クラスレスドメイン間ルーティング

クラスレスドメイン間ルーティング（CIDR、発音は「サイダー」または/ ˈsɪdər / SID -ər ）は、 IP ルーティング用のIP アドレスを割り当てる方法です。インターネット技術タスクフォースは、インターネット上の以前のクラスフル ネットワークアドレス指定アーキテクチャを置き換えるために、1993 年に CIDR を導入しました。その目的は、インターネット上のルーター上のルーティング テーブルの増加を遅らせ、 IPv4 アドレスの急速な枯渇を遅らせることでした。^{[ 1 ] [ 2 ]}

IPアドレスは、アドレス内の2つのビット群から構成されると説明されます。最上位ビットはネットワークプレフィックスであり、ネットワーク全体またはサブネットを識別します。最下位ビットはホスト識別子であり、そのネットワーク上のホストの特定のインターフェースを指定します。この区分は、IPネットワーク間のトラフィックルーティングおよびアドレス割り当てポリシーの基礎として使用されます。

IPv4のクラスフルネットワーク設計では、ネットワークプレフィックスを1つ以上の8ビットグループとしてサイズ設定し、CIDRアドレス空間におけるクラスA、B、Cアドレスのブロックを、任意のアドレスビット境界でインターネットサービスプロバイダ（ISP）とエンドユーザーに割り当てるのに対し、 IPv6では、インターフェース識別子のサイズは慣例として64ビットに固定されており、より小さなサブネットはエンドユーザーに割り当てられない。

CIDR は可変長サブネット マスキング( VLSM )に基づいており、ネットワーク プレフィックスの長さは、以前のクラスフル ネットワーク設計の固定長プレフィックスとは異なり、可変長です。この主な利点は、組織に割り当てられるサブネットのサイズをより細かく制御できるため、必要以上に大きなサブネットを割り当てることによる IPv4 アドレスの枯渇を遅らせることができることです。CIDR は、IP アドレスの後にプレフィックスのビット数を示すサフィックスが続く CIDR 表記と呼ばれる新しい IP アドレスの書き方を生み出しました。CIDR 表記の例としては、IPv4のアドレス192.0.2.0 / 24や IPv6 のアドレス2001:db8:: / 32などがあります。連続するプレフィックスを持つアドレスのブロックはスーパーネットとして集約することができ、グローバル ルーティング テーブルのエントリ数を削減できます。

各IPアドレスは、ネットワークプレフィックスとホスト識別子から構成されます。IPv4のクラスフルネットワークアーキテクチャでは、32ビットIPアドレスの最上位3ビットがユニキャストネットワークのネットワークプレフィックスのサイズを定義し、ネットワーククラスA、B、またはCを決定します。^{[ 3 ]}

このシステムの利点は、追加情報なしで任意の IP アドレスのネットワーク プレフィックスを決定できることです。欠点は、利用可能なサイズが 3 つしかなかったため、ネットワークが大きすぎたり小さすぎたりして、ほとんどの組織が使用できなかったことです。最小の割り当ておよびルーティング ブロックには 2 ⁸ = 256 アドレスが含まれており、個人または部門のネットワークには必要以上に大きいですが、ほとんどの企業には小さすぎます。次の大きなブロックには 2 ¹⁶ = 65 536アドレスが含まれており、大企業でも効率的に使用するには大きすぎます。しかし、 65 536アドレスを超えるアドレスを必要とするネットワーク ユーザーにとって、唯一の他のサイズ (2 ^{24 ) は、1600 万を超えるアドレスを提供しすぎました。これは、個別のルート アナウンスを持つ多数のクラス C ネットワークの割り当てが必要で、地理的に分散しており、}ルート集約の機会がほとんどないため、アドレスの使用とルーティングの両方で非効率性につながりました。

