對于網(wǎng)絡(luò )設計師而言，構造一個(gè)運行良好的網(wǎng)絡(luò )要面臨很多挑戰。在一個(gè)大型的，層次的，可伸縮的網(wǎng)絡(luò )中，一個(gè)精心規劃的IP地址分配策略和適時(shí)的路由聚合是至關(guān)重要的。
傳統的網(wǎng)絡(luò )建立在有類(lèi)別地址的基礎上（A，B，C類(lèi)地址）。早期的路由協(xié)議，如RIPv1，IGRP出于節省帶寬的考慮，在路由更新時(shí)不傳送子網(wǎng)掩碼信息，因此在網(wǎng)絡(luò )信息傳輸時(shí)需要對子網(wǎng)掩碼做一些假設。
1.如果路由器接收端口配置的IP地址和路由更新中傳送的子網(wǎng)信息有
相同的主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )，則該子網(wǎng)使用接收端口的掩碼配置。
2.如果傳送的子網(wǎng)信息穿越不同主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )邊界，則傳送路由器自動(dòng)在主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )邊界執行路由聚合，并只傳送經(jīng)過(guò)聚合的路由。
圖1
如圖1，網(wǎng)絡(luò )中有三臺路由器：A，B，C，均運行RIPv1路由協(xié)議，RIPv1是有類(lèi)路由協(xié)議，路由更新中不傳遞子網(wǎng)掩碼信息。B的S0端口收到從A傳送的子網(wǎng)信息10.1.0.0（不包括子網(wǎng)掩碼），由于B的S0端口在10.2.0.0/16子網(wǎng)和10.1.0.0有相同的主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )10.0.0.0，所以B的路由表中會(huì )添加一條10.1.0.0/16的記錄－－使用的是B在S0端口的掩碼/16。當B向C傳遞10.1.0.0子網(wǎng)的路由信息時(shí)，由于B，C之間為172.16.1.0/24子網(wǎng)，主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )為172.16.0.0，不同于10.1.0.0的主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )10.0.0.0，因此B在向C傳送10.1.0.0時(shí)會(huì )自動(dòng)執行路由聚合到10.0.0.0，C在路由表中添加10.1.0.0/16子網(wǎng)的路由信息將是10.0.0.0/8，使用的是主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )默認的掩碼（A類(lèi)地址/8位，B類(lèi)地址/16位，C類(lèi)地址/24位）。
圖2
如圖2，路由器B的S0端口在10.2.0.0/24子網(wǎng)，即/24位掩碼，由于從A傳遞的10.1.0.0子網(wǎng)要使用接收端口的掩碼配置，因此也會(huì )使用/24位掩碼，從而產(chǎn)生了一條錯誤的路由記錄，這將導致某些經(jīng)過(guò)B去往10.1.0.0/16的流量將無(wú)法到達。為了避免上述情況，必須約定，同主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )的子網(wǎng)必須使用相同的掩碼。新約定又帶來(lái)了新問(wèn)題，即同主網(wǎng)絡(luò )下地址無(wú)法有效的分配。
圖3
如圖3，假如某局域網(wǎng)上使用了27位的掩碼，則每個(gè)子網(wǎng)可以支持30臺主機(2^5-2=30)；而對于WAN連接而言，每個(gè)連接只需要2個(gè)地址，理想的方案是使用30位掩碼(2^2-2=2)，然而同主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )相同掩碼的約束，WAN之間也必須使用27位掩碼，這樣就浪費28個(gè)地址。另外一個(gè)是不連續地址的問(wèn)題。
圖4
