Was ist Classless Inter-Domain Routing (CIDR)? Bedeutung, Funktionsweise, Vorteile und Nachteile

Classless Inter-Domain Routing (CIDR) verstehen

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ist ein spezielles Verfahren, bei dem mehrere IP-Bereiche im Netzwerk zusammengefasst werden. Dieser Ansatz wird auch als „Supernetting“ bezeichnet und ist notwendig, um die Größe der Routing-Tabelle zu minimieren und die Anzahl der IP-Adressen in Unternehmensnetzwerken zu erhöhen.

Allen mit dem Internet verbundenen Rechnern wird eine bestimmte IP-Adresse zugewiesen. Mithilfe dieser Nummer kann jeder Endpunkt im Internet verfolgt werden, und Geräte können miteinander kommunizieren.

CIDR ist für die effiziente Zuweisung der IP-Adressen und die Schaffung einer gewissen Flexibilität in den Netzwerken erforderlich. Diese Methode wird bei der IP-Zuweisung verwendet, um eine effiziente Datenweiterleitung zu gewährleisten.   

So funktioniert CIDR

Bevor wir auf alle Einzelheiten zu CIDR eingehen, wollen wir zunächst die IP-Adressen verstehen. Sie bestehen aus zwei Teilen:

• Host-Adresse. Dieser Teil besteht aus mehreren Zahlen, die zur Identifizierung des Geräts oder Hosts innerhalb des Netzwerks erforderlich sind.
• Netzwerkadresse. Diese Zahl ist für die Netzwerkidentifikation erforderlich.

Zu Beginn wurden IP-Adressen ausschließlich nach dem klassenbasierten Adressierungssystem vergeben. Die Länge der Adresse war ebenso wie die Anzahl der benötigten Bits ziemlich genau festgelegt.  

Überblick über die klassenbasierte Adressierung

Die klassenbasierte Adressierung, auch als IPv4 bekannt, umfasst 32 Bits. Jede Ziffernfolge wird durch einen Punkt getrennt und umfasst nur 8 Bits. Mit einem solchen klassenbasierten System konnte zwischen den folgenden IPv4-Typen gewählt werden:

• Klasse A. Dieser Typ zeichnet sich durch 8 Netzwerkpräfix-Bits aus. Beispielsweise 87.2.0.2, wobei 87 die Netzwerkadresse und 2.0.2 die Hostadresse ist.
• Klasse B. Dieser Typ verfügt über 16 Bits. Beispiel: 456.23.0.4, wobei 456.23 die Netzwerkadresse und 0.4 die Hostadresse ist.
• Klasse C. Diese Klasse umfasst 24 Bits. Beispielsweise ist bei der Adresse 456.234.3.200 456.234.3 die Netzwerkadresse und 200 die Hostadresse.

Einführung in die klassenlose Adressierung

Das Besondere an der klassenlosen Adressierung ist die Verwendung von VLSM (Variable Length Subnet Masking). Das bedeutet, dass das Verhältnis der Bits in der Host- und der Netzwerkadresse geändert werden kann. Die Subnetzmaske unterteilt IP-Adressen in Host-Bits und Netzwerk-Bits.

Mithilfe der VLSM-Sequenz ist es möglich, den IP-Adressraum in Subnetzen unterschiedlicher Größe anzupassen. Jedes Subnetz kann eine andere Anzahl von Hosts und IP-Adressen haben. Bei der klassenlosen IP-Adressierung gibt es einen Suffixwert, der die Anzahl der Bits einer üblichen IP-Adresse angibt. Beispielsweise ist 456.8.0.0/30 eine Adresse; der erste Teil (456.8.0) ist eine Netzwerkadresse.  

Einschränkungen der klassenbasierten Adressierung

• Eingeschränkte Flexibilität bei IP-Adressen. Das bedeutet, dass alle klassenbasierten Adresstypen nur eine bestimmte Anzahl von Geräten unterstützen konnten. So konnte beispielsweise die Klasse B etwas mehr als 65.000 Hosts unterstützen, die Klasse A über 16.000.000 Hosts und die Klasse C 254 Hosts.

