CIDR-блок

CIDR-блок (Classless Inter-Domain Routing block, бесклассовая междоменная маршрутизация) — это диапазон IP-адресов, задаваемый с помощью нотации CIDR, которая позволяет гибко и эффективно распределять адресное пространство в компьютерных сетях, в первую очередь в сети Интернет. CIDR-блок представляет собой запись в формате «IP-адрес/префикс», где префикс (число от 0 до 32 для IPv4 и от 0 до 128 для IPv6) указывает количество бит, отведённых под сетевую часть адреса. Данная технология пришла на смену классовой адресации (Classful Networking) в середине 1990-х годов и является основой современной маршрутизации.

История возникновения

Проблемы классовой адресации

До внедрения CIDR IP-адресация в Интернете основывалась на классах (A, B, C, D, E). Сети класса A (префикс /8) содержали более 16 миллионов адресов, класса B (/16) — около 65 тысяч, класса C (/24) — 256 адресов. Такая жёсткая структура приводила к нерациональному расходованию адресного пространства: крупные организации получали блоки класса B, которые часто оказывались избыточными, а мелкие — блоки класса C, которых могло не хватать. К началу 1990-х годов это создало угрозу исчерпания адресного пространства IPv4.

Разработка и внедрение CIDR

Стандарт CIDR был предложен в 1993 году в документе RFC 1518 (Internet Engineering Task Force, IETF) и развит в RFC 1519. Основная идея заключалась в отказе от фиксированных классов и введении переменной длины маски подсети (Variable Length Subnet Mask, VLSM). Это позволило агрегировать маршруты — объединять несколько небольших блоков в один крупный, что уменьшило размер таблиц маршрутизации. Первое крупное внедрение CIDR произошло в 1994 году, когда провайдеры начали использовать бесклассовую маршрутизацию для снижения нагрузки на магистральные маршрутизаторы.

Принцип работы

Нотация CIDR

CIDR-блок записывается как IP-адрес, за которым следует косая черта и число, обозначающее длину префикса. Например, запись 192.168.0.0/24 означает, что первые 24 бита (три октета) являются сетевой частью, а последние 8 бит — адресами хостов. Диапазон адресов в этом блоке — от 192.168.0.0 до 192.168.0.255.

Маска подсети

Маска подсети — это 32-битное число, в котором единицы соответствуют сетевой части, а нули — хостовой. Для CIDR-блока /24 маска имеет вид 255.255.255.0. В отличие от классовой адресации, маска может быть любой длины, что позволяет создавать подсети произвольного размера.

Агрегация маршрутов

Одно из ключевых преимуществ CIDR — возможность агрегации (суммирования) маршрутов. Например, вместо того чтобы объявлять в таблице маршрутизации отдельные блоки 192.168.0.0/24, 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24 и 192.168.3.0/24, можно объявить один блок 192.168.0.0/22, который охватывает все эти адреса. Это сокращает размер таблиц маршрутизации и повышает эффективность работы сети.

Классификация CIDR-блоков

По версии протокола IP

• IPv4 CIDR-блоки: префикс от /0 до /32. Самый маленький блок — /32 (один IP-адрес), самый большой — /0 (весь Интернет). На практике используются блоки от /8 до /30.
• IPv6 CIDR-блоки: префикс от /0 до /128. В IPv6 стандартный размер подсети для локальных сетей — /64, что позволяет использовать 2^64 адресов. Провайдеры обычно выделяют клиентам блоки /56 или /48.

По назначению

• Публичные CIDR-блоки: используются для адресации устройств в глобальной сети Интернет. Выделяются региональными интернет-регистраторами (RIR), такими как RIPE NCC (Европа, Россия, Ближний Восток), ARIN (Северная Америка), APNIC (Азиатско-Тихоокеанский регион) и другими.
• Частные CIDR-блоки: предназначены для использования в локальных сетях (LAN) и не маршрутизируются в Интернете. Определены в RFC 1918 для IPv4: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16. Для IPv6 — блок fc00::/7 (Unique Local Addresses, ULA).
• Специальные CIDR-блоки: зарезервированы для определённых целей. Например, 127.0.0.0/8 — для loopback-интерфейса, 169.254.0.0/16 — для автоматической конфигурации (APIPA), 224.0.0.0/4 — для многоадресной рассылки (multicast).

