10.20.30.40

172.16.25.100

192.168.1.100

224.0.0.1

192.168.10.0/24

10.10.0.0/20

192.168.1.0/24

11111111.11111111.11111111.00000000

11111111.11111111.11111111.11000000

192.168.1.0/24

IP Address : 192.168.1.0
Subnet Mask: 255.255.255.0

192.168.10.0/24

192.168.10.0/25

192.168.10.0/26

192.168.10.0/30

10.0.0.0/20

تعداد بیت‌های Host = 32 - Prefix

تعداد کل آدرس‌ها = 2^(تعداد بیت‌های Host)

192.168.1.0/24

32 - 24 = 8

2⁸ = 256

192.168.10.0/26

32 - 26 = 6

2⁶ = 64

10.10.0.0/20

32 - 20 = 12

2¹² = 4096

Hostهای قابل استفاده = 2^(تعداد بیت‌های Host) - 2

192.168.1.0/24

2⁸ - 2 = 254

192.168.10.0/26

2⁶ - 2 = 62

10.10.0.0/20

2¹² - 2 = 4094

192.168.1.75/24

192.168.1.0

192.168.1.255

192.168.1.1
تا
192.168.1.254

192.168.10.70/26

64 آدرس

192.168.10.64

192.168.10.127

192.168.10.65
تا
192.168.10.126

172.16.35.140/20

172.16.32.0

172.16.47.255

172.16.32.1
تا
172.16.47.254

Subnetting با CIDR

Subnetting یا زیرشبکه‌بندی فرآیندی است که در آن یک شبکه بزرگ به چندین شبکه کوچک‌تر و مستقل تقسیم می‌شود. در روش CIDR، این کار با افزایش طول Prefix و اختصاص تعدادی از بیت‌های بخش Host به بخش Network انجام می‌شود.

زیرشبکه‌بندی یکی از مهم‌ترین مهارت‌های طراحی شبکه است؛ زیرا باعث استفاده بهینه از آدرس‌های IP، افزایش امنیت، کاهش ترافیک Broadcast و ساده‌تر شدن مدیریت شبکه می‌شود.

به عنوان مثال، فرض کنید یک سازمان دارای یک شبکه 192.168.10.0/24 است. اگر این سازمان دارای چند بخش مانند مالی، فروش، منابع انسانی و فناوری اطلاعات باشد، قرار دادن همه دستگاه‌ها در یک شبکه واحد مشکلاتی مانند افزایش Broadcast، کاهش کارایی و دشواری مدیریت را به همراه خواهد داشت. با استفاده از Subnetting می‌توان این شبکه را به چند زیرشبکه مجزا تقسیم کرد تا هر بخش دارای شبکه اختصاصی خود باشد.

تقسیم شبکه به زیرشبکه‌ها

در Subnetting تعدادی از بیت‌های بخش Host به بخش Network منتقل می‌شوند. با این کار:

• تعداد زیرشبکه‌ها افزایش می‌یابد.
• تعداد میزبان‌های قابل استفاده در هر زیرشبکه کاهش می‌یابد.

به عبارت دیگر، بین تعداد زیرشبکه‌ها و تعداد میزبان‌های هر زیرشبکه یک رابطه معکوس وجود دارد.

فرمول محاسبه تعداد زیرشبکه‌ها:

تعداد زیرشبکه‌ها = 2^(تعداد بیت‌های قرض گرفته شده)

فرمول تعداد میزبان‌های قابل استفاده:

Hostهای قابل استفاده = 2^(تعداد بیت‌های Host) - 2

مثال اول

فرض کنید شبکه زیر را در اختیار داریم:

192.168.1.0/24

اگر بخواهیم این شبکه را به 4 زیرشبکه مساوی تقسیم کنیم، باید دو بیت از بخش Host قرض بگیریم.

