下一頁
TCP/IP 協定與 Internet 網路：第六章 IP Routing 協定 上一頁 下一頁
翻轉工作室：粘添壽
6-14 CIDR 路徑協定
『無層級網域間路徑選擇』（Classless Inter-Domain Routing, CIDR）是專門用來解決目前 IP 位址不符所需，和減低路由表負荷的問題。最近幾年來 Internet 網路快速成長，很明顯的面臨幾個嚴重的問題，我們將其歸類以下三個問題：
(1) B 級（Class B）的網路位址漸被耗盡。在一個中型的機構裡（或ISP），等級 B 的網路位址空間已漸不符所需，而不得不採用等級 C（Class C）的位址空間。但是等級 C 的每一網路位址只有 254 個主機位址這又嫌太少；然而一個等級 B 的網路位址可容納 65534 個主機位址又太多，一般一個網路位址所管轄的主機並沒有哪麼多。
(2) 路由表過於龐大。網路快速成長造成每一邊界路由器上的路由表過於龐大，當某一封包進入時，必須在這路由表上搜尋最佳路徑太過於費時，又過於龐大的路由表維護也不容易。
(3) 甚至 32 位元的 IP 位址已快被耗盡。
其中第三個問題，32 位元的 IP 位址（IPv4）已漸不符所需，早已提出 IPv6（5-6 節介紹）來解決此問題，但是 IPv6 的實施費用過於龐大，網路上大部份的路由器都必須做適當的修正才可達到，也因此稱之為『未來 IP』（Future IP）。我們希望在最小的變更範圍內可以克服目前所面臨的第一和第二個問題，因此提出網域間路徑選擇技術。
雖然加入 C 級網路位址可以解決等級 B 的網路位址不足的問題，但卻延伸了另一個問題，每一個 C 級網路需要一個路由表，又造成路由表成長過大。譬如一個 ISP 使用到位址區塊 195.10.×.× 等級 C 的位址空間，這個區塊包含著 256 個網路位址，由 195.10.0.× 到 195.10.255.×，並且該 ISP 已將這些網路位址分配所屬的次網路。當執行路徑訊息傳遞時，該 ISP 的路由器必須將這 256 個網路區塊的路由表傳送給它的前端路由器，如此在各路由器之間路由表的傳遞就過於龐大。
6-14-1 CIDR 運作原理
CIDR 便是用來解決 Internet 網路路由表過大的方法，由 RFC 1518 與 RFC 1519 所描述規範，此方法又稱為『超級網域化』（Supernetting）技術。CIDR 的觀念是利用一種方法將若干個 IP 網路位址，組合成一個網域空間，並摘要成一個較小的數字寫入路由表。例如，某 ISP 有 8 個次網路，每一次網路被分配 16 個 C 級的網路位址，而這 16 個網路位址都被分配使用，以致該次網路可將這 16 位址總結（Summarization）成一個次網域，而以一個較小數字表示，並寫入 ISP 的路由表。8 個次網域就構成一個『超級網』（Supernet），也是由一個數字來代表路由，而此 ISP 是由同一點進入 Internet ，則這 8 個次網域只需要一筆路由表紀錄就可以，因此可以大大減低路由表的紀錄空間。
但必須有下列三個條件，才能允許總結發生：
1. 若干個 IP 位址被總結在一起，構成一筆路由路徑，它們的位址必需擁有相同的高位元，也就是說，必需相同的網路位址。
2. 路由表和路徑選擇演算法必需被延伸，才能以 32 位元的 IP 位址和 32 位元的網路遮罩來決定路徑選擇的依據。
3. 正在使用中的路徑選擇協定必需被延伸，以載送 32 位元 IP 以外的 32 位元的網路遮罩。但目前 OSPF 和 RIP 2 都具有攜帶 32 位元之網路遮罩的能力。
由上述三個條件所構成的超級網域化如圖 6-33 所示，假設某一 ISP（或自治系統） 使用到等級 C 的網路位址區塊是 195.10.×.×，而將該位址區塊分配給 8 個次網路使用，每一次網路享有 32 個等級 C 的網路位址，也就是由 8 個次網域構成一個超級網，而各網域之間的路徑選擇就稱為『網域間路徑選擇』（Inter-Domain Routing）。
圖 6-33 超級網架構範例一
每一次網域的 IP 位址都有相同的高位元位址（較高位元之 16 位元），如果以網路遮罩表示為 255.255.224.0，因此，同一網域內（或自治系統之內）之 IP 位址和網路遮罩相配，必定會得到一個和其它網域的數值不同，而將此數值填入路由表，有相同數值的路由值就會被選擇繞送到該網域位址。對於 ISP（或自治系統之外）以外的地區也是一樣，由 192.10.0.0/255.255.0.0 也會得到一個獨立的網路數值，以作為路徑選擇的依據。超級網連結到外部網路是透過『內部邊界閘門』（Interior Border Gateway Protocol, IBGP），因此該 IBGP 就必須具有 CIDR 之功能，同樣的，在外部骨幹網路上的『外部邊界閘門』（External Border Gateway Protocol, EBGP）也必須具備有 CIDR 的功能。
6-14-2 CIDR 路徑選擇
但並非所有等級 C 的網路位址都像圖 6-33 般的簡單分配，如依照等級 C 的位址分配，它的網路位址是前面 24 位元。如圖 6-34 中，有可能將 195.10.×.× 中的某些網路位址分配給其它的 ISP 或地區使用，譬如，195.10.0.× 到 195.10.31.× 分配給另一個 ISP 使用，造成另一個超級網。因此路由值得設定就不能只觀察網路位址的最高位元相同的設定，而且必須增加利用另一個技巧，藉由它的最佳符合（Best Match）的永遠是最長符合（Longest Match）網路遮罩者優先選擇路徑。譬如，EBGP 收到一個目的位址為 195.10.3.34 /255.255.224.0 的封包，它的網路遮罩長度為 19 位元（較高位元為 1 的數目），則優先繞徑到 IBGP-A，如另有一封包的目的位址為 192.10.34.56 /255.255.0.0，則會被轉送到 IBGP 路由器上。
圖 6-34 超級網架構範例二
由以上的介紹，我們大略可將 CIDR 的路徑選擇技術歸略以下重點：
○ 路由表是依照 IP 位址與網路遮罩所建構而成，針對每一路徑是由 IP 位址 + 網路遮罩相配，而以相同的最高位元的網路位址（由網路遮罩所指定），總結成一路徑選擇。（路由表的建構請參考 6-14 節）
○ 路徑選擇是以最長的網路遮罩（較高位元為 1）為優先，雖然有相同的網路位址，但必須搜尋較長網路遮罩為優先路徑選擇。
由上述兩點的觀察，我們已將網路區塊依照『IP 位址 + 網路遮罩』，劃分為多個超級網（Supernet），也是根據整個 32 位元的 IP 位址遮罩運作來決定路徑選擇，不管該 IP 位址是 A 級、B 級或 C 級，都不會有任何差異，因此稱之為『無層級』（Classless），而它的只要運作是網域間（或超級網之間）的路徑選擇，因此稱之為『無層級網域間路徑選擇』（CIDR）。