التوجيه بين النطاقات بدون فئات

التوجيه بين النطاقات بدون تصنيف ( CIDR ، يُنطق "سايدر" أو / ˈsɪdər / SID - ər ) هو أسلوب لتخصيص عناوين IP لتوجيه بروتوكول الإنترنت . قدمت فرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF) نظام CIDR في عام 1993 ليحل محل بنية عناوين الشبكة المصنفة السابقة على الإنترنت . كان الهدف منه إبطاء نمو جداول التوجيه على أجهزة التوجيه عبر الإنترنت، والمساعدة في الحد من النفاد السريع لعناوين IPv4 . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تُعرَّف عناوين IP بأنها تتكون من مجموعتين من البتات : البتات الأكثر أهمية هي بادئة الشبكة ، التي تُحدد شبكة كاملة أو شبكة فرعية ، والبتات الأقل أهمية تُشكل مُعرِّف المضيف ، الذي يُحدد واجهة معينة لمضيف على تلك الشبكة. يُستخدم هذا التقسيم كأساس لتوجيه حركة البيانات بين شبكات IP ولسياسات تخصيص العناوين.

في حين أن تصميم الشبكات المصنفة لبروتوكول IPv4 كان يُحدد حجم بادئة الشبكة كمجموعة واحدة أو أكثر من ثمانية بتات، مما ينتج عنه كتل عناوين من الفئة A أو B أو C، ضمن نطاق عناوين CIDR، تُخصص لمزودي خدمة الإنترنت والمستخدمين النهائيين على أي حدود بتات العنوان. أما في بروتوكول IPv6 ، فإن مُعرّف الواجهة له حجم ثابت يبلغ 64 بتًا وفقًا للعرف، ولا تُخصص الشبكات الفرعية الأصغر حجمًا للمستخدمين النهائيين أبدًا.

يعتمد نظام CIDR على تقنية إخفاء الشبكات الفرعية ذات الطول المتغير ( VLSM )، حيث تتميز بادئات الشبكة بطول متغير، على عكس تصميم الشبكات المصنفة السابق ذي الطول الثابت. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذا النظام في منح تحكم أدق في أحجام الشبكات الفرعية المخصصة للمؤسسات، مما يبطئ من استنزاف عناوين IPv4 نتيجة تخصيص شبكات فرعية أكبر من اللازم. وقد أدى نظام CIDR إلى ظهور طريقة جديدة لكتابة عناوين IP تُعرف باسم تدوين CIDR، حيث يتبع عنوان IP لاحقة تشير إلى عدد بتات البادئة. ومن أمثلة تدوين CIDR العناوين 192.0.2.0/24 لـ IPv4 و 2001:db8:: / 32 لـ IPv6. ويمكن تجميع كتل العناوين ذات البادئات المتجاورة في شبكات فائقة ، مما يقلل من عدد الإدخالات في جدول التوجيه العالمي .

يتكون كل عنوان IP من بادئة شبكة متبوعة بمعرف المضيف . في بنية الشبكة المصنفة لبروتوكول IPv4 ، تحدد البتات الثلاثة الأكثر أهمية في عنوان IP ذي 32 بت حجم بادئة الشبكة لشبكات البث الأحادي ، وتحدد فئة الشبكة A أو B أو C. ^{[ 3 ]}

تتمثل ميزة هذا النظام في إمكانية تحديد بادئة الشبكة لأي عنوان IP دون الحاجة إلى أي معلومات إضافية. أما عيبه، فيكمن في أن الشبكات كانت عادةً إما كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا بالنسبة لمعظم المؤسسات، نظرًا لتوافر ثلاثة أحجام فقط. احتوت أصغر كتلة تخصيص وتوجيه على ^2⁸ = 256 عنوانًا، وهو عدد أكبر من اللازم للشبكات الشخصية أو شبكات الأقسام، ولكنه صغير جدًا بالنسبة لمعظم الشركات. أما الكتلة الأكبر التالية، فاحتوت على 2¹⁶ = 65536 ^{عنوانًا} ، وهو عدد كبير جدًا بحيث لا يمكن استخدامه بكفاءة حتى من قبل المؤسسات الكبيرة. ولكن بالنسبة لمستخدمي الشبكة الذين يحتاجون إلى أكثر من 65536 عنوانًا، فإن الحجم الوحيد المتبقي ( ^{2²⁴ ) وفر عددًا هائلاً، يتجاوز 16 مليون عنوان. وقد أدى ذلك إلى عدم كفاءة في استخدام العناوين} ، فضلًا عن عدم كفاءة في التوجيه، لأنه تطلب عددًا كبيرًا من شبكات الفئة C المخصصة مع إعلانات توجيه فردية، موزعة جغرافيًا مع فرص ضئيلة لتجميع المسارات .

