クラスレスドメイン間ルーティング

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クラスレスドメイン間ルーティングCIDR / ˈsaɪdərˈsɪ- / )は、 IPアドレス割り当てIPルーティング方法ですインターネット技術特別調査委員会は、インターネット上の以前のクラスフルネットワークアドレス指定アーキテクチャを置き換えるために、1993年にCIDRを導入しましたその目標は、インターネット全体のルーター上のルーティングテーブルの成長を遅らせ、 IPv4アドレスの急速な枯渇を遅らせることでした。[1] [2]

IPアドレスは、アドレス内の2つのビットグループで構成されると説明されています。最上位ビットは、ネットワーク全体またはサブネットを識別するネットワークプレフィックスであり、最下位セットは、ホストの特定のインターフェイスを指定するホスト識別子を形成します。そのネットワーク上。この分割は、IPネットワーク間のトラフィックルーティングの基礎として、およびアドレス割り当てポリシーのために使用されます。

IPv4のクラスフルネットワーク設計では、ネットワークプレフィックスが1つ以上の8ビットグループとしてサイズ設定され、クラスA、B、またはCアドレスのブロックが生成されますが、CIDRアドレス空間では、任意のアドレスのインターネットサービスプロバイダーエンドユーザーに割り当てられます-ビット境界。ただし、 IPv6では、インターフェイス識別子のサイズは慣例により64ビットに固定されており、小さいサブネットがエンドユーザーに割り当てられることはありません。

CIDRにはいくつかの概念が含まれます。これは、任意の長さのプレフィックスを指定できる可変長サブネットマスクVLSM )に基づいています。CIDRは、IPアドレスの新しい表現方法を導入しました。これは、現在一般にCIDR表記として知られています。この方法では、アドレスまたはルーティングプレフィックスに、IPv4の場合は192.0.2.0 / 24など、プレフィックスのビット数を示す接尾辞が書き込まれます。 2001:db8 :: / 32(IPv6の場合)。CIDRは、実際のおよび短期的に予測されるニーズに基づいて、アドレスブロックを組織に割り当てる管理プロセスを導入しました。複数の連続するプレフィックスの集約により、スーパーネットが生成されました大規模なインターネットでは、可能な場合は常に集約としてアドバタイズされるため、グローバルルーティングテーブルのエントリ数が減少します。

背景

IPアドレスは、ネットワーク識別プレフィックスとそのネットワーク内のホスト識別子の2つの部分で構成されていると解釈されます。特定のIPネットワークへのパケットのルーティングを自動化する場合、問題は、アドレスのビット数がネットワークプレフィックスに含まれ、ホスト識別子に含まれるビット数です。以前のIPv4 クラスフルネットワークアーキテクチャでは、32ビットIPアドレスの上位3ビットが、ネットワークプレフィックスに含まれるビット数を定義していました。[3]

上位3ビット ネットワークプレフィックスビット ホスト識別子ビット クラス IPアドレスの例
000から011 8 24 クラスA 44.0.0.1
100から101 16 16 クラスB 128.32.0.1
110 24 8 クラスC 192.12.33.3

このシステムの利点は、それ以上の情報がなくても、任意のIPアドレスのネットワークプレフィックスを決定できることです。欠点は、使用できるサイズが3つしかないため、ネットワークは通常、ほとんどの組織が使用するには大きすぎるか小さすぎるためです。最小の割り当ておよびルーティングブロックには256個のアドレスが含まれていました。これは、個人または部門のネットワークに必要な数よりも大きいですが、ほとんどの企業には小さすぎます。次に大きいブロックには65536個のアドレスが含まれていました。これは、大規模な組織でも効率的に使用するには大きすぎます。しかし、 65536以上を必要とするネットワークユーザーの場合アドレス、他の唯一のサイズはそれらに非常に多く、1600万以上を与えました。これにより、アドレスの使用が非効率になり、ルーティングも非効率になりました。これは、個別のルートアナウンスを備えた多数の割り当てられたクラスCネットワークが必要であり、ルート集約の機会がほとんどなく、地理的に分散しているためです。

