一文带你了解什么是无类域间路由CIDR？

来源：网络技术联盟站 

在过去的互联网发展中，使用的是基于类别的 IP 地址分配方法，分为 A 类、B 类、C 类等。这种分配方式导致了大量地址浪费，随着互联网用户数量的增加，IPv4 地址空间逐渐枯竭。

由于传统的 IP 地址分配方式，路由器需要维护一个庞大的路由表，其中包含了大量的网络地址和对应的路由信息。这导致了路由表的膨胀，影响了路由器的性能和互联网的稳定性。

CIDR 的提出旨在解决IPv4地址空间枯竭和路由表膨胀的问题。通过更灵活的地址分配和路由表的汇总，CIDR 可以更有效地利用 IP 地址空间，减小路由表的规模。

CIDR（无类域间路由）简介

CIDR，全称为Classless Inter-Domain Routing（无类域间路由），是一种用于分配 IP 地址的方法，旨在更有效地利用地址空间。它引入了前缀长度的概念，通过指定网络前缀的位数，使网络管理员能够更灵活地划分 IP 地址，以适应实际需求。

CIDR 表示法是一种简洁而强大的方式，用于表示 IP 地址及其前缀长度。它通过将 IP 地址与斜杠（/）和前缀长度结合，提供了更灵活、精确地表示 IP 地址的方法。

CIDR 表示法的基本格式为：

IP 地址/前缀长度

例如，前缀长度为 24 的 IP 地址 192.168.1.1 将表示为 192.168.1.1/24。这意味着该 IP 地址的前 24 位用于标识网络，而剩余的 8 位用于标识主机。

CIDR 表示法示例

单个 IP 地址表示

• IP 地址：192.168.1.1
• CIDR 表示法：192.168.1.1/24

这表示 192.168.1.1 这个地址属于一个前缀长度为 24 的网络。

IP 地址范围表示

• 范围起始地址：192.168.1.0
• 范围结束地址：192.168.1.255
• CIDR 表示法：192.168.1.0/24

这表示从 192.168.1.1 到 192.168.1.255 的范围属于一个前缀长度为 24 的网络。

CIDR与传统地址分配的对比

在传统的 IP 地址分配中，每个类别都有固定数量的主机地址和网络地址。这种分配方式导致了大量的地址浪费，因为每个网络都必须分配足够数量的主机地址，而实际使用的可能只有一小部分。

CIDR 引入了前缀长度的概念，允许对 IP 地址空间进行更灵活的划分。每个 CIDR 地址包含一个 IP 地址和一个表示网络前缀长度的数字，指示了网络地址中有多少位是网络前缀，而剩余的则用于主机地址。这使得可以更有效地使用 IP 地址，减小浪费。

CIDR的优点

CIDR（无类域间路由）相对于旧的有类寻址系统具有多方面的优点：

1. 地址空间的高效利用

CIDR 可以更精确地分配 IP 地址，这使得地址空间的利用更为高效。传统的有类寻址系统中，每个网络类别都有固定数量的主机和网络地址，导致大量的地址浪费。CIDR 的灵活性允许网络管理员根据实际需求更细致地划分地址块，避免了浪费，尤其在IPv4地址逐渐稀缺的情况下，这一点变得尤为重要。

2. 简化路由

CIDR 通过减小路由表的大小，使路由更加高效。传统的有类寻址系统会导致庞大的路由表，而 CIDR 允许聚合相邻的地址块，减少了路由表中的条目数量。这有助于提高路由器的性能，减轻网络设备的负担，同时促进更快、更稳定的数据传输。

3. 灵活性

CIDR 具有很高的灵活性，允许网络设计更加灵活。网络可以分为更小的块，每个块都可以根据实际需求进行分配，而不再受到传统类别的限制。这种灵活性使得网络管理员可以更好地适应组织内部结构的变化，同时更容易应对不同部门或业务单元对网络资源的不同需求。