في غضون عقد من اختراع نظام أسماء النطاقات (DNS)، تبيّن أن طريقة الشبكات المصنفة غير قابلة للتوسع . ^{[ 4 ]} أدى ذلك إلى تطوير تقسيم الشبكات الفرعية وCIDR. تم التخلي عن التمييزات التصنيفية ذات الدلالة السابقة، والتي كانت تعتمد على بتات العنوان الأكثر أهمية، ووُصف النظام الجديد بأنه "غير مصنف"، على عكس النظام القديم الذي عُرف باسم "المصنف". تم تعديل بروتوكولات التوجيه لتشمل ليس فقط عناوين IP، بل أيضًا أقنعة الشبكات الفرعية الخاصة بها. تطلّب تطبيق CIDR إعادة برمجة كل مضيف وموجّه على الإنترنت بشكل تدريجي، وهو أمر ليس بالهين في وقت كانت فيه الإنترنت تشهد نموًا سريعًا. في عام 1993، نشرت فرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF) مجموعة جديدة من المعايير، RFC 1518 وRFC 1519، لتحديد هذا المبدأ الجديد لتخصيص كتل عناوين IP وتوجيه حزم IPv4. نُشرت نسخة محدّثة، RFC 4632، في عام 2006. ^{[ 5 ]}

بعد فترة من التجارب على بدائل مختلفة، استند توجيه النطاقات غير المصنف إلى تقنية إخفاء الشبكة الفرعية ذات الطول المتغير (VLSM)، والتي تسمح بتقسيم كل شبكة إلى شبكات فرعية بأحجام مختلفة من مضاعفات العدد اثنين، بحيث يمكن تحديد حجم كل شبكة فرعية بما يتناسب مع الاحتياجات المحلية. وقد ذُكرت أقنعة الشبكة الفرعية ذات الطول المتغير كأحد البدائل في RFC 950. ^{[ 6 ] : §2.1} واستندت تقنيات تجميع العناوين للعمليات المشتركة إلى مفهوم عنونة المجموعات، الذي اقترحه كارل-هربرت روكيتانسكي لأول مرة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

يُعدّ ترميز CIDR تمثيلاً مُختصرًا لعنوان IP وقناع الشبكة الفرعية المُصاحب له . وقد ابتكره فيل كارن في ثمانينيات القرن الماضي. ^{[ 9 ] [ 10 ]} يُحدد ترميز CIDR عنوان IP، وعلامة الشرطة المائلة ⟨/⟩، ورقمًا عشريًا. يُمثل الرقم العشري عدد البتات العشرية المتتالية التي تبدأ بـ 1 (من اليسار إلى اليمين) في قناع الشبكة. يُشير كل بت 1 إلى بت من نطاق العنوان الذي يجب أن يظل مُطابقًا لعنوان IP المُعطى. يُكتب عنوان IP في ترميز CIDR دائمًا وفقًا لمعايير IPv4 أو IPv6 .

قد يشير العنوان إلى عنوان واجهة محدد (بما في ذلك مُعرِّف المضيف ، مثل 10.0.0.1 / 8 )، أو قد يكون عنوان بداية شبكة كاملة (باستخدام مُعرِّف المضيف 0، كما في 10.0.0.0 / 8 أو ما يُعادله 10 / 8 ). ويمكن استخدام تدوين CIDR حتى بدون عنوان IP على الإطلاق، على سبيل المثال عند الإشارة إلى / 24 كوصف عام لشبكة IPv4 ذات بادئة 24 بت وأرقام مضيف 8 بت.