/24  →  /26

در نتیجه خواهیم داشت:

چهار زیرشبکه ایجادشده عبارت‌اند از:

مثال دوم

اگر همان شبکه 192.168.1.0/24 را به 8 زیرشبکه تقسیم کنیم:

/24 → /27

سه بیت از بخش Host قرض گرفته می‌شود.

در این حالت:

• تعداد زیرشبکه‌ها:

2³ = 8

• تعداد Host قابل استفاده:

2⁵ - 2 = 30

اندازه هر زیرشبکه برابر 32 آدرس خواهد بود.

طراحی Subnetهای مختلف

در طراحی شبکه، هدف این نیست که همیشه شبکه را به زیرشبکه‌های مساوی تقسیم کنیم؛ بلکه باید تعداد میزبان‌های مورد نیاز هر بخش را در نظر بگیریم.

فرض کنید یک شرکت دارای بخش‌های زیر باشد:

اگر برای همه بخش‌ها یک شبکه /26 در نظر بگیریم، در برخی بخش‌ها تعداد زیادی آدرس بلااستفاده باقی می‌ماند.

بنابراین مدیر شبکه باید Prefix مناسب هر بخش را انتخاب کند تا تعداد آدرس‌های اختصاص‌یافته تا حد امکان با نیاز واقعی مطابقت داشته باشد. این رویکرد علاوه بر کاهش هدررفت آدرس‌ها، امکان توسعه شبکه در آینده را نیز فراهم می‌کند.

انتخاب Prefix مناسب

جدول زیر می‌تواند در طراحی شبکه بسیار مفید باشد.

برای نمونه:

• شبکه‌ای با 12 کاربر → /28
• شبکه‌ای با 25 کاربر → /27
• شبکه‌ای با 60 کاربر → /26
• شبکه‌ای با 100 کاربر → /25

همیشه بهتر است کمی فضای خالی برای توسعه آینده در نظر گرفته شود تا در صورت افزایش تعداد کاربران، نیازی به طراحی مجدد شبکه نباشد.

مثال‌های عملی

مثال اول

شبکه زیر را در نظر بگیرید:

192.168.100.0/24

هدف، ایجاد چهار زیرشبکه مساوی است.

راه‌حل:

/24 → /26

نتیجه:

مثال دوم

فرض کنید آدرس زیر را مشاهده می‌کنید:

192.168.100.150/26

ابتدا باید اندازه هر زیرشبکه را پیدا کنیم.

64 آدرس

شبکه‌ها به ترتیب زیر هستند:

• 0
• 64
• 128
• 192

عدد 150 بین 128 و 191 قرار دارد.

بنابراین:

• Network Address:

192.168.100.128

• Broadcast Address:

192.168.100.191

• محدوده Hostها:

192.168.100.129
تا
192.168.100.190

مثال سوم

یک شرکت دارای 180 دستگاه است. چه Prefix مناسبی باید انتخاب شود؟

بررسی Prefixها:

• /25 → 126 میزبان (کافی نیست)
• /24 → 254 میزبان (مناسب است)

بنابراین بهترین انتخاب:

192.168.50.0/24

این شبکه علاوه بر پشتیبانی از 180 دستگاه، امکان اضافه شدن حدود 74 دستگاه دیگر را نیز بدون تغییر در ساختار آدرس‌دهی فراهم می‌کند.

مزایای Subnetting با CIDR

استفاده از Subnetting مبتنی بر CIDR مزایای متعددی دارد، از جمله:

• استفاده بهینه از فضای آدرس‌دهی IPv4
• کاهش ترافیک Broadcast و افزایش کارایی شبکه
• افزایش امنیت با جداسازی منطقی بخش‌های مختلف سازمان
• ساده‌تر شدن مدیریت، عیب‌یابی و اعمال سیاست‌های امنیتی
• امکان طراحی شبکه‌های مقیاس‌پذیر و قابل توسعه
• بهبود عملکرد روترها و سوئیچ‌ها از طریق ساختاردهی مناسب شبکه

Supernetting (Route Aggregation)

Supernetting یا تجمیع شبکه‌ها (Route Aggregation / Route Summarization) یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های CIDR است که به مدیران شبکه اجازه می‌دهد چندین شبکه کوچک و متوالی را در قالب یک شبکه بزرگ‌تر معرفی کنند. این کار باعث می‌شود تعداد مسیرهای موجود در جدول مسیریابی (Routing Table) کاهش یابد و روترها بتوانند بسته‌های اطلاعاتی را با سرعت و کارایی بیشتری پردازش کنند.