ドメインネームシステム(DNS)の発明から 10 年以内に、クラスフル ネットワーク方式はスケーラブルではないことが判明しました。^{[ 4 ]}これにより、サブネット化と CIDRの開発につながりました。最上位アドレス ビットに基づく以前は意味のあるクラスの区別は放棄され、新しいシステムは「クラスレス」と呼ばれ、古いシステムは「クラスフル」として知られるようになりました。ルーティング プロトコルは、IP アドレスだけでなくサブネット マスクも伝送するように改訂されました。CIDR を実装するには、インターネット上のすべてのホストとルーターを少しずつ再プログラムする必要がありました。これは、インターネットが急速な成長期に入っていた当時、決して容易なことではありませんでした。1993 年、インターネット技術タスク フォースは、 IP アドレス ブロックの割り当てと IPv4 パケットのルーティングに関するこの新しい原則を定義する新しい一連の標準、RFC 1518 および RFC 1519 を公開しました。更新版である RFC 4632 は 2006 年に公開されました。^{[ 5 ]}

さまざまな代替案を試した後、クラスレス ドメイン間ルーティングは可変長サブネット マスク (VLSM) に基づいており、各ネットワークをさまざまな 2 のべき乗サイズのサブネットワークに分割できるため、各サブネットワークをローカルのニーズに合わせて適切にサイズ設定できます。可変長サブネット マスクは、RFC 950 で代替案の 1 つとして言及されています。^{[ 6 ] : §2.1}共通操作のアドレスをグループ化する技術は、カール ハーバート ロキタンスキーによって最初に提案されたクラスタ アドレス指定の概念に基づいています。^{[ 7 ] [ 8 ]}

CIDR表記は、 IPアドレスとその関連サブネットマスクをコンパクトに表現したものです。この表記は、1980年代にフィル・カーンによって考案されました。 ^{[ 9 ] [ 10 ]} CIDR表記では、IPアドレス、スラッシュ文字⟨/⟩、および10進数を指定します。10進数は、ネットワークマスクの先頭の連続する1ビット（左から右）の数です。各1ビットは、指定されたIPアドレスと同一でなければならないアドレス範囲のビットを表します。CIDR表記のIPアドレスは、常にIPv4またはIPv6の標準に従って表現されます。

アドレスは、特定のインターフェース アドレス ( 10.0.0.1 / 8のようなホスト識別子を含む) を示す場合もあれば、ネットワーク全体の開始アドレス ( 10.0.0.0 / 8または同等の10 / 8のようにホスト識別子 0 を使用する場合) を示す場合もあります。CIDR 表記は、IP アドレスがまったくない場合でも使用できます。たとえば、24 ビットのプレフィックスと 8 ビットのホスト番号を持つ IPv4 ネットワークの一般的な説明として/ 24を参照する場合などです。

例えば：

• 198.51.100.14 / 24 は、IPv4 アドレス198.51.100.14とそれに関連付けられたネットワーク プレフィックス198.51.100.0 、または同等に、先頭に 24 ビットの1を持つサブネット マスク255.255.255.0を表します。
• IPv4ブロック198.51.100.0 / 22は、 198.51.100.0から198.51.103.255までの1024個のIPv4アドレスを表します。
• IPv6 ブロック2001:db8:: / 48 は、2001:db8:0:0:0:0:0:0から2001:db8:0:ffff:ffff:ffff:ffff:ffffまでの IPv6 アドレスのブロックを表します。
• ::1 / 128は IPv6ループバックアドレスを表します。プレフィックス長は 128 で、これはアドレスのビット数です。

IPv4では、CIDR表記は、スラッシュの後にドット区切りの10進サブネットマスク指定を使用して文書化された方法の実装後にのみ広く使用されるようになりました。たとえば、192.24.12.0 / 255.255.252.0です。^{[ 2 ]}ネットワークプレフィックス幅を単一の数値（192.24.12.0 / 22）として記述することは、ネットワーク管理者にとって概念化および計算が容易でした。これは徐々に後の標準文書^{[ 11 ] [ 12 ]}およびネットワーク構成インターフェースに組み込まれました。

ネットワークのアドレス数は、2^{アドレス長 - プレフィックス長}として計算できます。ここで、「アドレス長」は IPv6 では 128、IPv4 では 32 です。たとえば、IPv4 では、プレフィックス長/ 29は次のようになります。2 32 ^{- 29} = 2 ³ = 8 アドレス。

