Основной принцип метода CIDR состоит в том, что понятие класса уже не применяется. При использовании этого метода следует помнить, что после получения от Интернет-провайдера адреса и маски (например, длиной 22 бита), организация не имеет права уменьшить длину этой маски (использовать в ней меньше битов), даже если полученный IP-адрес сети относится к классу А. Организации не передаётся в использование весь этот класс, ей только предоставляется возможность применять определенную часть пространства адресов, переданного в её распоряжение. Но, организация может увеличивать длину маски (включать в нее больше битов) и тем самым разбивать свою часть пространства адресов на подсети в соответствии со своими потребностями. Но при этом необходимо тщательно следить за тем, чтобы использовались только адреса из назначенного диапазона.

Предположим, что провайдеру был выделен адрес 206.0.64.0 с сетевым префиксом /18. Тогда для задания индивидуальных адресов остается 14 бит (32-18=14), что позволяет поддерживать до 16 384 (2¹⁴) хостов. В случае использования классов адресов достижение той же цели требует от провайдера выделения 64 адресов класса С.

Если клиенту, которого обслуживает данный провайдер, для своей сети требуется 800 адресов хостов, то провайдер может выделить ему адресный блок 206.0.68.0/22, то есть блок из 1024 (2¹⁰) адресов хостов. При таком выделении клиент получает в свое распоряжение 224 дополнительных адреса. Если следовать классовой адресной схеме, то клиенту потребовалось бы выделить или один адрес класса В, или четыре адреса класса С. При предоставлении одного адреса класса В клиент получает более 64 000 дополнительных адресов. При выделении четырех адресов класса С клиент имеет приемлемое количество адресов, но заодно увеличивается размер таблиц маршрутизации (добавляются четыре записи).

Рассмотрим на практике работу с технологией CIDR . Для этого выберем адресный блок 192.168.168.0/21. На первом этапе запишем индивидуальные номера сетей для этого блока.

В двоичном виде блок представляется следующим образом:

192.168.168.0/21 – 11000000.10101000.10101000.00000000.

Маска, определяемая префиксом /21, на три бита меньше, чем традиционная маска для сети класса С (/24). А это означает, что рассматриваемый блок CIDR идентифицирует блок из 8 (2³) последовательных (упорядоченных) сетей с префиксом /24:

11000000.10101000.10101000.00000000 – 192.168.168.0

11000000.10101000.10101001.00000000 – 192.168.169.0

11000000.10101000.10101010.00000000 – 192.168.170.0

11000000.10101000.10101011.00000000 – 192.168.171.0

11000000.10101000.10101100.00000000 – 192.168.172.0

11000000.10101000.10101101.00000000 – 192.168.173.0

11000000.10101000.10101110.00000000 – 192.168.174.0

11000000.10101000.10101111.00000000 – 192.168.175.0

Другой пример. Требуется объединить набор следующих четырех адресов с префиксом /24 в максимально вместительный адрес:

192.168.146.0/24

192.168.147.0/24

192.168.148.0/24

192.168.149.0/24

Вначале запишем эти адреса в двоичной форме:

192.168.146.0/24 11000000.10101000.10010010.00000000

192.168.147.0/24 11000000.10101000.10010011.00000000

192.168.148.0/24 11000000.10101000.10010100.00000000

192.168.149.0/24 11000000.10101000.10010101.00000000

Следует обратить внимание на то, что рассматриваемый набор из четырех сетей нельзя объединить в один адрес с префиксом /23. Учитывая это, объединение CIDR будет следующим:

192.168.146.0/23

192.168.148.0/23

Если две сети с префиксом /23 нужно объединить в сеть с префиксом /22, то они должны соответственно «помещаться» в один адресный блок /22. Однако раз каждая из полученных сетей с префиксом /23 является членом различных блоков /22, то они не могут быть объединены в блоке /22, хотя объединение в 192.168.144/21 формально действительно. Но такое объединение включало бы четыре адреса сети, которых не было в исходных сетях. Учитывая всё вышеизложенное, отметим, что объединение, состоящее из минимального количества адресных блоков (два), будет иметь префикс /23.

