网络-CIDR地址分类介绍

CIDR(Classless Inter Domain Routing)改进了传统的IPv4地址分类。传统的IP分类将IP地址直接对应为默认的分类，从而将Internet分割为网络。CIDR在路由表中增加了子网掩码(subnet masking)，从而可以更细分网络。利用CIDR，我们可以灵活的将某个范围的IP地址分配给某个网络。
 
1) IP地址分类
 
在IP接力赛中，我提到，IP地址可以分为如下几类：
 
IP class    From          To                 Subnet Mask
 
A           1.0.0.0       126.255.255.255    255.0.0.0
 
B           128.0.0.0     191.255.255.255    255.255.0.0
 
C           192.0.0.0     223.255.255.255    255.255.255.0
 
这是最初的IPv4地址分类设计。一个IPv4地址总共有32位，可以分为网络(network)和主机(host)两部分。子网掩码(subnet mask)是用于表示哪些位代表了网络部分。比如如下subnet mask 255.0.0.0的二进制表示为：
 
11111111 00000000 00000000 00000000
 
它的前八位为1，所以表示IP地址的前八位为网络部分。而后面的24位代指该网络的各个主机。一个A类网络可以有224台主机，也就是16777216。由于IPv4地址已经分好了类，所以当我们拿到一个IP地址，我们就可以通过上面查到它的子网掩码。(B类，216; C类，28)
 
2) 传统路由表
 
IP分类的方便了IP包的接力。IP包到达某个路由器后，会根据该路由器的路由表(routing table)，来决定接力的下一站。一个传统的路由表看起来是这样的：
 
Destination        Gateway             Iface
 
199.165.145.0      0.0.0.0             eth0
 
199.165.146.0      0.0.0.0             eth1
 
0.0.0.0            199.165.146.8       eth1
 
该路由表代表的网络拓扑如下：
 
 
由于IP分类，我们不需要记录subnet mask。当我们要前往199.165.146.17时，我们已经知道这台主机位于一个C类地址，所以它的子网掩码是255.255.255.0，也就是说199.165.146代表了网络，17代表了主机。
 
3) CIDR路由表
 
然而，由于默认分类，造成了网络只能按照A、B、C的方式存在。假设一个网络(比如MIT的网络)分配了一个A类地址，那么该网络将容许16777216个主机。如果该网络无法用完这些IP地址，这些IP地址将无法被其他网络使用。再比如上面的网络，199.165.145必须作为一个整个的网络存在。如果我们只有10台主机，那么将会有200多个IP地址被浪费。CIDR的本质是在路由表中加入子网掩码，并根据该列信息对网络进行分割，而不是根据默认的A，B，C进行分割。比如：
 
Destination        Gateway             Genmask             Iface
 
199.165.145.254    0.0.0.0             255.255.255.254     eth2
 
199.165.145.0      0.0.0.0             255.255.255.0       eth0
 
199.165.146.0      0.0.0.0             255.255.255.0       eth1
 
0.0.0.0            199.165.146.8       0.0.0.0             eth1
 
根据路由表的第一条记录，
 
199.165.145.254 (IP address) : 11000111 10100101 10010001 11111110
 
255.255.255.254 (subnet mask): 11111111 11111111 11111111 11111110 (31个1，1个0)
 
通过子网掩码可以知道，前31位表示网络，最后一位表示主机。子网掩码总是有连续多个1组成，比如上面的31个1。所以也可记为199.165.145.254/31，来同时表示IP地址和子网掩码。
 
路由器将原来的199.165.145网络中的一部分分割出来。这一网络可以容纳两台电脑，也就是199.165.145.254和199.165.145.255。这个网络对应网卡是eth2。当有IP包通向这两个IP地址时，会前往eth2，而不是eth0。
 
网络拓扑如下：
 
利用CIDR，我们可以将IP地址根据需要进行分割，从而不浪费IP地址。