Ein solches Szenario wurde für viele Nutzer äußerst unpraktisch. Stellen Sie sich einfach ein Unternehmen mit 300 Geräten vor, das Klasse C nicht nutzen kann, daher Klasse B verwendet und viel IP-Adressraum verschwendet.

• Einschränkungen beim Netzwerkdesign. Falls es notwendig war, Netzwerke zusammenzuführen, stand den Nutzern diese Möglichkeit nicht zur Verfügung.  

So funktioniert CIDR

CIDR ermöglicht es Netzwerkroutern, Datenpakete anhand des Subnetzes an das gewünschte Gerät weiterzuleiten. Die IP-Adressen werden nicht wie beim klassenbasierten Ansatz kategorisiert, sondern Host- und Netzwerkadressen werden gemäß dem im CIDR-Suffix angegebenen Muster abgerufen.

Zuweisung von CIDR-Blöcken

Ein Block ist ein Bereich von IP-Adressen, die innerhalb eines Netzwerkpräfixes liegen und die gleiche Anzahl an Bits aufweisen. Ein großer Block hat also ein kurzes Suffix und umfasst mehr IP-Adressen.

Der Prozess läuft wie folgt ab: Die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) weist große Blöcke an die RIRs (Regional Internet Registries) zu. Anschließend vergeben die regionalen Registrierungsstellen kleine Blöcke an die LIRs (Local Internet Registries). In der nächsten Phase erfolgt die weitere Zuteilung an Unternehmen. Einzelne Nutzer können solche Blöcke bei ihrem Internetdienstanbieter beantragen.

Aufgrund des CIDR-Schemas werden IP-Adressen binär dargestellt. Die Blöcke sind äußerst wichtig, da sie die Bildung von Adressgruppen ermöglichen und diese als eine Einheit behandeln. Das bedeutet, dass mehrere IP-Adressen innerhalb des Blocks eine gemeinsame Bitfolge aufweisen.

Im Zusammenhang mit IPv4 verwenden CIDR-Blöcke in diesem Fall eine Syntax, die fast identisch mit der von IPv4 ist. Die IP-Adresse könnte beispielsweise 453.234.0.9 lauten. Nach der genannten Adresse sollte ein Schrägstrich mit der Zahl folgen, die die gemeinsamen Bits angibt.

CIDR-Blöcke können auch für IPv6 verwendet werden; die Syntax solcher Adressen ist fast dieselbe wie bei IPv4. Die Länge des Präfixes kann jedoch zwischen 0 und 128 liegen. Diese Zahl gibt die Anzahl der gemeinsamen Bits an.

Die Blöcke sind für die Gruppierung und Verwaltung von IP-Adressen äußerst wichtig. Sie tragen zudem zur Vereinfachung der Routing-Entscheidungen bei.

Wie bereits erwähnt, umfasst die Blockzuweisung mehrere Schritte, und an diesem Prozess sind mehrere Organisationen beteiligt. Lassen Sie uns also diese Schritte im Detail besprechen.

Die Rolle der Internet Assigned Numbers Authority (IANA)

Die IANA ist für die Zuteilung von CIDR-Adressen mit kurzen bzw. langen Präfixen an die regionalen Registrierungsstellen zuständig. Der größtmögliche Block ist /8 und kann mehr als 16 Millionen Adressen umfassen.

Aufgabe der regionalen Internet-Registrierungsstellen (RIR)

Nach der IANA folgt als nächster Schritt die regionale Registrierungsstelle. Als regionale Registrierungsstellen lassen sich beispielsweise ARIN oder RIPE NCC nennen. Sie sind für die Verwaltung von IP-Adressen in ihren jeweiligen geografischen Gebieten zuständig. Nachdem sie große Blöcke von der IANA erhalten haben, weisen sie in dieser Phase kleinere Subnetze zu.

Aufgaben der lokalen Internet-Registrierungsstellen (LIR)

Nach den regionalen Registrierungsstellen folgen die lokalen Registrierungsstellen, die IP-Adressen an die Netzwerke der Nutzer in den lokalen Gebieten verteilen. Die Größe des Subnetzes richtet sich nach den Anforderungen des jeweiligen Netzwerks.

