1. 概要

このチュートリアルでは、例を使用して、ネットワーキングにおけるIPプレフィックスと最長プレフィックスマッチングの基本概念について説明します。

2. IPプレフィックスの表現

IPアドレスは、インターネット上のデバイスの場所を表すために使用される一意のアドレスです。 さらに、IPアドレスにはIPv4とIPv6の2つのバリエーションがあります。 IPアドレスの最初のバージョンであるIPv4には、32ビットアドレスが含まれています。 増大するIPアドレスの需要を満たすために、IPv6は128ビットアドレススキームを使用します。 その他の違いは記事にあります： ネットワーキング：IPv4と IPv6アドレス 。

IPプレフィックスを使用して、IPアドレスの範囲を表します。 したがって、 IPアドレスの後にIPアドレスの長さが続きます。さらに、IPプレフィックスのIPアドレスは、特定の範囲の最初のIPアドレスを表します。 最後に、プレフィックスのサイズは、変更できない固定ビットの数を示します。

IPプレフィックスの例を考えてみましょう：。 ここで、IPアドレスはバイナリで表すことができます。

   

ここでは、最初のビットのプレフィックスを強調表示します。 さらに、残りのゼロを追加して、範囲内の最初のIPアドレスを表します。 さらに、これらの2進数は、IPプレフィックス192.168.64.0/18で表されるさまざまなIPアドレスを表すように値を変更できます。 最後に、この範囲の最後のIPアドレスはになります。

バイナリ形式での最後のIPアドレスの表現を見てみましょう。

   

ここで重要なポイントは、強調表示されている最初のビットが、指定された範囲内のすべてのIPアドレスで変更されないことです。

3. パケット転送

パケットは、宛先IPアドレスに基づいて1つのルーターから別のルーターに転送されます。 このプロセスは、コンピュータネットワークではパケット転送として知られています。 したがって、最長プレフィックスマッチング技術は、パケット転送の重複問題を処理するためにネットワークで使用されます。

さらに、データパケットには、ルーターへの宛先IPアドレスが付属しています。 したがって、各ルーターは、データパケットの送信先となるルーターノードを決定する必要があります。 最後に、この決定は転送テーブルに基づいて行われます。

それでは、転送テーブルについて説明しましょう。 ルーティングテーブルとは異なります。転送テーブルには複数のエントリが含まれ、各エントリはルーターノード情報とともにIPプレフィックスまたは範囲になります。さらに、特定のパケットに属するパケットIPプレフィックスまたは範囲は、特定のルーターノードに転送されます。

4. 最長プレフィックス一致

パケット転送プロセスの主な問題は、転送テーブルに重複するエントリが存在する可能性があることです。したがって、テーブルの新しいエントリは、転送テーブルの既存のエントリと一致する可能性があります。

このような場合、異なるプレフィックスまたはサブネットマスクが、両方のテーブルエントリに属するIPアドレスの有効なオプションになる可能性があります。 したがって、宛先アドレスと一致するより長いプレフィックスを持つ、より具体的なIPプレフィックスを選択する必要があります。

例えとして、サムが特定の宛先に手紙を送りたいと考えてください。 2つのオプションがあります。 まず、サムは手紙を送る必要のある都市の郵便局で働くAさんに後者を渡すことができます。 別のオプションは、その都市の特定の地域で働く人物Bにそれを渡すことです。 したがって、B氏がより局所的な領域を処理するので、B氏に手紙を渡す方が効率的です。

同様に、最長プレフィックス一致を使用して、より具体的な情報を持つルートを選択します。 したがって、ルート内で可能なIPオプションの数が少ない場合、パケットは宛先に迅速に送信される可能性が高くなります。

最長プレフィックス一致を使用することにより、転送テーブルは次の宛先がより細かく提供されることを保証し、異なる宛先アドレスを持つすべてのパケットがシフトする次のノードを持つことを保証します。

5. 例

パケットの宛先IPアドレスがであり、ノードに転送テーブルがある例を考えてみましょう：

さらに、IPプレフィックスには、次の範囲の宛先アドレスを含めることができます。

同様に、IPプレフィックスには、〜の範囲の宛先アドレスを含めることができます。

明らかに、の値がバイナリ（）で示されている場合、プレフィックスとの両方がIPアドレスに対して有効です。 ただし、主な質問は、ルーターがどのルートを選択するかです。

転送テーブルで最長のプレフィックスまたは最長のサブネットマスクが一致するため、データパケットのネクストホップとしてCを選択します。

特定の宛先アドレスへの転送テーブルに一致するプレフィックスがない場合、フォールバックメカニズムとしてデフォルトのノードルートを提供します。さらに、パケットが次の宛先を見つけることを保証します。テーブルに一致するプレフィックスがない場合。

Trieは、が特定の宛先IPアドレスに一致する最長のプレフィックスをすばやく見つけることができる一般的なデータ構造です。 さらに、Trieはツリーのようなデータ構造であり、ルートノードから開始して、最長の共通プレフィックスが見つかるまでその子をチェックし続けることができます。

6. 結論

このチュートリアルでは、コンピュータネットワークにおけるIPプレフィックスの概念について説明しました。 また、例を使用して、パケットを転送する際の最長プレフィックス一致の必要性についても説明しました。