CIDR là gì? Hiểu rõ hơn về CIDR cùng Tothost

1. CIDR có nghĩa là gì?

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) là một phương pháp hỗ trợ việc phân chia và định tuyến các địa chỉ IP một cách hiệu quả hơn. Phương pháp này ra đời vào những năm 1993, nhằm giải quyết các vấn đề mà phương pháp truyền thống cấp địa chỉ IP dựa trên lớp gặp phải, cũng như giảm thiểu tình trạng cạn kiệt tài nguyên địa chỉ IPv4.

Mục lục

Ví dụ:

Giả sử một doanh nghiệp có 8 địa chỉ IP thuộc lớp C: từ 200.100.48.0 đến 200.100.55.0. Trong trường hợp sử dụng phương pháp định tuyến truyền thống, hệ thống sẽ cần phải lưu trữ 8 mục địa chỉ riêng biệt. Tuy nhiên, nếu áp dụng CIDR, tất cả 8 địa chỉ này có thể được biểu diễn bằng một mục địa chỉ duy nhất: 200.100.48.0/21.

Trong quá trình thiết kế mạng IPv4 truyền thống, việc phân chia tiền tố mạng có thể dựa trên một hoặc nhiều nhóm 8 bit. Điều này có thể dẫn đến tình trạng không tối ưu khi các địa chỉ lớp A, B, C được định tuyến giữa các miền mạng mà không xem xét đến ranh giới bit địa chỉ cụ thể. Trái lại, trong IPv6, kích thước định danh giao diện luôn là 64 bit, tuân theo quy ước cố định. Điều này đồng nghĩa rằng các mạng con nhỏ hơn sẽ không bao giờ được phân chia và cấp cho người dùng cuối cùng, giúp tối ưu hóa quản lý tài nguyên địa chỉ.

2. Chức năng của CIDR

Sau khi bạn đã nắm vững khái niệm về CIDR, chúng ta bước vào việc khám phá vai trò và chức năng quan trọng của nó. Cụ thể, CIDR đóng góp một cơ chế quan trọng được gọi là Supernetting, một công cụ quan trọng trong việc xây dựng cấu trúc định tuyến. Supernetting có khả năng tổng hợp và gộp thông tin định tuyến vào một mục nhập duy nhất trong bảng định tuyến của Router. Điều này giúp giảm thiểu kích thước của bảng lưu trữ, từ đó tăng tốc quá trình tìm kiếm và xử lý thông tin.

Một khả năng quan trọng khác của CIDR là khả năng tổng hợp các mạng phân lớp thành một mạng lớn hơn. Nhờ điều này, trong bảng định tuyến, số lượng mục nhập sẽ giảm đi, đồng thời, khả năng cấp phát địa chỉ cho các thiết bị trong mạng cũng tăng lên.

Việc sử dụng CIDR cũng giải phóng doanh nghiệp khỏi việc phải yêu cầu địa chỉ IP từ một tổ chức có thẩm quyền. Thay vào đó, họ có thể yêu cầu một phạm vi địa chỉ từ nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). CIDR sẽ quản lý, đánh giá và cấp phát các phạm vi địa chỉ từ khối địa chỉ của ISP.

Như vậy, CIDR không chỉ giúp tối ưu hóa cấu trúc định tuyến mà còn mang lại lợi ích trong việc quản lý tài nguyên địa chỉ và tốc độ truyền thông của mạng.

3. Các Block của CIDR

Các Block CIDR là nhóm các địa chỉ IP chia sẻ cùng một tiền tố và cùng một số bit. Khi các Block CIDR này được kết hợp lại với nhau, chúng tạo thành một hệ thống mạng lớn hơn và chia sẻ chung một tiền tố mạng, điều này chính là cơ sở của khái niệm Supernetting. Kích thước của các Block CIDR được xác định bởi độ dài của tiền tố:

Nếu tiền tố ngắn, thì có thể chứa nhiều địa chỉ hơn, dẫn đến tạo ra một Block lớn hơn.
Nếu tiền tố dài, thì chứa ít địa chỉ hơn và tạo ra một Block nhỏ hơn.

Ban đầu, những Block này được quản lý bởi tổ chức IANA (Internet Assigned Numbers Authority) – tổ chức phân phối số hiệu Internet. Các tổ chức này phân phối những Block địa chỉ IP lớn hơn đến các tổ chức đăng ký Internet địa phương (RIR – Regional Internet Registries). Những Block này sau đó được sử dụng trong các khu vực lớn như Châu Phi, Bắc Mỹ, Châu Âu.

Khi một tổ chức RIR nhận được một Block, nhiệm vụ của họ là phân chia Block đó thành những Block nhỏ hơn để cấp cho các tổ chức đăng ký Internet địa phương (LIR – Local Internet Registries). Những Block này có thể tiếp tục được chia nhỏ hơn để phân phối đến người sử dụng cuối cùng. Kích thước của các Block sẽ phụ thuộc vào nhu cầu địa chỉ của người dùng cuối cùng.

Hầu hết người sử dụng cuối cùng sẽ nhận được một Block từ nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Tuy nhiên, các tổ chức cũng có thể liên hệ với các tổ chức chức năng như LIR hoặc RIR để nhận Block độc lập.

Đọc thêm:

4. Ký hiệu của CIDR

Địa chỉ IP thường được cấu hình cho các mục đích riêng biệt. Ví dụ, một ví dụ phổ biến là Class B 192.168.0.0, một phân đoạn đã được cố định và không thể thay đổi, thường được sử dụng để định danh các mạng riêng. Trong hầu hết trường hợp, đặc biệt là đối với các thiết bị định tuyến gia đình có băng thông rộng, việc gán các địa chỉ mạng dưới dạng 192.168… cho các hệ thống trong nhà là phổ biến. Cần lưu ý rằng địa chỉ IP không cho phép sử dụng tất cả số 0 để đặt danh sách máy chủ và bảo lưu số 1 để tạo hiệu ứng tương tự một địa chỉ phát sóng. Khi dữ liệu được gửi đến địa chỉ này, nó sẽ được chuyển tiếp đến tất cả các máy chủ trên mạng.

