Địa chỉ IP, subneting, supernet, CIDR, và cách thực hiện subneting DT6

Địa chỉ IP, subneting, supernet, CIDR, và cách thực hiện subnetingBáo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Trang 1

Nguyễn Quang Hưng -Hồ Sỹ Bình

Nếu các máy tính được kết nối trực tiếp vớimạng Internet thì trung tâm thông tin Internet (Network Information Centre-NIC) sẽ cấp chocác máy tính đó một địa chỉ IP (IP Address)

Địa chỉ IP v4

I.1 Cơ chế địa chỉ Internet(tiếp)

• Hệ thống địa chỉ này được thiết kế mềm dẻo qua một sự phân lớp, có 5 lớp địa chỉ

IP là : A, B, C, D, E Sự khác nhau cơ bản giữa các lớp địa chỉ này là ở khả năng tổ chức các cấu trúc con của nó

Trang 2

ĐT6-K48

Địa chỉ IP v4

• Địa chỉ IP phân cấp là loại địa chỉ được tổ chứctheo kiểu phân cấp và do đó rất thuận tiện choquản lý và dó tìm Ta hãy cứ hình dung như địachỉ nhà riêng được quản lý bây giờ vậy Trướcđây, cách quản lý chưa thống nhất nên nếu đưa

ra một địa chỉ nhà là rất khó tìm, thì giờ đâymuốn tìm được một địa chỉ nhà nào đó, ta cầnbiết các thông tin về Phố - Ngõ – Ngách – Hẻm– Số nhà là có thể tìm ra dễ dàng

Địa chỉ IP v4

• Địa chỉ IP là một phần quan trọng trong hệ giaothức TCP/IP.Giao thức TCP/IP được phát triển

từ mạng ARPANET và Internet và được dùngnhư giao thức mạng và vận chuyển trên mạngInternet TCP (Transmission Control Protocol) làgiao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của môhình OSI Hiện nay các máy tính của hầu hếtcác mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP đểliên kết với nhau thông qua nhiều hệ thốngmạng với kỹ thuật khác nhau

Trang 3

ĐT6-K48

Địa chỉ IP v4

• Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thứccho phép các hệ thống mạng cùng làm việc vớinhau thông qua việc cung cấp phương tiệntruyền thông liên mạng Nhiệm vụ chính củagiao thức IP là cung cấp khả năng kết nối cácmạng con thành liên kết mạng để truyền dữ liệu, vai trò của IP là vai trò của giao thức tầng mạngtrong mô hình OSI Giao thức IP là một giaothức kiểu không liên kết (connectionlees) cónghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kếttrước khi truyền dữ liệu

• Sơ đồ địa chỉ hóa để định danh các trạm (host) trong liên mạng được gọi là địa chỉ IP 32 bits (32 bit IP address – hay chính là địa chỉ IP phâncấp) Mỗi giao diện trong 1 máy có hỗ trợ giaothức IP đều phải được gán 1 địa chỉ IP (một máytính có thể gắn với nhiều mạng do vậy có thể cónhiều địa chỉ IP)

• Địa chỉ IP gồm 2 phần:

¾ địa chỉ mạng (netid)

¾ địa chỉ máy (hostid)

Trang 4

ĐT6-K48

• Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bits được tách thành

4 vùng (mỗi vùng 1 byte), có thể biểu thị dướidạng thập phân, bát phân, thập lục phân hay nhịphân Cách viết phổ biến nhất là dùng ký phápthập phân có dấu chấm (dotted decimal

notation) để tách các vùng Mục đích của địa chỉ

IP là để định danh duy nhất cho một máy tínhbất kỳ trên liên mạng

Trang 5

ĐT6-K48

I.1 Cơ chế địa chỉ Internet (tiếp)

0 1 2 3 4 8 16 24 32

Class A 0 Netid Hostid

Class B 1 0 Netid Hostid

Class C 1 1 0 Netid Hostid

Class D 1 1 1 0 Multicast address Class E 1 1 1 1 0 Reverved for future use

I.1 Cơ chế địa chỉ Internet (tiếp)

• Netid trong địa chỉ mạng dùng để nhận dạng từng

mạng riêng biệt Các mạng liên kết phải có địa chỉ mạng (netid) riêng cho mỗi mạng Ở đây các bit đầu tiên của byte đầu tiên được dùng để định danh lớp địa chỉ :

Trang 6

ĐT6-K48

I.2 Địa chỉ lớp A

• Dùng 7 bit để chia đia chỉ mạng nên có 27 – 2 = 126

địa chỉ mạng cho lớp A với số máy tối đa là 224 - 2 = 16.777.214 cho mỗi địa chỉ mạng lớp A.