4. CIDR的实际应用

4.1 CIDR的子网划分

CIDR 允许网络管理员根据实际需求更细致地划分子网。例如，一个大型企业可以将一个大的地址块划分为多个小的子网，每个子网分配给不同的部门或办公区域。

- 整个企业网络：192.168.0.0/16
  - 部门A子网：192.168.1.0/24
  - 部门B子网：192.168.2.0/24

4.2 CIDR的路由汇总

CIDR 可以通过路由汇总将相邻的地址块合并，减小路由表的规模。这在大型互联网服务提供商（ISP）中尤为重要，因为他们需要处理大量的路由信息。

- 原始路由表：
  - 192.168.1.0/24 -> Next Hop A
  - 192.168.2.0/24 -> Next Hop B
- 汇总后的路由表：
  - 192.168.0.0/16 -> Next Hop A or B

CIDR 和子网划分关系

CIDR 和子网划分之间存在密切的关联，它们相互补充，共同构建了灵活而高效的网络架构。

1. 子网划分

子网划分是将一个大的网络划分为若干个较小的子网的过程。这个过程允许网络管理员更好地组织和管理 IP 地址，同时提供了更精确的地址分配。传统的 IP 地址分配方式（有类寻址系统）中，网络被划分为类别，每个类别有固定数量的主机和网络地址，这限制了网络的灵活性。

2. CIDR 的作用

CIDR 的引入使子网划分变得更加灵活和高效。CIDR 允许将 IP 地址空间划分为较小的块，这些块可以根据实际需求分配给不同的子网。CIDR 的表示法允许网络管理员根据需要更细致地划分地址块，而不再受到传统类别的限制。

3. 效率和灵活性

CIDR 提高了子网划分的效率和灵活性。通过更精确的地址分配，CIDR 允许网络管理员根据组织内部结构和需求划分子网，而不再受到固定类别的限制。这为复杂的网络环境提供了更好的组织和管理方式。

4. 例子

考虑一个大型公司的 IP 地址范围为 192.168.0.0/16。使用传统的有类寻址系统，可能只能将整个地址块划分为几个大的子网。而使用 CIDR，可以更灵活地划分：

- 公司网络：192.168.0.0/16
  - 部门A子网：192.168.1.0/24
  - 部门B子网：192.168.2.0/24
  - 部门C子网：192.168.3.0/24

CIDR 允许将 192.168.0.0/16 整个地址块细分为更小的子网，以更好地满足不同部门或业务单元的需求。

CIDR 与 IPv6

CIDR（无类域间路由）在IPv4和IPv6的地址管理中都扮演着关键的角色，但由于IPv6的地址空间更大，CIDR在IPv6中变得更加重要。

1. IPv6的128位地址空间

IPv6采用了128位的地址空间，相对于IPv4的32位来说，具有更大的寻址能力。IPv6的地址长度使得地址空间几乎无限，大大缓解了IPv4地址枯竭的问题。IPv6地址的表示形式类似于 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，比起IPv4的点分十进制表示，IPv6使用了冒号分隔的十六进制表示。

2. CIDR 在 IPv6 中的作用

CIDR在IPv6中的作用不仅仅是为了更精确地分配地址，还有其他方面的优势：

• 更灵活的地址分配： 尽管IPv6地址空间非常庞大，但CIDR仍然提供了更灵活的地址分配方式，允许网络管理员更精细地划分地址块，以适应实际需求。

• 简化路由表： 尽管IPv6地址空间更大，但仍然需要有效的路由管理。CIDR通过聚合相邻的地址块，减小路由表的规模，提高路由效率。

3. IPv6 CIDR表示法

IPv6的CIDR表示法与IPv4相似，采用了 "IP地址/前缀长度" 的形式。例如，IPv6地址 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 的CIDR表示法为 2001:0db8:85a3::/64，其中 /64 表示网络前缀的长度。

4. IPv6与CIDR的协同作用

IPv6的广泛采用强调了CIDR在地址管理中的重要性。由于IPv6地址空间的巨大潜力，CIDR的灵活性和效率对于更好地组织和管理IPv6网络是至关重要的。CIDR在IPv6中的使用不仅提高了地址分配的精确性，还为网络设计提供了更大的自由度和可扩展性。

结论

CIDR 的出现标志着互联网寻址和路由的一次重大进步。通过更灵活和高效的地址分配方式，CIDR 为互联网的可持续发展奠定了基础。它在子网划分、路由汇总等方面的应用，使网络管理更加简便且高效。在未来，CIDR 将继续在IPv4和IPv6的环境中发挥关键作用，为互联网的不断演进做出贡献。