به عبارت دیگر، در Supernetting به جای اینکه برای هر شبکه یک مسیر جداگانه در جدول مسیریابی ثبت شود، یک مسیر خلاصه (Summary Route) معرفی می‌شود که تمام آن شبکه‌ها را پوشش می‌دهد.

این تکنیک امروزه توسط ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISP)، سازمان‌های بزرگ و مراکز داده به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مفهوم خلاصه‌سازی مسیرها (Route Summarization)

در شبکه‌های بزرگ ممکن است صدها یا هزاران شبکه مختلف وجود داشته باشد. اگر روتر برای هر یک از این شبکه‌ها یک مسیر جداگانه نگهداری کند، جدول مسیریابی بسیار بزرگ شده و پردازش آن زمان بیشتری خواهد برد.

Route Summarization روشی است که در آن چندین شبکه متوالی که دارای بیت‌های ابتدایی مشترک هستند، در قالب یک مسیر واحد معرفی می‌شوند.

به عنوان مثال، فرض کنید چهار شبکه زیر وجود داشته باشد:

192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.2.0/24
192.168.3.0/24

به جای ثبت چهار مسیر جداگانه، می‌توان آن‌ها را به صورت زیر خلاصه کرد:

192.168.0.0/22

در این حالت، تنها یک مسیر در جدول مسیریابی ثبت می‌شود که هر چهار شبکه را پوشش می‌دهد.

شرط انجام Supernetting

برای اینکه چند شبکه را بتوان با هم تجمیع کرد، باید شرایط زیر برقرار باشد:

• شبکه‌ها باید متوالی (Contiguous) باشند.
• همه شبکه‌ها باید دارای Prefix یکسان باشند.
• تعداد شبکه‌ها باید توانی از عدد 2 باشد (2، 4، 8، 16 و …).
• بیت‌های ابتدایی شبکه‌ها باید با یکدیگر مشترک باشند.

در صورتی که این شرایط برقرار نباشد، امکان ایجاد یک Summary Route صحیح وجود نخواهد داشت.

نحوه ایجاد Summary Route

برای ساخت یک مسیر خلاصه، مراحل زیر انجام می‌شود:

1. آدرس‌های شبکه را به دودویی تبدیل کنید.
2. بیت‌های مشترک ابتدای همه شبکه‌ها را پیدا کنید.
3. تعداد بیت‌های مشترک را به عنوان Prefix جدید انتخاب کنید.
4. باقی بیت‌ها را صفر قرار دهید تا آدرس شبکه خلاصه به دست آید.

مثال اول

چهار شبکه زیر را در نظر بگیرید:

192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.2.0/24
192.168.3.0/24

اکتت سوم این شبکه‌ها در مبنای دودویی به صورت زیر است:

در این چهار مقدار، شش بیت ابتدایی مشترک هستند؛ بنابراین Prefix از /24 به /22 تغییر می‌کند.

نتیجه:

192.168.0.0/22

این مسیر، تمام چهار شبکه فوق را پوشش می‌دهد.

مثال دوم

فرض کنید هشت شبکه متوالی زیر وجود داشته باشند:

10.0.0.0/24
10.0.1.0/24
10.0.2.0/24
10.0.3.0/24
10.0.4.0/24
10.0.5.0/24
10.0.6.0/24
10.0.7.0/24

از آنجا که تعداد شبکه‌ها برابر 8 است:

8 = 2³

سه بیت از بخش شبکه حذف می‌شود.