على سبيل المثال:

• يمثل 198.51.100.14 / 24 عنوان IPv4 198.51.100.14 وبادئة الشبكة المرتبطة به 198.51.100.0 ، أو بشكل مكافئ، قناع الشبكة الفرعية 255.255.255.0 ، والذي يحتوي على 24 بتًا بادئة1.
• يمثل نطاق IPv4 198.51.100.0 / 22 عناوين IPv4 البالغ عددها 1024 من 198.51.100.0 إلى 198.51.103.255 .
• يمثل نطاق IPv6 2001:db8:: / 48 نطاق عناوين IPv6 من 2001:db8:0:0:0:0:0:0 إلى 2001:db8:0:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff .
• يمثل ::1 / 128 عنوان الاسترجاعIPv6. يبلغ طول البادئة 128، وهو عدد البتات في العنوان.

في بروتوكول IPv4، لم يُستخدم ترميز CIDR على نطاق واسع إلا بعد تطبيق الطريقة الموثقة باستخدام تحديد قناع الشبكة الفرعية بنقاط عشرية بعد الشرطة المائلة، على سبيل المثال، 192.24.12.0 / 255.255.252.0 . ^{[ 2 ]} كان وصف عرض بادئة الشبكة برقم واحد ( 192.24.12.0 / 22 ) أسهل على مديري الشبكات في فهمه وحسابه. وقد أُدرج تدريجيًا في وثائق المعايير اللاحقة ^{[ 11 ] [ 12 ]} وفي واجهات تكوين الشبكة.

يمكن حساب عدد عناوين الشبكة كالتالي: 2 × ^{طول العنوان - طول البادئة} ، حيث يبلغ "طول العنوان" 128 في IPv6 و32 في IPv4. على سبيل المثال، في IPv4، يكون طول البادئة مقسومًا على 29 هو: 2 × ^{32 - 29} = 2 × ³ = 8 عناوين .

قناع الشبكة الفرعية هو قناع بتات يُشفّر طول البادئة المرتبطة بعنوان IPv4 أو شبكة باستخدام تدوين النقاط الرباعية: 32 بت، تبدأ بعدد من الآحاد يساوي طول البادئة، وتنتهي بأصفار، ويتم ترميزها بتنسيق عشري منقط رباعي الأجزاء: 255.255.255.0 . يُشفّر قناع الشبكة الفرعية نفس معلومات طول البادئة، ولكنه أقدم من ظهور CIDR. في تدوين CIDR، تكون بتات البادئة متجاورة دائمًا. سمح RFC 950 ^{[ 6 ] : §2.1} بتحديد بتات غير متجاورة في أقنعة الشبكة الفرعية حتى نصّ RFC 4632 ^{[ 5 ] : §5.1} على أن القناع يجب أن يتكون فقط من آحاد متجاورة، إن وجدت، في البتات الأكثر أهمية، وأصفار متجاورة، إن وجدت، في البتات الأقل أهمية. بالنظر إلى هذا القيد، فإن قناع الشبكة الفرعية وتدوين CIDR يؤديان نفس الوظيفة تمامًا.

يُعدّ CIDR معيارًا ثنائيًا يعتمد على البادئات لتمثيل عناوين IP وخصائص توجيهها. يُسهّل هذا المعيار عملية التوجيه من خلال السماح بتجميع مجموعات من العناوين في مدخلات واحدة في جدول التوجيه. تشترك هذه المجموعات، التي تُسمى عادةً كتل CIDR، في تسلسل أولي من البتات في التمثيل الثنائي لعناوين IP الخاصة بها. تُحدد كتل CIDR الخاصة بـ IPv4 باستخدام صيغة مشابهة لصيغة عناوين IPv4: عنوان عشري منقط، متبوعًا بشرطة مائلة، ثم رقم من 0 إلى 32، أي abcd / n . يُمثل الجزء العشري المنقط عنوان IPv4. أما الرقم الذي يلي الشرطة المائلة فهو طول البادئة، أي عدد البتات الأولية المشتركة، بدءًا من البت الأكثر أهمية في العنوان. عند التركيز على حجم الشبكة فقط، يُحذف عادةً جزء العنوان من الصيغة. وبالتالي، فإن كتلة /20 هي كتلة CIDR ذات بادئة غير محددة بطول 20 بت.

