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为解决全球IP地址不足采用哪些方法?

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  随着因特网意想不到的成长,最初设计的基于类的IPv4地址系统出现了两个主要的问题:

  · 已分配的网络数目的增长使路由表大得难以管理,相当程度上降低了路由器的处理速度;

  大多数解决方案在解决其中一个问题的同时却加剧了另一个问题,针对这种情况,在1993年9月提出了一个全面的解决方案——无类别域间路由技术CIDR,并公布在RFC 1517、RFC 1518和RFC 1519文档中。使用这种技术可以减缓路由表的增长,也可以减少IP地址的浪费。

  CIDR的基本思想是以可变长分块的方式分配C类网络,将整块地址作为一个网络地址。这样,可以根据网络拓扑来给一个组织分配任意数量地址,而不必要分配整个A类网络、B类网络或C类网络。“无类别”是指不论对A类、B类还是C类的IP地址,路由决策都基于整个32位IP地址的掩码操作,没有什么区别。例如:一个服务提供商被分配以256个C类地址,从213.79.0.0到213.79.255.0,服务提供商给每个用户分配一个C类地址,但服务提供商外部的路由表只通过一个表项——掩码为255.255.0.0的网络213.79.0.0——来分辨这些路由。

  CIDR最初是针对新的C类地址提出的。这种变化将使互联网路由表增长的速度放缓,但对于现存的路由则没有任何帮助。尽管通过采用CIDR,可以保护B类地址免遭无谓的消耗,但是依然无法从根本上解决IPv4面临的地址耗尽问题,这只是一个短期解决方案。

  另一个延缓IPv4地址耗尽的方法是网络地址翻译NAT。简单的说,NAT就是在内部网络中使用内部地址,而当内部节点要与外部网络进行通讯时,就在边缘网关处,将内部地址替换成全局地址,从而在外部公共网上正常使用,如图所示。所谓内部地址,是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址,这个地址只能在内部网络中使用,不能被路由。虽然内部地址可以随机挑选,但是通常使用的是RFC 1918中定义的专用地址:10.0.0.0~10.255.255.255,172.16.0.0~172.16.255.255,192.168.0.0~192.168.255.255。NAT将这些无法在互联网上使用的保留IP地址翻译成可以在互联网上使用的合法IP地址。而全局地址,是指合法的IP地址,它是由NIC或者网络服务提供商ISP分配的地址,对外代表一个或多个内部局部地址,是全球统一的可寻址的地址。

  NAT的主要作用是节约了地址空间,减少了对合法地址的需求,多个内部节点共享一个外部地址,使用端口进行区分(Network Address Port Translation,NAPT),这样就能更有效的节约合法地址。由于目前要想得到一个A类或B类地址十分困难,因此许多企业纷纷采用了NAT。NAT使企业不必再为无法得到足够的合法IP地址而发愁了。然而,NAT也有其无法克服的弊端。首先,NAT会使网络吞吐量降低,由此影响网络的性能。其次,NAT必须对所有IP包进行地址转换,但是大多数NAT无法将转换后的地址信息传递给IP包负载,这个缺陷将导致某些必须将地址信息嵌在IP包负载中的高层应用如FTP和WINS注册等的失败。

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