در نتیجه:

10.0.0.0/21

تمام هشت شبکه فوق با یک مسیر خلاصه پوشش داده می‌شوند.

مزایای Supernetting در مسیریابی

استفاده از Route Aggregation مزایای فراوانی برای شبکه‌های بزرگ دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

۱. کاهش اندازه جدول‌های مسیریابی

به جای ثبت تعداد زیادی مسیر مستقل، تنها یک مسیر خلاصه در جدول مسیریابی ذخیره می‌شود. این موضوع باعث کاهش حجم حافظه موردنیاز روترها می‌شود.

۲. افزایش سرعت تصمیم‌گیری روترها

هرچه تعداد مسیرهای موجود در جدول کمتر باشد، روتر سریع‌تر می‌تواند بهترین مسیر را برای ارسال بسته‌ها پیدا کند.

۳. کاهش ترافیک به‌روزرسانی پروتکل‌های مسیریابی

پروتکل‌هایی مانند OSPF، EIGRP و BGP برای تبادل اطلاعات مسیریابی از پیام‌های به‌روزرسانی استفاده می‌کنند. با خلاصه‌سازی مسیرها، تعداد این پیام‌ها کاهش یافته و پهنای باند کمتری مصرف می‌شود.

۴. افزایش مقیاس‌پذیری شبکه

در شبکه‌های بزرگ که هزاران زیرشبکه وجود دارد، بدون استفاده از Route Summarization مدیریت جدول‌های مسیریابی بسیار دشوار خواهد بود.

۵. افزایش پایداری شبکه

در صورت بروز تغییر در یکی از زیرشبکه‌ها، لزوماً نیازی به انتشار تغییرات برای کل شبکه نیست. این موضوع باعث کاهش نوسانات در جدول‌های مسیریابی و افزایش پایداری شبکه می‌شود.

مثال‌های کاربردی

مثال اول: سازمان بزرگ

فرض کنید یک شرکت دارای چهار شعبه باشد که هر شعبه از یکی از شبکه‌های زیر استفاده می‌کند:

172.16.0.0/24
172.16.1.0/24
172.16.2.0/24
172.16.3.0/24

مدیر شبکه می‌تواند به جای تعریف چهار Route مستقل، تنها مسیر زیر را در روتر مرکزی ثبت کند:

172.16.0.0/22

در نتیجه، جدول مسیریابی ساده‌تر شده و مدیریت شبکه آسان‌تر خواهد بود.

مثال دوم: ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP)

فرض کنید یک ISP شانزده شبکه متوالی از نوع /24 را به مشترکان خود اختصاص داده است.

به جای انتشار شانزده مسیر جداگانه:

203.0.113.0/24
...
203.0.128.0/24

(فرض بر متوالی بودن شبکه‌ها)

می‌توان آن‌ها را به یک مسیر خلاصه تبدیل کرد:

203.0.112.0/20

در نتیجه، روترهای اینترنت به جای نگهداری 16 مسیر، تنها یک مسیر را ذخیره می‌کنند که این امر باعث افزایش کارایی و کاهش حجم جدول‌های مسیریابی می‌شود.

مثال سوم: مرکز داده (Data Center)

در یک مرکز داده ممکن است هر رک یا هر بخش دارای یک زیرشبکه مستقل باشد. اگر این زیرشبکه‌ها به صورت متوالی طراحی شده باشند، مدیر شبکه می‌تواند آن‌ها را در قالب چند مسیر خلاصه معرفی کند. این روش باعث ساده‌تر شدن پیکربندی روترها، کاهش خطاهای مدیریتی و بهبود عملکرد شبکه می‌شود.

تفاوت Subnetting و Supernetting

مقایسه Classful و Classless Addressing

آدرس‌دهی Classful و Classless دو روش متفاوت برای مدیریت و تخصیص آدرس‌های IPv4 هستند. روش Classful Addressing در سال‌های ابتدایی توسعه اینترنت مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما با افزایش تعداد کاربران و شبکه‌ها، محدودیت‌های آن آشکار شد. برای رفع این مشکلات، روش CIDR (Classless Inter-Domain Routing) معرفی شد که امروزه به‌عنوان استاندارد آدرس‌دهی و مسیریابی در شبکه‌های IPv4 شناخته می‌شود.

