日益增大的網絡規模時給IP地址的管理與分配帶來諸多不便。比如現在有一個機構需要互聯1000臺主機,爲其分配一個C類網絡則主機數(254)不足,分配一個B類網絡則主機數(65534)浪費。

2、子網掩碼(劃分子網):

  • 有類IP地址使用之初是滿足網絡需求的,在設計的時候並未考慮到後來的網絡規模變化如此之大,以至於40多億的 IPv4
    地址不夠使用。所以我們需要一種更好的方式來管理和分配網絡,使得IP地址能夠被充分利用不至於浪費。
  • 子網掩碼(subnet mask)就是這樣產生的。通過向主機號借位產生子網號,使得IP地址的結構變成了網絡號+子網號+主機號。即由原來的兩層變成了三層。即子網規劃的任務就是通過向主機位借位來創建子網,把大網絡劃分爲小網絡。
  • 將IP分組中的目的IP地址與子網掩碼按位與運算, 提取子網地址。子網掩碼:網絡號、子網號全取1;主機號全取0。是子網掩碼確定了網絡號和主機號,而不是網絡號和主機號確定了子網掩碼。

3. 無類域間路由(Classless Interdomain Routing):

  • 子網掩碼還是在傳統的ABCDE類網下劃分的,將原來的兩層劃爲三層,而CIDR消除了有類的界限,讓子網掩碼的三層結構回到兩層,分配IP地址的時候不再以類別來分,而是按照可變長的地址塊來分配,提高 IPv4 地址空間分配效率。
  • 無類地址格式: a.b.c.d / x, 其中x爲前綴長度,表示網絡號的位數。
  • CIDR還可以提高路由效率:將多個子網聚合爲一個較大的子網,構造超網(supernetting)。有效減少了路由器中路由表項,由此提高了路由效率。(這裏的路由聚合與前面的子網劃分相反。前者是將小網絡聚合成大網絡減少路由表項以提高路由效率;後者是爲了將大網絡劃爲小網絡以充分使用每一個IP地址)

總結:

從有類IP地址 到 子網掩碼(劃分子網) 再到 無類域間路由(CIDR),後來者解決了前者在設計之初未考慮到而在實際應用中充分暴露出來的問題,是對IP地址管理與分配的升級。

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