Beztřídní směrování mezi doménami - Classless Inter-Domain Routing

Classless Inter-Domain Routing ( CIDR / s aɪ d ər , s ɪ - / ) je metoda pro přidělování IP adresy a pro směrování IP . Internet Engineering Task Force představen CIDR v roce 1993 nahradit dosavadní classful síťové adresování architekturu na internetu . Jeho cílem bylo zpomalit růst směrovacích tabulek na směrovačích přes internet a pomoci zpomalit rychlé vyčerpání adres IPv4 .

IP adresy jsou popsány tak, že se skládají ze dvou skupin bitů v adrese: nejvýznamnějšími bity jsou předpona sítě , která identifikuje celou síť nebo podsíť , a nejméně významná sada tvoří identifikátor hostitele , který určuje konkrétní rozhraní hostitele na té síti. Toto rozdělení se používá jako základ směrování provozu mezi sítěmi IP a pro zásady přidělování adres.

Zatímco prvotřídní síťový design pro IPv4 určoval velikost předpony sítě jako jednu nebo více 8bitových skupin, což vedlo k blokům adres třídy A, B nebo C, v adresním prostoru CIDR je přidělen poskytovatelům internetových služeb a koncovým uživatelům na jakékoli adrese- trochu hranice. V IPv6 má však identifikátor rozhraní podle konvence pevnou velikost 64 bitů a menší podsítě nejsou nikdy přidělovány koncovým uživatelům.

CIDR zahrnuje několik konceptů. Je založen na maskování podsítí s proměnnou délkou ( VLSM ), které umožňuje specifikaci předpon libovolné délky. CIDR zavedl novou metodu reprezentace pro IP adresy, nyní běžně známou jako notace CIDR , ve které je adresa nebo směrovací předpona zapsána s příponou udávající počet bitů předpony, například 192.0.2.0 / 24 pro IPv4, a 2001: db8 :: / 32 pro IPv6. CIDR zavedl administrativní proces přidělování bloků adres organizacím na základě jejich aktuálních a krátkodobých předpokládaných potřeb. Agregace více sousedících předpon vedla k vytvoření supernetů na větším internetu, které jsou vždy, když je to možné, inzerovány jako agregáty, čímž se snižuje počet položek v globální směrovací tabulce.

Pozadí

IP adresa je interpretována jako složená ze dvou částí: předpona identifikující síť následovaná identifikátorem hostitele v rámci této sítě. Při automatizaci směrování paketů do dané IP sítě je otázkou, kolik bitů adresy je v předponě sítě a kolik v identifikátoru hostitele. V předchozí třídní síťové architektuře IPv4 tři první bity 32bitové IP adresy definovaly, kolik bitů bylo v předponě sítě:

Výhodou tohoto systému je, že předponu sítě lze určit pro jakoukoli IP adresu bez dalších informací. Nevýhodou je, že jsou k dispozici pouze tři velikosti, sítě byly obvykle příliš velké nebo příliš malé na to, aby je většina organizací mohla použít. Nejmenší alokační a směrovací blok obsahoval 256 adres - větší, než je nutné pro osobní nebo podnikové sítě, ale příliš malé pro většinu podniků. Další větší blok obsahoval 65 536 adres - příliš velký na to, aby jej mohly efektivně využívat i velké organizace. Ale pro uživatele sítě, kteří potřebovali více než 65 536 adres, jim jediná jiná velikost dala příliš mnoho, více než 16 milionů. To vedlo k neefektivnosti při používání adres a také k neefektivnosti směrování, protože to vyžadovalo velký počet přidělených sítí třídy C s individuálními oznámeními tras, které byly geograficky rozptýleny s malou příležitostí pro agregaci tras .

Během první dekády internetu po vynálezu systému doménových jmen (DNS) vyšlo najevo, že navržený systém založený na klasickém síťovém schématu přidělování prostoru IP adres a směrování IP paketů není škálovatelný . To vedlo k postupnému vývoji podsítí a CIDR. Dříve smysluplné třídní rozdíly na základě 3 nejlepších bitů adres byly odstraněny a nový systém byl popsán jako beztřídní , pokud jde o starý systém, který se stal známým jako třídní . Směrovací protokoly byly revidovány, aby nesly pouze internetové adresy, ale také jejich odpovídající masky podsítě. Implementace CIDR vyžadovala, aby každý hostitel a směrovač na internetu byl přeprogramován malými způsoby - žádný malý výkon v době, kdy internet vstupoval do období rychlého růstu. V roce 1993 zveřejnila pracovní skupina pro internetové inženýrství novou sadu standardů RFC  1518 a RFC  1519 , která definuje tento nový koncept přidělování bloků IP adres a nové metody směrování paketů IPv4. Aktualizovaná verze specifikace byla v roce 2006 vydána jako RFC  4632 .