تفاوت اصلی این دو روش در نحوه تعیین مرز بین بخش شبکه (Network) و بخش میزبان (Host) است. در روش Classful این مرز از قبل مشخص و ثابت است، اما در روش Classless مدیر شبکه می‌تواند با انتخاب طول پیشوند (Prefix Length)، اندازه شبکه را متناسب با نیاز خود تعیین کند.

تفاوت‌های Classful و Classless Addressing

جدول زیر مهم‌ترین تفاوت‌های این دو روش را نشان می‌دهد.

در روش Classful، برای مثال اگر یک سازمان به ۳۰۰ آدرس IP نیاز داشت، نمی‌توانست از شبکه کلاس C استفاده کند؛ زیرا این کلاس تنها ۲۵۴ میزبان را پشتیبانی می‌کرد. در نتیجه، مجبور بود یک شبکه کلاس B با بیش از ۶۵ هزار آدرس دریافت کند که بخش عمده‌ای از آن بدون استفاده باقی می‌ماند.

در مقابل، در روش CIDR می‌توان Prefix مناسب، مانند /23 را انتخاب کرد که ۵۱۰ میزبان قابل استفاده را فراهم می‌کند و بسیار متناسب‌تر با نیاز سازمان است.

مزایا و معایب هر روش

مزایای Classful Addressing

اگرچه امروزه این روش تقریباً منسوخ شده است، اما در زمان خود مزایایی داشت.

۱. سادگی در پیاده‌سازی

در Classful Addressing هر کلاس دارای ماسک مشخصی بود و مدیر شبکه نیازی به محاسبه Prefix یا Subnet Mask نداشت.

۲. مناسب برای اینترنت اولیه

در سال‌های آغازین توسعه اینترنت، تعداد شبکه‌ها کم بود و این روش نیازهای آن زمان را به‌خوبی برآورده می‌کرد.

۳. پیکربندی ساده

تجهیزات شبکه قدیمی بدون انجام محاسبات پیچیده می‌توانستند کلاس هر آدرس را تشخیص دهند.

معایب Classful Addressing

با رشد اینترنت، محدودیت‌های این روش آشکار شد.

هدررفت گسترده آدرس‌های IPv4

بزرگ‌ترین ضعف Classful Addressing، تخصیص غیربهینه آدرس‌ها بود که باعث از بین رفتن بخش زیادی از فضای آدرس‌دهی IPv4 شد.

نبود انعطاف‌پذیری

مدیر شبکه تنها می‌توانست از کلاس‌های از پیش تعریف‌شده استفاده کند و امکان انتخاب اندازه دلخواه برای شبکه وجود نداشت.

افزایش اندازه جدول‌های مسیریابی

به دلیل نبود قابلیت خلاصه‌سازی مسیرها، تعداد Routeهای موجود در اینترنت به سرعت افزایش یافت.

دشواری در توسعه شبکه

در صورت افزایش تعداد کاربران، معمولاً لازم بود شبکه به یک کلاس بزرگ‌تر منتقل شود که این موضوع هزینه و پیچیدگی زیادی ایجاد می‌کرد.

مزایای Classless Addressing (CIDR)

CIDR برای برطرف کردن تمام مشکلات روش کلاس‌بندی‌شده طراحی شد.

استفاده بهینه از آدرس‌ها

تعداد آدرس‌های اختصاص‌یافته دقیقاً بر اساس نیاز شبکه تعیین می‌شود و هدررفت آدرس‌ها به حداقل می‌رسد.

انعطاف‌پذیری بالا

در CIDR می‌توان از هر طول پیشوندی مانند /20، /23، /27 یا /30 استفاده کرد.

