IPv4地址（三）——无分类编址

时间：2014.04.04

地点：基地二楼

以往清明都回家，今年准备破纪录了。

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一、背景

  在分类编址中划分子网和构造超网都没能从实际上解决地址耗尽的问题，反而还使得地址分配和路由变得困难。随着因特网的扩大，我们需要一个更大的地址空间来作为长期解决办法，那就是IPv6，然而临时的解决方案是对IPv4进行无分类编址，即在分配地址时，类别的特权被取消，使用的是可边长度的地址块，这些地址块不属于任何类，以此补偿地址耗尽问题。

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二、可变长度地址块

  在分类编址时整个地址空间被划分为5类，每个组织机构可被授权使用A B C类的任意一个地址块，但这些地址块是预定义的，即这些机构只能从三种尺寸的地址中选择一个。D和E类的唯一地址块保留作特殊用途。在无分类编址时整个地址空间被划分为许多不同大小的地址块，理论上这些地址块可以有1 2 4 8 16....4294967296个地址。唯一的限制是一个地址块中的地址数必须是2的乘方。

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三、两级编址

  在分类编址中，通过将一个地址划分为网络标识和主机标识两部分来提供两级编址。网络标识中指明了网络，主机标识则指明了网络中的一台主机。在无分类编址中也应用了同样的思想。当一个组织被授权使用一个特地址块，该地址块可划分为两部分：前缀部分和后缀部分。某个地址块的所有地址都具有相同的前缀，每个地址块中各地址后缀各不相同。也就是说：在无分类编址中，前缀指明了网络，后缀指明了主机。

  在分类编址中，网络标识的长度n取决于地址的类别，只能取8 16 24三者之一。而在无分类编址中，前缀长度n取决于地址块的尺寸，可以是0,1,2，......32。无分类编址时n的值称为前缀长度，后面部分为32-n 称为后缀长度。总的一句话：在无分类编址中，前缀长度可以在1到32之间的任意值。

1.斜线记法

  通常给定一个地址块中的地址，我们希望从中提取出有关该地址块中的信息。于是网络标识长度或者前缀长度非常重要，不过在分类编址中网络标识长度是固定的，给定一个地址我们就知道该地址的类别，得知对应的网络标识长度。但在无分类编址中，前缀长度需显示给出，于是前缀长度n被附加在地址后面，用斜线隔开，这种记法叫做斜线记法或无分类域间路由选择或CIDER.。这种写法的一个例子就是： 230.8.24.56/20

2.网络掩码

与分类编址思想一样，网络掩码就是一个32位的数，前n位全部置1，后32-n位全部置0

例：

a.在地址12.23.24.78/8 中，网络掩码：255.0.0.0   前缀长度为：8    后缀长度为：24

b.在地址167.199.170.82/27中，网络掩码：255.255.255.224  前缀长度为：27   后缀长度为：5

3.提取地址块的信息

a.块的地址数N=2的（32-n）次方

b.地址块首地址可通过网络掩码对这个地址进行与预算：首地址=（任意地址）AND（网络掩码）

即保留该地址块中任意地址的前n位不变，其余32-n位置0，即可得首地址

c.求末地址可由保留该地址块中任意地址左边n位不变，其余32-n位置1

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四、地址块的分配

分配地址遵循三个原则

1.申请的地址数N必须是2的乘方，这样做是为使得前缀长度值n为整数，从而每块地址数可以是1 2 4 8 16,,,,

2.对于一个地址来说，根据地址数可求出前缀长度。

3.必须是地址空间中连续未分配地址才能被分配给申请的地址块。但是如何选择该地址块的起始地址是有限制的。即起始地址必须能够被地址块的地址数整除。即假设前缀的十进制值为X，那么起始地址就是X X N

例：某ISP申请1000个地址的地址块，按以下地址块被授权

a. 1000不是2的乘方，应该授权1024个地址

b. 既然有1024个地址，那么许后缀10位，于是n=22，N=10

c 起始地址可选择 18.14.12.0（可被1024整除）

于是被授权地址块为 18.14.12.0/22

首地址为：18.14.12.0/22

末地址为：18.14.15.255/22