サブネットマスクは、IPv4 アドレスまたはネットワークに関連付けられたプレフィックス長を 4 つのドット表記でエンコードするビットマスクです。プレフィックス長と同じ数の 1 で始まり、0 で終わる 32 ビットで構成され、4 つのドット付き 10 進数形式でエンコードされます。例: 255.255.255.0。サブネットマスクはプレフィックス長と同じ情報をエンコードしますが、CIDR の登場より前に存在していました。CIDR 表記では、プレフィックス ビットは常に連続しています。RFC 950 ^{[ 6 ] : §2.1}では、サブネットマスクで非連続ビットを指定することが許可されていましたが、RFC 4632 ^{[ 5 ] : §5.1}では、マスクは上位ビットに連続する 1 のみ、下位ビットに連続する 0 のみで構成されなければならないと規定されました。この制約により、サブネットマスクと CIDR 表記は全く同じ機能を果たします。

CIDRは、IPアドレスとそのルーティング特性を表すための、ビット単位のプレフィックスベースの標準規格です。アドレスのブロックを単一のルーティングテーブルエントリにグループ化することで、ルーティングを容易にします。これらのグループは、一般的にCIDRブロックと呼ばれ、IPアドレスのバイナリ表現で最初のビット列を共有します。IPv4 CIDRブロックは、IPv4アドレスと同様の構文で識別されます。ドット区切りの10進アドレス、スラッシュ、0から32までの数字の順で、例: abcd / n。ドット区切りの10進部分はIPv4アドレスです。スラッシュの後の数字はプレフィックス長、つまりアドレスの最上位ビットから数えた共有される最初のビットの数です。ネットワークのサイズのみを強調する場合は、通常、表記のアドレス部分は省略されます。したがって、/20ブロックは、指定されていない20ビットのプレフィックスを持つCIDRブロックです。

IPアドレスはCIDRブロックの一部であり、アドレスの最初のnビットとCIDRプレフィックスの最初のnビットが同じであれば、そのアドレスはCIDRプレフィックスに一致すると言われます。IPv4アドレスは32ビットなので、nビットのCIDRプレフィックスでは32−nビットが一致しないまま残ります。つまり、与えられたnビットのCIDRプレフィックスには2³²−n個のIPv4アドレスが一致^します。CIDRプレフィックスが短いほど一致するアドレスが多くなり、長いほど一致するアドレスは少なくなります。オーバーレイCIDRブロックの場合、1つのアドレスが異なる長さの複数のCIDRプレフィックスに一致する可能性があります。

CIDR はIPv6 アドレスにも使用され、構文の意味は同じです。アドレスのビット数が多いため、プレフィックス長は 0 から 128 までになります。ただし、慣例として、ブロードキャスト MAC 層ネットワークのサブネットは常に 64 ビットのホスト識別子を持ちます。^{[ 13 ]}より大きなプレフィックス (/127) は、セキュリティとポリシー上の理由から、ルータ間の一部のポイントツーポイントリンクでのみ使用されます。^{[ 14 ]}

CIDRブロックの割り当て

インターネット割り当て番号機関（IANA）は、地域インターネットレジストリ（RIR）に、大きな短いプレフィックスのCIDRブロックを割り当てます。ただし、 IANAが割り当てる最大のブロックは/ 8（1,600万以上のアドレス）です。たとえば、62.0.0.0 / 8は、ヨーロッパのRIRであるRIPE NCCによって管理されています。ヨーロッパや北米などの単一の大きな地理的領域を担当するRIRは、これらのブロックを細分化し、ローカルインターネットレジストリ（LIR）にサブネットを割り当てます。同様の細分化は、委任の下位レベルで複数回繰り返される場合があります。エンドユーザーネットワークは、予測される短期的なニーズに応じてサイズのサブネットを受け取ります。単一のISPによってサービスを受けているネットワークは、IETFの勧告により、ISPから直接IPアドレス空間を取得することが推奨されています。一方、複数のISPによってサービスを受けているネットワークは、適切なRIRから直接プロバイダに依存しないアドレス空間を取得できます。

