无分类编址CIDR.ppt

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1、无分类编址 CIDR,制作: 陈学明,计算机通过适配器 和局域网进行通信,硬件地址,至局域网,适配器 （网卡）,串行通信,CPU 和 存储器,生成发送的数据 处理收到的数据,把帧发送到局域网 从局域网接收帧,计算机,IP 地址,并行 通信,局域网对 LLC 子层 是透明的,局 域 网,网络层,物理层,站点 1,网络层,物理层,数据 链路层,站点 2,LLC 子层看不见 下面的局域网,层次结构的地址结构,局域网采用了平面地址结构 (flat addressing)。 对局域网，这种结构非常方便。 广域网中一般都采用层次地址结构(hierarchical addressing)。,2, 1 2,

2、2,4 5 6 7,交 换 机 1,交换机 2,交 换 机 3,1, 1 1, 3,3, 2,3, 3,每个交换机都有两组端口。 一组是和本地主机相连的低速端口，,另一组是和其他交换机相连的高速端口。,1 2 3,1 2 3,1 2 3,2, 1 2, 2,交换机 2,交 换 机 3,1, 1,3, 2,3, 3,每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口,主机地址3, 2是指连接在交换机 3 的 2 号低速端口,交 换 机 1,1, 3,主机地址1, 3是指连接在交换机 1 的 3 号低速端口,1 2 3,1 2 3,4 5 6 7,1 2 3,2, 1 2, 2,4 5 6 7,交换机

3、 2,交 换 机 3,1, 1,3, 2,3, 3,这里给出结点交换机 2 中的转发表作为例子,例如，一个欲发往主机3, 2的分组到达了交换机 2。,交 换 机 1,1, 3,这时应查找交换机 2 的转发表，找目的站为3, 2的项目。,4 5 6 7,1 2 3,1 2 3,1 2 3,2, 1 2, 2,交换机 2,交 换 机 3,1, 1,3, 2,3, 3,目的站是3, 2吗？,交 换 机 1,1, 3,查找转发表中的下一个项目。,否,1 2 3,1 2 3,4 5 6 7,1 2 3,2, 1 2, 2,交换机 2,交 换 机 3,1, 1,3, 2,3, 3,目的站是3, 2吗？,交

4、 换 机 1,1, 3,查找转发表中的下一个项目。,否,1 2 3,1 2 3,4 5 6 7,1 2 3,2, 1 2, 2,交换机 2,交 换 机 3,1, 1,3, 2,3, 3,目的站是3, 2吗？,交 换 机 1,1, 3,根据转发表指出的下一跳把分组转发到交换机 3。,是,1 2 3,1 2 3,4 5 6 7,1 2 3,2, 1 2, 2,交换机 2,交 换 机 3,1, 1,3, 2,3, 3,交 换 机 1,1, 3,分组转发到交换机 3 后就查找交换机 3 的转发表。 从转发表（此处省略了）可知不必再转发分组了， 把该分组直接交付给主机3, 2即可。,1 2 3,1 2

5、3,4 5 6 7,1 2 3,按照目的站连接的交换机号 确定下一跳,只要转发表中目的站一栏中的交换机号相同，那么查出的“下一跳”就是相同的。 在转发分组时，可只根据分组的主机地址中的交换机号来查找转发表。 只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。,图的应用,可用图论中的“图(graph)”来表示整个广域网。 用“结点”表示广域网上的结点交换机，用连接结点与结点的“边”表示广域网中的链路。 连接在结点交换机上的主机与分组转发无关，因此在图中可以不画上。,用图表示广域网的例子,1,2,3,4,1,结点,边,2,4,3

6、,每一个结点的转发表,1,2,4,3,目的站 下一跳,1 直接 2 3 3 3 4 3,结点 1 的转发表,对结点 1 的转发表的第一个项目的解释：,若到达结点 1 的分组的目的地址是结点 1 上的主机， 则下一跳就是直接交付而不必再转发其他结点。,每一个结点的转发表,1,2,4,3,目的站 下一跳,1 3 2 直接 3 3 4 4,结点 2 的转发表,对结点 2 的转发表的第一个项目的解释：,若到达结点 2 的分组的目的地址是结点 1 上的主机， 则下一跳就应转发到结点 3。,在路由表中使用默认路由,1,2,4,3,目的站 下一跳,1 直接 2 3 3 3 4 3,结点 1 的转发表,以结点