ドメインネームシステム(DNS)の発明後のインターネットの最初の10年間で、IPアドレス空間の割り当てとIPパケットのルーティングというクラスフルネットワークスキームに基づいて考案されたシステムはスケーラブルではないことが明らかになりました。[4]これにより、サブネット化とCIDRが次々と開発されました。上位3つのアドレスビットに基づく以前は意味のあるクラスの区別が削除され、新しいシステムは、クラスフルとして知られるようになった古いシステムに対して、クラスレスであると説明されました。ルーティングプロトコルは、インターネットアドレスだけでなく、それらに一致するサブネットマスクも伝送するように改訂されました。CIDRを実装するには、インターネット上のすべてのホストとルーターを小さな方法で再プログラムする必要がありました。インターネットが急速な成長期に入ったとき、小さな偉業はありませんでした。1993年に、インターネット技術特別調査委員会は、IPアドレスブロックの割り当てのこの新しい概念とIPv4パケットをルーティングする新しい方法を定義するために、新しい一連の標準、RFC1518およびRFC1519を公開し ました。仕様の更新バージョンは、2006年にRFC4632として公開されました。 [5]  

さまざまな代替案を試した後、クラスレスドメイン間ルーティングは可変長サブネットマスク(VLSM)に基づいていました。これにより、各ネットワークをさまざまな2の累乗のサブネットに割り当てたり分割したりできるようになります。ローカルのニーズに合わせて、各ネットワークまたはサブネットのサイズを適切に設定します。RFC 950では、代替案の1つとして可変長サブネットマスクが言及されていました。[6] 一般的な操作のためにアドレスをグループ化する手法は、Carl-HerbertRokitanskyによって最初に提案されたクラスターアドレス指定の概念に基づいていました。[7] [8] 

CIDR表記

CIDR表記は、IPアドレスとそれに関連するネットワークマスクをコンパクトに表したものです。この表記は、1980年代にPhilKarnによって発明されました。[9] [10] CIDR表記は、IPアドレス、スラッシュ( '/')文字、および10進数を指定します。10進数は、ネットワークマスクの連続する先頭の1ビット(左から右)の数です。この数は、ネットワークプレフィックスの幅(ビット単位)と考えることもできます。CIDR表記のIPアドレスは、常にIPv4またはIPv6の標準に従って表されます。

アドレスは、特定のインターフェイスアドレス( 10.0.0.1 / 8などのホスト識別子を含む)を示す場合もあれば、ネットワーク全体の開始アドレス(10.0.0.0 / 8などのように0のホスト識別子を使用する)の場合もあります。同等10/8 CIDR表記は、IPアドレスがまったくない場合でも使用できます。たとえば、24ビットのプレフィックスと8ビットのホスト番号を持つIPv4ネットワークの一般的な説明として / 24を参照する場合などです。

例えば:

  • 198.51.100.14 / 24は、IPv4アドレス198.51.100.14とそれに関連するネットワークプレフィックス198.51.100.0、または同等に、24個の先行1ビットを持つサブネットマスク255.255.255.0を表します。
  • IPv4ブロック198.51.100.0/ 22は、 198.51.100.0から198.51.103.255までの1024個のIPv4アドレスを表します。
  • IPv6ブロック2001:db8 :: / 48は、 2001:db8:0:0:0:0:0:0から2001:db8:0:ffff:ffff:ffff:ffff:ffffまでのIPv6アドレスのブロックを表します
  • :: 1/128は IPv6ループバックアドレスを表します。プレフィックス長は128で、これはアドレスのビット数です。