Po období experimentování s různými alternativami bylo beztřídní směrování mezi doménami založeno na maskování podsítí s proměnnou délkou (VLSM), které umožňuje přidělit a/nebo rozdělit každou síť do různých podsítí o dvou velikostech. příležitost vhodně velikost každé sítě nebo podsítě přizpůsobit místním potřebám. Masky podsítě s proměnnou délkou byly zmíněny jako jedna alternativa v RFC  950 . Techniky seskupování adres pro běžné operace vycházely z konceptu klastrového adresování, který poprvé navrhl Carl-Herbert Rokitansky.

Zápis CIDR

Zápis CIDR je kompaktní reprezentací adresy IP a přidružené masky sítě. Zápis vynalezl Phil Karn v 80. letech minulého století. Zápis CIDR určuje adresu IP, znak lomítka ('/') a desetinné číslo. Desetinné číslo je počet po sobě jdoucích úvodních 1 bitů (zleva doprava) v masce sítě. Číslo lze také považovat za šířku (v bitech) předpony sítě. IP adresa v notaci CIDR je vždy reprezentována podle standardů pro IPv4 nebo IPv6.

Adresa může označovat konkrétní adresu rozhraní (včetně identifikátoru hostitele, například 10.0.0.1 / 8 ), nebo to může být počáteční adresa celé sítě (pomocí identifikátoru hostitele 0, jako v 10.0.0.0 / 8 nebo ekvivalent 10 / 8 ). Zápis CIDR lze dokonce použít i bez jakékoli IP adresy, např. Když odkazujeme na / 24 jako obecný popis sítě IPv4, která má 24bitovou předponu a 8bitová čísla hostitelů.

Například:

• 198.51.100.14 / 24 představuje adresu IPv4 198.51.100.14 a její přidruženou síťovou předponu 198.51.100.0 , nebo ekvivalentně její masku podsítě 255.255.255.0 , která má 24 předních1bitů.
• blok IPv4 198.51.100.0 / 22 představuje 1024 adres IPv4 od 198.51.100.0 do 198.51.103.255 .
• blok IPv6 2001: db8 :: / 48 představuje blok adres IPv6 od roku 2001: db8: 0: 0: 0: 0: 0: 0 do 2001: db8: 0: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff .
• :: 1 / 128 představujeadresuIPv6loopback. Jeho délka předpony je 128, což je počet bitů v adrese.

V IPv4 se to, čemu se nyní říká zápis CIDR, začalo široce používat až po implementaci CIDR. Nezobrazuje se v původních normách CIDR, které místo toho používaly za lomítkem masku podsítě s tečkami ; například 192.24.12.0 / 255.255.252.0 . Popsat šířku předpony sítě jako jediné číslo ( 192.24.12.0 / 22 ) bylo pro správce sítě snazší konceptualizovat a mentálně vypočítat, takže se postupně začleňovalo do pozdějších standardních dokumentů a do rozhraní pro konfiguraci sítě.

Počet adres v síti nebo podsíti lze vypočítat jako 2 ^{délky adresy - délka předpony} , kde délka adresy je 128 pro IPv6 a 32 pro IPv4. Například v IPv4 dává délka předpony / 29 : 2 ³²⁻²⁹ = 2 ³ = 8 adres.

Masky podsítě

Maska podsítě je bitová maska, která kóduje délku předpony přidruženou k adrese nebo síti IPv4 v notaci se čtyřmi tečkami: 32 bitů, počínaje počtem 1 bitů odpovídajícím délce předpony, končícími 0 bity a kódovanými v čtyřdílný tečkovaný-desetinný formát: 255.255.255.0 . Maska podsítě kóduje stejné informace jako délka předpony, ale předchází příchodu CIDR. V zápisu CIDR jsou bity prefixu vždy souvislé. Masky podsítě byly povoleny RFC  950 určit nesousedící bity, dokud RFC  4632 uvedl, že maska ​​musí být ponechána souvislá. Vzhledem k tomuto omezení maska ​​podsítě a zápis CIDR plní přesně stejnou funkci.

