CIDR là gì? Cách hoạt động và ứng dụng của CIDR

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) là một phương pháp ra đời từ năm 1993, nhằm cải thiện khả năng phân bổ địa chỉ IP và làm chậm lại sự cạn kiệt tài nguyên địa chỉ IPv4.

Vậy CIDR hoạt động như thế nào và ứng dụng của nó trong hệ thống mạng là gì?

Hãy cùng BKHOST tìm hiểu chi tiết qua bài viết sau đây.

CIDR là gì?

CIDR còn được biết đến qua thuật ngữ supernetting là một phương pháp định vị các địa chỉ giao thức Internet (IP) nhằm cải thiện phân phối địa chỉ và thay thế hệ thống cũ dựa trên các Class A, B và C.

Mục tiêu ban đầu của CIDR là làm chậm sự gia tăng của các bảng định tuyến trên các bộ định tuyến internet và giảm sự cạn kiệt nhanh chóng của tài nguyên địa chỉ IPv4. Do đó, số lượng địa chỉ internet có sẵn sẽ tăng lên rất nhiều.

Thiết kế lớp mạng gốc của internet không hiệu quả dẫn đến việc cạn kiệt các địa chỉ IPv4 nhanh hơn cần thiết. Thiết kế lớp mạng bao gồm:

• Class A có hơn 16 triệu định danh host.
• Class B có 65.535 định danh host.
• Class C có 254 định danh host.

Một ví dụ đơn giản về ứng dụng của CIDR giúp tiết kiệm tài nguyên cho người dùng: Nếu một tổ chức cần hơn 254 máy chủ, nó sẽ được chuyển sang Class B. Tuy nhiên, khi doanh nghiệp không cần sử dụng chúng, điều này sẽ gây lãng phí hơn 60.000 máy chủ. Do đó, để làm giảm không cần thiết của địa chỉ IPv4. CIDR đã được tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force) giới thiệu vào năm 1993 để khắc phục vấn đề này.Các địa chỉ CIDR được tạo thành từ hai bộ số. Cụ thể:

• Tiền tố biểu diễn nhị phân của địa chỉ mạng – tương tự như những gì sẽ thấy trong một địa chỉ IP bình thường.
• Hậu tố tuyên bố tổng số bit trong toàn bộ địa chỉ.

Ví dụ ký hiệu CIDR là 192.168.129.23/17 – với 17 là số bit trong địa chỉ. Địa chỉ IPv4 cho phép tối đa 32 bit. Ký hiệu CIDR tương tự có thể được áp dụng cho các địa chỉ IPv6. Sự khác biệt duy nhất là địa chỉ IPv6 có thể chứa tới 128 bit.

Một ví dụ về CIDR:

Các block CIDR

Các block CIDR là các nhóm địa chỉ có cùng tiền tố và chứa cùng một số bit. Sự kết hợp của nhiều block CIDR kết nối thành một hệ thống lớn hơn, chia sẻ tiền tố mạng chung, đó là những gì cấu thành supernetting. Kích thước của các block CIDR có thể được xác định bằng chiều dài của tiền tố:

• Một tiền tố dài cho phép ít địa chỉ hơn và tạo ra một block có kích thước nhỏ.
• Một tiền tố ngắn cho phép có nhiều địa chỉ hơn, suy ra nó tạo nên một block có kích thước lớn hơn.

Các block ban đầu được xử lý bởi Tổ chức cấp phát số hiệu Internet (IANA-Internet Assigned Numbers Authority). Tổ chức này chịu trách nhiệm phân phối các block địa chỉ IP lớn cho các Cơ quan đăng ký Internet khu vực (RIR). Các block này được sử dụng cho các khu vực lớn như Bắc Mỹ, Châu Phi và Châu u.

Khi một cơ quan RIR nhận được block, họ có trách nhiệm phải tạo các block nhỏ hơn để gán cho các Cơ quan đăng ký Internet địa phương (LIR- Local Internet Registries). Các block có thể tiếp tục được chia nhỏ hơn cho đến khi chúng tiếp cận người dùng cuối. Kích thước của block được định vị cho người dùng cuối, phụ thuộc vào số lượng địa chỉ riêng lẻ mà người dùng sẽ yêu cầu.

Hầu hết người dùng cuối sẽ được gán block bởi nhà cung cấp dịch vụ Internet. Tuy nhiên, các tổ chức sử dụng nhiều ISP phải nhận block độc lập từ cơ quan chức năng như RIR hoặc LIR.

Ký hiệu CIDR

Địa chỉ IP thường được cài đặt cho các mục đích riêng, chẳng hạn như Class B 192.168.0.0 được cô lập và không thể sửa chữa, được sử dụng để xác định mạng riêng. Hầu hết các bộ định tuyến băng thông rộng gia đình sẽ gán địa chỉ từ mạng 192.168 cho các hệ thống trong nhà. Địa chỉ IP cũng không cho phép các định danh máy chủ của tất cả các số 0 và bảo lưu số nhận dạng tất cả các số 1, nhằm phục vụ như một địa chỉ broadcast – các gói dữ liệu được gửi đến địa chỉ này, sẽ được chuyển đến tất cả các máy chủ trên mạng.