• Lớp A sử dụng byte đầu tiên của 4 byte để đánh dấu

địa chỉ mạng Như hình trước nó được nhận ra bởi bit đầu tiên là 0 và 7 bit còn lại được dùng để đánh địa chỉ các máy trong mạng.

• Nguyên nhân chỉ có 126 địa chỉ mạng là do trong khi

dùng 8 bit đầu tiên đánh địa chỉ mạng, các địa chỉ nào toàn 0 hoặc toàn 1 đều bị loại bỏ Các giá trị netid toàn 0 khi chuyển sang thập phân là số 0 và không có nghĩa Còn netid toàn 1 thì dùng để truyền thông trong mạng.

I.2 Địa chỉ lớp A(tiếp)

• Đối với việc chỉ có 16.777.214 máy được sửdụng trong khi dùng 24 bit đánh địa chỉ host cũng được giải thích như sau : Một địa chỉ cóhostid = 0 được dùng để hướng tới mạng địnhdanh bởi vùng netid Ngược lại, một địa chỉ cóvùng hostid gồm toàn số 1 được dùng để hướngtới tất cả các host nối vào mạng netid, và nếuvùng netid cũng gồm toàn số 1 thì nó hướng tớitất cả các host trong liên mạng (còn gọi là địachỉ broadcast trong nội bộ mạng)

Trang 7

ĐT6-K48

I.2 Địa chỉ lớp A(tiếp)

• Địa chỉ lớp A sẽ có dạng : Network.Host.Host.Host

• Ví dụ địa chỉ 10.12.12.12 nằm trong mạng lớp A có địa chỉ 10.0.0.0 và được gán hostid là 12.12.12.

I.3 Địa chỉ lớp B

• Một địa chỉ lớp B được nhận ra bởi 2 bit đầu tiên của

byte thứ nhất mang giá trị 10 lớp B sử dụng 2 byte đầu tiên trong 4 byte để đánh địa chỉ mạng và 2 byte cuối cùng dùng để đánh địa chỉ máy trong mạng.

• Như vậy, vẫn theo quy tắc tính như đối với lớp A thì

sẽ có: 214 - 2 = 16.382 địa chỉ mạng trong lớp B và mỗi mạng sẽ có tối đa 216 - 2 = 65.534 máy.

• Địa chỉ lớp B có dạng : Network.Network.Host.Host.

• Ví dụ địa chỉ 129.12.12.12 nằm trong mạng lớp B có

địa chỉ 129.0.0.0 và được gán hostid là 12.12.12.

Trang 8

mạng có tối đa 28 - 2 = 254 máy

• Địa chỉ lớp C có dạng : Networkr.Network.Network.Host

Như vậy chúng ta sẽ có 268.435.456 các nhóm multicast khác nhau.

Trang 9

E dùng cho mục đích trong tương lai chứ hiện nay chưa được sử dụng

II.Subbnetting cho mạng

II.1.Số bit mạng(Network), subnet, và host:

• Khi cho trước một địa chỉ IP và subnet mask của nó thì ta có thể hoàn toàn xác định đượcđâu là phần network, subnet và host Một quytắc cần tuân theo đó là:

– Phần network sẽ tuân theo quy tắc của các lớp địa chỉ IP: Có nghĩa là địa chỉ thuộc lớp A, B, C sẽ có phần network tương ứng là 8, 16, 24 bit đầu tiên

– Phần host là các bit “0” trong subnet mask

– Phần subnet chính là phần còn lại sau khi lấy 32 bit trừ đi phần network và host.

Trang 10

• Nhìn vào công thức trên ta thấy có hai subnet trong một network và hai host trong một subnet là không được dùng Hai subnet này thực ra vẫn có thể dùng trong các Router Cisco, nhưng khi sử dụng chúng ta

phải dùng câu lệnh ip subnet zero Hai subnet đó là

Zero Subnet và Broadcast Subnet , còn hai địa chỉ

host không dùng là địa chỉ subnet và địa chỉ broadcast

Trang 11

II.1.3 Tính Subnet Number:

• Để tính subnet number ta cần thực hiện phép cộng logic (AND) giữa địa chỉ IP và subnet mask Để làm được việc đó thì địa chỉ IP và subnet mask cần được chuyển sang dạng nhị phân, rồi sau đó mới thực hiện cộng logic Sau đó ta lại chuyển sang dạng thập phân sẽ được kết quả (thập phân )

Trang 12

II.1.4 Tính địa chỉ Subnet Broadcast:

• Địa chỉ Subnet Broadcast được dùng để gửi gói tin tới tất cả các host trong một subnet Việc tính ra địa chỉ này ta có thể thực hiện rất đơn giản:

• Chỉ việc đổi tất cả các Host bit trong Subnet Number thành bit “1”

Trang 13

– Địa chỉ đầu tiên có được bằng cách cộng thêm 1 vào Octet cuối cùng trong Subnet Number

– Địa chỉ cuối cùng có được cũng bằng cách trừ đi 1

từ Octet cuối cùng trong địa chỉ Subnet Broadcast

Trang 14

18

Last Address

255255

18

Broad Cast

10

18

First Address

00

18

Subnet zero

00

255255

Mask

54

18

Address

43

21

Vì có 100 máy nên cần 7 bits cho phần hostid

=>số bits subnetmask cần mượn tối thiểu là 7=1 bit ,128=10000000 do đó ta có địa chỉ IP 198.162.10.1

subnetmask 255.255.255.128Khoảng địa chỉ IP hợp lý được sử dụng để gán cho 100 máy tính là

198.162.10.1-198.162.10.126

Trang 15

ĐT6-K48

Ví dụ2:

• Ta có một địa chỉ lớp B 128.1.0.0 và cần chia nó thành 254 mạng con với 254 máy trong mỗi mạng, ta giải quyết vấn đề này bằng Subnet mask như sau:

Network number 10000000 00000001 00000000 00000000 = 128.001.000.000 Subnet mask 11111111 11111111 11111111 00000000 = 255.255.255.000Mặt nạ trên định nghĩa 254 mạng con với địa chỉ như sau:

Mặt nạ trên định nghĩa 254 mạng con với địa chỉ như sau:

Subnet #1 10000000 00000001 00000001 00000000 = 128.001.001.000 Subnet #2 10000000 00000001 00000010 00000000 = 128.001.002.000 Subnet #3 10000000 00000001 00000011 00000000 = 128.001.003.000

Subnet #25410000000 00000001 11111110 00000000 = 128.001.254.000

Số máy trong mạng con thứ nhất sẽ nằm trong khoảng sau:

Subnet #1 10000000 00000001 00000001 00000000= 128.001.001.000 Low Address 10000000 00000001 00000001 00000001= 128.001.001.001 High Address 10000000 00000001 00000001 11111110= 128.001.001.254

Trang 16

Trang 17

• Vì cần tạo ra 4 subnet mask nên số bits cần mượn tối thiểu

là 3 bits(2exp3 – 2=6>4)

3 bits mượn này thuộc octec thứ 3 của địa chỉ 131.15.0.0,số bits còn lại thuộc phần hostid là 32-(16+3)=13 bits =>mối subnet sẽ có 2exp13 =mỗi octec thứ 3 của các subnet sẽ cách nhau một khoảng 2exp5=32.

Do vậy ta có các subnet :Subnet#0 131.15.0.0Subnet#1 131.15.32.0Subnet#2 131.15.64.0Subnet#3 131.15.96.0Subnet#4 131.15.128.0Subnet#5 131.15.160.0subnet#6 131.15.192.0Subnet#7 131.15.224.0

Trang 18

ĐT6-K48

• Các subnet đầu và subnet cuối là các zero subnet và broadcast subnet nên ta không sử dụng

Vì ta chỉ cần 4 subnet nên ta chọn

subnet#1->subnet#4

Do vậy ta có các khoảng địa chỉ ip thích hợp cho mỗi subnet :

Subnet#1 131.15.32.1 - 131.15.63.254Subnet#2 131.15.64.1 - 131.15.95.254Subnet#3 131.15.96.1 - 131.15.127.254Subnet#4 131.15.128.1 - 131.15.159.254

131.15.63.255/19131.15.32.7/19

G

131.15.63.255/19131.15.32.6/19

F

131.15.63.255/19131.15.32.5/19

E

131.15.63.255/19131.15.32.4/19

D

131.15.63.255/19131.15.32.3/19

C

131.15.63.255/19131.15.32.2/19

B

131.15.63.255/19131.15.32.1/19

A

Broadcast addressĐịa chỉ ip

Host

Trang 19

ĐT6-K48

131.15.127.255/19131.15.96.7/19

P

131.15.127.255/19131.15.96.6/19

O

131.15.127.255/19131.15.96.5/19

N

131.15.127.255/19131.15.96.4/19

M

131.15.127.255/19131.15.96.2/19

L

131.15.127.255/19131.15.96.1/19

K

131.15.95.255/19131.15.64.3/19

J

131.15.95.255/19131.15.64.2/19

I

131.15.95.255/19131.15.64.1/19

H

Địa chỉ BroadcastĐịa chỉ ip

Host

III.Supernetting(địa chỉ siêu mạng)

• Địa chỉ siêu mạng còn gọi là địa chỉ không phân lớp.Thay vì sử dụng phần đầu IP mạng đơn cho nhiều mạng vật lý của một tổ chức ,siêu mạng cho phép các địa chỉ được gán cho một tổ chức có thể trải ra trên nhiều tiền tố đã được phân lớp

• Tại sao đưa ra mô hình khong phân lớp?

9 Mo hình phân lớp đã không phân chia mạng thành các phần bằng nhau (có hơn 17000 địa chỉ cho lớp B nhưng

có hơn 2 triệu địa chỉ co lớp C

9 Mức độ yêu cầu cấp phát địa chỉ thuộc lớp C chậm hơn,chỉ một phần nhỏ địa chỉ lớp C được cấp phát

9 Với Mức độ cấp phát địa chỉ cho lớp b thì tiền tố lớp B mau chóng cạn kiệt

Trang 20

254 máy tính và 1 địa chỉ lớp B có dư số bit để thiết lập mạng con dễ dàng Để giữ gìn địa chỉ lớp B, siêu mạng cấp phát cho tổ chức một nhóm các địa chỉ lớp C thay vì chỉ một địa chỉ lớp B Giả sử tổ chức yêu cầu một địa chỉ lớp B và dự định lập mạng con lấy octet thư 3 làm vùng mạng con Thay cho một số duy nhất thuộc lớp B,siêu mạng cấp phát cho tổ chức này một nhóm 256 địa chỉ liên tục nhau thuộc lớp C mà tổ chức này có thể sử dụng

để sau đó gán cho các mạng vật lý

IV.CIDR (Classless Inter-Domain Routing )

IV.1 Lý do cúng ta quan tâm đến CIDR

¾ CIDR (Classless Inter-Domain Routing) là một lược đồ địa chỉ mới cho Internet, nó cho phép sử dụng hiệu quả tài nguyên địa chỉ IP hơn là mô hình lược đồ địa chỉ chia thành các lớp A, B, C cũ

¾ Trung bình cứ 30 phút lại có một mạng mới được kết nối vào internet, với tốc độ đó thì chúng ta gặp phải 2 trở ngại chính :

• Hết địa chỉ IP

• Hết khả năng cần thiết cho bảng định tuyến toàn cầu

Trang 21

C Mỗi địa chỉ đều có 2 phần : một phần xácđịnh địa chỉ duy nhất cho mạng và phần thứ hai xác định một địa chỉ host duy nhất trong mạng