如圖4，根據前述約定，路由在經(jīng)過(guò)不同主網(wǎng)絡(luò )邊界時(shí)會(huì )自動(dòng)聚合到主類(lèi)別地址邊界。A的10.1.0.0/16子網(wǎng)經(jīng)過(guò)172.16.2.0/24傳遞到B，由于經(jīng)過(guò)不同主類(lèi)別地址，所以會(huì )自動(dòng)聚合，實(shí)際傳送的是10.0.0.0；同理，C的10.2.0.0/16子網(wǎng)經(jīng)過(guò)172.16.1.0/24傳遞到B，實(shí)際傳送的是10.0.0.0。這樣，對于B而言，它收到兩條去往10.0.0.0子網(wǎng)的路由記錄，B會(huì )添加兩條到10.0.0.0/8路由記錄到路由表，它們下一跳的地址不同，一條指向A的S1，另一條指向C的S0。由于有相同的跳數，所以會(huì )自動(dòng)啟用負載平衡，這樣經(jīng)過(guò)B訪(fǎng)問(wèn)10.0.0.0的流量將無(wú)法區分是去往10.1.0.0的還是10.2.0.0的，它們都有50％的機會(huì )命中，所以就會(huì )出現間歇性的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)故障。而對10.1.0.0和10.2.0.0而言，它們二者是不可見(jiàn)的。由于有不連續地址的問(wèn)題，所以，規劃網(wǎng)絡(luò )地址時(shí)必須保證一個(gè)主網(wǎng)絡(luò )的子網(wǎng)必須連續存在。
上述問(wèn)題隨著(zhù)變長(cháng)子網(wǎng)掩碼，路由聚合和無(wú)類(lèi)域間路由以及無(wú)類(lèi)路由協(xié)議（RIPv2，EIGRP，OSPF，IS-IS，BGPv4）等技術(shù)的引入而得到了良好的解決。
變長(cháng)子網(wǎng)掩碼（VLSM），是指在一個(gè)層次結構的網(wǎng)絡(luò )中，可以使用多個(gè)不同的掩碼，也即可以對一個(gè)經(jīng)過(guò)子網(wǎng)劃分的網(wǎng)絡(luò )再次劃分。變長(cháng)子網(wǎng)掩碼的引入，有效解決了地址分配的浪費問(wèn)題。
圖5
如圖5，某個(gè)公司的區域網(wǎng)絡(luò )分配了172.16.12.0/22的地址空間，公司的網(wǎng)絡(luò )規劃如下：在路由器D連接3個(gè)VLAN，其中2個(gè)VLAN有不超過(guò)200臺的主機，另外一個(gè)VLAN包括3個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)主機數量不超過(guò)30臺，路由器A，B，C通過(guò)FR和D相連，保證每條PVC僅分配2個(gè)IP地址。所有路由器均采用RIPv2無(wú)類(lèi)別路由協(xié)議，路由更新中可以傳送子網(wǎng)掩碼信息，支持VLSM。根據上述網(wǎng)絡(luò )規劃，使用VLSM地址分配策略，設計如下IP地址分配計劃：
1.由于需要3個(gè)VLAN，其中兩個(gè)VLAN有不超過(guò)200臺的主機，根據公式，主機需要8位地址（2^8=256>200>2^7=128），子網(wǎng)需要2位（2^2=4>3），因此得到4個(gè)連續的/24位子網(wǎng)，分別是172.16.12.0/24，172.16.13.0/24，172.16.14.0/24，172.16.15.0/24。其中172.16.12.0/24和172.16.13.0/24分配給其中兩個(gè)VLAN，每個(gè)子網(wǎng)最多可以支持254臺主機。
2.剩下一個(gè)VLAN每個(gè)子網(wǎng)主機數不超過(guò)30臺，需要5個(gè)主機位，對應需要/27位的掩碼(32-5=27)，最多可以滿(mǎn)足8個(gè)/27位子網(wǎng)的需求（2^3＝8）由于172.16.12.0/24，和172.16.13.0/24子網(wǎng)已分配，不能繼續作子網(wǎng)劃分，現在可以采用的子網(wǎng)是172.16.14.0/24和172.16.15.0/24作進(jìn)一步的子網(wǎng)劃分。假定這里使用172.16.14.0/24，3個(gè)LAN分配的子網(wǎng)是172.16.14.0/27，172.16.14.32/27，172.16.14.64/27，同時(shí)還保留了5個(gè)子網(wǎng)作為備用或保留作進(jìn)一步的子網(wǎng)劃分。
3.由于WAN連接僅需要兩個(gè)IP地址，所以最佳的掩碼應該是/30位（2^(32-30)-2=2），同樣，我們挑選一個(gè)未分配的/27位子網(wǎng)做進(jìn)一步的劃分，為了方便起見(jiàn)，我們選用最后一個(gè)/27位子網(wǎng)172.16.14.224/27作為WAN連接的地址空間。經(jīng)過(guò)劃分得到172.16.14.224/30，172.16.14.228/30，172.16.14.232/30等子網(wǎng)，同時(shí)還保留了5個(gè)/30的子網(wǎng)備用。
至此，一個(gè)基于VLSM分配策略的，層次的IP地址分配方案就完成了，和定長(cháng)子網(wǎng)掩碼相比，變長(cháng)子網(wǎng)掩碼的地址分配方案有效的節省了IP地址。同時(shí)，由于采用新的無(wú)類(lèi)路由協(xié)議RIPv2，路由更新中傳遞子網(wǎng)掩碼信息，子網(wǎng)信息可以精確區分，消除了不連續地址的問(wèn)題。
