Оптимизация назначения IP-адресов. Метод бесклассовой междоменной маршрутизации

Оптимизация назначения IP-адресов

Разработчики Интернета не предвидели той популярности, которую он приобрел в наши дни. Поэтому, они назначали большое количество IP-адресов, не задумываясь о проблеме их доступности в будущем. По мере разрастания Интернета количество доступных адресов стало быстро уменьшаться.

Нехватка доступных IP-адресов была вызвана использованием классов для организации IP-адресов. Система поклассовой IP-адресации оказалась неэффективной по той причине, что в ней учитываются только три фиксированных размера сетей в Интернете (по классам: А, В и С). Появление этих классов стало результатом вполне естественного деления IP-адреса в системе десятичного счисления.

Исчерпание количества свободных IP-адресов привело к созданию новой системы адресации, называемой методом бесклассовой междоменной маршрутизацией (CIDR – Classless Inter-Domain Routing). В этой среде IP-адреса и маски подсети представляются  в двоичном виде, что позволяет дифференцировать традиционные фиксированные размеры сетей. Таким образом, назначение IP-адресов с помощью метода CIDR является более эффективным, чем использование для этой цели метода, основанного на использовании классов.

Метод бесклассовой междоменной маршрутизации

Метод разделения IP-адресов на классы позволяет легко отличить локальные узлы от удаленных узлов и установить маршрут передачи пакета данных к удаленному узлу. Однако по той причине, что этот метод допускает использование сетей только трех фиксированных размеров, возникают такие проблемы, как несоответствие выделенного блока IP-адресов сети. Чтобы преодолеть эти ограничения и создать условия для деления сетей на подсети самых разных размеров, был разработан метод бесклассовой междоменной маршрутизации CIDR.

Ограничения метода поклассовой IP-адресации

В результате бурного роста Интернета стали возникать проблемы, связанные с масштабируемостью. Эти проблемы были вызваны тем, что для назначения IP-адресов сетям, присоединяемых к Интернету, использовался метод поклассовой адресации.

Метод поклассовой адресации имеет три основных ограничения:

·  число незанятых адресов класса В практически исчерпались;

·  таблицы маршрутизации почти полностью заполнены;

·  все имевшиеся в наличии IP-адреса в конечном итоге будут назначены.

Исчерпание количества адресов класса В

Несогласованность сетей, возникшая вследствие применения метода поклассовой адресации, привела к исчерпанию количества адресов класса В. Организация с сетью среднего размера, состоящей из 2000 компьютеров, принадлежит в данной классификации к категории класса В и должна иметь 65534 IP-адреса, несмотря на то, что ей необходимо всего лишь 2000 адресов. Следовательно, 63534 IP-адреса в этой среде не используются.

Заполнение таблиц маршрутизации

Чтобы решить проблему неиспользуемых адресов, можно предложить организации с сетью средних размеров, состоящей из 2000 компьютеров, разделить ее на 8 сетей класса С так, чтобы в каждой из них имелось по 254 компьютера. В результате реализации такого предложения появится 8 маршрутов или путей, каждый из которых будет соответствовать одной сети меньшего размера. Следовательно, каждый маршрутизатор, соединяющий сеть организации с Интернетом, должен будет поддерживать 8 маршрутов для пересылки пакета в эту организацию, что увеличит объем данных в пакетах маршрутизации.

Исчерпание всех IP-адресов

Если по-прежнему применять метод поклассовой адресации, в котором часть адресов не используется, и число не назначенных IP-адресов ограничено, то весь их банк со временем будет исчерпан.

Определение метода CIDR

В методе бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR – Classless Inter-Domain Routing) используется система двоичного счисления, тогда как в методе поклассовой адресации – десятичная.

Больший выбор сетей разных размеров

В методе CIDR все IP-адреса и маски подсети преобразуются в двоичное представление. IP-адреса в методе CIDR представляются наборами из 32 разрядов (4 группы по 8 разрядов) вместо четырех чисел, используемых в системе поклассовой адресации. При таком делении появляется большее количество сетей разных размеров и оптимизируется размещение IP-адресов. В методе CIDR число неиспользуемых адресов невелико, поскольку теперь организации получают то количество IP-адресов, которое значительно ближе к тому, что им действительно требуется.

В методе CIDR маска подсети по умолчанию не выбирается на основе IP-адреса. Вместо этого каждый узел устанавливается с настраиваемой маской подсети, и каждый маршрутизатор пересылает IP-адрес как часть пакета данных. Затем для определения идентификатора сети компьютера, которому предназначен этот пакет, маршрутизатор использует маску подсети, находящуюся в таблице маршрутизации.