Бесклассовая междоменная маршрутизация
В сентябре 1993 года в документах RFC 1517, RFC 1518, RFC 1519 и RFC 1520 была представлена концепция бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR). Появление этой технологии вызвано резким повышением объема трафика в Internet и, как следствие, все более частым возникновением сбоев. Сбои происходили из-за исчерпания ресурсов магистральных маршрутизаторов. Им приходилось обрабатывать очень большой объем служебной информации, связанной с обновлением маршрутов. Так в 1994 году таблицы маршрутизации магистральных маршрутизаторов в Internet содержали до 70 000 маршрутов. Внедрение технологии CIDR сократило число записей о маршрутах до 30 000. Второй причиной внедрения технологии CIDR явилась реальная опасность нехватки адресного пространства при дальнейшем расширении Internet.
Эта технология позволяет отойти от традиционной схемы классов IP (А, В, С) и более эффективно использовать адресное пространство протокола IP версии 4. Кроме того, CIDR позволяет объединять маршруты. Одной записью в таблице маршрутизации можно описать сотни адресов. Это позволяет значительно уменьшить объем маршрутной информации в магистральных маршрутизаторах Internet.
Технология CIDR вводит понятие обобщенного сетевого префикса. Маршрутизаторы используют этот сетевой префикс для определения границ в IP-адресе между номером сети и номером устройства, вместо традиционной проверки первых трех бит адреса для выяснения класса адреса. Благодаря этому технология CIDR способна поддерживать сети произвольного размера.
В технологии CIDR любая маршрутная информация рассылается маршрутизаторами с указанием сетевого префикса. Длина сетевого префикса в битах служит для определения числа старших бит, которые соответствуют номеру сети в записи таблицы маршрутизации.
Например, пусть в таблице маршрутизации есть адрес с номером сети, занимающим 20 бит, и номером устройства, занимающем 12 бит. Этот адрес отвечает сетевому префиксу длиной 20 бит, что можно записать как /20. При этом IP-адрес подсети с префиксом /20 может быть адресом любого класса (А, В или С). Маршрутизаторы, которые поддерживают технологию CIDR, не определяют класс адреса, вместо этого они полагаются на информацию о сетевом префиксе, пришедшую с маршрутом.
Сетевой префикс можно рассматривать как непрерывный битовый блок в адресном пространстве протокола IP. Сетевой префикс /20 оставляет то же самое количество бит для задания адресов устройств, что и в адресах с разделением на классы, а именно 12 бит, что позволяет поддерживать до 4094 (212-2) адресов устройств. В табл. 9.8 показаны примеры использования обобщенного сетевого префикса /20.
Таблица 9.8. Адреса с префиксом /20
Класс
| Адрес
| Адрес в двоичном виде
|
А
| 10.23.64.0/20
| 00001010.00010111.01000000.00000000
|
В
| 130.5.0.0/20
| 10000010.00000101.00000000.00000000
|
С
| 200.7.128.0/20
| 11001000.00000111.10000000.00000000
|
Так как многие устройства при обработке адресов учитывают принадлежность к определенному классу, то при их настройке необходимо задавать маску подсети. И если администратор вместо маски подсети укажет сетевой префикс, устройство не будет его воспринимать.
Покажем это на примере. В сети с адресом 200.25.16.0 и сетевым префиксом /20 необходимо задействовать 4094 устройства. Если устройства сети не поддерживают технологию CIDR, то они будут интерпретировать этот адрес как адрес класса С с маской 255.255.255.0. При этом оставшихся бит в поле номера устройства не хватит для выделения такого количества адресов. Если же устройства поддерживают технологию CIDR, то для данного адреса может быть указан любой обобщенный сетевой префикс.
Технология CIDR позволяет более эффективно использовать адресное пространство IP. Обычно провайдеры Internet выделяют своим клиентам адреса определенных классов, что приводит к некоторой избыточности. При использовании технологии CIDR провайдеры выделяют такие блоки из выделенного им адресного пространства, которые точно отвечают требованиям клиента, оставляя в то же время открытой возможность расширения сети.
Предположим, что провайдеру выделен адрес 206.0.64.0 с сетевым префиксом /18. При таком префиксе для задания адресов устройств остается 14 бит, что позволяет поддерживать до 16384 (214) устройств. Для поддержки такого же количества устройств при использовании классов адресов потребовалось бы выделить провайдеру 64 адреса класса С.
Если клиенту требуется 800 адресов устройств, то провайдер может выделить ему адресный блок 206.0.68.0 /22, то есть блок с 1024 (210, 32-22=10) адресами устройств. При этом клиент получает в свое распоряжение 224 дополнительных адреса. В соответствии с классовой адресной схемой клиенту пришлось бы выделить либо один адрес класса В, либо четыре адреса класса С. При выделении одного адреса класса В клиент получает 64 000 лишних адресов. При выделении четырех адресов класса С клиент получает достаточное количество адресов, но при этом в его сети увеличивается размер таблиц маршрутизации (добавляются четыре записи вместо одной) — см. табл. 9.9.