Ban đầu, các địa chỉ IP được gán trong các class địa chỉ chính từ A đến C. Mỗi class được phân bổ một phần của địa chỉ IP 32 bit để xác định bộ định tuyến cổng cho mạng đó – 8 bit đầu tiên cho Class A, 16 bit cho Class B và 24 bit đầu tiên cho Class C. Các bit không được sử dụng cho mã định danh mạng có sẵn để chỉ định số nhận dạng máy chủ cho các hệ thống trên mạng đó. Đối với IPv4, địa chỉ 32 bit được chia thành bốn nhóm 8 bit, mỗi nhóm được gọi là một số số chấm chấm chấm. Bồn nhóm sẽ trông như thế này:

• Dạng thập phân 192.168.0.0.
• Dạng nhị phân 11000000.10101000.00000000.00000000.

Ký hiệu CIDR gọn gàng chỉ ra network mask cho một địa chỉ và thêm vào tổng số bit trong toàn bộ địa chỉ bằng cách sử dụng ký hiệu “/”. Ví dụ, 192.168.129.23/17 cho biết network mask 17 bit. Người dùng Internet có thể tham khảo mạng A/17 để chỉ ra kích thước của mạng mà không cần chỉ định network mask thực tế.

CIDR hoạt động như thế nào?

CIDR hoạt động dựa trên kỹ thuật VLSM (Variable Length Subnet Mask) – là một kỹ thuật cho phép các kỹ sư mạng chia không gian địa chỉ IP thành một hệ thống các subnet có kích thước khác nhau, giúp tạo ra mạng con với số lượng máy chủ khác nhau, mà không lãng phí địa chỉ với số lượng lớn. Nó xác định các tiền tố có độ dài tùy ý và giúp nó hiệu quả hơn hệ thống cũ.

Bên cạnh đó, CIDR còn có khả năng tổng hợp nhiều mạng phân lớp chuẩn thành một mạng lớn hơn, nhờ đó số lượng entry trong bảng định tuyến của router giảm xuống và tăng số lượng host được cấp phát trong kênh network mà không cần phải dùng network ID của class lớn hơn.

Bộ định tuyến sử dụng CIDR dùng địa chỉ đích để định tuyến một gói về phía gateway (nút mạng), sau đó nó có thể giải nén địa chỉ dựa trên sự hiểu biết của nó về các chi tiết của SuperNetwork (SuperNet). Nếu một bộ định tuyến biết các tuyến đường cho các bộ phận khác nhau của cùng một SuperNet, thì nó sẽ sử dụng địa chỉ mạng dài nhất.

Ưu điểm và ứng dụng CIDR trong thực tế?

CIDR đã giảm sự lãng phí địa chỉ IPv4 mà không gây ra sự bùng nổ về số lượng các mục trong bảng định tuyến. CIDR cũng cho phép một mục nhập bảng định tuyến cho Supernet đại diện cho một tập hợp các mạng – về việc chỉ có một bộ định tuyến gần với đích đến thực sự cần biết chi tiết.

CIDR hiện là hệ thống định tuyến trên mạng cốt lõi của Internet và mọi ISP đều sử dụng nó. Nó được hỗ trợ bởi Giao thức Border Gateway (Border Gateway Protocol-BGP), giao thức Exterior Gateway phổ biến và giao thức Open Shortest Path First (OSPF).

CIDR được sử dụng khi một tổ chức hoặc nhà cung cấp dịch vụ quản lý địa chỉ cho một số lượng lớn máy chủ hoặc mạng nên sử dụng Supernetting-có thể kết hợp với kỹ thuật chuyển địa chỉ mạng (NAT-Network Address Translation) để phân vùng địa chỉ và tối ưu hóa hiệu quả lưu lượng. Ví dụ ứng dụng quy trình Supernetting có thể muốn chia một mạng nội bộ thành các mạng con cho các mục đích quản trị, để mỗi văn phòng có thể quản lý không gian địa chỉ của riêng mình.

Tổng kết về CIDR

CIDR là một phương pháp tuyệt vời nhằm cải thiện hiệu quả việc phân phối địa chỉ IP. Được phát triển từ năm 1993 đến nay, trải qua hơn 22 năm phát triển CIDR hiện vẫn đang được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trên toàn cầu.

Nếu bạn có thắc mắc về CIDR hay muốn tìm hiểu những cách khác để giúp cải thiện việc phân phối địa chỉ IP đã được áp dụng, hãy để lại ở bên bình luận bên dưới, BKHOST sẽ trả lời bạn trong thời gian sớm nhất.

P/s: Bạn cũng có thể truy cập vào Blog của BKHOST để đọc thêm các bài viết chia sẻ kiến thức về lập trình, quản trị mạng, website, domain, hosting, vps, server, email,… Chúc bạn thành công.