前言

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作者：神的孩子都在歌唱

大家好呀，我是 神唱 ，隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的快速擴張，路由表的膨脹問題日益嚴重。想象一下，成千上萬條路由記錄堆積在路由器中，效率會如何？幸好，無類別域間路由（CIDR，Classless Inter-Domain Routing）技術(shù)為我們帶來了新的思路。

一. 什么是 CIDR？

CIDR 是一種靈活的 IP 地址分配技術(shù)，用于給用戶分配 IP地址 以及在 互聯(lián)網(wǎng) 上有效地 路由IP數(shù)據(jù)包 的對IP地址進行歸類的方法。

CIDR 地址的格式是這樣的：

192.168.1.0/24

• 192.168.1.0 是網(wǎng)絡(luò)地址。
• /24 表示網(wǎng)絡(luò)前綴長度，也就是前 24 位用來標識網(wǎng)絡(luò)，剩余的位數(shù)標識主機。

為什么需要 CIDR？

1. 解決地址浪費：傳統(tǒng)的分類方式不夠靈活，容易導致地址塊分配不匹配實際需求。
2. 簡化路由表：通過路由聚合，CIDR 將多個地址塊整合成一個更大的塊，減少路由條目。

二. CIDR 是如何工作的？

1. 高效地址分配

CIDR 的靈活性允許根據(jù)實際需求分配地址塊。例如，一個小型企業(yè)只需 32 個 IP 地址（/27），無需浪費更多資源。

舉例：一個網(wǎng)絡(luò)分配192.168.1.0/27，前 27 位用于標識網(wǎng)絡(luò)，剩下的 5 位標識主機。該地址塊包含 32 個 IP 地址（30 個可用 IP，網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址各占 1 個）。

2. 路由聚合（Route Aggregation）

CIDR 的路由聚合功能大幅減少路由表規(guī)模。多個小網(wǎng)絡(luò)可以被合并成一個大塊，從而簡化記錄。

舉例：假設(shè) ISP 分配了以下地址塊：

• 192.168.0.0/24
• 192.168.1.0/24
• 192.168.2.0/24
• 192.168.3.0/24

CIDR 可以將其聚合為：

192.168.0.0/22

這樣，路由器只需要記錄一條路由，而不是四條。

3. 精確滿足需求

CIDR 通過靈活的前綴劃分，避免了傳統(tǒng)分類方法中地址分配過多或過少的問題。例如，小型公司需要 16 個 IP 地址時，可以直接分配/28，而不需要浪費一個完整的/24地址塊。

三. CIDR 的計算詳解

1. 子網(wǎng)掩碼計算

CIDR 前綴與子網(wǎng)掩碼密切相關(guān)。

例子：

192.168.1.0/24

前綴 /24 對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼是：

255.255.255.0

二進制形式為：

11111111.11111111.11111111.00000000

子網(wǎng)掩碼中的 1 表示網(wǎng)絡(luò)部分，0 表示主機部分。

2. 地址范圍計算

每個 CIDR 塊的網(wǎng)絡(luò)范圍由其前綴長度決定。

例子：

192.168.1.0/24

• 網(wǎng)絡(luò)部分：前 24 位。
• 主機部分：后 8 位。

將地址轉(zhuǎn)換為二進制：

192.168.1.0 -> 11000000.10101000.00000001.00000000

前 24 位鎖定后，主機部分可以變化的范圍是：

00000000 到 11111111

因此，該網(wǎng)絡(luò)的地址范圍是：

192.168.1.0 - 192.168.1.255

維基百科有以下案例

如果我們指定一個CIDR塊為10.10.1.32/27，則根據(jù)CIDR比特位比較，10.10.1.44是屬于該塊，但10.10.1.90則不是。

3. 可用 IP 地址計算

CIDR 的前綴長度決定了主機地址部分的位數(shù)，從而確定一個地址塊中有多少可用 IP。

公式：

可用 IP 地址數(shù) = 2^(32 - 前綴長度) - 2

減去的兩個地址分別是網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。

例子：

/24 前綴：

可用地址數(shù) = 2^(32 - 24) - 2 = 256 - 2 = 254

/28 前綴：

可用地址數(shù) = 2^(32 - 28) - 2 = 16 - 2 = 14

四. CIDR 如何解決路由縮放問題？

CIDR 的核心價值在于：

1. 減少路由條目：通過聚合多個小網(wǎng)絡(luò)，減少路由表記錄。
2. 提高路由效率：條目越少，路由器匹配速度越快。
3. 靈活地址分配：滿足多樣化需求，避免地址浪費。

示例場景：
一個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)需要：

• 50 個 IP -> 分配 192.168.1.0/26
• 30 個 IP -> 分配 192.168.1.64/27
• 14 個 IP -> 分配 192.168.1.96/28

通過 CIDR，192.168.1.0/24 可以滿足需求，無需浪費多余地址。

五. 總結(jié)

CIDR 技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)路由歷史上的一次飛躍。它通過靈活的地址劃分和路由聚合，讓我們得以構(gòu)建高效而穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。無論是簡化路由表還是優(yōu)化地址分配，CIDR 都展現(xiàn)了其強大的能力。

作者：神的孩子都在歌唱
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