Таблица 9.9. Схема выделения адресов с префиксом и традиционная схема
Выделение по схеме с префиксом
| ||
Блок адресов провайдера
| 206.0.64.0/18
| 11001110.00000000.01000000.00000000
|
Блок адресов клиента
| 206.0.68.0/22
| 11001110.00000000.01000100.00000000
|
Выделение по традиционной схеме
| ||
Адрес #0 класса С
| 206.0.68.0/24
| 11001110.00000000.01000100.00000000
|
Адрес #1 класса С
| 206.0.69.0/24
| 11001110.00000000.01000101.00000000
|
Адрес #2 класса С
| 206.0.70.0/24
| 11001110.00000000.01000110.00000000
|
Адрес #3 класса С
| 206.0.71.0/24
| 11001110.00000000.01000111.00000000
|
Предположим теперь, что провайдеру выделен адресный блок 200.25.0.0 /16. Нетрудно подсчитать, что устройствам можно назначить до 65 536 (216) адресов. Из этого блока провайдер хочет выделить адресный блок 200.25.16.0 /20, который поддерживает до 4096 (212) адресов. При использовании классов провайдеру потребовалось бы 16 адресов класса С (табл. 9.10).
Таблица 9.10. Пример выделения адресного пространства
Сеть#0
| 200.25.16.0/24
| 11001000.00011001.00010000.00000000
|
Сеть #1
| 200.25.17.0/24
| 11001000.00011001.00010001.00000000
|
Сеть #2
| 200.25.18.0/24
| 11001000.00011001.00010010.00000000
|
…
| ||
Сеть #14
| 200.25.30.0/24
| 11001000.00011001.00011101.00000000
|
Сеть #15
| 200.25.31.0/24
| 11001000.00011001.00011111.00000000
|
Более наглядно различие между схемой с классами и технологией CIDR можно продемонстрировать при помощи круговых диаграмм. В рассмотренном примере адресное пространство можно изобразить в виде круга, разделенного на 16 одинаковых секторов (рис. 9.15). Каждый сектор соответствует одной сети класса С. Изменение в классе адресов приводит к изменению количества секторов, но сектора в любом случае имеют одинаковые размеры.
При использовании технологии CIDR провайдер может делить адресное пространство на сектора произвольного размера. Предположим, провайдер обслуживает четыре организации — А, В, С и D. Организации А необходима половина всего адресного пространства провайдера. Организации В достаточно четверти этого пространства, а организациям С и D требуется по одной восьмой адресного пространства. Тогда выделение адресного пространства совершается за три шага. На первом шаге адресный блок провайдера 200.25.16.0 /20 делится на две равные части. Каждая из них поддерживает до 2048 (211) адресов устройств (табл. 9.11).
Таблица 9.11. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 1
Блок адресов провайдера
| 200.25.16.0/20
| 11001000.00011001.00010000.00000000
|
Организация А
| 200.25.16.0/21
| 11001000.00011001.00010001.00000000
|
Остаток после шага 1
| 200.25.24.0/21
| 11001000.00011001.00011010.00000000
|
Сетевой префикс /21, указанный в табл. 9.11, получается следующим образом. Провайдер имеет 4096 адресов устройств. При делении адресного пространства на две равные части организация А получает 2048 адресов. Для этого требуется 11-битовое поле номера устройства. Поэтому сетевой префикс получается равным /21 (32-11).
На втором шаге оставшаяся половина вновь разбивается на две равные части. Каждая из них поддерживает до 1024 (210) адресов устройств. Сетевой префикс равен /22 (32-10) - см. табл. 9.12.
Таблица 9.12. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 2
Остаток после шага 1
| 200.25.24.0/21
| 11001000.00011001.00011000.00000000
|
Организация В
| 200.25.24.0/22
| 11001000.00011001.00011000.00000000
|
Остаток после шага 2
| 200.25.28.0/22
| 11001000.00011001.00011100.00000000
|
На третьем шаге оставшийся резервный блок также разбивается на две равные части (512 (29) адресов устройств, префикс /23 (32-9), табл. 9.13).
Таблица 9.13. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 3
Остаток после шага 2
| 200.25.28.0/22
| 11001000.00011001.00011100.00000000
|
Организация С
| 200.25.28.0/23
| 11001000.00011001.00011100.00000000
|
Организация D
| 200.25.30.0/23
| 11001000.00011001.00011110.00000000
|
По завершении шага 3 все адресное пространство исчерпано. Итоговая схема распределения адресов показана на рис. 9.16.
