CIDR详解和ip最长地址前缀匹配

1.CIDR是什么

无类域间路由（CIDR）编址方案

摒弃传统的基于类的地址分配方式，允许使用任意长度的地址前缀，有效提高地址空间的利用率。

就是一个ip加一个网络掩码，不过这个掩码不是之前只有3个值（A类：8，B类：16，C类：24），而是0-32随意的一个值。

例如：

208.12.128.0/17

 

2.如何理解CIDR格式

上图

 

可以理解为一个从0到(2^32-1)长的线段.

掩码32表示n个ip的点，数量n是2^32.

掩码31表示n个小线段1，每个线段1包含2(2^(32-31))个ip点，数量n是2^31.

掩码30表示n个小线段2，每个线段2包含4(2^(32-30))个ip点，2个小线段1(2^(31-30))，数量n是2^30.

以此类推，可以形象的理解成"刻度尺".

 

3.每个CIDR之间的关系

1.相离

见上图

208.12.16/24

208.12.21/24

 

2.相近

见上图

208.12.16/24

208.12.17/24

 

3.包含

如图

208.12.21/24

208.12.16/20

 

为什么2个CIDR不能相交？

2个CIDR假设为ip1/mask1,ip2/mask2.

mask3 = (mask1 > mask2) ? mask2:mask1;

ip1/(mask3) 和ip2/(mask3)只有相等和不相等2种情况。

不相等：相离或相近

相等：包含

形象的可以想象下“刻度尺”，其中就没有相交的情况。

 

4.ip最长地址前缀匹配

1.穷举法

已知一个ip假设为208.12.16.188

查找hash表，key为(ip & mask)

其中mask从32递减到0

最坏时间复杂度=O(32)*hash查找

 

2.最长前缀匹配

ip地址就是一个32bit的数，构建一个bit前缀树进行最长前缀匹配。

最坏时间复杂度=O(32)

 

3.线性表的2分查找

算出每一个CIDR的(ip & mask)值，按此值排序(从小到大)

当要查询一个ip地址时,假设为ip1，找出>ip1的第一个值，此值的左面的值假设为(ip2 & mask2)

判断一下 ip1 & mask2 是否=ip2（根据需要要可以判断一下此ip段的超集，构建线性表时，超集关系就可以得出）。

最坏时间复杂度=O(lg(n)),n为CIDR的数量。