网络层（三）构成超网

无分类编址CIDR（构成超网）

一、网络前缀

问题：

• B类地址在1992年已分配近一半
• 互联网主干网上的路由表中的项目急剧增长
• 整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽

解决：

• IETF很快就研究出采用无分类编址的方法来解决前两个问题。
• 解决IP地址耗尽的根本措施就是采用具有更大地址空间的新版本IP，即IPv6。

使用变长子网掩码VLSM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。

CIDR的主要特点：

1. 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，CIDR使IP地址从三级编址又回到了两级编址，但这已已是无分类的两级编址，记法是：IP地址 ::={<网络前缀>,<主机号>}或斜线记法“/”（CIDR记法）。
2. CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。

CIDR使用32位的地址掩码（也可继续称子网掩码），地址掩码有一串1和一串0组成，而1的个数就是网络前缀的长度，斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

斜线记法好处：不仅表示一个IP地址，还可以求出这个地址块的最小和最大地址。

路由表中利用CIDR地址块来查找目的网络，这种地址的聚合常称路由聚合也称构成超网。

其优点在于：

1. 有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换，从而提高了整个互联网的性能。
2. 可以更有效的分配IPv4的地址空间，可根据客户的需要分配适当大小的CIDR地址块。

网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。地址聚合，如把四个系的路由聚合为一个大学的路由，是将网络前缀缩短。

二、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。

问题：在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果，我们应当从这些匹配结果中选择哪一条路由？

解答：应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由，这叫做最长前缀匹配，也叫最长匹配或最佳匹配。

过程：

1. 从数据报中提取目的IP地址。
2. 把IP地址分别于路由表中的掩码逐位相“与”。
3. 选择匹配结果中网络前缀最长的网络，转发收到的数据报。

三、使用二叉线索查找路由表

对无分类编址的路由表最简单的查找算法就是对所有可能的前缀进行循环查找，缺点就是查找次数太多。

为了进行更有效的查找，常用的就是二叉线索。

• 每个叶节点代表一个唯一的前缀，还必须包含所对应的网络前缀和子网掩码。

从二叉树的根节点自顶向下的深度最多有32层，每一层对应IP地址中的一位，一般情况下左0右1。

总结：二叉线索只是提供了一种可以快速在路由表中找到匹配的叶节点的机制。但这是否和网络前缀匹配，还要和子网掩码进行一次逻辑与的运算。