يُعدّ عنوان IP جزءًا من نطاق CIDR، ويُقال إنه يُطابق بادئة CIDR إذا كانت البتات n الأولى من العنوان وبادئة CIDR متطابقة. يتكون عنوان IPv4 من 32 بت، لذا فإن بادئة CIDR ذات n بت تترك 32−n بت غير مُطابقة، مما يعني أن 2^ ³²⁻ⁿ عنوان IPv4 يُطابقان بادئة CIDR مُحددة ذات n بت. تُطابق بادئات CIDR الأقصر عددًا أكبر من العناوين، بينما تُطابق البادئات الأطول عددًا أقل. في حالة نطاقات CIDR المُتراكبة، يُمكن أن يُطابق العنوان بادئات CIDR مُتعددة بأطوال مُختلفة.

يُستخدم نظام CIDR أيضًا لعناوين IPv6 ، ودلالات بناء الجملة متطابقة. يتراوح طول البادئة من 0 إلى 128 بتًا، نظرًا لكبر عدد البتات في العنوان. مع ذلك، جرت العادة أن تحتوي الشبكة الفرعية على شبكات طبقة MAC للبث على مُعرّفات مضيف بطول 64 بتًا. ^{[ 13 ]} تُستخدم البادئات الأكبر (/127) فقط في بعض روابط الاتصال المباشر بين أجهزة التوجيه، لأسباب أمنية وسياساتية. ^{[ 14 ]}

تخصيص نطاقات CIDR

تُصدر هيئة الأرقام المخصصة للإنترنت ( IANA) لسجلات الإنترنت الإقليمية (RIRs) نطاقات عناوين IP كبيرة ذات بادئات قصيرة. مع ذلك، يُعد نطاق / 8 (الذي يضم أكثر من ستة عشر مليون عنوان) أكبر نطاق تُخصصه IANA. على سبيل المثال، يُدار نطاق 62.0.0.0 / 8 من قِبل RIPE NCC ، وهي سجل الإنترنت الإقليمي الأوروبي. تقوم سجلات الإنترنت الإقليمية، المسؤولة كل منها عن منطقة جغرافية واسعة، مثل أوروبا أو أمريكا الشمالية، بتقسيم هذه النطاقات وتخصيص شبكات فرعية لسجلات الإنترنت المحلية (LIRs). قد يتكرر هذا التقسيم عدة مرات على مستويات تفويض أدنى. تتلقى شبكات المستخدمين النهائيين شبكات فرعية تتناسب أحجامها مع احتياجاتها المتوقعة على المدى القصير. تُشجع توصيات IETF الشبكات التي تخدمها جهة واحدة لتوفير خدمة الإنترنت على الحصول على مساحة عناوين IP مباشرةً من مزود الخدمة. أما الشبكات التي تخدمها جهات متعددة لتوفير خدمة الإنترنت، فيمكنها الحصول على مساحة عناوين مستقلة عن المزود مباشرةً من سجل الإنترنت الإقليمي المناسب.

على سبيل المثال، في أواخر التسعينيات، استخدم موقع www.freesoft.org عنوان IP 208.130.29.33 (الذي أعيد تخصيصه لاحقًا). كشف تحليل هذا العنوان عن ثلاثة نطاقات عناوين IP (CIDR). النطاق 208.128.0.0 / 11 ، وهو نطاق كبير يحتوي على أكثر من مليوني عنوان، خصصته ARIN (سجل الإنترنت الإقليمي لأمريكا الشمالية) لشركة MCI . استأجرت شركة Automation Research Systems (ARS)، وهي موزع معتمد في ولاية فرجينيا ، اتصال إنترنت من MCI، وحصلت على النطاق 208.130.28.0 / 22 ، القادر على عنونة ما يزيد قليلًا عن 1000 جهاز. استخدمت ARS النطاق / 24 لخوادمها المتاحة للجمهور، وكان 208.130.29.33 أحدها. استُخدمت جميع نطاقات عناوين IP هذه في مواقع مختلفة ضمن الشبكة. خارج شبكة MCI، يُستخدم البادئة 208.128.0.0 / 11 لتوجيه حركة البيانات إلى MCI، ليس فقط تلك المتجهة إلى 208.130.29.33 ، بل أيضًا أي عنوان من عناوين IP التي يبلغ عددها حوالي مليوني عنوان والتي تبدأ بنفس الـ 11 بت. داخل شبكة MCI، تظهر البادئة 208.130.28.0 / 22 ، موجهةً حركة البيانات إلى الخط المؤجر الذي يخدم ARS. أما البادئة 208.130.29.0 / 24 ، فتُستخدم فقط داخل شبكة ARS المؤسسية .

