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4. アドレス割り当てとルーティング集約 (Address Assignment and Routing Aggregation)

クラスレスアドレッシングとルーティング (Classless Addressing and Routing) は、主にグローバルインターネット上のルーティングのスケーリング特性を改善するために開発されました。ルーティングのスケーリングはアドレスの使用方法と非常に密接に結合しているため、CIDRの展開はアドレスの割り当て方法に影響を与えました。

4.1. 集約の効率と制限 (Aggregation Efficiency and Limitations)​

パケット交換ネットワークのルーティング状態を削減する唯一の一般的に理解されている方法は、情報の集約 (Aggregation) です。CIDRがグローバルルーティングシステムのサイズと成長率を削減することに成功するためには、IPv4アドレス割り当てプロセスをトポロジカルな観点に沿ってルーティング情報の集約を可能にするように変更する必要がありました。一般に、ネットワークのトポロジーはそれを構築したサービスプロバイダーによって決定されるため、トポロジカルに重要なアドレス割り当てはサービスプロバイダー指向であることが必然的に必要です。

1つのサービスプロバイダーに接続されているエンドサイト (End Site) の場合、集約は簡単です。エンドサイトはサービスプロバイダーによって割り当てられたアドレス空間を使用し、そのアドレス空間はサービスプロバイダーに割り当てられたより大きなブロックの小さな部分です。エンドサイトのための明示的なルート (Explicit Route) は必要ありません。サービスプロバイダーは、より大きなブロックに対する単一の集約ルート (Aggregate Route) を広告します。この広告は、そのブロック内で番号付けされたすべての顧客の到達可能性 (Reachability) とルーティング可能性 (Routeability) を提供します。

集約の有効性を低下させる、より複雑な2つの状況があります:

  • マルチホーム (Multi-homed) 組織: マルチホーム組織は、各サービスプロバイダーによってシステムに広告される必要があるため、そのルーティング情報をいずれか1つのプロバイダーのアドレス空間に集約することはしばしば実現可能ではありません。組織は依然としてサービスプロバイダーのアドレス空間からアドレス割り当てを受ける可能性があります (これには他の利点があります) が、最も一般的なケースでは、組織のプレフィックスへのルートは、すべてのサービスプロバイダーによって明示的に広告されます。このため、マルチホーム組織のグローバルルーティングコストは、一般的にCIDRの採用前と同じです。マルチホーミング慣行のより詳細な考察は [RFC4116] にあります。

  • サービスプロバイダーを変更するが再番号付けを行わない組織: これは、元のサービスプロバイダーの集約ルート広告の1つに「穴を開ける (Punching a Hole)」効果があります。CIDRは、新しいサービスプロバイダーが再ホーム (Re-homed) された組織に対する特定の広告を行うことを要求することで、この状況に対処します。この広告は、より長い一致 (Longer Match) であるため、プロバイダー集約よりも優先されます。集約の効率を維持するため、サービスプロバイダーを変更する組織は、最終的にそのネットワークを新しいプロバイダーのアドレス空間から割り当てられたプレフィックスに移行することを計画することが推奨されます。この目的のため、[RFC2131] を使用する動的ホストアドレス割り当てなど、そのような移行を容易にするメカニズムを可能な限り展開し、再番号付けのための改善された技術を開発するために追加のプロトコル作業を行うことが推奨されます。

マルチホームサイト (および一般的に、複数の論理IPv4ネットワークで構成される任意のサイト) に対しても、ある程度の集約効率の向上を得ることができることに注意してください。サイトに連続した2のべき乗のブロックアドレス空間を割り当てることにより (複数の独立したプレフィックスとは対照的に)、サイトのルーティング情報を単一のプレフィックスに集約できます。また、マルチホームサイトをサービスプロバイダーのアドレス空間から割り当てることに関連するルーティングコストは、中央機関による順次番号割り当ての古い方法と比較して大きくないため、すべてのエンドサイトのアドレス空間をサービスプロバイダーに割り当てられたブロックから割り当てることは理にかなっています。

集約はシステムの複数のレベルで発生する可能性があるため、階層が存在する場合、これらの異常なルートをより高いレベルで集約することが依然として可能である可能性があることも言及する価値があります。たとえば、サイトが同じ大規模プロバイダーから接続性とアドレス空間を取得する2つの比較的小規模なプロバイダーにマルチホームされている場合、小規模ネットワークからのルートの大規模プロバイダーによる集約には、マルチホームサイトへのすべてのルートが含まれます。この種の第2レベル集約の実現可能性は、サイト、その直接接続されたプロバイダー、および接続されている他のプロバイダー間にトポロジカル階層が存在するかどうかに依存します。これは、グローバルインターネットの一部の地域では実用的である可能性がありますが、他の地域では実用的ではない可能性があります。

注意: 以下の議論と例では、ルーティング宛先を表すためにプレフィックス表記法 (Prefix Notation) が使用されています。これは説明のためだけに使用されており、ルーティングプロトコルが更新でこの表現を使用することを要求するものではありません。

4.2. アドレス空間の分散割り当て (Distributed Assignment of Address Space)​

インターネットの初期の頃、IPv4アドレス空間の割り当ては中央のネットワーク情報センター (Network Information Center, NIC) によって実行されていました。クラスA/B/Cネットワーク番号は、要求した組織の規模におおよそ従って、本質的に任意の順序で割り当てられました。すべての割り当ては中央に記録され、ルーティング集約を可能にするような方法でネットワーク番号を割り当てる試みは行われませんでした。

CIDRが最初に展開されたとき、中央割り当て機関は引き続き存在していましたが、各サービスプロバイダーに「クラスC」ネットワーク番号の大きなブロックを割り当てるように手順を変更しました。各サービスプロバイダーは順番に、プロバイダーのアドレス空間のビットマスク指向のサブセットを各顧客に割り当てました。これは、サービスプロバイダーの数が比較的少なく、比較的一定である限りは合理的に機能しましたが、サービスプロバイダーの数が急速に増加したため、うまくスケールしませんでした。

1990年代にインターネットが急速に拡大し始めたとき、単一の中央集権的なアドレス割り当て機関が問題であることが明らかになりました。この機能は、ヨーロッパのインターネットサイトのアドレス空間割り当てが16777216アドレス (CIDRが後に /8 として定義するもの) のビット整列ブロックでRIPE NCC ([RIPE]) に委任されたときに分散化され始め、事実上最初の地域インターネットレジストリ (Regional Internet Registries, RIRs) になりました。それ以来、アドレス割り当ては、IANA、RIR、およびサービスプロバイダーによる階層的機能として正式に分散されています。グローバルインターネットアドレス空間に対する責任を持つ単一組織のボトルネックを除去することにより、新しい割り当ての効率と応答時間が大幅に改善されました。

この方法でのアドレスの階層的委任 (Hierarchical Delegation) は、特定のサービスプロバイダーから割り当てられたアドレスを持つサイトが、ルーティングの目的で、そのサービスプロバイダーの一部であり、そのインフラストラクチャ経由でルーティングされることを意味します。これは、マルチホーム組織 (つまり、複数のネットワークサービスプロバイダーに接続されている組織) に関するルーティング情報が、階層のより高いレベルによって知られる必要があることを意味します。

これらの問題に関する歴史的な視点は [RFC1518] に記載されています。追加の議論は [RFC3221] にもあります。

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