Технология CIDR требует соблюдения трех основных условий:
в служебных сообщениях протокола маршрутизации должна передаваться информация об обобщенном сетевом префиксе;
технология «наибольшего совпадения» должна поддерживаться всеми маршрутизаторами;
для объединения маршрутов адреса должны присваиваться в соответствии с сетевой топологией.
Технология CIDR позволяет избежать неконтролируемого роста таблиц маршрутизации в Internet. Для уменьшения объема маршрутной информации Internet поделен на адресные домены. Внутри каждого домена циркулирует только внутренняя маршрутная информация о его сетях. За пределами домена маршрутизаторы используют только общий префикс сетей домена — одна запись в таблице маршрутизации соответствует множеству сетей.
Необходимо учитывать, что объединение маршрутов не происходит автоматически. Администратор должен настроить каждый маршрутизатор. При этом важно помнить, что технология CIDR является частью нового протокола политики маршрутизации BGP-4. Внедрение CIDR позволит увеличить число сетей, подключенных к Internet, не «раздувая» таблицы маршрутизации.
Технология CIDR и маски подсетей переменной длины позволяют делить адресное пространство на небольшие части подходящего размера. Основное различие между этими технологиями в том, что при использовании маски подсетей переменной длины разбиение (рекурсия) выполняется в адресном пространстве, присвоенном организации. Схема разделения определяется внутри организации. Технология CIDR позволяет делить адресное пространство уже на уровне провайдеров.
- Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия
- Часть I основы корпоративных сетей.
- 1. Базовые сетевые технологии
- Соединения и каналы
- Технологии b-isdn и atm
- Технология Frame Relay
- Технология isdn
- Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- Технология sonet
- Технология smds
- Технология Ethernet
- Дальнейшее развитие технологии Ethernet
- Технология 100vg-AnyLan
- 2. Методология построения корпоративной сети
- Сравнение современных технологий передачи данных
- Требования к сети
- Архитектура сети
- Магистраль на базе коммутации ячеек
- Маршрутизация
- Коммутация
- Выделение маршрутов
- Сетевые шаблоны
- Сетевой шаблон глобальной сети
- Сетевой шаблон городской сети
- Шаблон городской сети с технологией sonet/sdh
- Шаблон городской сети с передачей atm поверх sonet/sdh
- Шаблон городской сети, как расширенной локальной сети
- Сетевой шаблон центрального офиса
- Реализация доступа и магистрали
- Критерии выбора технологии
- 3. Качество обслуживания в современных сетях
- Характеристики трафика
- Трафик разных приложений
- Качество обслуживания «на самоокупаемости»
- Обзор технологий качества обслуживания
- Обеспечение перекрывающей пропускной способности
- Приоритетные очереди в маршрутизаторах
- Протокол резервирования ресурсов
- Установление приоритетов в виртуальных сетях
- Качество обслуживания в сетях Frame Relay
- Качество обслуживания в сетях atm
- Рекомендации
- 4. Модель и уровни osi
- Эталонная модель osi
- Протоколы и интерфейсы
- Уровни модели osi Физический уровень
- Канальный уровень
- Сетевой уровень
- Транспортный уровень
- Сеансовый уровень
- Уровень представления
- Прикладной уровень
- Назначение уровней модели osi
- 5. Основные типы сетевых устройств
- Витая пара
- Коаксиальный кабель
- Оптоволоконный кабель
- Сетевые адаптеры
- Концентраторы
- Коммутаторы
- Коммутация «на лету»
- Коммутация с буферизацией
- Бесфрагментная коммутация
- Дополнительные функции коммутаторов
- Протокол stp
- Протокол stp и виртуальные сети
- Протокол stp: заключение
- Маршрутизаторы
- Брандмауэры
- Часть II стек протоколов тср/ip
- 6. Ip и другие протоколы нижнего уровня
- Протокол ip
- Протокол arp
- Протокол 1смр
- Протокол udp
- Протокол rtp
- Адресная схема протокола ip
- 7. Протокол tcp
- Формат заголовка
- Состояние системы
- Блок управления передачей
- Установление и закрытие соединений
- Плавающее окно
- Пропускная способность
- Контроль за перегрузками
- Управление потоком данных
- Политики отправки и приема сегментов
- Таймер повторной передачи
- Адаптивный таймер повторной передачи
- Узкие места в сети
- Протокол tcp в сетях atm
- 8. Маршрутицазия протокола ip
- Автономные системы
- Подсети
- Маска подсети
- Протокол rip
- Маска подсети переменной длины
- 9. Протоколы маршрутизации Протокол ospf
- Протоколы igrp и eigrp