پشتیبانی از Subnetting و Supernetting

امکان تقسیم شبکه به زیرشبکه‌های کوچک‌تر و همچنین تجمیع چند شبکه در قالب یک مسیر خلاصه وجود دارد.

کاهش حجم جدول‌های مسیریابی

قابلیت Route Summarization باعث کاهش تعداد مسیرها و افزایش سرعت عملکرد روترها می‌شود.

مقیاس‌پذیری بالا

CIDR امکان طراحی شبکه‌های کوچک، متوسط و بسیار بزرگ را فراهم می‌کند و به همین دلیل برای اینترنت امروزی مناسب است.

معایب Classless Addressing

اگرچه CIDR مزایای فراوانی دارد، اما استفاده از آن نیازمند دانش بیشتری نسبت به روش Classful است.

محاسبات پیچیده‌تر

مدیر شبکه باید با مفاهیمی مانند Prefix، Subnet Mask، تعداد Hostها و محدوده شبکه آشنا باشد.

نیاز به طراحی دقیق

انتخاب Prefix نامناسب می‌تواند باعث کمبود آدرس یا هدررفت منابع شود.

وابستگی به تجهیزات سازگار

هرچند امروزه تقریباً تمام تجهیزات شبکه از CIDR پشتیبانی می‌کنند، اما در گذشته برخی تجهیزات قدیمی از این قابلیت پشتیبانی نمی‌کردند.

موارد استفاده

کاربردهای Classful Addressing

امروزه Classful Addressing در شبکه‌های عملیاتی استفاده نمی‌شود، اما همچنان در موارد زیر اهمیت دارد:

• آموزش مفاهیم اولیه آدرس‌دهی IP
• آشنایی با تاریخچه اینترنت
• مطالعه منابع قدیمی شبکه
• بررسی عملکرد تجهیزات قدیمی

کاربردهای Classless Addressing (CIDR)

امروزه تقریباً تمام شبکه‌های مبتنی بر IPv4 از CIDR استفاده می‌کنند.

مهم‌ترین کاربردهای آن عبارت‌اند از:

• طراحی شبکه‌های سازمانی
• پیاده‌سازی شبکه‌های دانشگاهی و آموزشی
• مدیریت مراکز داده (Data Center)
• شبکه‌های ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISP)
• شبکه‌های رایانش ابری (Cloud Computing)
• مسیریابی اینترنت
• طراحی زیرشبکه‌ها (Subnetting)
• خلاصه‌سازی مسیرها (Route Summarization)
• تخصیص بهینه آدرس‌های IPv4

مثال مقایسه‌ای

فرض کنید سازمانی به ۷۰۰ آدرس IP نیاز دارد.

در روش Classful

• کلاس C تنها 254 میزبان را پشتیبانی می‌کند؛ بنابراین کافی نیست.
• مدیر شبکه باید یک شبکه کلاس B دریافت کند.
• شبکه کلاس B دارای 65,534 میزبان است.
• بیش از 64 هزار آدرس بدون استفاده باقی می‌ماند.

در روش CIDR

می‌توان از شبکه زیر استفاده کرد:

192.168.0.0/22

این شبکه:

• دارای 1024 آدرس
• 1022 میزبان قابل استفاده

است و نیاز سازمان را با حداقل هدررفت آدرس برآورده می‌کند.

این مثال به‌خوبی نشان می‌دهد که چرا CIDR جایگزین روش کلاس‌بندی‌شده شده است.

کاربرد CIDR در Routing

یکی از مهم‌ترین دلایل معرفی CIDR (Classless Inter-Domain Routing)، بهبود عملکرد فرآیند Routing یا مسیریابی در شبکه‌های کامپیوتری بود. با گسترش سریع اینترنت، تعداد شبکه‌ها و مسیرهای موجود به‌طور چشمگیری افزایش یافت. در روش آدرس‌دهی کلاس‌بندی‌شده (Classful)، هر شبکه باید به‌صورت جداگانه در جدول‌های مسیریابی ثبت می‌شد که این موضوع باعث بزرگ شدن جدول‌های مسیریابی، افزایش مصرف حافظه روترها و کاهش سرعت پردازش بسته‌های اطلاعاتی می‌شد.