2001:0db8:0123:4567:89ab:cdef:1234:5678 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||128 نقطة نهاية فردية وحلقة ارتداد |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||127 روابط من نقطة إلى نقطة (بين أجهزة التوجيه) |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||124 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |120 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||112 |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||108 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |104 |||| |||| |||| |||| |||| |||| 100 |||| |||| |||| |||| |||| |||96 |||| |||| |||| |||| |||| ||92 |||| |||| |||| |||| |||| |88 84 80 |||| |||| |||| |||| ||76 |||| |||| |||| |||| |72 |||| |||| |||| |||| 68 |||| |||| |||| |||64 شبكة محلية واحدة؛ حجم البادئة الافتراضي لـ SLAAC |||| |||| |||| ||60 بعض عمليات النشر من الجيل السادس (محدود للغاية) (/60 = 16 كتلة /64) |||| |||| |||| |56 الحد الأدنى لتخصيص الموقع النهائي؛ [ 20 ] على سبيل المثال الشبكة المنزلية (/56 = 256 كتلة /64) |||| |||| |||| 52 /52 كتلة = 4096 /64 كتلة |||| |||| |||48 التخصيص النموذجي للمواقع الأكبر حجمًا (/48 = 65536 /64 كتلة) |||| |||| ||44 |||| |||| |40 |||| |||| 36 تخصيصًا محتملاً لنطاقات الإنترنت المحلية (LIR) الصغيرة جدًا في المستقبل |||| |||32 الحد الأدنى من مخصصات LIR |||| ||28 تخصيصات متوسطة لـ LIR |||| |24 تخصيصات كبيرة لـ LIR |||| 20 تخصيصات كبيرة جدًا لـ LIR 16 ||12 تخصيصات سجل الإنترنت الإقليمي (RIR) من IANA [ 23 ] 8 4

من الناحية الطوبولوجية، تمثل مجموعة الشبكات الفرعية الموصوفة بواسطة CIDR تغطيةً لمساحة العناوين المقابلة. الفترة الموصوفة بالترميز${\displaystyle X/n}$يتوافق عدديًا مع عناوين من الشكل${\displaystyle [x\cdot 2^{32-n},x\cdot 2^{32-n}+2^{32-n}-1]}$(لبروتوكول IPv4) و${\displaystyle [x\cdot 2^{128n},x\cdot 2^{128n}+2^{128-n}-1]}$(لبروتوكول IPv6)، حيث${\displaystyle X=x\cdot 2^{32-n}}$و${\displaystyle X=x\cdot 2^{128-n}}$لديه الأقل${\displaystyle n}$تم ضبط البتات على 0. لقيمة ثابتة${\displaystyle n}$، مجموعة الكل${\displaystyle X/n}$تشكل الشبكات الفرعية تجزئة ، أي غطاءً لمجموعات غير متداخلة.${\displaystyle n}$ينتج عن ذلك تقسيمات فرعية أدق فأدق. وبالتالي، شبكتان فرعيتان${\displaystyle X/n}$و${\displaystyle Y/m}$إما أن تكون منفصلة أو أن إحداها شبكة فرعية من الأخرى.

يُتيح بروتوكول CIDR تجميعًا دقيقًا لبادئات التوجيه . فعلى سبيل المثال، إذا تطابقت أول 20 بت من بادئات الشبكات، يُمكن تجميع ست عشرة شبكة متجاورة من نوع / 24 والإعلان عنها لشبكة أكبر كمدخل واحد في جدول التوجيه من نوع / 20 . وهذا يُقلل من عدد المسارات التي يجب الإعلان عنها.

• مجموعة بروتوكولات الإنترنت

• هـ. إيدنس؛ ج. دي غروت؛ ب. فيكسي (مارس 1998). تفويض IN-ADDR.ARPA بدون فئات . مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC2317 . BCP 20. RFC 2317 .أفضل الممارسات الحالية 20.
• ي. ريختر (أغسطس 1995). CIDR والتوجيه المصنف . مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC1817 . RFC 1817 .تاريخي.

• تقرير CIDR (يتم تحديثه يوميًا)