Применение

В маршрутизации

CIDR-блоки используются в таблицах маршрутизации маршрутизаторов для определения пути передачи пакетов. Маршрутизаторы выбирают наиболее специфичный маршрут (с наибольшим префиксом) для каждого IP-адреса. Без CIDR таблицы маршрутизации были бы значительно больше, что замедляло бы работу Интернета.

В выделении адресного пространства

Интернет-провайдеры и хостинг-компании выделяют клиентам CIDR-блоки различного размера. Например, домашнему пользователю может быть выделен блок /32 (один динамический адрес) или /30 (два адреса для небольшой сети), а крупной компании — блок /16 (65 536 адресов). В России распределение адресного пространства контролируется RIPE NCC, а также национальным регистратором — АНО «Координационный центр доменов .RU/.РФ».

В проектировании сетей

При построении локальных сетей CIDR-блоки позволяют гибко делить адресное пространство на подсети. Например, сеть 10.0.0.0/8 можно разбить на подсети /24 для разных отделов организации. Это повышает безопасность и управляемость сети.

В облачных вычислениях

Виртуальные частные облака (VPC) в таких платформах, как Amazon Web Services, Microsoft Azure, Google Cloud Platform и Yandex Cloud, используют CIDR-блоки для определения диапазона IP-адресов виртуальных машин. Пользователь задаёт CIDR-блок при создании VPC, например 10.0.0.0/16, и затем создаёт подсети внутри этого блока.

Интересные факты

• Внедрение CIDR позволило отсрочить исчерпание адресного пространства IPv4 примерно на 20 лет. Однако к 2011 году IANA (Internet Assigned Numbers Authority) распределила последние крупные блоки, и с тех пор региональные регистраторы выдают только небольшие фрагменты.
• В IPv6 CIDR-блоки используются для агрегации маршрутов на уровне провайдеров. Стандартный размер блока, выделяемого конечному пользователю, — /56 или /48, что даёт миллиарды адресов.
• Существует понятие «супернетизации» (supernetting) — объединения нескольких CIDR-блоков в один с меньшим префиксом. Это обратный процесс по отношению к подсетизации (subnetting).
• В России CIDR-блоки активно используются в сетях операторов связи, таких как ПАО «Ростелеком», ПАО «МТС», ПАО «ВымпелКом» (бренд «Билайн»), ПАО «МегаФон», а также в корпоративных сетях крупных компаний, включая ПАО «Сбербанк» и ПАО «Газпром».

Критика и ограничения

• Сложность администрирования: неправильное планирование CIDR-блоков может привести к фрагментации адресного пространства и увеличению таблиц маршрутизации.
• Исчерпание IPv4: несмотря на эффективность CIDR, адресное пространство IPv4 было полностью распределено. Это привело к необходимости использования NAT (Network Address Translation) и перехода на IPv6.
• Ошибки в конфигурации: неверно заданная маска подсети может сделать часть адресов недоступными или вызвать конфликты маршрутизации. Например, указание блока 192.168.0.0/23 вместо 192.168.0.0/24 может привести к пересечению с другими подсетями.

Источники

• RFC 1518 — «An Architecture for IP Address Allocation with CIDR» (1993)
• RFC 1519 — «Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation Strategy» (1993)
• RFC 1918 — «Address Allocation for Private Internets» (1996)
• RFC 4632 — «Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assignment and Aggregation Plan» (2006)
• Таненбаум Э., Уэзеролл Д. «Компьютерные сети» (5-е издание, 2012)
• Олифер В. Г., Олифер Н. А. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы» (5-е издание, 2016)
• Материалы RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre)