最长前缀匹配

计算机网络

所属模块：CN-3 网络层（IP、子网与路由） · 本模块第 14 / 19 个概念

在「CN-3 网络层（IP、子网与路由）」概念体系中的位置

flowchart TD
    A["跨网络通信需求"] --> B["统一编址：IPv4 32 位"]
    B --> C["地址浪费 → 子网划分<br/>→ CIDR（无类别 + 聚合）"]
    B --> D["地址枯竭 → NAT"]
    B --> E["选路：路由器 + 路由表<br/>最长前缀匹配"]
    E --> F["路由表怎么来？<br/>RIP(DV) / OSPF(LS) / BGP(路径向量)"]
    A --> G["各链路 MTU 不同 → 分片"]
    A --> H["出错报告 → ICMP"]
    B -.每跳要找下一跳 MAC.-> I["ARP：IP → MAC"]
    B -.自动配地址.-> J["DHCP"]

核心概念：

概念	要点	易考点
IP 地址结构	网络前缀 + 主机号；/n 表示前缀长度	网络地址 = IP & 掩码（2022-35：183.80.72.48/18 → 183.80.64.0）
子网划分	从主机号借 $n$ 位 → $2^n$ 个子网，主机位 $m$ → 每子网可用 $2^m - 2$ （减网络地址与广播地址）	2010-37：/24 借 5 位（/29）→ 32 子网 × 6 地址
CIDR 聚合	多条路由找最长公共前缀合成一条，缩小路由表	2018-38：四条 /21 聚成 /19；2011-37（补一条聚合路由）
最长前缀匹配	多条路由命中时选前缀最长的	路由表查表题的默认规则
IP 分片	片内数据 ≤ MTU−20 且为 8 的倍数；片偏移 = 数据起始偏移/8；MF=1 表示还有后续片	2021-36：1580B 过 MTU=800 → 片 2 总长 796、MF=1
ARP	同一广播域内 IP → MAC，广播请求、单播应答	2012-38；跨路由器时目的 MAC 是下一跳的 MAC（2015-47）
ICMP	网际控制报文：差错报告（源点抑制、超时、终点不可达）+ 询问（ping）	2010-36（拥塞丢包 → 源点抑制）；由 IP 直接封装（2012-33）
DHCP	UDP 67/68，动态分配 IP/掩码/网关/DNS；Discover 广播	2015-47（Discover 源 0.0.0.0、目的 255.255.255.255）；2022-47（M=Discover，目的 MAC 全 F）
NAT	私网地址 ↔ 公网地址（+端口）转换	2023-38（经 R2 后源 IP 变为 R2 公网口地址）