7、 1 和结点 2 中的转发表为例来讨论,1,2,4,3,目的站 下一跳,1 直接 默认 3,结点 1 的转发表,在路由表中使用默认路由,1,2,4,3,目的站 下一跳,1 3 2 直接 3 3 4 4,结点 2 的转发表,在路由表中使用默认路由,1,2,4,3,目的站 下一跳,2 直接 4 4 默认 3,结点 2 的转发表,使用默认路由使转发表更加简洁，可减少查找转发表的时间。,在路由表中使用默认路由,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1

8、 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,net-id,net-id,host-id 为全 0,net-id,网络地址,A 类 地 址,默认子网掩码 255.0.0.0,网络地址,B 类 地 址,默认子网掩码 255.255.0.0,网络地址,C 类 地 址,默认子网掩码 255.255.255.0,host-id 为全 0,host-id 为全 0,在路由表中使用默认路由,【例1】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.

9、255.192.0。试求网络地址。,【例2】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.224.0 。试求网络地址。,【例1】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.192.0。试求网络地址。,141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0,(a) 点分十进制表示的 IP 地址,(c) 子网掩码是 255.255.192.0,0 0 0 0 0 0 0 0,141 . 14 .,72 . 24,141 . 14 .,64 . 0,

10、. 0,0 1 0 0 1 0 0 0,141 . 14 .,. 24,(b) IP 地址的第 3 字节是二进制,(d) IP 地址与子网掩码逐位相与,(e) 网络地址（点分十进制表示）,141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0,(a) 点分十进制表示的 IP 地址,(c) 子网掩码是 255.255.224.0,0 0 0 0 0 0 0 0,141 . 14 .,72 . 24,141 . 14 .,64 . 0,. 0,0 1 0 0 1 0 0 0,141 . 14 .,. 24

11、,(b) IP 地址的第 3 字节是二进制,(d) IP 地址与子网掩码逐位相与,(e) 网络地址（点分十进制表示）,不同的子网掩码得出相同的网络地址。 但不同的掩码的效果是不同的。,【例2】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.224.0 。试求网络地址。,划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇 到的困难。然而在 1992 年因特网仍然面临三个必 须尽早解决的问题，这就是： B 类地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就要在 1994 年 3 月全部分配完毕！ 因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几千个增长到几万个）。 整个 IPv4 的地址

12、空间最终将全部耗尽。,网络前缀,1987 年，RFC 1009 就指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码 VLSM (Variable Length Subnet Mask)可进一步提高 IP 地址资源的利用率。 在 VLSM 的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无分类域间路由选择 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。,IP 编址问题的演进,CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。 CIDR使用各种长度的“网络前缀”(netw

13、ork-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。 IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。,CIDR 最主要的特点,无分类的两级编址的记法是： IP地址 := , CIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在 IP 地址面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数）。 CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR 地址块”。,无分类的两级编址,CIDR 地址块,128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址（因为斜线后面的 20 是网络前缀的位数

14、，所以这个地址的主机号是 12 位）。 这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。 在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20 地址块”。 128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0 128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.47.255 全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。,128.14.32.0/20 表示的地址（212 个地址）,10000000 00001110 00100000 00000000 10000000 00001110 00100000 00000001 10000000 00001110

15、00100000 00000010 10000000 00001110 00100000 00000011 10000000 00001110 00100000 00000100 10000000 00001110 00100000 00000101 10000000 00001110 00101111 11111011 10000000 00001110 00101111 11111100 10000000 00001110 00101111 11111101 10000000 00001110 00101111 11111110 10000000 00001110 00101111 111

16、11111,所有地址 的 20 位 前缀都是 一样的,一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。 路由聚合也称为构成超网(supernetting)。 CIDR 虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词（但不叫子网掩码）。 对于 /20 地址块，它的掩码是 20 个连续的 1。 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。,路由聚合(route aggregation),CIDR 记法的其他形式,10.0.0.0/10 可简写为 10/10，也就是把点分十进制中低位连续的 0 省略。 10.0.

