IPv4：超网，你是我的“神”

我们都学过如何把原来的大网络分成几个小网络但是你听说过超网把大量的小网络聚集成一个大网络吗

没有错！今天的主角——超网的形成，就是对IP地址的原有格式进行升级重组，进而产生更加神奇的组网方式。

有多神奇我们继续往下看

01.超网到底是什么。

超网也被称为CIDR。

简单来说就是将多个同类IP地址聚合成一个地址块的方法超网的诞生使我们能够更有效地分配IPv4地址空间

超网的应用可以让IPv6在大规模使用之前，允许互联网的规模继续增长。

02.为什么要组建超网。

在传统的IP地址分类方法中，无论哪种地址，网络号和主机号的长度都是固定的只要这个地址的网络号确定了，就是定长的

这种顽固的分类方式不仅使用起来不灵活，还直接导致路由器交换路由表时产生的信息冗余。

因此，利用路由聚合构建超网有利于减少路由器之间路由信息的交换，从而提高整个互联网的性能，避免路由信息的冗余经过一些聚合操作后，包含成千上万转发信息的原始路由表被转换成只有几个路由表条目的瘦路由表迷你

03.超网是如何聚合的。

接下来我们来看一个小例子，如下图所示在构建超网之前，每一次路由器交换路由信息，R2都会从R1收到五条更新的路由信息

而组建超网会使具有相同网络前缀的IP地址组成一个CIDR地址块，也称为聚合地址块。

把上图中的五个地址转换成二进制后，我们发现它们的前20位都是一样的，所以这20位被拿出来作为地址块中的公共前缀，剩下的12位默认会用0填充作为地址块中的主机号。

这五条地址信息聚合在一起形成一个CIDR地址块:168.100.128.0/20此时，当R2收到R1的路由转发表时，它只会收到一条CIDR地址报文

技巧

CIDR也采用斜线记法，即在IP地址后加一个斜线/，然后写出网络前缀占用的位数。

只要我们知道CIDR地址块中的任意一个地址，然后把地址中的主机号全改成0或者全1，就可以得到这个地址块中的最小地址和最大地址最大地址和最小地址之间的连续地址可以用这个CIDR地址块来表示同时根据地址块中主机号的个数n，我们也可以得到这个地址块中可以分配的地址个数:2n—2

技巧

减2是因为主机号全为0和全为1的两个地址是特殊地址，一般不作为源地址或目的地址。

将聚合的168.100.128.0/20展开成二进制后，就可以很容易的得到这个地址所在的地址块中的最小地址和最大地址，如下表所示。

不难计算出，这个地址块可以包含4096个地址我们可以用地址块中最小的地址和网络前缀中的位数来表示这个地址块例如，上面的最小地址块可以记录为168.100.128.0/20

我们惊讶的发现，这个最小地址和上面说的聚合地址一模一样！

04.超网如何匹配。

既然提到了CIDR地址块，那么与之对应的最长前缀匹配机制就不容忽视。

这是因为在查找路由表条目进行路由选择时，我们可能会得到多个匹配结果这就带来了一个问题:我们应该从这些匹配结果中选择哪条路线

直接公布正确答案:从匹配结果中选择网络前缀最长的路由。

当路由器接收到一个IP数据包时，它会将该数据包的目的IP地址与其本地路由表中的所有路由表条目进行逐位比较，然后选择匹配度最长的路由表条目。

例如:

如果这栋楼的5楼现在收到一封从X部门到Y部门的邮件，Y部门的IP地址已知为192.31.71.128，一台路由器经过5楼的现有路由表条目为192.31.71.0/26和192.31.68.0/22，路由器收到这封邮件后应该发送到哪个下一跳地址。

路由表条目对应的子网掩码的下一跳地址是192 . 31 . 71 . 0/261111111111111 . 1111111 . 1100000192 . 31 . 19192 . 31 . 68 . 0/211111111111 . 111100 . 000000192 . 31 . 89目的地址:192.31.71.128。相应的二进制数是:11000000.000110000001 . 100001

技巧

这里需要说明的是，虽然CIDR已经不使用子网了，但由于目前仍有部分网络使用子网划分和子网掩码，所以CIDR使用的32位地址掩码可以继续称为子网掩码，以便于路由。

比如/20地址块的地址掩码是:111111111111111111111111111000000000在斜线记法中，斜线后面的数字是地址掩码中1的数目

子网掩码的二进制展开和每个路由表条目对应的目的地址进行逻辑and，然后转换成十进制:192.31.71.0，192.31.68.0。操作步骤如下图所示:

我们发现操作后获得的所有地址都与相应的路由表条目匹配，这表明表中的两个路由信息都可以被指定为下一跳地址。

但是！根据最长前缀匹配机制，我们应该选择路由表项1对应的下一跳地址作为转发地址，因为网络前缀越长，地址块越小，路由越具体。

05.总结一下~

CIDR消除了传统的A，B，C类地址和子网划分的概念，更有效地分配IPv4地址空间，使IP地址从三级寻址回归到未分类的二级寻址，如下图所示。

CIDR也使用斜线记法，即在IP地址后加上/，然后表示网络前缀所占的位数CIDR形成一个由具有相同网络前缀的连续IP地址组成的CIDR地址块，即超网

使用CIDR时，路由表中可能会有多个匹配结果在这种情况下，应该从所有的匹配结果中选择能够匹配到更长网络前缀的路由，因为网络前缀越长，其地址块越小，得到的路由就越具体

。

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