IPv4 CIDR 無類別域間路由下的 IP 地址劃分

提示

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在閱讀本文章前，建議先閱讀目錄中所指的其它相關文章，若讀者對于 IPv4 的相關知識比較熟悉可以直接閱讀本文，

一. 什么是無類別域間路由（CIDR）

無類別域間路由（Classless Inter-Domain Routing、CIDR）是一個用于給用戶分配IP地址以及在互聯網上有效地路由IP資料包的對IP地址進行歸類的方法，^{參考自百度百科}

CIDR 的出現是為了替代頗具詬病的分類編址，在 CIDR 被采用之前， IP 地址的網路部分被限制為長度為 8、16 或 24 位元，這是一種被稱為分類編址（classful addressing）的編址方案^[1]，也就是將 IP 地址劃分為 A、B、C、D、E 類的編址方案，

隨著互聯網的快速發展，分類編址方案出現了一些問題，例如擴展性差，存在地址浪費，為解決這些問題，且考慮到從 IPv4 到 IPv6 的過度，互聯網工程作業小組在 1993 年發布了一新系列的標準—— RFC 1518 和 RFC 1519 ——以定義新的分配 IP 地址塊和路由 IPv4 資料包的方法，也就是 無類別域間路由 CIDR ，

二. CIDR 的網路劃分

在分類編址方案中，除了以固定大小位數的網路號將網路劃分為 ABCDE 類，還有一個重要的劃分網路手段就是通過子網掩碼對 ABCDE 類 IP 再進行劃分，而 CIDR 方案就是從該角度入手，接下來從一個案例出發，理解分類編址如何過渡到 CIDR 編址，

上表展示了對于一個 IP 地址的兩種編址表示的區別，使用分類編址時，需要原 IP 地址與子網掩碼配套使用，而 CIDR 編址則直接在 IP 地址后跟上了一個 “/24” 的前綴，該前綴表示的也正是子網掩碼，CIDR 編址所做的，其實就是將子網掩碼的位數作為前綴，添加在原 IP 地址的后面，（我也覺得很奇怪為什么這玩意叫前綴，不應該叫后綴嗎）

子網掩碼 255.255.255.240 化為二進制表示法時，前 28 位都為1（轉換方式可參考文章），因此在 CIDR 編址時前綴的數字是 28，最終表示形式為 192.168.1.102/28，

我們繼續關注 CIDR 編址與分類編址的區別，在 192.168.1.102/28 中 28 直接表示子網掩碼為 28 位，則該 IP 的劃分情況如下，

提示

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• 該顏色的 IP 位， 表示該位是 IP 的網路號對應的位
• 該顏色的 IP 位，表示該位是 IP 的子網號對應的位
• 該顏色的 IP 位，表示該位是 IP 的主機號對應的位

在分類編址中黃色的網路號是由其分類決定的，例如上述例子中的 IP 地址屬于 C 類 IP，而 C 類 IP 的網路號是 24 位的，而綠色的是子網號，由子網掩碼劃分得出，最后藍色的是子網號，而在 CIDR 編址時，已經不考慮分類，"/28" 的前綴表示子網掩碼，直接將 IP 的前 28 位標識為網路號，剩余的位為主機號，這樣 CIDR 就實作了對地址的劃分，

經過上述描述，大致對 CIDR 的編址邏輯進行了掌握，接下來強調幾點 CIDR 編址的知識點，

1. IP 相同，子網掩碼不同的 IP 地址不是同一個地址

202.119.100.202/28 與 202.119.100.202/24 IP 相同，但是子網掩碼不同，因此這兩個地址不是同一個地址，
202.119.100.202/28 是在 202.119.100.192/28 網路下的主機地址，
202.119.100.202/24 是在 202.119.100.0/24 下的主機地址，

202.119.100.192/28 或 202.119.100.0/24 也被可以被稱為 CIDR塊，相當于一個網路，因為該地址除了其標識的前 28 位網路號外的主機號全為 0，代表整個網路，

2. 使用 CIDR 可以對網路進行多層劃分

我們查看以下例子，在該例中劃分了三層網路（白色的網路，綠色的網路，藍色網路），其呈現層次關系，其中黃色的是主機 IP，不難發現，隨著網路層次的劃分，子網掩碼的值越來越大，白色的網路層次為 16，綠色的網路層次為 20，藍色的網路層次為24，子網掩碼遞增的大小決定了一個高層網路能夠劃分多少下一層網路，

例如，從白色網路層次的 16，到綠色網路層次的 20，子網掩碼遞增了 4，這意味著在白色的網路層次地址中有 4 位用來劃分子網路，那我們可以計算出，在白色網路層次中可以劃分 2 4 2^4 24 個子網路（該計算與分類編址中使用子網掩碼的計算相同，但是在 CIDR 編碼中不用考慮子網號全為 0 或 1 的情況，因此不需要減 2），

三. CIDR 練習題

1. 網路 120.26.0.0/18 下可以劃分多少個 IP 配置給主機

可知網路號 18 位，則主機號有 32 ? 18 = 14 32 -18 = 14 32?18=14 位，則可劃分 2 14 2^{14} 214 個 IP，
其中要主機號全為 0 與 1 的 IP 不能配置給主機，因此可劃分 2 14 ? 2 2^{14}-2 214?2 個 IP 配置給主機，

提示

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與上文中的網路層次劃分不同，這里之所以要減 2 是因為考慮的是分配給主機而不是分配給子網路，

2. 某主機的 IP 為 120.26.57.7/23，則其屬于的網路 IP 為多少

若要求 120.26.57.7/23 所處的網路，只需要將其主機號全置為 0，得到的 IP 即為網路 IP，因此將 120.26.57.7 轉化為二進制有：

如上表，其所屬網路 IP 為 120.26.56.0/23，

3. 若要在網路 120.26.0.0/18 下再劃分一層有 6 個子網路的網路，且要保證每個子網路能夠容量盡量多的主機，則這 6 個子網路的 IP 分別為多少

若要再劃分 6 個子網路，則下一層子網路的子網掩碼要加大 n，以滿足 2 n > 6 （ n 為 整 數 ） 2^n>6（n為整數） 2n>6（n為整數），顯然 n ≥ 3 n\geq3 n≥3 滿足條件，
當 n = 3 n = 3 n=3 時可保證劃分的子網路可容納的主機最多，則在 120.26.0.0/18 下可劃分：

則在這些子網路 IP 地址中選出 6 個即為答案，

提示

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本次文章的習題講解相比之前的文章講解的沒那么細，若有問題可以評論，會在一天內回復解答，

參考文獻

[1] JAmes F.Kurose, Keith W. Ross.計算機網路自頂向下方法[M].機械工業出版社:北京,2014.9:229.

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