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變長子網(wǎng)掩碼和路由聚合在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師而言 ， 構(gòu)造一個運(yùn)行良好的網(wǎng)絡(luò)要面臨很多挑戰(zhàn) 。在一個大型的 ， 層次的 ， 可伸縮的網(wǎng)絡(luò)中 ， 一個精心規(guī)劃的IP地址分配策略和適時的路由聚合是至關(guān)重要的 。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建立在有類別地址的基礎(chǔ)上（A ， B ， C類地址） 。早期的路由協(xié)議 ， 如RIPv1 ， IGRP出于節(jié)省帶寬的考慮 ， 在路由更新時不傳送子網(wǎng)掩碼信息 ， 因此在網(wǎng)絡(luò)信息傳輸時需要對子網(wǎng)掩碼做一些假設(shè) 。
1.假如路由器接收端口配置的IP地址和路由更新中傳送的子網(wǎng)信息有相同的主類別網(wǎng)絡(luò) ， 則該子網(wǎng)使用接收端口的掩碼配置 。
2.假如傳送的子網(wǎng)信息穿越不同主類別網(wǎng)絡(luò)邊界 ， 則傳送路由器自動在主類別網(wǎng)絡(luò)邊界執(zhí)行路由聚合 ， 并只傳送經(jīng)過聚合的路由 。
　
圖1
如圖1 ， 網(wǎng)絡(luò)中有三臺路由器：A ， B ， C ， 均運(yùn)行RIPv1路由協(xié)議 ， RIPv1是有類路由協(xié)議 ， 路由更新中不傳遞子網(wǎng)掩碼信息 。B的S0端口收到從A傳送的子網(wǎng)信息10.1.0.0（不包括子網(wǎng)掩碼） ， 由于B的S0端口在10.2.0.0/16子網(wǎng)和10.1.0.0有相同的主類別網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0 ， 所以B的路由表中會添加一條10.1.0.0/16的記錄－－使用的是B在S0端口的掩碼/16 。當(dāng)B向C傳遞10.1.0.0子網(wǎng)的路由信息時 ， 由于B ， C之間為172.16.1.0/24子網(wǎng) ， 主類別網(wǎng)絡(luò)為172.16.0.0 ， 不同于10.1.0.0的主類別網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0 ， 因此B在向C傳送10.1.0.0時會自動執(zhí)行路由聚合到10.0.0.0 ， C在路由表中添加10.1.0.0/16子網(wǎng)的路由信息將是10.0.0.0/8 ， 使用的是主類別網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)的掩碼（A類地址/8位 ， B類地址/16位 ， C類地址/24位） 。
　
圖2
如圖2 ， 路由器B的S0端口在10.2.0.0/24子網(wǎng) ， 即/24位掩碼 ， 由于從A傳遞的10.1.0.0子網(wǎng)要使用接收端口的掩碼配置 ， 因此也會使用/24位掩碼 ， 從而產(chǎn)生了一條錯誤的路由記錄 ， 這將導(dǎo)致某些經(jīng)過B去往10.1.0.0/16的流量將無法到達(dá) 。為了避免上述情況 ， 必須約定 ， 同主類別網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)必須使用相同的掩碼 。新約定又帶來了新問題 ， 即同主網(wǎng)絡(luò)下地址無法有效的分配 。
　
圖3
如圖3 ， 假如某局域網(wǎng)上使用了27位的掩碼 ， 則每個子網(wǎng)可以支持30臺主機(jī)(2^5-2=30)；而對于WAN連接而言 ， 每個連接只需要2個地址 ， 理想的方案是使用30位掩碼(2^2-2=2) ， 然而同主類別網(wǎng)絡(luò)相同掩碼的約束 ， WAN之間也必須使用27位掩碼 ， 這樣就浪費(fèi)28個地址 。另外一個是不連續(xù)地址的問題 。
　
圖4
如圖4 ， 根據(jù)前述約定 ， 路由在經(jīng)過不同主網(wǎng)絡(luò)邊界時會自動聚合到主類別地址邊界 。A的10.1.0.0/16子網(wǎng)經(jīng)過172.16.2.0/24傳遞到B ， 由于經(jīng)過不同主類別地址 ， 所以會自動聚合 ， 實(shí)際傳送的是10.0.0.0；同理 ， C的10.2.0.0/16子網(wǎng)經(jīng)過172.16.1.0/24傳遞到B ， 實(shí)際傳送的是10.0.0.0 。這樣 ， 對于B而言 ， 它收到兩條去往10.0.0.0子網(wǎng)的路由記錄 ， B會添加兩條到10.0.0.0/8路由記錄到路由表 ， 它們下一跳的地址不同 ， 一條指向A的S1 ， 另一條指向C的S0 。由于有相同的跳數(shù) ， 所以會自動啟用負(fù)載平衡 ， 這樣經(jīng)過B訪問10.0.0.0的流量將無法區(qū)分是去往10.1.0.0的還是10.2.0.0的 ， 它們都有50％的機(jī)會命中 ， 所以就會出現(xiàn)間歇性的網(wǎng)絡(luò)訪問故障 。而對10.1.0.0和10.2.0.0而言 ， 它們二者是不可見的 。由于有不連續(xù)地址的問題 ， 所以 ， 規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)地址時必須保證一個主網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)必須連續(xù)存在 。
上述問題隨著變長子網(wǎng)掩碼 ， 路由聚合和無類域間路由以及無類路由協(xié)議（RIPv2 ， EIGRP ， OSPF ， IS-IS ， BGPv4）等技術(shù)的引入而得到了良好的解決 。
變長子網(wǎng)掩碼（VLSM） ， 是指在一個層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中 ， 可以使用多個不同的掩碼 ， 也即可以對一個經(jīng)過子網(wǎng)劃分的網(wǎng)絡(luò)再次劃分 。變長子網(wǎng)掩碼的引入 ， 有效解決了地址分配的浪費(fèi)問題 。

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