IPv4では、現在CIDR表記と呼ばれているものが、CIDRの実装後に初めて広く使用されるようになりました。スラッシュの後にドット付き10進サブネットマスクを使用していた元のCIDR標準には表示されません。たとえば、192.24.12.0 /255.255.252.0です[2] ネットワークプレフィックスの幅を単一の数値(192.24.12.0 / 22 )として記述することは、ネットワーク管理者が概念化して精神的に計算するのが容易だったため、後の標準ドキュメント[11] [12]およびネットワーク構成に徐々に組み込まれるようになりました。インターフェイス。

ネットワークまたはサブネット内のアドレスの数は、2アドレス長-プレフィックス長として計算できます。ここで、アドレス長はIPv6の場合は128、IPv4の場合は32です。たとえば、IPv4では、プレフィックス長/ 29は次のようになります。232−29 = 2 3 = 8アドレス。

サブネットマスク

サブネットマスクは、IPv4アドレスまたはネットワークに関連付けられたプレフィックス長をドット付き表記でエンコードするビットマスクです。32ビット、プレフィックス長に等しい1ビットの数で始まり、 0ビットで終わり、でエンコードされます。 4つの部分からなるドット付き10進形式:255.255.255.0サブネットマスクは、プレフィックスの長さと同じ情報をエンコードしますが、CIDRの出現よりも前のものです。CIDR表記では、プレフィックスビットは常に連続しています。サブネットマスクは、RFC 950 [6]によって、 RFC 4632 [5] :セクション5.1 まで非連続ビットを指定することを許可されていました。  マスクは連続したままにしておく必要があると述べました。この制約がある場合、サブネットマスクとCIDR表記はまったく同じ機能を果たします。

CIDRブロック

CIDRは、主に、IPアドレスとそのルーティングプロパティを表現するためのビット単位のプレフィックスベースの標準です。アドレスのブロックを単一のルーティングテーブルエントリにグループ化できるようにすることで、ルーティングを容易にします。これらのグループは、一般にCIDRブロックと呼ばれ、IPアドレスのバイナリ表現でビットの初期シーケンスを共有します。IPv4 CIDRブロックは、IPv4アドレスと同様の構文を使用して識別されます。ドット付き10進アドレス、スラッシュ、0〜32の数字、つまりabcd / nドット付き10進部分はIPv4アドレスです。スラッシュに続く数字は、アドレスの最上位ビットから数えて、プレフィックス長、共有された初期ビットの数です。ネットワークのサイズのみを強調する場合、通常、表記のアドレス部分は省略されます。したがって、/ 20ブロックは、プレフィックスが指定されていないCIDRブロックです。

IPアドレスはCIDRブロックの一部であり、アドレスの最初のnビットとCIDRプレフィックスが同じである場合、CIDRプレフィックスと一致すると言われます。IPv4アドレスは32ビットであるため、nビットのCIDRプレフィックスは32 − nビットを不一致のままにします。つまり、2つの32 − nIPv4アドレスは特定のnビットのCIDRプレフィックスと一致ます短いCIDRプレフィックスはより多くのアドレスに一致し、長いプレフィックスはより少ないアドレスに一致します。オーバーレイされたCIDRブロックの場合、アドレスは異なる長さの複数のCIDRプレフィックスと一致する可能性があります。

CIDRはIPv6アドレスにも使用され、構文のセマンティクスは同じです。アドレスのビット数が多いため、プレフィックス長の範囲は0〜128です。ただし、慣例により、ブロードキャストMAC層ネットワーク上のサブネットには常に64ビットのホスト識別子があります。ポイントツーポイントリンクでも、大きなプレフィックスが使用されることはめったにありません。[要出典]

IPアドレスMatch.svg

CIDRブロックの割り当て

Internet Assigned Numbers Authority(IANA)は、地域インターネットレジストリ(RIR)の大きな短いプレフィックスのCIDRブロックに発行ますただし、/ 8(1600万を超えるアドレス)は、IANAが割り当てる最大のブロックです。たとえば、62.0.0.0 / 8はRIPENCCによって管理されます、ヨーロッパのRIR。RIRは、それぞれがヨーロッパや北アメリカなどの単一の大きな地理的領域を担当し、これらのブロックを細分化して、サブネットをローカルインターネットレジストリ(LIR)に割り当てます。同様の細分化は、より低いレベルの委任で数回繰り返される場合があります。エンドユーザーネットワークは、予測される短期的なニーズに応じたサイズのサブネットを受け取ります。単一のISPがサービスを提供するネットワークは、IETFの推奨事項により、ISPから直接IPアドレススペースを取得することが推奨されています。一方、複数のISPがサービスを提供するネットワークは、適切なRIRから プロバイダーに依存しないアドレス空間を直接取得する場合があります。

CIDRアドレス.svg

たとえば、1990年代後半には、IPアドレス208.130.29.33(再割り当て以降)がwww.freesoft.orgによって使用されていました。このアドレスの分析により、3つのCIDRプレフィックスが特定されました。208.128.0.0 / 11は、200万を超えるアドレスを含む大きなCIDRブロックであり、ARIN(北米のRIR)によってMCIに割り当てられていました。バージニア州のVARであるAutomationResearch Systems(ARS)は、MCIからインターネット接続をリースし、1000を超えるデバイスをアドレス指定できる208.130.28.0 / 22ブロックを割り当てられました。ARSは、公的にアクセス可能なサーバーに/ 24ブロックを使用しましたが、そのうち208.130.29.331つでした。これらのCIDRプレフィックスはすべて、ネットワーク内のさまざまな場所で使用されます。MCIのネットワークの外部では、208.128.0.0 / 11プレフィックスを使用して、 208.130.29.33だけでなく、同じ初期11ビットを持つ約200万のIPアドレスのいずれかにバインドされたMCIトラフィックに転送します。MCIのネットワーク内では、208.130.28.0 / 22が表示され、トラフィックをARSにサービスを提供する専用回線に転送します。ARS企業ネットワーク内でのみ、208.130.29.0 / 24プレフィックスが使用されます。

