划分子网
从二级IP地址到三级IP地址
早期(ARPANET早期) IP地址设计问题：
)1) IP地址空间利用率可能较低。
)如果为每个物理网络分配网络号，路由表将变得太大，从而降低网络性能。
)3)二级IP地址不灵活。
三级IP地址从1985年开始在IP地址中添加“子网号字段”，将二级IP地址更改为三级IP地址。
这种方法称为划分子网(subnetting )。
划分子网已成为互联网的正式标准协议。
划分子网的基本思路划分子网完全是一个单位内部的事情。 对外仍然表现为没有划分子网的网络。
从主机编号中借用一些位作为子网编号subnet-id，主机编号host-id也会相应地减少一些位。
从其他网络发送到本站某个主机的IP数据报还是基于IP数据报的目的地网络号net-id来找到与本站网络连接的路由器。
然后，该路由器收到IP数据报后，将在目标网络号net-id和子网号subnet-id中找到目标子网。
最后，将IP数据报直接提供给目标主机。
实例
非子网化b类网络145.13.0.0
分成三个子网后也对外是一个网络
特点：划分子网完全是一个单位内部的事情，表现为对外部网络透明，对外仍然没有划分子网的一个网络。
划分子网后形成了三级结构。 如果没有分割子网，IP地址将分为两个阶段。
划分子网后，IP地址分为三个阶段结构。
划分子网只是重新划分IP地址的主机号host-id的部分，而不更改IP地址的原始网络号net-id。
优点：
1 .减少了IP地址的浪费
2 .使网络组织更加灵活
3 .便于维护和管理
子网掩码
问：如果目标地址为145.13.3.10的数据报到达路由器R1，路由器将如何转发到子网145.13.3.0？ (IP数据报无法识别源主机或目标主机所连接的网络是否为子网。)
要解决这个问题，请使用子网掩码。 可以使用子网掩码(subnet mask )找到IP地址的子网部分
规则：子网掩码长度=32位
子网掩码左部分的一系列1对应于网络号和子网号
子网掩码右侧部分的一系列0对应于主机编号
使用子网掩码的好处：
无论网络是否划分了子网，只要按位对子网掩码和IP地址进行and运算，即可立即获得网络地址。 这使得路由器能够在处理到达的包时采用类似的算法。
运算过程：
默认子网掩码
子网掩码是网络或子网的重要属性
路由器在与相邻路由器交换路由信息时，必须向相邻路由器传递其所在网络(或子网)的子网掩码。
的路由表中的每个项目除了指定目标网络地址外，还必须指定该网络的子网掩码。
如果路由器连接到两个子网，则它有两个网络地址和两个子网掩码。
子网划分方法有固定长度子网和可变长度子网两种子网划分方法。
使用固定长度的子网时，划分的所有子网的子网掩码都是相同的。
根据已成为互联网标准协议的RFC 950文档，子网号不能为全1或全0，但随着非分类域间路由CIDR的普及，现在也可以使用全1和全0的子网号请谨慎使用，以确保路由器上使用的路由软件支持完整0或完整1的子网号。
划分子网可以提高灵活性，但会减少可连接到网络的主机总数。
b类地址的子网划分选择(使用固定长度子网) ) )。
使用子网传输数据包时，在不划分子网的两个阶段的IP地址下，从IP地址中导出网络地址是很简单的事情。
但是，如果划分了子网，则无法根据IP地址唯一求出网络地址。 这是因为网络地址取决于该网络使用的子网掩码，但数据报的开头没有子网掩码信息。
因此，数据包转发的算法也必须相应地改变。
在划分子网的情况下，路由器传送分组的算法从接收分组的开头提取目的地IP地址d。
首先，按位对各网络的子网掩码和d进行“与”，以确认是否与相应的网络地址一致。 如果匹配，则直接传递组。 否则，就是间接交付，执行(3)。
如果路由表中包含目标地址为d的特定主机路由，则将包转发到指定的下一跳路由器。 否则，执行(4)。
对于路由表中的每一行，按位“与”子网掩码和d。 如果结果是
与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行 (5)。若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行 (6)。
报告转发分组出错。
无分类编址CIDR(构成超网)
背景(产生的问题)：B 类地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就要在 1994 年 3 月全部分配完毕！
互联网主干网上的路由表中的项目数急剧增长(从几千个增长到几万个)。
整个 IPv4 的地址空间最终将全部耗尽。
解决方案：1987 年，RFC 1009 就指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。
使用变长子网掩码 VLSM (Variable Length Subnet Mask)可进一步提高 IP 地址资源的利用率。
在 VLSM 的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无分类域间路由选择 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。
CIDR 最主要的特点CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。
CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。
IP 地址从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址。
无分类的两级编址
无分类的两级编址的记法：
CIDR 使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为 CIDR 记法，即在 IP 地址面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数(这个数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数)。例如： 220.78.168.0/24
CIDR 地址块CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR 地址块”。
128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址(因为斜线后面的 20 是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是 12 位)。这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。
在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20 地址块”。
128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0
128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.47.255
全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。
如：128.14.32.0/20 表示的地址(212 个地址)
路由聚合 (route aggregation)一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个(例如上千个)原来传统分类地址的路由。
路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换，从而提高了整个互联网的性能。
路由聚合也称为构成超网 (supernetting)。
CIDR 虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词(但不叫子网掩码)。
对于 /20 地址块，它的掩码是 20 个连续的 1。 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。
CIDR 记法的其他形式10.0.0.0/10 可简写为 10/10，也就是把点分十进制中低位连续的 0 省略。
10.0.0.0/10 隐含地指出 IP 地址 10.0.0.0 的掩码是 255.192.0.0。此掩码可表示为：
网络前缀的后面加一个星号 * 的表示方法，如 00001010 00*，在星号 * 之前是网络前缀，而星号 * 表示 IP 地址中的主机号，可以是任意值。
常用的 CIDR 地址块
构成超网前缀长度不超过 23 位的 CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址。
这些 C 类地址合起来就构成了超网。
CIDR 地址块中的地址数一定是 2 的整数次幂。
网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。
CIDR 的一个好处是：可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间，可根据客户的需要分配适当大小的 CIDR 地址块。
CIDR 地址块划分举例
最长前缀匹配使用 CIDR 时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。
应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：最长前缀匹配 (longest-prefix matching)。
网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体 (more specific) 。
最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。
举例：
使用二叉线索查找路由表当路由表的项目数很大时，怎样设法减小路由表的查找时间就成为一个非常重要的问题。
为了进行更加有效的查找，通常是将无分类编址的路由表存放在一种层次的数据结构中，然后自上而下地按层次进行查找。这里最常用的就是二叉线索 (binary trie)。
IP 地址中从左到右的比特值决定了从根结点逐层向下层延伸的路径，而二叉线索中的各个路径就代表路由表中存放的各个地址。
为了提高二叉线索的查找速度，广泛使用了各种压缩技术。
用 5 个前缀构成的二叉线索
从二叉线索的根节点自顶向下的深度最多有 32 层，每一层对应于IP地址中的一位。一个IP地址存入二叉线索的规则很简单。先检查IP地址左边的第一位，如为 0，则第一层的节点就在根节点的左下方；如为 1，则在右下方。然后再检查地址的第二位，构造出第二层的节点。依此类推，直到唯一前缀的最后一位。