17、0.0/10 隐含地指出 IP 地址 10.0.0.0 的掩码是 255.192.0.0。此掩码可表示为 11111111 11000000 00000000 00000000,CIDR 记法的其他形式,10.0.0.0/10 可简写为 10/10，也就是将点分十进制中低位连续的 0 省略。 10.0.0.0/10 相当于指出 IP 地址 10.0.0.0 的掩码是 255.192.0.0，即 11111111 11000000 00000000 00000000 网络前缀的后面加一个星号 * 的表示方法 如 00001010 00*，在星号 * 之前是网络前缀，而星号 * 表示 IP 地址中

18、的主机号，可以是任意值。,构成超网,前缀长度不超过 23 位的 CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址。 这些 C 类地址合起来就构成了超网。 CIDR 地址块中的地址数一定是 2 的整数次幂。 网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。,CIDR 地址块划分举例,因特网,206.0.68.0/22,206.0.64.0/18,ISP,大学 X,一系,二系,三系,四系,206.0.71.128/26 206.0.71.192/26,206.0.68.0/25 206.0.68.128/25 206.0.69.0/25 206.0.69.1

19、28/25,206.0.70.0/26 206.0.70.64/26 206.0.70.128/26 206.0.70.192/26,206.0.70.0/24,206.0.71.0/25,206.0.71.0/26 206.0.71.64/26,206.0.71.128/25,206.0.68.0/23,单位 地址块 二进制表示 地址数 ISP 206.0.64.0/18 11001110.00000000.01* 16384 大学 206.0.68.0/22 11001110.00000000.010001* 1024 一系 206.0.68.0/23 11001110.00000000.

20、0100010* 512 二系 206.0.70.0/24 11001110.00000000.01000110.* 256 三系 206.0.71.0/25 11001110.00000000.01000111.0* 128 四系 206.0.71.128/25 11001110.00000000.01000111.1* 128,课件制作人：谢希仁,CIDR 地址块划分举例,因特网,206.0.68.0/22,206.0.64.0/18,ISP,大学 X,一系,二系,三系,四系,206.0.71.128/26 206.0.71.192/26,206.0.68.0/25 206.0.68.12

21、8/25 206.0.69.0/25 206.0.69.128/25,206.0.70.0/26 206.0.70.64/26 206.0.70.128/26 206.0.70.192/26,206.0.70.0/24,206.0.71.0/25,206.0.71.0/26 206.0.71.64/26,206.0.71.128/25,206.0.68.0/23,这个 ISP 共有 64 个 C 类网络。如果不采用 CIDR 技术，则在与该 ISP 的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中，就需要有 64 个项目。但采用地址聚合后，只需用路由聚合后的 1 个项目 206.0.64.0/18

22、 就能找到该 ISP。,2. 最长前缀匹配,使用 CIDR 时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。 应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：最长前缀匹配(longest-prefix matching)。 网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体(more specific) 。 最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。,最长前缀匹配举例,收到的分组的目的地址 D = 206.0.71.128 路由表中的项目：206.0.68.0/22 （ISP） 206.0.71.128/25 （四系）,查找路由表中的第 1 个项目,AN

23、D D = 206. 0. 01000100. 0,第 1 个项目 206.0.68.0/22 的掩码 M 有 22 个连续的 1。,M = 11111111 11111111 11111100 00000000,因此只需把 D 的第 3 个字节转换成二进制。,M = 11111111 11111111 11111100 00000000,206. 0. 01000100. 0,与 206.0.68.0/22 匹配,最长前缀匹配举例,收到的分组的目的地址 D = 206.0.71.128 路由表中的项目：206.0.68.0/22 （ISP） 206.0.71.128/25 （四系）,再查找路

24、由表中的第 2 个项目,AND D = 206. 0. 71. 10000000,第 2 个项目 206.0.71.128/25 的掩码 M 有 25 个连续的 1。,M = 11111111 11111111 11111111 10000000,因此只需把 D 的第 4 个字节转换成二进制。,M = 11111111 11111111 11111111 10000000,206. 0. 71. 10000000,与 206.0.71.128/25 匹配,最长前缀匹配,D AND (11111111 11111111 11111100 00000000) = 206.0.68.0/22 匹配 D AND (11111111 11111111 11111111 10000000) = 206.0.71.128/25 匹配 选择两个匹配的地址中更具体的一个，即选择最长前缀的地址。,