IPv4CIDRブロック

アドレス
形式

最後のアドレスとの 違い
マスク 住所 クラスA

B、Cに 関連
ab
cd制限(特に記載がない限り0..255)
典型的な使用法
10進数 2 n
abcd / 32 + 0.0.0.0 255.255.255.255 1 2 0 1⁄256 C _ _ ホストルート
abcd / 31 + 0.0.0.1 255.255.255.254 2 2 1 1⁄128 C _ _ d = 0 ...(2 n)... 254 ポイントツーポイントリンク(RFC 3021 
abcd / 30 + 0.0.0.3 255.255.255.252 4 2 2 1⁄64 C _ _ d = 0 ...(4 n)... 252 ポイントツーポイントリンク(接着剤ネットワーク)
abcd / 29 + 0.0.0.7 255.255.255.248 8 2 3 1⁄32 C _ _ d = 0 ...(8 n)... 248 最小のマルチホストネットワーク
abcd / 28 + 0.0.0.15 255.255.255.240 16 2 4 1⁄16 C _ _ d = 0 ...(16 n)... 240 小さなLAN
abcd / 27 + 0.0.0.31 255.255.255.224 32 2 5 ⅛C d = 0 ...(32 n)... 224
abcd / 26 + 0.0.0.63 255.255.255.192 64 2 6 ¼C d = 0、64、128、192
abcd / 25 + 0.0.0.127 255.255.255.128 128 2 7 ½C d = 0、128 大規模LAN
abc0 / 24 + 0.0.0.255 255.255.255.0 256 2 8 1 C
abc0 / 23 + 0.0.1.255 255.255.254.0 512 2 9 2 C c = 0 ...(2 n)... 254
abc0 / 22 + 0.0.3.255 255.255.252.0 1,024 2 10 4 C c = 0 ...(4 n)... 252 小規模なビジネス
abc0 / 21 + 0.0.7.255 255.255.248.0 2,048 2 11 8 C c = 0 ...(8 n)... 248 小規模ISP /大企業
abc0 / 20 + 0.0.15.255 255.255.240.0 4,096 2 12 16 C c = 0 ...(16 n)... 240
abc0 / 19 + 0.0.31.255 255.255.224.0 8,192 2 13 32 C c = 0 ...(32 n)... 224 ISP /大企業
abc0 / 18 + 0.0.63.255 255.255.192.0 16,384 2 14 64 C c = 0、64、128、192
abc0 / 17 + 0.0.127.255 255.255.128.0 32,768 2 15 128 C c = 0、128
ab0.0 / 16 + 0.0.255.255 255.255.0.0 65,536 2 16 256 C = B
ab0.0 / 15 + 0.1.255.255 255.254.0.0 131,072 2 17 2 B b = 0 ...(2 n)... 254
ab0.0 / 14 + 0.3.255.255 255.252.0.0 262,144 2 18 4 B b = 0 ...(4 n)... 252
ab0.0 / 13 + 0.7.255.255 255.248.0.0 524,288 2 19 8 B b = 0 ...(8 n)... 248
ab0.0 / 12 + 0.15.255.255 255.240.0.0 1,048,576 2 20 16 B b = 0 ...(16 n)... 240
ab0.0 / 11 + 0.31.255.255 255.224.0.0 2,097,152 2 21 32 B b = 0 ...(32 n)... 224
ab0.0 / 10 + 0.63.255.255 255.192.0.0 4,194,304 2 22 64 B b = 0、64、128、192
ab0.0 / 9 + 0.127.255.255 255.128.0.0 8,388,608 2 23 128 B b = 0、128
a.0.0.0 / 8 + 0.255.255.255 255.0.0.0 16,777,216 2 24 256 B = A 最大のIANAブロック割り当て
a.0.0.0 / 7 + 1.255.255.255 254.0.0.0 33,554,432 2 25 2 A a = 0 ...(2 n)... 254
a.0.0.0 / 6 + 3.255.255.255 252.0.0.0 67,108,864 2 26 4 A a = 0 ...(4 n)... 252
a.0.0.0 / 5 + 7.255.255.255 248.0.0.0 134,217,728 2 27 8 A a = 0 ...(8 n)... 248
a.0.0.0 / 4 + 15.255.255.255 240.0.0.0 268,435,456 2 28 16 A a = 0 ...(16 n)... 240
a.0.0.0 / 3 + 31.255.255.255 224.0.0.0 536,870,912 2 29 32 A a = 0 ...(32 n)... 224
a.0.0.0 / 2 + 63.255.255.255 192.0.0.0 1,073,741,824 2 30 64 A a = 0、64、128、192
a.0.0.0 / 1 + 127.255.255.255 128.0.0.0 2,147,483,648 2 31 128 A a = 0、128
0.0.0.0 / 0 + 255.255.255.255 0.0.0.0 4,294,967,296 2 32 256 A IPv4インターネット全体、デフォルトルート

一般的な使用法では、サブネットの最初のアドレス(ホスト識別子のすべてのバイナリゼロ)はネットワーク自体を参照するために予約され、最後のアドレス(ホスト識別子のすべてのバイナリ1)はネットワークのブロードキャストアドレスとして使用されます; これにより、ホストで使用可能なアドレスの数が2つ減ります。その結果、ホスト識別子に1桁の2進数が含まれる/ 31ネットワークは使用できなくなります。これは、この削減後にサブネットが使用可能なホストアドレスを提供しないためです。RFC 3021は、「すべて1をホストする」および「すべてゼロをホストする」ルールの例外を作成して、/ 31ネットワークをポイントツーポイントリンクで使用できるようにします。/ 32 アドレス(シングルホストネットワーク)には、ゲートウェイ用のスペースがないため、明示的なルーティングルールでアクセスする必要があります。