Ý nghĩa ký hiệu của CIDR

Ban đầu, các địa chỉ IP được phân loại trong các lớp chính từ A đến C. Mỗi lớp sẽ có một phần của địa chỉ IP 32 bit để xác định cổng định tuyến cho gói dữ liệu tương ứng. Cụ thể, 8 bit đầu sẽ dành cho lớp A, 16 bit tiếp theo cho lớp B và 24 bit cuối cùng cho lớp C. Những bit còn lại sau phần mã định danh mạng được sử dụng để xác định số nhận dạng máy chủ trong mạng đó. Trong hệ thống IPv4, địa chỉ 32 bit được chia thành bốn nhóm có 8 bit, gọi là các “dấu chấm chấm chấm”.

Bốn nhóm này sẽ được biểu diễn như sau:

Dạng nhị phân: 11000000.10101000.00000000.00000000.
Dạng thập phân: 192.168.0.0.

Khi sử dụng ký hiệu CIDR bạn có thể thể hiện một mạng bằng network mask và số lượng bit sử dụng ký hiệu “/”. Ví dụ, địa chỉ 192.168.129.23/17 cho biết network mask là 17 bit. Thông tin này giúp người sử dụng Internet có thể tham khảo mạng A/17 để biết kích thước mạng mà không cần phải xác định network mask một cách riêng biệt.

5. Hoạt động của CIDR

CIDR hoạt động dựa trên kỹ thuật VLSM (Variable Length Subnet Mask) – một trong những phương pháp cho phép các kỹ sư phân chia không gian địa chỉ IP thành các subnet có kích thước linh hoạt, tạo nên các mạng con với số lượng máy chủ khác nhau và tránh lãng phí địa chỉ với các mạng nhỏ. Kỹ thuật này cho phép xác định độ dài tiền tố tùy ý, đem lại hiệu quả cao hơn so với hệ thống trước đây.

Ngoài ra, CIDR còn có khả năng tổng hợp nhiều mạng phân lớp thành một mạng lớn hơn. Nhờ điều này, số lượng mục nhập trong bảng định tuyến của bộ định tuyến giảm, trong khi số lượng host được cấp phát tại mỗi mạng con tăng lên, mà không cần sử dụng network ID của lớp cao hơn.

Bộ định tuyến sử dụng CIDR dựa vào địa chỉ đích để định tuyến gói tin đến gateway (nút mạng) phù hợp. Sau đó, nó có khả năng giải nén địa chỉ dựa trên thông tin về Supernet (SuperNetwork). Trong trường hợp một số bộ định tuyến biết về các tuyến đường đối với các phần khác nhau trong cùng một SuperNet, bộ định tuyến sẽ ưu tiên sử dụng địa chỉ mạng có độ dài tiền tố lớn nhất.

6. Ứng dụng của CIDR trong hệ thống mạng

CIDR đã giảm bớt việc lãng phí địa chỉ IPv4 mà không tạo ra vấn đề bùng nổ về số lượng mục trong bảng định tuyến. Điều này được thực hiện bằng cách cho phép một mục nhập định tuyến dành cho Supernet, đại diện cho một tập hợp các mạng liên quan. Điều quan trọng là chỉ cần có một bộ định tuyến gần với điểm đích thực sự để đảm bảo chi tiết cần biết.

Những vấn đề có thể xảy ra khi không sử dụng CIDR

Hiện nay, CIDR đã trở thành một phần cốt lõi trong hệ thống định tuyến của Internet, được sử dụng rộng rãi bởi tất cả các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Nó hỗ trợ thông qua các giao thức như Border Gateway Protocol (BGP) hoặc các giao thức phổ biến khác như Exterior Gateway Protocol và Open Shortest Path First (OSPF).

6.1. Quản lý lượng lớn máy chủ hoặc mạng

CIDR được áp dụng khi tổ chức hoặc nhà cung cấp dịch vụ cần quản lý một lượng lớn máy chủ hoặc mạng. Kỹ thuật này có thể kết hợp với việc chuyển đổi địa chỉ mạng (NAT – Network Address Translation) để tối ưu hóa việc quản lý và phân vùng địa chỉ mạng. Ví dụ, việc sử dụng Supernetting có thể giúp chia mạng nội bộ thành các mạng con với mục đích quản trị riêng biệt, giúp mỗi phòng có thể quản lý không gian địa chỉ của mình một cách hiệu quả.

6.2. Giảm nguy cơ cạn kiệt IPv4

Trước đây, chúng ta thường sử dụng phân chia địa chỉ IP dựa trên lớp mà không áp dụng CIDR. Phương pháp cũ này gây ra nguy cơ cạn kiệt địa chỉ IPv4 nhanh chóng. Hệ thống định tuyến gồm 3 lớp A, B và C với số lượng định danh host khác nhau:

Lớp A: Trên 16.000.000 định danh host.
Lớp B: Khoảng 65.535 định danh host.
Lớp C: Khoảng 254 định danh host.

Khi một doanh nghiệp cần nhiều hơn 254 máy chủ, vấn đề xảy ra. Điều này không còn thuộc lớp C nữa, mà sẽ rơi vào lớp B. Tuy nhiên, để sử dụng lớp B, doanh nghiệp phải có ít hơn 65.535 định danh host, dẫn đến việc lãng phí đáng kể. Điều này làm giảm tính khả dụng của IPv4.