到底什么是CIDR（无类域间路由）？-编程知识

【摘要】 CIDR（无类域间路由）是一种用于对互联网IP地址进行聚合和分配的技术。它通过改变IP地址的分配方式，有效地解决了IPv4地址空间不足的问题。本文将详细介绍CIDR的原理、使用方法以及它对互联网的影响，还会针对CIDR出三道例题，相信大家看了本文，一定会完全理解CIDR。什么是CIDR？CIDR是一种用于对IP地址进行聚合和分配的方法。在CIDR之前，互联网使用的是基于类别的IP地址分配方...

CIDR（无类域间路由）是一种用于对互联网IP地址进行聚合和分配的技术。它通过改变IP地址的分配方式，有效地解决了IPv4地址空间不足的问题。

本文将详细介绍CIDR的原理、使用方法以及它对互联网的影响，还会针对CIDR出三道例题，相信大家看了本文，一定会完全理解CIDR。

什么是CIDR？

CIDR是一种用于对IP地址进行聚合和分配的方法。在CIDR之前，互联网使用的是基于类别的IP地址分配方案（例如，A类、B类、C类等）。这种分配方案导致了大量的IP地址浪费和不均匀分配。

CIDR的引入打破了基于类别的划分，引入了可变长度子网掩码（VLSM）的概念。CIDR使用前缀长度来表示IP地址的网络部分的位数，这样就可以更加灵活地分配IP地址，并实现对地址空间的高效利用。

CIDR表示法

CIDR使用一个斜线后跟一个数字来表示前缀长度。例如，192.168.0.0/16表示前16位为网络部分，剩余的位数为主机部分。

通过这种表示法，可以快速判断IP地址属于哪个网络。

CIDR例题

例题1

将以下IP地址划分为合适的CIDR块：

IP地址范围：192.168.0.0 - 192.168.31.255
子网划分要求：每个子网最多包含100台主机

请写出合适的CIDR块（以CIDR表示法表示），并计算划分后的子网数。

解题过程

根据题目要求，我们需要每个子网最多包含100台主机。这意味着每个子网需要有至少7个位的主机位。

我们可以通过找到最大的CIDR块来划分IP地址范围。为了找到最大的CIDR块，我们需要找到最大的子网掩码。

在给定的IP地址范围中，最大的子网掩码为255.255.224.0，对应的CIDR表示为/19。

划分后的子网数可以通过计算2的（32-19）次方得出，即2^13 = 8192。因此，划分后的子网数为8192个。

因此，合适的CIDR块为192.168.0.0/19，并且划分后共有8192个子网。

例题2

给定以下IP地址范围，请将其划分为合适的CIDR块：

IP地址范围：172.16.0.0 - 172.16.255.255
要求每个子网至少包含50台主机

请写出合适的CIDR块（以CIDR表示法表示），并计算划分后的子网数。

解题过程

根据题目要求，每个子网至少需要包含50台主机。这意味着每个子网需要有至少6个位的主机位。

我们可以通过找到最大的CIDR块来划分IP地址范围。为了找到最大的CIDR块，我们需要找到最大的子网掩码。

在给定的IP地址范围中，最大的子网掩码为255.255.0.0，对应的CIDR表示为/16。

划分后的子网数可以通过计算2的（32-16）次方得出，即2^16 = 65536。因此，划分后的子网数为65536个。

然而，每个子网至少需要包含50台主机，因此我们需要进一步划分子网。

通过向右移动CIDR块的网络前缀，我们可以获得更小的子网。为了满足每个子网至少50台主机的要求，我们将CIDR块向右移动6位，得到/22。

划分后的子网数可以通过计算2的（32-22）次方得出，即2^10 = 1024。因此，划分后的子网数为1024个。

因此，合适的CIDR块为172.16.0.0/22，并且划分后共有1024个子网。

例题3

给定以下IP地址和子网掩码，请确定该IP地址所属的网络。

IP地址：192.168.10.50
子网掩码：255.255.255.0

请写出该IP地址所属的网络。

解题过程

要确定该IP地址所属的网络，我们需要将IP地址和子网掩码进行位运算。

将IP地址和子网掩码的每个对应位进行AND运算，得到的结果就是该IP地址所属的网络。

IP地址：    192.168.10.50   ->  11000000.10101000.00001010.00110010
子网掩码：  255.255.255.0   ->  11111111.11111111.11111111.00000000
-------------------------------------------------------------
网络地址：  192.168.10.0    ->  11000000.10101000.00001010.00000000

