網路掩碼那些事兒

09-06

網路掩碼那些事兒

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成長指數998，歸功於各位朋友的大力捧場，由衷地感謝朋友們！

昨天公眾號寫過一篇文章：ISP路由器上是不是擁有Internet中所有路由條目？

ISP路由器上是不是擁有Internet中所有路由條目？?

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還沒有來得及閱讀的同學，請先閱讀該文，裡面包含很多基礎知識。

運營商PE路由器，是擁有全球路由表的，大約在700000+條以上，這個數字一直處於上升的趨勢。

PE（Provider Edge）路由器

E是Edge的縮寫，PE翻譯成中文就是「邊界路由器「，邊界路由器通常位於運營商的邊界，和其它的運營商物理連接。PE路由器和其它的運營商的PE路由器，通過BGP路由協議交換路由：

(1)學習其它運營商的路由表（incoming）

(2)通告自己的路由表（outgoing）

通過以上雙向的路由交換，本地的PE就擁有全球路由表了。

全球可用IP地址不應該是20億+的嗎？

IP地址一共32位，理論上有 232= 42.9億個IP地址，去除組播、私有、測試、保留IP，可用的IP地址有20多億+。

路由器當前內存，能夠容納20億+海量的路由條目嗎？

在Cisco的路由器上，保存一條BGP路由條目，大約花費100位元組，那麼保存20億條路由條目，需要多少位元組呢？

2 * 109* 100 = 2*1011 = 200 G 位元組

這個海量的內存需求，連最高端的路由器都難以滿足。

既然路由器無法容納一個個IP地址，那能否將具有統一前綴的IP地址歸納起來，這樣就大大減少路由表的條目了，接下來就再次介紹網路掩碼的神奇效果。

最短的網路掩碼長度是多少？

掩碼長度「0」用在何處？

比如 0.0.0.0/0，上一篇文章已經詳細介紹這條神奇的路由。

地球上億萬萬用戶的電腦、智能手機，只需要擁有這一條0.0.0.0/0路由，就可以訪問互聯網所有的IP地址資源。簡而言之，0.0.0.0/0代表著Internet上的所有路由條目。

最長的網路掩碼是多少？

掩碼長度「32」用在什麼地方？

比如1.1.1.1/32，就表示1.1.1.1這一個IP地址。

用戶通過PPPoE撥號，PPPoE伺服器給用戶PPPoE客戶端分配的就是32位掩碼的IP地址，假設為 1.1.1.1/32。

來總結一下，掩碼長度0代表全球所有的IP地址，但掩碼長度0隻有一個使用場合，那就是0.0.0.0/0。除此之外，沒有了，1.1.1.1/0這樣的組合是錯誤的！

掩碼長度32隻代表一個IP地址，比如1.1.1.1/32和1.1.1.1是一個意思，代表一個IP地址個體。

掩碼長度「31」

掩碼長度31代表一個網段有2個IP地址。

計算公式：網段IP地址數目 = 2^（32-31）= 2

1.1.1.0/31，這條路由其實代表著兩個IP地址：1.1.1.0， 1.1.1.1

那1.1.1.2/31呢？這條路由代表兩個IP地址：1.1.1.2，1.1.1.3

以此類推。。。

所謂31位掩碼，就是說，IP地址第32位（從左到右數），可以是0，也可以是1。凡是掩碼沒有覆蓋的地方，可以是0、1任意組合。

由於31位掩碼只能容納2個IP地址，通常用在點對點鏈路上，一邊一個IP地址，不會浪費IP地址！

如果在點對點鏈路上使用30位掩碼，將浪費2個IP地址。

掩碼長度「30」

按照計算公式

網段IP地址數目 = 2^（32-30）=4

掩碼長度為30的路由代表4個IP地址。

掩碼長度「29」

按照計算公式

網段IP地址數目 = 2^（32-29）=8

掩碼長度為29的路由代表8個IP地址。

以此類推。。。

掩碼長度「8」

按照計算公式

網段IP地址數目 = 2^（32-8）=224= 16777216

掩碼長度為8的路由代表16777216個IP地址。

1.0.0.0/8 與1.1.1.1/8的區別

1.0.0.0/8是前綴為1的所有IP地址集合體，如果寫成1.x.x.x/8更好理解，其中的x可以為0-255任意值，這個集合體一共有16777216個IP地址。

1.0.0.0/8是一個包含16777216個IP地址的路由條目，通常出現在路由器的路由表裡，由路由器自動歸納或手工歸納。

1.1.1.1/8則是一個個體，這個個體的IP地址為1.1.1.1，很顯然它屬於1.0.0.0/8大集合體，因為它屬於1.x.x.x這個集合體，不是嗎？

1.1.1.1/8通常配置在主機得介面上，供主機使用。

上文的闡述其實已經回答了關於路由歸納的問題了，使用網路掩碼來將具有相同的前綴的IP地址，歸納成一個集合體，這樣全球路由表將大大減少。

既然越短的網路掩碼，歸納的IP地址越多，那能否使用長度為8的網路掩碼來歸納路由？

比如

1.0.0.0/8

2.0.0.0/8

3.0.0.0/8

。。。

221.0.0.0/8

222.0.0.0/8

223.0.0.0/8

那麼全球路由表除了私有IP（10.x.x.x）、保留IP（169.x.x.x）、本機IP（127.x.x.x），那麼只需要200多條路由條目就可以表示了，對嗎？

不對，因為一個IP地址前綴不一定屬於一個運營商，所以不能歸納在一起。

舉例

比如1.x.x.x這個地址前綴，不可能屬於一個運營商，假設1.1.x.x完全屬於一個美國運營商，而1.2.x.x屬於一個歐洲運營商，那麼這些IP地址就不能歸納在一起。

如果歸納在一起，1.0.0.0/8這條路由，是通向美國還是歐洲？

很好辦啊，用1.1.0.0/16歸納屬於美國的運營商，1.2.0.0/16歸納屬於歐洲的運營商。

一個目的IP=1.1.1.1的報文，匹配到1.1.0.0/16這條路由，發給美國運營商。

一個目的IP=1.2.1.1的報文，匹配到1.2.0.0/16這條路由，發給歐洲運營商。

在互聯網發展初期，由於路由器的內存限制，以及網路帶寬小，所以BGP對於路由的掩碼長度有一個嚴格的規定，需要≤19

最長19位掩碼，將全球路由表限制在多少以內？

219= 524288

後來隨著路由器的性能不斷提升、內存的提升，以及IP地址越來越不連續，使用19位的網路掩碼越來越不現實，後來BGP放鬆了對網路掩碼長度的限制，只要不大於21就好。

21位的掩碼長度，將全球路由表限制在多少以內呢？

221= 2097152

Okay，終於把網路掩碼的內容全部寫完了，如果各位有什麼問題，可以在評論區提問，盡量抽空回答，謝謝。

公眾號：車小胖談網路

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