CIDR با فراهم کردن امکان خلاصه‌سازی مسیرها (Route Summarization) و استفاده از Prefix Length به جای کلاس‌های ثابت، این مشکل را تا حد زیادی برطرف کرد. امروزه تقریباً تمام پروتکل‌های مسیریابی و زیرساخت اینترنت بر پایه CIDR عمل می‌کنند.

نقش CIDR در پروتکل‌های مسیریابی

پروتکل‌های مسیریابی وظیفه تبادل اطلاعات مربوط به مسیرهای موجود بین روترها را بر عهده دارند. این پروتکل‌ها با استفاده از اطلاعات موجود در جدول‌های مسیریابی، بهترین مسیر را برای ارسال بسته‌های داده انتخاب می‌کنند.

در روش Classful، روترها تنها بر اساس کلاس‌های A، B و C تصمیم‌گیری می‌کردند و امکان استفاده از Prefixهای متغیر وجود نداشت. اما در روش CIDR، روترها می‌توانند مسیرهایی با هر طول پیشوند (مانند /21، /27 یا /30) را شناسایی و مدیریت کنند.

این قابلیت باعث شده است که مدیران شبکه بتوانند ساختارهای آدرس‌دهی متنوع و منعطفی طراحی کنند و روترها نیز بدون وابستگی به کلاس‌های سنتی، بسته‌ها را به مقصد مناسب هدایت کنند.

بیشتر پروتکل‌های مسیریابی مدرن از CIDR و VLSM (Variable Length Subnet Mask) پشتیبانی می‌کنند، از جمله:

• RIP Version 2 (RIPv2)
• OSPF (Open Shortest Path First)
• EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
• IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)
• BGP (Border Gateway Protocol)

در مقابل، RIP Version 1 (RIPv1) یک پروتکل کلاس‌بندی‌شده است و از CIDR و VLSM پشتیبانی نمی‌کند؛ به همین دلیل امروزه تقریباً منسوخ شده است.

Route Summarization

یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های CIDR در مسیریابی، Route Summarization یا Route Aggregation است.

در این روش، چندین شبکه متوالی که دارای بیت‌های ابتدایی مشترک هستند، در قالب یک مسیر واحد به روترها معرفی می‌شوند.

به عنوان مثال، فرض کنید روتر چهار مسیر زیر را در اختیار دارد:

192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.2.0/24
192.168.3.0/24

بدون استفاده از CIDR، هر چهار مسیر باید به صورت جداگانه در جدول مسیریابی ذخیره شوند.

اما با استفاده از Route Summarization، این چهار شبکه به شکل زیر معرفی می‌شوند:

192.168.0.0/22

در نتیجه، روتر تنها یک مسیر را نگهداری می‌کند که تمام چهار شبکه را پوشش می‌دهد.

مزایای Route Summarization

استفاده از خلاصه‌سازی مسیرها مزایای متعددی دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

کاهش تعداد Routeها

به جای ذخیره تعداد زیادی مسیر مستقل، تنها یک مسیر خلاصه در جدول مسیریابی ثبت می‌شود.

افزایش سرعت جستجوی مسیر

هرچه تعداد ورودی‌های جدول مسیریابی کمتر باشد، روتر سریع‌تر می‌تواند بهترین مسیر را پیدا کند.

کاهش مصرف حافظه

جدول‌های مسیریابی کوچک‌تر به حافظه کمتری نیاز دارند و منابع سخت‌افزاری روتر بهتر مدیریت می‌شود.

