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变长子网掩码和路由聚合在网络设计中的应用

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对于网络设计师而言 ， 构造一个运行良好的网络要面临很多挑战 。在一个大型的 ， 层次的 ， 可伸缩的网络中 ， 一个精心规划的IP地址分配策略和适时的路由聚合是至关重要的 。
传统的网络建立在有类别地址的基础上（A ， B ， C类地址） 。早期的路由协议 ， 如RIPv1 ， IGRP出于节省带宽的考虑 ， 在路由更新时不传送子网掩码信息 ， 因此在网络信息传输时需要对子网掩码做一些假设 。
1.假如路由器接收端口配置的IP地址和路由更新中传送的子网信息有相同的主类别网络 ， 则该子网使用接收端口的掩码配置 。
2.假如传送的子网信息穿越不同主类别网络边界 ， 则传送路由器自动在主类别网络边界执行路由聚合 ， 并只传送经过聚合的路由 。
　
图1
如图1 ， 网络中有三台路由器：A ， B ， C ， 均运行RIPv1路由协议 ， RIPv1是有类路由协议 ， 路由更新中不传递子网掩码信息 。B的S0端口收到从A传送的子网信息10.1.0.0（不包括子网掩码） ， 由于B的S0端口在10.2.0.0/16子网和10.1.0.0有相同的主类别网络10.0.0.0 ， 所以B的路由表中会添加一条10.1.0.0/16的记录－－使用的是B在S0端口的掩码/16 。当B向C传递10.1.0.0子网的路由信息时 ， 由于B ， C之间为172.16.1.0/24子网 ， 主类别网络为172.16.0.0 ， 不同于10.1.0.0的主类别网络10.0.0.0 ， 因此B在向C传送10.1.0.0时会自动执行路由聚合到10.0.0.0 ， C在路由表中添加10.1.0.0/16子网的路由信息将是10.0.0.0/8 ， 使用的是主类别网络默认的掩码（A类地址/8位 ， B类地址/16位 ， C类地址/24位） 。
　
图2
如图2 ， 路由器B的S0端口在10.2.0.0/24子网 ， 即/24位掩码 ， 由于从A传递的10.1.0.0子网要使用接收端口的掩码配置 ， 因此也会使用/24位掩码 ， 从而产生了一条错误的路由记录 ， 这将导致某些经过B去往10.1.0.0/16的流量将无法到达 。为了避免上述情况 ， 必须约定 ， 同主类别网络的子网必须使用相同的掩码 。新约定又带来了新问题 ， 即同主网络下地址无法有效的分配 。
　
图3
如图3 ， 假如某局域网上使用了27位的掩码 ， 则每个子网可以支持30台主机(2^5-2=30)；而对于WAN连接而言 ， 每个连接只需要2个地址 ， 理想的方案是使用30位掩码(2^2-2=2) ， 然而同主类别网络相同掩码的约束 ， WAN之间也必须使用27位掩码 ， 这样就浪费28个地址 。另外一个是不连续地址的问题 。
　
图4
如图4 ， 根据前述约定 ， 路由在经过不同主网络边界时会自动聚合到主类别地址边界 。A的10.1.0.0/16子网经过172.16.2.0/24传递到B ， 由于经过不同主类别地址 ， 所以会自动聚合 ， 实际传送的是10.0.0.0；同理 ， C的10.2.0.0/16子网经过172.16.1.0/24传递到B ， 实际传送的是10.0.0.0 。这样 ， 对于B而言 ， 它收到两条去往10.0.0.0子网的路由记录 ， B会添加两条到10.0.0.0/8路由记录到路由表 ， 它们下一跳的地址不同 ， 一条指向A的S1 ， 另一条指向C的S0 。由于有相同的跳数 ， 所以会自动启用负载平衡 ， 这样经过B访问10.0.0.0的流量将无法区分是去往10.1.0.0的还是10.2.0.0的 ， 它们都有50％的机会命中 ， 所以就会出现间歇性的网络访问故障 。而对10.1.0.0和10.2.0.0而言 ， 它们二者是不可见的 。由于有不连续地址的问题 ， 所以 ， 规划网络地址时必须保证一个主网络的子网必须连续存在 。
上述问题随着变长子网掩码 ， 路由聚合和无类域间路由以及无类路由协议（RIPv2 ， EIGRP ， OSPF ， IS-IS ， BGPv4）等技术的引入而得到了良好的解决 。
变长子网掩码（VLSM） ， 是指在一个层次结构的网络中 ， 可以使用多个不同的掩码 ， 也即可以对一个经过子网划分的网络再次划分 。变长子网掩码的引入 ， 有效解决了地址分配的浪费问题 。

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