/ 31または/ 32より大きいルーティングされたサブネットでは、使用可能なホストアドレスの数は通常2つ減ります。つまり、ブロードキャストアドレスとして予約されている最大アドレスと、ネットワーク自体を識別する最小アドレスです。[13] [14]

IPv6CIDRブロック

IPv6のCIDRプレフィックスの表。各プレフィックスに対応する同等のサブネットの数と、ホスト識別子のビット数が表示されます。

IPv6で使用される大きなアドレスサイズにより、世界中のルート要約の実装が可能になり、各サイトで十分なアドレスプールが保証されました。IPv6ネットワークの標準サブネットサイズは/ 64ブロックであり、ステートレスアドレス自動構成の操作に必要です。[15]当初、IETFはRFC 3177ですべてのエンドサイトが/ 48アドレス割り当てを受け取ることをベストプラクティスとして推奨していましたが[16]、実際のニーズと実践に対する批判と再評価により、RFC6177でより柔軟な割り当ての推奨がもたらされまし[17]  ホームネットワーク の/ 56ブロックなど、一部のサイトへの割り当てが大幅に少ないことを示唆しています。

このIPv6サブネット化リファレンスには、IPv6サブネットワークのサイズがリストされていますネットワークリンクの種類が異なれば、必要なサブネットサイズも異なります。[18]サブネットマスクは、ネットワーク識別子プレフィックスのビットをインターフェイス識別子のビットから分離します。小さいプレフィックスサイズを選択すると、対象となるネットワークの数は少なくなりますが、各ネットワーク内のアドレスは多くなります。[19]

2001:0db8:0123:4567:89ab:cdef:1234:5678
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||||
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 128単一のエンドポイントとループバック
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 127ポイントツーポイントリンク(ルーター間)
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| || 124
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| | 120
|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116
|||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 112
|||| |||| |||| |||| |||| |||| || 108
|||| |||| |||| |||| |||| |||| | 104
|||| |||| |||| |||| |||| |||| 100
|||| |||| |||| |||| |||| ||| 96
|||| |||| |||| |||| |||| || 92
|||| |||| |||| |||| |||| | 88
|||| |||| |||| |||| |||| 84
|||| |||| |||| |||| ||| 80
|||| |||| |||| |||| || 76
|||| |||| |||| |||| | 72
|||| |||| |||| |||| 68
|||| |||| |||| ||| 64シングルLAN; SLAACのデフォルトのプレフィックスサイズ
|||| |||| |||| || 60一部の(非常に限定された) 6番目の展開(/ 60 = 16/64ブロック)
|||| |||| |||| | 56最小限のエンドサイト割り当て。[17]例:ホームネットワーク(/ 56 = 256/64ブロック)
|||| |||| |||| 52/52ブロック= 4096/64ブロック
|||| |||| ||| 48大規模サイトの一般的な割り当て(/ 48 = 65536/64ブロック)
|||| |||| || 44
|||| |||| | 40
|||| |||| 36の可能な将来のローカルインターネットレジストリ(LIR)の非常に小さな割り当て
|||| ||| 32LIRの最小割り当て
|||| || 28LIRメディア割り当て
|||| | 24LIRの大規模な割り当て
|||| 20LIRの特大割り当て
||| 16
|| 12    IANAからの地域インターネットレジストリ(RIR)の割り当て[20]
| 8
4

プレフィックス集約

CIDRは、きめ細かいルーティングプレフィックス集約を提供します。たとえば、ネットワークプレフィックスの最初の20ビットが一致する場合、16個の連続する/ 24個のネットワークを集約して、単一の/ 20個 のルーティングテーブルエントリとしてより大きなネットワークにアドバタイズできます。これにより、アドバタイズする必要のあるルートの数が減ります。

も参照してください

参考文献

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外部リンク