「Network」- IPv4 地址分类,CIDR, VLSM

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有类网络编址(Classful Network Addressing)

在最开始时,IP 地址根据范围,划分为 A、B、C、D、E 类别。注意,并没有网络掩码的概念(或说,网络掩码是固定的,仅 3 个,255.0.0.0、255.255.0.0、255.255.255.0),网络划分隐藏在 IP 地址中(即 A、B、C、D、E 类别)

Class A,0NNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN

1)格式:以 0 为前缀,后 7 位任意变化;即:0,0000000.0.0.0~0,1111111.255.255.255 ⇒ 0.0.0.0~127.255.255.255
2)掩码:255.0.0.0

私有地址:10.0.0.0 – 10.255.255.255,共 16,777,216 个;

Class B,10NNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN

1)格式:以 10 为前缀,后 14 位任意变化;即:10,000000.000000,00.0.0~10,111111.111111,11.255.255 ⇒ 128.0.0.0~191.255.255.255
2)掩码:255.255.0.0

私有地址:172.16.0.0 – 172.31.255.255,共 1,048,576 个;

Class C,110NNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN

1)格式:以 110 为前缀,后 21 为任意变化,即:192.0.0.0~223.255.255.255
2)掩码:255.255.255.0

私有地址:192.168.0.0 – 192.168.255.255,共 65,536 个;

Class D,1110NNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN

范围:224.0.0.0~239.255.255.255

1110(组播)

Class E,1111NNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN

1)格式:240.0.0.0~255.255.255.255
2)1111(科研)

特殊地址

1)0.0.0.0:未指定地址。在 DHCP 中,报文的源地址为 0.0.0.0 地址;
2)255.255.255.255:有限广播地址。能作为目的地址,发往该网段所有主机(受限于网关)
3)127.0.0.1/8:回环地址。用于测试设备自身的软件系统;
4)169.254.0.0/16:本地链路地址。当主机自动获取地址失败时,可使用该网段中的某个地址进行临时通信;

缺陷缺点

有类网络编址虽然简单,但是这种编址方式会浪费地址范围。

变长子网掩码(VLSM,Variable Length Subnetwork Mask)

核心思想:借助主机位,将某些 主机位 划为 网络位,以创造新的网络。即将若干主机位作为网络位。

192.168.1.7
255.255.255.128,11111111.11111111.11111111.10000000,将前 25 位作为网络位,
此时:网络地址为 192.168.1.0;子网地址是 192.168.1.128;(当然,我们很少这么描述)
主机数量为 27 = 128 个,能用主机数为 126 (去掉网络地址和广播地址)

优点:简化网络管理;合理划分地址、节约 IP 地址空间;
缺点:增加路由表的大小(网络掩码以 255.255.255.255 表示,占 32 位);

注意事项

1)在使用 VLSM 编址时,所采用的路由协议必须能够支持它,包括 RIPv2, OSPF, BGP 等等路由协议;而 RIPv1 不支持 VLSM 编址(因为 RIPv1 报文中并不包含掩码信息,而根本原因就是在有类网络编址中没有网络掩码的概念)
2)我们很少区别“网络掩码”与“子网掩码”,大多数情况下,二者一样。(在划分子网的时候,二者是有区别的,但是也被我们忽略)

子网划分的方法

1)根据子网数目来确定子网的位数;
—- 缺点:浪费地址;优点:简单;
2)根据子网主机数来确定主机位数;
—- 缺点:复杂;优点:节约地址;

无类域间路由协议(CIDR,Classless Inter-Domain Routing)

CIDR 引入了一种新的 IP 地址表示方法,现在通常称为 CIDR 表示法,

用途是汇总路由表,合并路由表为一个更广泛的范围。

CIDR 与 VLSM

VLSM 有助于优化可用地址空间。要知道,在「有类 IP 地址」中,并没有网络掩码的概念(或者说,只有 8/16/),而是将 IP 地址直接划分到 ABCDE 类别中。

CIDR 用于合并路由,以减少核心路由器携带路由信息。比如在 VLSM 中,我们得使用 255.255.0.0 这 32 位来表示子网掩码,而在 CIDR 中,仅需使用 16 来表示。

参考文献

Difference Between CIDR and VLSM (with Comparison Chart, Example and Merits) – Tech Differences