Пример разбиения сети на подсети

Организации выделен блок адресов 220.215.14.0/24. Разбить блок на 4 подсети, наибольшая из которых насчитывает 50 узлов.

На первом этапе необходимое число подсетей необходимо округлить в большую сторону к ближайшей степени числа 2. Поскольку в данном примере число необходимых подсетей равно 4, округлять не нужно. Далее определяется количество бит, нужных для организации 4 подсетей. Для этого представим 4 в виде степени двойки: 4 = 2² . Степень – это и есть количество бит отводимых для номера подсети. Так как сетевой префикс блока равен 24, то расширенный сетевой префикс будет равен 24 + 2 = 26.

Оставшиеся 32 - 26 = 6 бит будут использоваться для номера узла. 6-ю битами можно адресовать: 2⁶ - 2 = 62 узла.

Следующим этапом является нахождение подсетей. Для этого двоичное представление номера подсети, начиная с нуля, подставляется в биты, отведенные для номера подсети.

Для проверки правильности вычислений, следует помнить простое правило: десятичные номера подсетей должны быть кратными номеру первой подсети. Из этого правила можно вывести и другое, упрощающее расчет подсетей: достаточно вычислить адрес первой подсети, а адреса последующих определяются произведением адреса первой на соответствующий номер подсети. В примере легко можно установить адрес третьей подсети, просто умножив 64 * 3 = 192.

Как уже упоминалось, кроме адреса подсети, в котором все биты узловой части равны нулю, есть ещё один служебный адрес – широковещательный. Особенность широковещательного адреса состоит в том, что все биты узловой части равны единице. Рассчитаем широковещательные адреса полученных подсетей:

Легко заметить, что широковещательным адресом является наибольший адрес подсети. Теперь, получив адреса подсетей и их широковещательные адреса, можно построить таблицу используемых адресов:

IP маршрутизация это довольно простой процесс, особенно с точки зрения хоста.

Основная и фундаментальная разница между хостом и маршрутизатором заключается в том, что хост никогда не перенаправляет датаграммы с одного своего интерфейса на другой, тогда как маршрутизатор перенаправляет. Собственно, само понятие «маршрутизация» означает перенаправление датаграммы с сетевого интерфейса, через который датаграмма попала в маршрутизатор, на другой интерфейс, выйдя из которого, датаграмма будет доставлена получателю или другому маршрутизатору. Правила, по которым ОС определяет направление движения датаграмм, хранятся в специальной таблице – таблице маршрутизации. Одна запись в таблице маршрутизации соответствует одному правилу маршрутизации.

В соответствии с общей схемой, IP может получать датаграммы от собственных уровней TCP, UDP, ICMP и IGMP (это датаграммы, формирующиеся здесь же), которые необходимо отправить, однако датаграммы могут быть приняты с какого-либо сетевого интерфейса (эти датаграммы должны быть перенаправлены). Когда датаграмма принята с сетевого интерфейса, IP, во-первых, проверяет, не принадлежит ли ему указанный IP адрес назначения, или не является ли этот IP адрес широковещательным. Если это так, то датаграмма доставляется в модуль протокола, указанный в поле протокола в IP заголовке. Если датаграмма не предназначается для этого IP адреса, и если IP уровень был сконфигурирован для того, чтобы работать как маршрутизатор, то пакет перенаправляется, в этом случае датаграмма обрабатывается, как исходящая.

Каждый пункт таблицы маршрутизации содержит следующую информацию:

1.IP адрес назначения. Это может быть как полный адрес хоста (host address) или адрес сети (network address), что указывается в поле флагов (описывается ниже). Адрес хоста имеет ненулевое значение идентификатора хоста и указывает на один конкретный хост, тогда как адрес сети имеет идентификатор хоста, установленный в 0, и указывает на все хосты, включенные в определенную сеть (Ethernet, Token ring).

2.IP адрес маршрутизатора следующей пересылки (next-hop router), или, иначе говоря, IP адрес следующего маршрутизатора. Маршрутизатор следующей пересылки принадлежит одной из непосредственно подключенных сетей, в которую возможно отправить датаграммы для их доставки. Маршрутизатор следующей пересылки это не конечный пункт назначения, однако, он принимает датаграммы, которые пересылаются, и перенаправляет их в направлении конечного пункта.