Zuweisungen an Internetdienstanbieter (ISPs) und Endnutzer-Netzwerke

Wird das Netzwerk von einem einzigen Dienstanbieter versorgt, erhält es die IP-Adresse vom ISP. In Fällen, in denen es mehrere ISPs gibt, ist es möglich, einen anbieterunabhängigen Adressraum von den regionalen Registries zu beziehen.

CIDR-Blöcke in IPv4

In CIDR werden Subnetze zur Darstellung von IP-Gruppierungen verwendet. In der ersten Subnetzadresse sind alle Bits „Nullen“. Diese erste Adresse dient als Netzwerkreservierung. Die letzte Adresse enthält „Einsen“ für die Bits. Dadurch entsteht eine Broadcast-Adresse für das Netzwerk. Das bedeutet, dass einzelne Nutzer nicht auf die erste und letzte Adresse im Netzwerk zugreifen können. Alle anderen Adressen stehen den Hosts zur Verfügung.

Zur effizienteren Nutzung des Adressraums werden kleinere Subnetze unterstützt. Das Problem besteht darin, dass die Subnetze aufgrund von Broadcast-Adressen und reservierten Netzwerken nicht alle Adressen zur Verfügung stellen. Die Ausnahme von dieser Regel betrifft ausschließlich RFC 3021.

CIDR-Blöcke in IPv6

Die wesentliche Besonderheit von IPv6 im Vergleich zum zuvor besprochenen IPv4 besteht darin, dass es mehr IP-Adressen unterstützt. IPv6 umfasst 8 hexadezimale Wertemengen, die durch Doppelpunkte getrennt sind.  CIDR-Blöcke in IPv6 werden für die Adressaggregation mit verschiedenen Präfixen benötigt.

Mit einem solchen Ansatz ist eine globale Routenzusammenfassung möglich und es können ausreichende Adresspools gewährleistet werden. Das Standard-Subnetz in IPv6 ist ein /64-Block. Diese Größe ist für die automatische Adresskonfiguration erforderlich, damit Adressen ohne Zutun der tatsächlichen Nutzer konfiguriert werden können.

Vor- und Nachteile von CIDR

Wichtigste Vorteile von CIDR

• Minimierte Verschwendung von IP-Adressraum. Mit CIDR ist es möglich, eine bestimmte Anzahl von IP-Adressen zu nutzen und so die Verschwendung zu minimieren.
• Einfache Datenübertragung. Die effektive Aufteilung von Subnetzen, die einfache Gruppierung und Erstellung sind entscheidend für die Datenübertragung.
• Die Flexibilität beim Einsatz von Supernetzen, die mit der Standard-Maskierungsarchitektur nicht erreicht werden konnte, ist ein großer Vorteil.
• Erstellung von VPCs. CIDR-Adressen werden nach Bedarf für den Datenaustausch zwischen den Geräten verwendet.  

Mögliche Nachteile von CIDR

• Sicherheit. Ohne die entsprechenden technischen Kenntnisse könnte die Anwendung einiger Standard-Sicherheitsmaßnahmen etwas schwieriger sein.
• Komplexität. Die Verwaltung und Implementierung ist für neue Administratoren möglicherweise nicht ganz einfach.
• Kompatibilität. Es gibt ältere Netzwerkgeräte, die möglicherweise nicht mit CIDR kompatibel sind.

Zusammenfassung und abschließende Gedanken

CIDR ist eine effektive Methode der IP-Zuweisung, die maßgeblich zur Minimierung von Adressverschwendung und zur Steigerung der Effizienz beitragen kann. Für eine präzisere Präfixspezifikation unterstützt dieser Ansatz VLSM. Darüber hinaus profitieren die Nutzer von großer Flexibilität bei Präfixen beliebiger Länge. Natürlich gibt es auch einige Nachteile dieser Methode, daher ist es ratsam, vor der Implementierung sowohl die Vor- als auch die Nachteile abzuwägen.