因此，该IP地址所属的网络为192.168.10.0。

CIDR的优点

CIDR具有以下几个主要优点：

地址空间的高效利用：CIDR可以根据实际需求对IP地址进行更细粒度的划分，避免了IP地址的浪费。这对于IPv4地址空间的紧张是非常重要的。
灵活的地址分配：CIDR允许网络管理员根据需要对IP地址进行分配，而不受固定的类别限制。这样可以更好地适应不同规模和需求的网络。
简化路由表：CIDR可以将多个连续的IP地址块聚合成一个较小的路由表项，减少了路由表的大小和维护成本。这对于互联网路由的可扩展性是非常重要的。

CIDR的应用

CIDR广泛应用于互联网的路由和网络管理中。

以下是CIDR在实际应用中的一些例子：

路由聚合：CIDR可以将多个较小的IP地址块聚合成一个更大的块，以减少路由表的规模。这样可以提高路由器的性能，并降低路由表的更新时间。
子网划分：CIDR允许网络管理员根据需要将一个IP地址块划分为多个子网。这样可以更好地管理和组织网络，提供更好的网络性能和安全性。子网划分可以根据不同的部门、地理位置或功能来进行，使网络管理更加灵活。
IP地址分配：CIDR使得IP地址分配更加灵活和高效。网络管理员可以根据需要分配不同大小的地址块给不同的网络或子网，以满足网络扩展和需求变化的要求。同时，CIDR还支持对私有地址的分配，例如在企业内部构建内部网络时使用私有地址，可以有效地节省公共IP地址的使用。
虚拟专用网络（VPN）：CIDR在构建VPN时也发挥了重要作用。VPN通过在公共网络上建立安全的隧道，使得远程用户可以访问私有网络资源。CIDR允许在VPN中使用私有地址范围，通过网络地址转换（NAT）等技术将私有地址与公共地址进行映射，实现远程访问的安全和可行性。
云计算和大规模网络：CIDR在云计算和大规模网络中也扮演着关键角色。随着云计算的发展，大量的计算资源和虚拟机被部署在云平台上，CIDR可以提供对这些资源的有效管理和分配。在大规模网络中，CIDR可以帮助网络管理员进行路由优化和资源利用的最大化，提高网络性能和效率。

CIDR对互联网的影响

CIDR的引入对互联网产生了深远的影响：

IP地址空间的延续：CIDR的广泛应用延长了IPv4地址空间的使用寿命。通过更高效地分配和管理IP地址，CIDR推迟了IPv4地址枯竭的问题，为互联网的持续发展提供了时间窗口。
路由表的精简和优化：CIDR的使用大大减少了互联网中的路由表规模。聚合和精简的CIDR块减少了路由器之间的路由信息交换，提高了路由的效率和可扩展性。
网络管理的灵活性和效率：CIDR使网络管理更加灵活和高效。网络管理员可以根据需要划分子网、分配地址和管理路由，以适应不断变化的网络需求。
支持新兴技术和应用：CIDR为新兴的云计算、大数据、物联网等技术和应用提供了良好的支持。这些新兴技术通常需要大规模的IP地址分配和管理，而CIDR能够提供灵活的地址分配和有效的路由优化，满足这些技术和应用的需求。
安全性增强：CIDR的广泛应用提高了互联网的安全性。通过有效的地址管理和路由控制，CIDR可以减少潜在的网络攻击和IP地址冲突的风险。同时，CIDR也为网络安全设备（如防火墙、入侵检测系统等）提供了更精确和高效的配置和管理能力。