کاهش ترافیک پروتکل‌های مسیریابی

پروتکل‌هایی مانند OSPF و BGP اطلاعات مسیرها را میان روترها تبادل می‌کنند. با خلاصه‌سازی مسیرها، تعداد اعلان‌های مسیریابی (Routing Updates) کاهش می‌یابد و پهنای باند کمتری مصرف می‌شود.

افزایش پایداری شبکه

در صورت بروز تغییر در یکی از زیرشبکه‌ها، تا زمانی که مسیر خلاصه معتبر باشد، نیازی به انتشار تغییرات جزئی برای تمام روترهای شبکه نیست. این موضوع باعث کاهش نوسانات جدول‌های مسیریابی و افزایش پایداری شبکه می‌شود.

تأثیر CIDR بر جدول‌های مسیریابی

جدول مسیریابی (Routing Table) شامل اطلاعاتی درباره شبکه‌های مقصد و مسیر رسیدن به آن‌ها است. هرچه تعداد شبکه‌ها بیشتر باشد، اندازه این جدول نیز بزرگ‌تر خواهد شد.

در سال‌های ابتدایی توسعه اینترنت، رشد سریع تعداد شبکه‌ها باعث شد جدول‌های مسیریابی به سرعت افزایش یابند و روترها با مشکلاتی مانند مصرف زیاد حافظه و کاهش سرعت پردازش مواجه شوند.

CIDR با معرفی قابلیت Route Summarization، این مشکل را تا حد زیادی برطرف کرد.

مثال

فرض کنید یک ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP) دارای ۱۶ شبکه متوالی از نوع /24 باشد.

بدون استفاده از CIDR، جدول مسیریابی شامل ۱۶ ورودی مجزا خواهد بود:

10.10.0.0/24
10.10.1.0/24
10.10.2.0/24
...
10.10.15.0/24

اما با استفاده از CIDR، تمام این شبکه‌ها را می‌توان در قالب یک مسیر خلاصه نمایش داد:

10.10.0.0/20

در نتیجه:

• تعداد ورودی‌های جدول مسیریابی از 16 به 1 کاهش می‌یابد.
• سرعت جستجوی مسیر افزایش پیدا می‌کند.
• حافظه کمتری در روتر اشغال می‌شود.
• پردازنده روتر بار کمتری را تحمل می‌کند.
• زمان همگرایی (Convergence) پروتکل‌های مسیریابی کاهش می‌یابد.

کاربرد CIDR در اینترنت

امروزه اینترنت از میلیون‌ها شبکه مستقل تشکیل شده است. اگر هر شبکه به صورت جداگانه در جدول‌های مسیریابی ثبت می‌شد، حجم این جدول‌ها به حدی افزایش می‌یافت که مدیریت آن‌ها تقریباً غیرممکن بود.

ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISP) با استفاده از CIDR، شبکه‌های مشتریان خود را در قالب چند مسیر خلاصه به سایر ISPها و روترهای اینترنت معرفی می‌کنند. این کار موجب می‌شود:

• اندازه جدول‌های مسیریابی اینترنت در حد قابل مدیریت باقی بماند.
• سرعت تبادل اطلاعات بین روترهای اصلی اینترنت افزایش یابد.
• مصرف حافظه و توان پردازشی روترها کاهش پیدا کند.
• پایداری و مقیاس‌پذیری زیرساخت اینترنت حفظ شود.

به همین دلیل، CIDR یکی از عوامل کلیدی در رشد و توسعه اینترنت مدرن محسوب می‌شود.

ارتباط CIDR با VLSM

یکی دیگر از مزایای CIDR، پشتیبانی از VLSM (Variable Length Subnet Mask) است. با استفاده از VLSM، می‌توان در بخش‌های مختلف یک شبکه از Prefixهای متفاوت استفاده کرد؛ به عنوان مثال، برای یک لینک نقطه‌به‌نقطه از /30 و برای یک شبکه محلی بزرگ از /24 بهره برد.

این قابلیت باعث استفاده بهینه‌تر از آدرس‌های IPv4 و طراحی شبکه‌هایی انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر می‌شود.