CIDR

引言 在现实生活中，我们通过地址找到一个人的家： 国家 → 省 → 市 → 区 → 街道 → 门牌号 在网络世界中，我们通过IP地址找到一台计算机： 93.184.216.34 IP地址是网络层最核心的概念之一，理解它对于掌握计算机网络至关重要。 第一性原理：为什么需要IP地址？ 问题：如何在全球网络中找到一台计算机？ 假设全球有50亿台设备联网，如何唯一标识每一台？ 方案1：随机编号 ❌ 无法路由（不知道往哪个方向发送） ❌ 需要全局查找表（太大，无法维护） 方案2：层次化编号（IP地址） ✅ 可以路由（根据前缀决定方向） ✅ 分段查找（路由器只需维护部分信息） ✅ 可扩展（支持更多设备） IP地址的设计哲学 全球唯一性：每个公网IP只能分配给一台设备 层次化结构：网络部分 + 主机部分 可路由性：路由器根据IP前缀转发数据包 IPv4：32位地址 基本格式 二进制表示：11000000.10101000.00000001.01100100 十进制表示：192.168.1.100 十六进制表示：C0.A8.01.64 每个点分十进制数字范围：0-255（2^8 = 256） IPv4地址总数 32位 = 4字节 = 2^32 = 4,294,967,296个地址 约43亿个地址 问题：全球人口超过80亿，IPv4地址不够用！ 解决方案： NAT（网络地址转换） 私网IP复用 IPv6（128位地址） 分类地址（历史知识） 早期互联网使用分类地址（Classful Addressing），已淘汰，但需了解： A类地址 格式：0XXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX 范围：1.0.0.0 - 126.255.255.255 网络数：128个（2^7） 每个网络主机数：16,777,214个（2^24 - 2） 用途：超大型网络（如MIT、IBM） B类地址 格式：10XXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX 范围：128.0.0.0 - 191.255.255.255 网络数：16,384个（2^14） 每个网络主机数：65,534个（2^16 - 2） 用途：中型网络（如大学、公司） C类地址 格式：110XXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX 范围：192.0.0.0 - 223.255.255.255 网络数：2,097,152个（2^21） 每个网络主机数：254个（2^8 - 2） 用途：小型网络（如小公司、家庭） D类和E类 D类：224.0.0.0 - 239.255.255.255（多播地址） E类：240.0.0.0 - 255.255.255.255（保留，实验用） 分类地址的问题 浪费严重：B类网络有6.5万个IP，但很多公司只需几千个 不够灵活：只能选择A/B/C三种固定大小 路由表膨胀：互联网路由表越来越大 1993年，CIDR取代了分类地址！ ...