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什么是CIDR技术？ 它是如何解决路由缩放问题的
- 一. 什么是 CIDR？
- 二. CIDR 是如何工作的？
- 1. 高效地址分配
- 2. 路由聚合（Route Aggregation）
- 3. 精确满足需求
- 三. CIDR 的计算详解
- 1. 子网掩码计算
- 2. 地址范围计算
- 3. 可用 IP 地址计算
- 四. CIDR 如何解决路由缩放问题？
- 五. 总结
前言
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作者：神的孩子都在歌唱
大家好呀，我是 神唱 ，随着互联网规模的快速扩张，路由表的膨胀问题日益严重。想象一下，成千上万条路由记录堆积在路由器中，效率会如何？幸好，无类别域间路由（CIDR，Classless Inter-Domain Routing）技术为我们带来了新的思路。
一. 什么是 CIDR？
CIDR 是一种灵活的 IP 地址分配技术，用于给用户分配 IP地址 以及在 互联网 上有效地 路由IP数据包 的对IP地址进行归类的方法。
CIDR 地址的格式是这样的：
192.168.1.0/24
- 192.168.1.0 是网络地址。
- /24 表示网络前缀长度，也就是前 24 位用来标识网络，剩余的位数标识主机。
为什么需要 CIDR？
- 解决地址浪费：传统的分类方式不够灵活，容易导致地址块分配不匹配实际需求。
- 简化路由表：通过路由聚合，CIDR 将多个地址块整合成一个更大的块，减少路由条目。
二. CIDR 是如何工作的？
1. 高效地址分配
CIDR 的灵活性允许根据实际需求分配地址块。例如，一个小型企业只需 32 个 IP 地址（/27），无需浪费更多资源。
举例：一个网络分配192.168.1.0/27，前 27 位用于标识网络，剩下的 5 位标识主机。该地址块包含 32 个 IP 地址（30 个可用 IP，网络地址和广播地址各占 1 个）。
2. 路由聚合（Route Aggregation）
CIDR 的路由聚合功能大幅减少路由表规模。多个小网络可以被合并成一个大块，从而简化记录。
举例：假设 ISP 分配了以下地址块：
- 192.168.0.0/24
- 192.168.1.0/24
- 192.168.2.0/24
- 192.168.3.0/24
CIDR 可以将其聚合为：
192.168.0.0/22
这样，路由器只需要记录一条路由，而不是四条。
3. 精确满足需求
CIDR 通过灵活的前缀划分，避免了传统分类方法中地址分配过多或过少的问题。例如，小型公司需要 16 个 IP 地址时，可以直接分配/28，而不需要浪费一个完整的/24地址块。
三. CIDR 的计算详解
1. 子网掩码计算
CIDR 前缀与子网掩码密切相关。
例子：
192.168.1.0/24
前缀 /24 对应的子网掩码是：
255.255.255.0
二进制形式为：
11111111.11111111.11111111.00000000
子网掩码中的 1 表示网络部分，0 表示主机部分。
2. 地址范围计算
每个 CIDR 块的网络范围由其前缀长度决定。
例子：
192.168.1.0/24
- 网络部分：前 24 位。
- 主机部分：后 8 位。
将地址转换为二进制：
192.168.1.0 -> 11000000.10101000.00000001.00000000
前 24 位锁定后，主机部分可以变化的范围是：
00000000 到 11111111
因此，该网络的地址范围是：
192.168.1.0 - 192.168.1.255
维基百科有以下案例
如果我们指定一个CIDR块为10.10.1.32/27，则根据CIDR比特位比较，10.10.1.44是属于该块，但10.10.1.90则不是。
3. 可用 IP 地址计算
CIDR 的前缀长度决定了主机地址部分的位数，从而确定一个地址块中有多少可用 IP。
公式：
可用 IP 地址数 = 2^(32 - 前缀长度) - 2
减去的两个地址分别是网络地址和广播地址。
例子：
/24 前缀：
可用地址数 = 2^(32 - 24) - 2 = 256 - 2 = 254
/28 前缀：
可用地址数 = 2^(32 - 28) - 2 = 16 - 2 = 14
四. CIDR 如何解决路由缩放问题？
CIDR 的核心价值在于：
- 减少路由条目：通过聚合多个小网络，减少路由表记录。
- 提高路由效率：条目越少，路由器匹配速度越快。
- 灵活地址分配：满足多样化需求，避免地址浪费。
示例场景：
一个企业网络需要：
- 50 个 IP -> 分配
192.168.1.0/26 - 30 个 IP -> 分配
192.168.1.64/27 - 14 个 IP -> 分配
192.168.1.96/28
通过 CIDR，192.168.1.0/24 可以满足需求，无需浪费多余地址。
五. 总结
CIDR 技术是互联网路由历史上的一次飞跃。它通过灵活的地址划分和路由聚合，让我们得以构建高效而稳定的网络。无论是简化路由表还是优化地址分配，CIDR 都展现了其强大的能力。
作者：神的孩子都在歌唱
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