使用VLSM地址分配方案要考慮兩個(gè)主要問(wèn)題：
1.子網(wǎng)中待分配的最多主機數，根據計算公式2^n-2，得出主機需要的位數
2.子網(wǎng)的數量，根據計算公式：2^n，得出子網(wǎng)需要的位數。
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模的擴大，網(wǎng)絡(luò )的數量日益增長(cháng)，過(guò)大的路由表會(huì )帶來(lái)一些問(wèn)題：
1.CPU的路由計算，路由檢索的負荷加劇，潛在造成數據傳輸的延遲。
2.大量路由信息的傳輸占用了有效帶寬。
3.路由器需要更多的存儲器存儲路由信息。
4.頻繁的網(wǎng)絡(luò )變動(dòng)，造成路由收斂時(shí)間延長(cháng)。
因此，大型網(wǎng)絡(luò )中，控制路由表的規模也是非常重要的。該問(wèn)題可以通過(guò)路由聚合（Route Aggregation，有時(shí)也稱(chēng)路由摘要，路由匯聚）得到解決。在使用有類(lèi)路由協(xié)議的傳統網(wǎng)絡(luò )中，路由信息經(jīng)過(guò)不同主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )邊界時(shí)，也會(huì )自動(dòng)執行路由聚合。不過(guò)，此種路由聚合被限制在主類(lèi)別網(wǎng)絡(luò )的邊界，靈活性比較差。新的路由協(xié)議中支持VLSM，可以手動(dòng)控制，在多層次進(jìn)行聚合，極大地提高了聚合的靈活性。
路由聚合通過(guò)匯聚若干條路由記錄為一條路由記錄，有效減少了路由信息量，降低了CPU處理路由的負荷，路由器對存儲空間的需求，同時(shí)也加快了路由表收斂的速度。
路由聚合的另外一個(gè)好處是可以有效地屏蔽網(wǎng)絡(luò )中局部的變動(dòng)對網(wǎng)絡(luò )全局的影響。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模的擴大，設備，鏈路故障的可能性增大，在某些路由協(xié)議中，如OSPF，某個(gè)鏈路的失效或端口UP，DOWN都會(huì )引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的路由計算，增加了路由器的負荷和低效的數據流動(dòng)。我們可以通過(guò)劃分區域和路由聚合等手段，把網(wǎng)絡(luò )變動(dòng)的影響限制在一個(gè)小的區域內，變動(dòng)只對該區域產(chǎn)生影響，而不會(huì )影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。
圖6如圖6，路由器D作為區域邊界路由器連接到公司骨干區域，在未執行路由聚合前，D中包括8條路由記錄（/24位路由2條，/27位路由3條，/30位路由3條），經(jīng)過(guò)聚合以后，D只需向骨干區域傳送一條172.16.12.0/22的記錄即可。同時(shí)，由于采用了路由聚合，區域內部網(wǎng)絡(luò )的變動(dòng)引起的路由表的變化將只影響到本區域內部，其它區域不受影響。
下面以RIPv2為例，演示執行路由聚合的方法：
router rip//啟動(dòng)rip進(jìn)程
version 2//切換到ripv2版本
no auto-summary//關(guān)閉自動(dòng)聚合，切換為手動(dòng)聚合
int s1//切換到s1端口
ip summary-address rip 172.16.12.0 255.255.252.0//手動(dòng)配置路由聚合到172.16.12.0/22
網(wǎng)絡(luò )聚合的計算可以歸納為3步：
1.寫(xiě)出待聚合地址的二進(jìn)制形式。
2.從左到右找出連續相同的位，統計相同的位數。
3.寫(xiě)出聚合地址。
聚合地址計算示例：
表一
聚合地址 172.16.12.0/22 ：有相同的前 22 位不相同的 10 位
172.16.12.0/24 10101100. 00010000.00001100.00000000
172.16.13.0/24 10101100. 00010000.00001101.00000000
172.16.14.0/27 10101100. 00010000.00001110.00000000
172.16.14.32/27 10101100. 00010000.00001110.00100000
172.16.14.64/27 10101100. 00010000.00001110.01000000