CIDR bloky

CIDR je v zásadě bitový standard založený na předponách pro reprezentaci IP adres a jejich směrovacích vlastností. Usnadňuje směrování tím, že umožňuje seskupování bloků adres do jednotlivých záznamů směrovací tabulky. Tyto skupiny, běžně nazývané CIDR bloky, sdílejí počáteční sekvenci bitů v binární reprezentaci svých IP adres. Bloky IPv4 CIDR se identifikují pomocí syntaxe podobné syntaxi adres IPv4: desetinná adresa s tečkami, za ní lomítko a poté číslo od 0 do 32, tj. Abcd / n . Tečkovaná desetinná část je adresa IPv4. Číslo následující za lomítkem je délka předpony, počet sdílených počátečních bitů, počítáno od nejvýznamnějšího bitu adresy. Při zdůrazňování pouze velikosti sítě se obvykle vynechá adresová část notace. Blok /20 je tedy blok CIDR s blíže neurčenou 20bitovou předponou.

IP adresa je součástí bloku CIDR a říká se, že odpovídá předponě CIDR, pokud jsou počáteční n bity adresy a předpony CIDR stejné. Adresa IPv4 je 32 bitů, takže n -bitová předpona CIDR ponechá 32 -n bitů bezkonkurenční, což znamená, že 2 ^{32− n} adres IPv4 odpovídá dané n -bitové předponě CIDR. Kratší předpony CIDR odpovídají více adresám, zatímco delší předpony odpovídají méně. V případě překrytých bloků CIDR může adresa odpovídat více předponám CIDR různých délek.

CIDR se také používá pro adresy IPv6 a sémantika syntaxe je identická. Délka předpony se může pohybovat od 0 do 128, kvůli většímu počtu bitů v adrese. Podle konvence má však podsíť ve vysílacích sítích MAC vrstvy vždy 64bitové identifikátory hostitele. Větší předpony se jen zřídka používají dokonce i na odkazy point-to-point.

Přiřazení bloků CIDR

Úřad pro přidělování čísel Internetu (IANA) vydává regionálním internetovým registrům (RIR) velké bloky CIDR s krátkou předponou. A / 8 (s více než šestnácti miliony adres) je největší blok, který IANA přidělí. Například 62.0.0.0 / 8 je spravováno RIPE NCC , evropským RIR. RIR, z nichž každý odpovídá za jednu velkou geografickou oblast, jako je Evropa nebo Severní Amerika, tyto bloky dále rozdělují a přidělují podsítě místním internetovým registrům (LIR). Podobné dělení se může opakovat několikrát na nižších úrovních delegování. Sítě koncových uživatelů přijímají podsítě dimenzované podle jejich předpokládané krátkodobé potřeby. Sítě obsluhované jediným ISP jsou doporučeními IETF vybízeny k získání prostoru IP adres přímo od jejich ISP. Sítě obsluhované více poskytovateli internetových služeb mohou naopak získat adresní prostor nezávislý na poskytovateli přímo z příslušného RIR.

Například na konci devadesátých let www.freesoft.org používala IP adresu 208.130.29.33 (od přeřazení). Analýza této adresy identifikovala tři předpony CIDR. 208.128.0.0 / 11 , velký blok CIDR obsahující více než 2 miliony adres, byl společností ARIN (severoamerický RIR) přidělen MCI . Automation Research Systems (ARS), Virginie VAR , si pronajala internetové připojení od MCI a byl jí přidělen blok 208.130.28.0 / 22 , schopný adresovat jen něco málo přes 1000 zařízení. ARS používalo pro své veřejně přístupné servery blok a / 24 , z toho 208.130.29.33 byl jeden. Všechny tyto předpony CIDR by byly použity na různých místech v síti. Mimo síť MCI by byla předpona 208.128.0.0 / 11 použita k nasměrování na provoz MCI vázaný nejen na 208.130.29.33 , ale také na kteroukoli ze zhruba dvou milionů IP adres se stejnými počátečními 11 bity. V síti MCI by se zviditelnilo 208.130.28.0 / 22, které by směrovalo provoz na pronajatou linku obsluhující ARS. Pouze v rámci podnikové sítě ARS by byla použita předpona 208.130.29.0 / 24 .