3.Флаги. Один флаг указывает, является ли IP адрес пункта назначения адресом сети или адресом хоста. Другой флаг указывает на то, является ли маршрутизатор следующей пересылки действительно маршрутизатором или это непосредственно подключенный интерфейс.

4.Указание сетевого интерфейса, на который должны быть переданы датаграммы для передачи.

IP маршрутизация осуществляется по принципу пересылка-за-пересылкой. Маршрутизатор не знает полный маршрут к пункту назначения (за исключением тех пунктов назначения, которые непосредственно подключены к посылающему хосту). Все, что может предоставить IP маршрутизация – это IP адрес маршрутизатора следующей пересылки, на который посылается датаграмма. При этом делается предположение, что маршрутизатор следующей пересылки ближе к пункту назначения, чем посылающий хост. Также делается предположение, что маршрутизатор следующей пересылки напрямую подключен к посылающему хосту.

IP маршрутизация осуществляет в следующей последовательности:

1.Осуществляется поиск в таблице маршрутизации, при этом ищется пункт, который совпадет с полным адресом пункта назначения (должен совпасть идентификатор сети и идентификатор хоста). Если пункт найден в таблице маршрутизации, пакет посылается на указанный маршрутизатор следующей пересылки или на непосредственно подключенный интерфейс (в зависимости от поля флагов). Как правило, так определяются каналы точка-точка, при этом другой конец такого канала, как правило, является полным IP адресом удаленного хоста.

2.Осуществляется поиск в таблице маршрутизации пункта, который совпадет, как минимум, с идентификатором сети назначения. Если пункт найден, пакет посылается на указанный маршрутизатор следующей пересылки или на непосредственно подключенный интерфейс (в зависимости от поля флагов). Если используются маски переменной длины (VLSM[4]), то из всех записей таблицы маршрутизации с использованием VLSM вычисляются адреса подсетей. Из получившего множества подсетей выбирается та подсеть (и, соответственно, запись в таблице маршрутизации), что имеет наибольшее количество совпавших битов с подсетью, указанной в IP адресе назначения датаграммы. Маршрутизация ко всем хостам, находящимся в сети назначения, осуществляется с использованием этого единственного пункта таблицы маршрутизации.

3.Если не удается найти ни одного маршрута к узлу или к сети для IP-адреса назначения, указанного в IP-датаграмме, будет использоваться маршрут по-умолчанию. Маршрут по-умолчанию обычно перенаправляет IP-датаграмму, для которой не удалось найти более подходящего маршрута, по адресу основного шлюза, которым является маршрутизатор в локальной подсети. Настраивая основной шлюз для каждого сетевого интерфейса, вы, тем самым, создаете маршрут 0.0.0.0 для каждой сетевой платы. Однако в действительности используется только один маршрут по-умолчанию.

Если ни один из шагов не дал положительного результата, датаграмма считается недоставленной. Если недоставленная датаграмма была сгенерирована данным хостом, то обычно возвращается ошибка «хост недоступен» (host unreachable) или «сеть недоступна» (network unreachable). Этот код ошибки возвращается приложению, которое сгенерировало датаграмму.

Как следует из вышеизложенного, маршрутизатор по-умолчанию должен находиться в одной подсети с сетевым интерфейсом, через который к нему направляются датаграммы. В начале всегда осуществляется сравнение на совпадение полного адреса хоста, после чего осуществляется сравнение идентификатора сети^[5]. Только в том случае, если результат обеих сравнений отрицательный, используется маршрут по-умолчанию. Маршруты по-умолчанию и сообщения ICMP о перенаправлении, отправляемые на маршрутизатор следующей пересылки (если для датаграммы выбрано неверное направление по-умолчанию), являются довольно мощными характеристиками IP маршрутизации.

Еще одна фундаментальная характеристика IP маршрутизации заключается в возможности указать маршрут к сети, вместо того, чтобы указывать маршрут к каждому отдельно взятому хосту.

Примеры: