计算机网络概述计算机网络概述 (24).ppt

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1、4.4.2 构造超网划分子网在一定程度上解决了分类IP地址的不足，然而仍然存在着几乎不可协调的困难：nIPv4地址于2011年2月全部分配完毕。n即使路由表根据目的网络而不是目的地址设计表项，主干网上的路由表中长度仍急剧增长。IP地址的困境n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。n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 nCIDR 消除了传统的 A 类、B

2、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。nCIDR使用任意长度的网络前缀(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。nIP 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 n无分类的两级编址的记法是：IP地址:=,nCIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在 IP 地址后面加上一个斜线“/”，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）。nCIDR 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 C

3、IDR 地址块 n128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址。斜线后面的 20 是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是 12 位。10000000 00001110 00100000 00000000n128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0n128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.47.255 10000000 00001110 00101111 11111111n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 0

4、000000010000000 00001110 00100000 0000000110000000 00001110 00100000 0000001010000000 00001110 00100000 0000001110000000 00001110 00100000 0000010010000000 00001110 00100000 0000010110000000 00001110 00101111 1111101110000000 00001110 00101111 1111110010000000 00001110 00101111 1111110110000000 0000

5、1110 00101111 1111111010000000 00001110 00101111 11111111所有地址的 20 位前缀都是一样的最小地址最大地址构造超网 n前缀长度不超过 23 位的 CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址。n这些 C 类地址用一个CIDR地址块聚合起来就是所说的“超网”。n网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。n一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，我们称这种地址的聚合为路由聚合，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。n路由聚合也称为构造超网(supernetting)。nCIDR 虽然不使用子网了，但仍然使

6、用“掩码”这一名词。n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地址块设想n假设所有IP地址收回，重新分配n使用CIDR地址块按照从上到下的方式进行分配n中国-西南-四川-成都-温江-大学城-财大n示例CIDR 地址块划分举例 因特网206.0.68.0/22206.0.64.0/18成都成都财大人文学院信息学院金融学院会计学院206.0.71.128/26206.0.71.192/26206.0.68.0/25206.0.68.128/25206.0.69.0/25206.0.69.128/2

7、5206.0.70.0/26206.0.70.64/26206.0.70.128/26206.0.70.192/26206.0.70.0/24206.0.71.0/25206.0.71.0/26206.0.71.64/26206.0.71.128/25206.0.68.0/23 单位 地址块 二进制表示 地址数 成都 206.0.64.0/18 11001110.00000000.01*16384 财大 206.0.68.0/22 11001110.00000000.010001*1024 人文 206.0.68.0/23 11001110.00000000.0100010*512 信息 20

8、6.0.70.0/24 11001110.00000000.01000110.*256 金融 206.0.71.0/25 11001110.00000000.01000111.0*128 会计 206.0.71.128/25 11001110.00000000.01000111.1*128CIDR地址块设想n假设所有IP地址收回，重新分配n使用CIDR地址块按照从上到下的方式进行分配n中国-四川-成都-温江-财大n这样分配的好处是？CIDR 地址块划分举例 成都地址块包含 多少个 C 类网络？如果不采用 CIDR 技术，则每一个路由器的路由表对应该地址块有64 个项目。但采用地址聚合后，只需用

9、路由聚合后的 1 个项目 206.0.64.0/18 就能找到该地址块。因特网206.0.68.0/22206.0.64.0/18成都成都财大人文学院信息学院金融学院会计学院206.0.71.128/26206.0.71.192/26206.0.68.0/25206.0.68.128/25206.0.69.0/25206.0.69.128/25206.0.70.0/26206.0.70.64/26206.0.70.128/26206.0.70.192/26206.0.70.0/24206.0.71.0/25206.0.71.0/26206.0.71.64/26206.0.71.128/2520

10、6.0.68.0/23CIDR地址块设想n假设所有IP地址收回，重新分配n使用CIDR地址块按照从上到下的方式进行分配n中国-西南-四川-成都-温江-大学城-财大n这样分配极大地减小了路由表长度。n但能把所有IP地址收回重新分配吗？nIPV6地址分配CIDR实现细节n使用 CIDR 时，路由表的项目由“网络前缀号”和“下一跳地址”组成，形如：n问题：在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。网络前缀网络前缀下一跳地址下一跳地址206.0.68.0/22 R1206.0.68.0/23 R2206.0.70.0/24 R3206.0.71.0/25R4206.0.71.128/25 R5收到的分

11、组的目的地址 D=206.0.71.128路由表中的项目：206.0.68.0/22 （财大）206.0.71.128/25 （会计学院）查找路由表中的第 1 个项目AND D=206.0.01000111.0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 目的地址D 的第 3 个字节转换成二进制。M=11111111 11111111 11111100 00000000206.0.01000100.0与 206.0.68.0/22匹配收到的分组的目的地址 D=206.0.71

12、.128路由表中的项目：206.0.68.0/22 （财大）206.0.71.128/25 （会计学院）再查找路由表中的第 2 个项目AND D=206.0.01000111.10000000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 10000000206.0.71.10000000与 206.0.71.128/25 匹配最长前缀匹配nCIDR编址中，查找路由表时可能会得到不止

13、一个匹配结果。n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)。n网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体。n最长前缀匹配又称为最佳匹配。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n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。n这样带来的问题是？CIDR实现细节n当路由表的项目数很多时，如何减小路由表的查找时间

14、就成为一个非常重要的问题。nCIDR编址中，为了进行更加有效的查找，通常将路由表存放在一种层次的数据结构中，然后自上而下地按层次进行查找。n最常用的就是二叉线索树(binary trie)。n二叉线索树最多32层，每一层对应IP地址中的1个bit。构造二叉线索树 32 位的 IP 地址 唯一前缀01000110 00000000 00000000 00000000 010001010110 00000000 00000000 00000000 010101100001 00000000 00000000 00000000 01110110000 00000010 00000000 00000000 1011010111011 00001010 00000000 00000000 10111000011111110