- Протоколы политики маршрутизации egp и bgp
- Протокол igmp
- Алгоритмы построения дерева доставки
- Магистраль mbone
- Протоколы групповой маршрутизации Протокол dvmrp
- Протокол mospf
- Протокол рiм
- Бесклассовая междоменная маршрутизация
- Часть III Технология atm
- 10. Введение в технологию атм
- Появление atm
- Форум atm
- Основные компоненты atm
- Уровни atm
- Уровень адаптации atm
- Уровень atm
- Физический уровень
- Прямая передача ячеек
- Использование транспортных кадров
- Использование plcp
- Интерфейсы atm
- Мультиплексирование в сетях atm
- Инверсное мультиплексирование
- Безопасность в сетях atm
- Сигнализация atm
- 11. Основы технологии атм Соединения atm
- Сети без установления соединения
- Сети с установлением соединения
- Виртуальные соединения в сетях atm
- Типы виртуальных соединений
- Виртуальные пути и виртуальные каналы
- Установление соединений atm
- Ячейки atm
- Сети с передачей ячеек
- Формат ячеек atm
- Ячейки формата uni
- Ячейки формата nn1
- Подготовка ячеек к передаче
- Уровень адаптации aal1
- Уровень адаптации aal3/4
- Уровень адаптации aal5
- Адресация atm
- Адрес dcc aesa
- Адреса icd и е.164 aesa
- Управление адресами
- 12. Коммутация и маршрутизация в атм Коммутаторы atm
- Архитектура коммутаторов atm
- Интеграционные функции коммутаторов
- Управляемость
- Маршрутизация в atm
- Протокол маршрутизации запросов pnni
- Протокол сигнализации pnni
- Качество обслуживания
- Протокол tcp
- Протокол udp
- Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных
- Организация очередей в маршрутизаторе
- Метод явного контроля скорости
- 14. Интегрированные и дифференцированные услуги Качество обслуживания
- Интегрированные услуги
- Сервисные уровни обслуживания
- Сервисное управление нагрузкой
- Гарантируемое обслуживание
- Протокол резервирования ресурсов rsvp
- Стили резервирования
- Развитие сетей с is
- Дифференцированные услуги
- Архитектура системы с предоставлением ds
- Граничные устройства домена ds
- Внутренние устройства домена ds
- Выходные домены
- Использование протокола rsvp в сетях с ds
- 15. Управление трафиком в атм
- Трафик-контракт
- Параметры трафика
- Категории сервиса
- Связь механизмов управления трафиком
- Контроль за установлением соединения
- Контроль за использованием полосы пропускания
- Формирование трафика
- Контроль потока abr
- Контроль приоритетов
- Организация очередей в коммутаторах
- Реализация очередей для службы ubr
- Реализация очередей для службы abr
- Методы отбрасывания пакетов
- Адаптивное управление буферами в коммутаторах
- 16. Интеграция с атм
- Протокол ip поверх atm
- Передача ip-Дейтаграмм по сети atm
- Взаимодействие устройств в одной логической подсети
- Групповая доставка информации в сети atm
- Взаимодействие устройств в разных логических подсетях
- Протокол nhrp
- Оценка потерь при работе протокола ip поверх atm
- Передача ip-дейтаграмм в кадрах sonet
- Технология эмуляции локальной сети — lane
- Концепция lane
- Технология мроа
- Клиент мроа
- Сервер мроа
- Взаимодействие технологий мроа и nhrp
- Масштабируемость в глобальных сетях
- Технология Tag Switching фирмы Cisco
- Технология aris фирмы ibm
- Технология mpls комитета ietf
- Перспективные разработки. Рекомендации
- Взаимодействие технологий atm и Frame Relay
- 17. Интеграция маршрутизации и коммуникации
- Общие вопросы выбора технологий
- Коммутирующие маршрутизаторы
- Коммутация третьего уровня в atm
- Технологии фирм Ipsilon и Toshiba
- Технология FastIp фирмы 3Com
- Технология NetFlow фирмы Cisco
- Технология SecureFast фирмы Cabletron
- Технология Multiprotocol Switched Services фирмы ibm
- 18. Мультимедиа в сети
- Передача видеоинформации
- Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
- Некоторые рекомендации по созданию сетей atm с видео
- Передача голоса
- Часть V Приложения
- 1. Стандарты стека протоколов tcp/ip
- 2. Порты протоколов tcp и udp
- 3. Выделение ip - подсетей
- 4. Теория очередей и расчет параметров сети
- 5. Организации по стандартизации
- 6 Список фирм - членов Форума атм
- 7. Спецификации Форума атм
- 8. Список терминов
- 9. Список литературы Основная литература
- Дополнительная литература Технология atm и протокол ip поверх atm
- Технология качества обслуживания
- Система ip-адресаиии
- Некоторые ресурсы Internet
- Алфавитный указатель
- Оглавление
- Часть I 3
- Часть II 109
- Часть III Технология atm 207
- Часть IV 269
- Часть V Приложения 402