例えば、1990年代後半には、IPアドレス208.130.29.33（現在は再割り当て済み）がwww.freesoft.orgで使用されていました。このアドレスの分析により、3つのCIDRプレフィックスが特定されました。208.128.0.0 / 11は、200万を超えるアドレスを含む大規模なCIDRブロックで、ARIN（北米RIR）によってMCIに割り当てられていました。バージニア州のVARであるAutomation Research Systems（ARS）は、MCIからインターネット接続をリースし、1000台強のデバイスをアドレス指定できる208.130.28.0 / 22ブロックを割り当てられました。ARSは、公開アクセス可能なサーバー用に/ 24ブロックを使用しており、 208.130.29.33はそのうちの1つでした。これらのCIDRプレフィックスはすべて、ネットワーク内の異なる場所で使用されていました。 MCIのネットワーク外では、208.128.0.0 / 11というプレフィックスが使用され、208.130.29.33宛てのトラフィックだけでなく、同じ最初の11ビットを持つ約200万個のIPアドレス宛てのトラフィックもMCIに転送されます。MCIのネットワーク内では、208.130.28.0 / 22が利用可能になり、トラフィックをARSにサービスを提供する専用線に転送します。208.130.29.0 / 24というプレフィックスは、ARSの企業ネットワーク内でのみ使用されます。

2001:0db8:0123:4567:89ab:cdef:1234:5678 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||128 単一エンドポイントとループバック |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||127 ポイントツーポイントリンク（ルーター間） |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||124 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |120 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||112 |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||108 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |104 |||| |||| |||| |||| |||| |||| 100 |||| |||| |||| |||| |||| |||96 |||| |||| |||| |||| |||| ||92 |||| |||| |||| |||| |||| |88 |||| |||| |||| |||| |||| 84 |||| |||| |||| |||| |||80 |||| |||| |||| |||| ||76 |||| |||| |||| |||| |72 |||| |||| |||| |||| 68 |||| |||| |||| |||64 シングル LAN。SLAAC のデフォルトのプレフィックス サイズ|||| |||| |||| ||60 一部の (非常に限定的な) 6rd展開 (/60 = 16 /64 ブロック) |||| |||| |||| |56 最小限のエンドサイト割り当て。[ 20 ]例：ホームネットワーク（/56 = 256 /64 ブロック） |||| |||| |||| 52 /52 ブロック = 4096 /64 ブロック |||| |||| |||48 大規模サイトの典型的な割り当て (/48 = 65536 /64 ブロック) |||| |||| ||44 |||| |||| |40 |||| |||| 将来的に割り当て可能な36のローカルインターネットレジストリ（LIR）超小型割り当て |||| |||32 LIR 最低割り当て |||| ||28 LIR 中規模割り当て |||| |24 LIR 大規模割り当て |||| 20 LIR 特大割り当て |||16 ||12 IANAからの地域インターネットレジストリ（RIR）割り当て[ 23 ] |8 4

トポロジー的には、CIDR で記述されるサブネットの集合は、対応するアドレス空間のカバーを表します。表記法で記述される区間は、${\displaystyle X/n}$数値的には、次の形式のアドレスに対応します。${\displaystyle [x\cdot 2^{32-n},x\cdot 2^{32-n}+2^{32-n}-1]}$（IPv4の場合）${\displaystyle [x\cdot 2^{128n},x\cdot 2^{128n}+2^{128-n}-1]}$（IPv6の場合）${\displaystyle X=x\cdot 2^{32-n}}$そして${\displaystyle X=x\cdot 2^{128-n}}$低い${\displaystyle n}$ビットを0に設定します。${\displaystyle n}$すべてのセット${\displaystyle X/n}$サブネットはパーティション、つまり重複しない集合のカバーを構成します。${\displaystyle n}$より細かいサブパーティションが生成されます。したがって、2 つのサブネット${\displaystyle X/n}$そして${\displaystyle Y/m}$それらは互いに分離しているか、一方が他方のサブネットであるかのいずれかである。

CIDRは、きめ細かなルーティングプレフィックス集約機能を提供します。例えば、ネットワークプレフィックスの最初の20ビットが一致する場合、連続する16個の/ 24ネットワークを集約し、単一の/ 20ルーティングテーブルエントリとしてより大きなネットワークにアドバタイズできます。これにより、アドバタイズする必要のあるルート数を削減できます。

• インターネットプロトコルスイート

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