TCP/IP卷一:06---Internet地址之（IP前缀和聚合）
前言
20世纪90年代初，在采用子网寻址缓解增长带来的痛苦后，Internet开始面临更严重的规模问题。有三个问题很重要，需要立即引起注意：
- ①到1994年，一半以上的B类地址已被分配。预计，B类地址空间大约在1995年将被用尽
- ②32位的IPv4地址被认为不足以应付Internet在21世纪初的预期规模
- ③全球性路由表的条目数(每个网络号对应一条)，1995年大约为65000个条目,目前 仍在增长中。随着越来越多A类、 B类和C类路由条目的出现，路由性能将受到影响
从1992年开始，这些问题受到吧LETF中的ROAD (路由和寻址)小组的关注。他们认为问题1和3将很快来临，问题2需要一个长期的解决方案。他们提出的短期解决方案是有效清除IP地址的分类缺陷，并提高层次化分配的IP地址的聚合能力。这些措施将有助于解决问题1和3。IPv6被设想用于解决问题2
一、前缀（CIDR）
- 概念：为了帮助缓解IPv4地址(特别是B类地址)的压力，分类寻址方案通常使用一个类似 VLSM的方案，扩展Internet路由系统以支持无类别域间路由(CIDR)
- 特点：这提供了一种方便的分配连续地址范围的方式，包含多于255台但少于65536台主机。也就是说，不只是单个B类或多个C类网络号可分配给站点。此类IP地址没有类别，能够分配各种尺寸的IP地址快
CIDR掩码：
- 使用CIDR，未经过预定义的任何地址范围可作为一个类的一部分，但需要一个类似于子网掩码的掩码，有时也称为CIDR掩码
- CIDR掩码特点：与普通的子网掩码不同，CIDR掩码不再局限于一个站点，而对全球性路由系统都是可见的
- 因此，除了网络号之外，核心Internet路由器必须能解释和处理掩码。这个数字组合称为网络前缀，它用于IPv4和IPv6地址管理
格式
- 消除一个IP地址中网络和主机号的预定义分隔，然后取IP地址的前n位作为前缀，IP最后跟着一个/字符，后面为前缀的长度
- 对于IPv4，(前缀长度)的值通常在范围0 - 32；对于IPv6，通常在范围0~128
在这个表中,由前缀来定义并固定的位被圈在一个框中。剩余位可设置为0和1的任意组合
二、聚合
- 为什么要使用聚合：通过上面的设置IP前缀，解决了IP地址不够用的情况，但是还没有解决第三个问题（并没有帮助减少路由表条目数，路由器检查每个到达的数据报中的目的IP地址，找到一 条匹配的路由表条目，并从该条目中提取数据报的“下一跳”。因此在地址过多时，路由器的检查工作会降低网络的效率）
- 聚合的规则：通过将相邻的多个IP前缀合并成一个短前缀(称为一 个聚合或汇聚)，可以覆盖更多地址空间
分层路由思想
- 由来：为了维护Internet中到所有目的地的最短路径的同时，又能够显著减少路由表条目数。最有名的方法是20世纪70年代末由Kleiurock和Kamoun发表的分层路由研究
- 原理：现,如果将网络拓扑排列为一棵树，并且以对 这个网络拓扑“敏感的”方式来分配地址,这样可获得一个非常小的路由表，同时保持到所有目的地的最短路径。
演示案例
- 左侧的a：左侧的IP地址都是随机排列的，没有规则。根（顶级）路由器IP为“19.12.4.8”。那么根路由器就需要记录9个条目（分别为下面的8个主机+网络其他部分）
- 右侧的b：右侧的IP地址是有规律的排列的。根（顶级）路由器的IP为“19.0.0.1”，而该根路由器只需要记录3个条目（分别为下面的2个主机+网络其他部分）。其他路由器以递归的方式且以和根路由器相同的条目记录规则来记录条目
右侧树中的任意路由器，需要的条目数都不会超过它拥有的链路数。这是这种特殊的地址分配方法所带来的直接结果。即使越来越多的路由器加人右侧所示的树中，这个良好的属性也保持不变。这就是分层路由思想的精髓
聚合演示案例
注意：/后面的为IP前缀
- 第一步：190.154.27.0/26和190.154.27.64/26相邻，因此可被聚合为“190.154.27.0/25”，接着还剩下一个前缀190.154.27.192/26
- 第二步：这一步添加了一个新的前缀“190.154.27.128/26”。然后192.154.27.192/26与新前缀聚合为“190.154.27.128/25”
- 第三步：然后190.154.27.0/25与190.154.27.128/25聚合为“190.154.27.0/24”前缀
- 第四步：添加一个新前缀“190.154.26.0/24”，然后新前缀与190.154.27.0/24聚合
- 第五步：最终聚合为“190.154.26.0/23”
最终，原来的三个前缀和新加入的两个前缀最终聚合成一个前缀
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