CIDR：解决IPv4地址危机与路由效率

"为什么需要CIDR以及网络层的相关知识点" 在计算机网络中，网络层扮演着至关重要的角色，它负责解决路由选择、网络互连、拥塞控制等问题，并为上层提供服务。随着互联网的迅速发展，传统的IPv4地址分配方式面临严重挑战，导致了CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无分类域间路由）的引入。 在早期的IPv4地址分配体系中，地址被分为A、B、C三类，但这种分类方式存在明显问题：B类地址对于许多机构而言过于庞大，而C类地址又显得过小。同时，由于地址空间有限，B类地址在1992年已分配近半，预计在1994年将全部用完，整个IPv4地址空间的枯竭也日益临近。此外，随着因特网上路由表项的急剧增加，路由选择的复杂性也随之上升，这进一步加剧了问题的严重性。 CIDR的出现，旨在解决这些问题。它采用了网络前缀（Prefix）的概念，不再依赖于传统的类别划分，而是允许任意大小的地址块被分配，这样可以更有效地利用IPv4地址空间，并减少路由表的大小。CIDR通过合并多个较小的网络来构建超网，从而减少了路由表中的条目数量，提高了路由效率。 网络层提供了两种服务类型：面向连接的服务（虚电路服务）和无连接的服务（数据报服务）。面向连接的服务需要预先建立连接，确保在整个连接期间保持通信，并在结束后释放连接，通常提供可靠的数据传输。而无连接服务则简单灵活，不保证数据的可靠传输，每一个IP分组独立发送，不进行编号，可能出现丢失、重复或失序的情况。 虚电路服务通过建立虚电路，为每个分组分配编号，使得所有分组沿同一路径传输。例如，当主机H1与H2建立连接后，所有H1发往H2的分组都会沿着预先设定的虚电路1#传送。而如果H3想要与H2建立连接，它必须使用新的虚电路编号，如2#，以避免冲突。在网络层的路由选择中，路由器通过维护路由表来确定分组的转发路径。 相比之下，数据报服务不需预先建立连接，每个分组独立处理，这使得网络层可以更加灵活地处理不同分组，但也可能导致数据传输的不可靠性。数据报服务适用于那些对实时性要求不高、能容忍少量数据丢失的场景。 CIDR是应对IPv4地址短缺和路由表膨胀的有效策略，而网络层的两种服务模式则反映了不同通信需求下的权衡。理解这些概念对于深入学习网络层的工作原理和优化网络性能至关重要。