Bloky IPv4 CIDR

Při běžném používání je první adresa v podsíti, všechna binární nula v identifikátoru hostitele, vyhrazena pro odkazování na samotnou síť, zatímco poslední adresa, všechna binární v identifikátoru hostitele, se používá jako adresa všesměrového vysílání pro síť. ; tím se sníží počet adres dostupných pro hostitele o 2. V důsledku toho by síť a / 31 s jednou binární číslicí v identifikátoru hostitele byla nepoužitelná, protože taková podsíť by po této redukci neposkytovala žádné dostupné adresy hostitelů. RFC  3021 vytváří výjimku z pravidel „host all ones“ a „host all nuly“, aby byly sítě / 31 použitelné pro odkazy typu point-to-point. K adresám / 32 (síť jednoho hostitele) je nutné přistupovat pomocí explicitních pravidel směrování, protože v takové síti není místo pro bránu.

Ve směrovaných podsítích větších než / 31 nebo / 32 se počet dostupných hostitelských adres obvykle sníží o dvě, a to o největší adresu, která je vyhrazena jako vysílací adresa, a nejmenší adresu, která identifikuje samotnou síť.

Bloky IPv6 CIDR

Tabulka předpon CIDR pro IPv6 ukazuje počet odpovídajících ekvivalentních podsítí pro každou předponu a také počet bitů identifikátoru hostitele.

Velká velikost adres použitá v IPv6 umožňovala implementaci celosvětové sumarizace tras a zaručovala dostatečný počet adres na každém místě. Standardní velikost podsítě pro sítě IPv6 je blok / 64 , který je vyžadován pro provoz bezstavové automatické konfigurace adres . Zpočátku IETF doporučuje RFC  3177 jako nejlepší praxe, aby všichni koncoví místa získání / 48 přidělování adres, avšak kritika a přehodnocení skutečných potřeb a praxe vedla k pružnějším doporučení přidělení v RFC  6177 svědčí o podstatně menší příděl podpory některé weby, například blok a / 56 pro domácí sítě.

Tento odkaz na podsíť IPv6 uvádí velikosti podsítí IPv6 . Různé typy síťových odkazů mohou vyžadovat různé velikosti podsítí. Maska podsítě odděluje bity předpony identifikátoru sítě od bitů identifikátoru rozhraní. Výběr menší velikosti předpony způsobí menší počet pokrytých sítí, ale s více adresami v každé síti.

2001:0db8:0123:4567:89ab:cdef:1234:5678
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||||
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||128     Single end-points and loopback
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||127   Point-to-point links (inter-router)
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||124
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |120
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||112
|||| |||| |||| |||| |||| |||| ||108
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |104
|||| |||| |||| |||| |||| |||| 100
|||| |||| |||| |||| |||| |||96
|||| |||| |||| |||| |||| ||92
|||| |||| |||| |||| |||| |88
|||| |||| |||| |||| |||| 84
|||| |||| |||| |||| |||80
|||| |||| |||| |||| ||76
|||| |||| |||| |||| |72
|||| |||| |||| |||| 68
|||| |||| |||| |||64   Single LAN; default prefix size for SLAAC
|||| |||| |||| ||60   Some (very limited) 6rd deployments (/60 = 16 /64 blocks)
|||| |||| |||| |56   Minimal end sites assignment; e.g. home network (/56 = 256 /64 blocks)
|||| |||| |||| 52   /52 block = 4096 /64 blocks
|||| |||| |||48   Typical assignment for larger sites (/48 = 65536 /64 blocks)
|||| |||| ||44
|||| |||| |40
|||| |||| 36   possible future local Internet registry (LIR) extra-small allocations
|||| |||32   LIR minimum allocations
|||| ||28   LIR medium allocations
|||| |24   LIR large allocations
|||| 20   LIR extra large allocations
|||16
||12   Regional Internet registry (RIR) allocations from IANA
|8
4

Agregace předpon

CIDR poskytuje agregaci předpon pro jemnozrnné směrování . Pokud se například shoduje prvních 20 bitů jejich síťových předpon, lze šestnáct souvislých / 24 sítí agregovat a inzerovat do větší sítě jako jeden / 20 záznam směrovací tabulky . Tím se snižuje počet tras, které musí být inzerovány.

Viz také

• Sada internetových protokolů

Reference

Další čtení

• Beztřídní delegace IN-ADDR.ARPA . Březen 1998. doi : 10,17487/RFC2317 . RFC 2317 .
• CIDR a klasické směrování . Srpen 1995. doi : 10,17487/RFC1817 . RFC 1817 .

externí odkazy

• Zpráva CIDR (aktualizováno denně)