Classless Inter-Domain Routing

Zweck und Grundidee

Classless Inter-Domain Routing (CIDR) ist ein 1993 eingeführtes Verfahren zur effizienteren Nutzung des 32-Bit-Adressraums von IPv4. Es soll verfügbare Adressbereiche besser ausnutzen und Routingtabellen verkleinern. Beschrieben wurde es unter anderem in RFC 1518, RFC 1519 und RFC 4632.

Vor CIDR war eine IPv4-Adresse fest einer Netzklasse zugeordnet; die ersten Bits des ersten Oktetts bestimmten dabei die Präfixlänge. CIDR hebt diese feste Zuordnung auf. Die Präfixlänge ist frei wählbar und muss deshalb zusammen mit der Adresse angegeben werden. Das Präfix bezeichnet den Netzanteil: Alle zugehörigen Adressen müssen in diesen führenden Bits übereinstimmen. Die übrigen Bits bilden den Hostteil und unterscheiden die Positionen innerhalb des Netzes.

CIDR-Notation und Netzmasken

In der CIDR-Notation stehen hinter einer IP-Adresse ein Schrägstrich und eine Dezimalzahl, zum Beispiel 172.17.0.0/17. Diese Zahl gibt an, wie viele führende Bits der Netzmaske von links nach rechts auf 1 gesetzt sind. /17 bedeutet somit, dass die ersten 17 Bits für alle Adressen des Netzes feststehen.

Die CIDR-Schreibweise 172.17.0.0/17 ist kompakter als die Angabe derselben Adresse mit der dezimalen Netzmaske 172.17.0.0/255.255.128.0. Üblicherweise wird ein Subnetz mit seiner Netzadresse, also der kleinsten Adresse des Bereichs, und dem CIDR-Suffix notiert.

Bei IPv6 besteht die Notation ebenfalls aus einer Adresse und der Präfixlänge, beispielsweise 2001:0DB8:0:CD30::1/60.

Subnetze berechnen

Ein IPv4-Netz umfasst insgesamt

Anzahl der IPv4-Adressen = 2^(32 − Länge der Netzadresse).

Bei einem Präfix /n bleiben also 32 − n Bits als Hostteil übrig. Im üblichen IPv4-Subnetz ist die kleinste Adresse die Netzadresse: In ihrem Hostteil stehen nur Nullen. Die größte Adresse ist die Broadcast-Adresse: In ihrem Hostteil stehen nur Einsen. Beide können nicht an Endgeräte vergeben werden, weshalb gewöhnlich zwei Adressen von der Gesamtzahl abgezogen werden.

Die Netzadresse entsteht durch eine bitweise UND-Verknüpfung der IPv4-Adresse mit der Netzmaske. Die Directed-Broadcast-Adresse entsteht durch eine ODER-Verknüpfung der IPv4-Adresse mit der negierten Netzmaske. Die Host-ID, also die Position innerhalb des Netzes, ergibt sich durch eine UND-Verknüpfung der IPv4-Adresse mit der negierten Netzmaske.

Beim Beispiel 10.43.8.67/28 lautet die Netzmaske 255.255.255.240 beziehungsweise binär 11111111.11111111.11111111.11110000. Da 32 − 28 = 4 Hostbits verbleiben, sind 2^4 = 16 Adressen möglich. Das Netz reicht von 10.43.8.64 bis 10.43.8.79. Seine Netzadresse ist 10.43.8.64, seine Broadcast-Adresse 10.43.8.79 und seine Host-ID für 10.43.8.67 ist 3. Für Endgeräte stehen 10.43.8.65 bis 10.43.8.78 zur Verfügung, also 14 Adressen.

Typische Beispiele

192.168.2.7/24 besitzt die Netzmaske 255.255.255.0. Binär lautet sie 11111111.11111111.11111111.00000000 und enthält 3 × 8 = 24 führende 1-Bits. Deshalb bezeichnen 192.168.2.0/24 bis 192.168.2.255/24 dasselbe 24 Bit lange Präfix und damit dasselbe Subnetz. Üblich ist die Darstellung mit der Netzadresse: 192.168.2.0/24.

Bei 10.10.1.32/27 umfasst der Bereich wegen der fünf Hostbits 32 Adressen. 10.10.1.44 gehört zu diesem Netz, 10.10.1.90 dagegen nicht.

Ein /24-Netz enthält 256 Adressen, davon gewöhnlich 254 nutzbare Host-Adressen, und verwendet die Maske 255.255.255.0. Ein /27-Netz enthält 32 Adressen, davon 30 nutzbare, mit der Maske 255.255.255.224. Ein /28-Netz enthält 16 Adressen, davon 14 nutzbare, mit der Maske 255.255.255.240. Ein /30-Netz besitzt vier Adressen und zwei nutzbare Host-Adressen; es wird als Verbindungsnetz zwischen zwei Routern verwendet. /31 umfasst zwei Adressen und wird ebenfalls für solche Verbindungsnetze angegeben. /32 bezeichnet mit der Maske 255.255.255.255 einen einzelnen Host. /0 steht für den vollständigen IPv4-Adressraum mit 4.294.967.296 Adressen.

Routenaggregation und praktische Verwendung

CIDR bildet die Grundlage der Routenaggregation. Dabei werden mehrere spezifische Routen mit gemeinsamem Präfix zu einem weniger spezifischen Eintrag, einer Summary-Route, zusammengefasst. Das verkleinert die Routingtabelle. Außerdem erhöht es die Stabilität: Router, die nur das Aggregat kennen, müssen ihre Routingtabelle bei Zustandsänderungen oder „Link Flapping“ einzelner untergeordneter Routen nicht neu berechnen.

Als Beispiel lassen sich die 256 Subnetze 10.1.1.0/24, 10.1.2.0/24, …, 10.1.255.0/24 wegen ihres gemeinsamen Präfixes 10.1 zu 10.1.0.0/16 aggregieren. Die zusammengefasste Route kann dort bekannt gegeben werden, wo keine Zustandsinformationen zu den genaueren Routen erforderlich sind.

CIDR wird von den Routingprotokollen BGP, IS-IS, RIP v2 (RIP II), EIGRP und OSPF unterstützt, nicht jedoch von RIP/RIP I. Die Notation wird auch in Anwendungssoftware verwendet. So lässt sich der Bereich 172.25.0.0 bis 172.25.255.255 in einer Zugriffsliste als 172.25.0.0/16 angeben. Die verkürzte Form 172.25/16 ist zwar gelegentlich anzutreffen, aber nicht in RFC 4632 verankert und daher nicht empfehlenswert.

Seit der Einführung von CIDR ist das klassenbasierte Routing praktisch abgeschafft. Bezeichnungen wie „Class A“, „Class B“ oder „Class C“ werden umgangssprachlich dennoch für bestimmte Größen verwendet: /8 entspricht der früheren „Class A“-Größe, /16 der „Class B“-Größe und /24 der „Class C“-Größe. Eine solche Klassenbezeichnung ist häufig sachlich falsch, weil kleinere Netze heute auch aus früheren Class-A- oder Class-B-Bereichen zugeteilt werden.