đó Một cách để phân biệt các lớp A, B, C lànhìn vào 8 bit đầu tiên của địa chỉ và chuyểnchúng thành số đếm trong hệ mười

IV.CIDR(Classless Inter-Domain Routing

)-tiếp IV.1.1 Hết địa chỉ IP(tiếp)

Lớp Bit địa chỉ mạng Bit địa chỉ host Dải địa chỉ dạng thập phân địa

chỉ Lớp A 8 bit 24 bits 1-126 Lớp B 16 bit 16 bits 128-191 Lớp C 24 bit 8 bits 192-223

Trang 22

ĐT6-K48

tiếp

IV.1.1 Hết địa chỉ IP(tiếp)

• Sử dụng các lớp địa chỉ cũ như A, B, C thì lược

đồ địa chỉ trên Internet có thể cung cấp được :

• 126 địa chỉ mạng lớp A mà trong đó có thể cótới 16,777,214 host cho mỗi mạng

• Trên 65,000 địa chỉ mạng lớp B mà mỗi mạng

có thể chứa đến 65,534 host

• Trên 2 triệu địa chỉ mạng lớp C mà chứa tối đa

254 host cho mỗi địa chỉ

)-tiếp

IV.1.1Hết địa chỉ IP(tiếp)

• Có một vài điạ chỉ thì được sử dụng cho các bản tin broadcast, cho các mục đích riêng của mỗi mạng v v

Bới vì các địa chỉ của Internet thường chỉ được thiết kế theo 3 cỡ như vậy nên có rất nhiều sự lãng phí xảy ra

Ví dụ, nếu bạn chỉ cần 100 địa chỉ thì bạn phải chỉ định lấy một địa chỉ lớp C nào đó, đây là cách ít gây lãng phí nhất nhưng bạn vẫn làm cho có đến 154 địa chỉ không được sử dụng Kết quả của những việc như vậy là trong khi mạng Internet thì hết địa chỉ IP, còn thì chỉ có khoảng 3% địa chỉ chỉ định là thực sự được sử dụng CIDR vì thế được phát triển để có những phương pháp sử dụng hiệu quả hơn trong việc chỉ định các địa chỉ

Trang 23

ĐT6-K48

)-tiếp

IV.1.2 Khả năng của bảng định tuyến toàn cầu

¾Một vấn đền nữa đó là sự liên quan đến giới hạntrong khả năng định tuyến Khi mà số lượngmạng trong Internet tăng lên thì đồng nghĩa vớiviệc phải tăng số lượng các router Một vài nămtrước đây, đã có được sự dự đoán cho thấytrong mạng lõi Internet toàn cầu, router ngàycàng nhanh tiến tới giới hạn của nó về tốc độ,

do sự xuất hiện của ngày càng nhiều router, khiến khả năng tìm đường ngày càng phức tạphơn

)-tiếp

IV.1.2 Khả năng của bảng định tuyến toàn cầu(tiếp)

¾Kể cả việc sử dụng những công nghệ mới nhất

về định tuyến, thì tối đa theo nguyên lý cũng chỉ

có thể cung cấp 60,000 lối vào cho bảng địnhtuyến Nếu không có gì thay đổi thì chỉ đến giữanăm 1994, bảng định tuyến trên Internet củatoàn cầu sẽ đạt tới giới hạn và mọi sự phát triểncủa Internet sẽ bị ngưng trệ

Trang 24

9Kết hợp với việc phân cấp các đường đi đểlàm giảm thiểu các lối vào bảng định tuyến

)-tiếp

IV.2.1 Tổ chức lại cách sắp xếp địa chỉ IP

¾Classless Inter-Domain Routing (CIDR) thay thếcách phân chia địa chỉ kiểu cũ (theo lớp A, B, C)

ở chỗ có các phần bit chỉ định mạng được linhhoạt hơn Thay vì bị giới hạn các bit chỉ thị mạng(Block Prefix) là 8, 16 hay 24 bit, CIDR hiện nay

sử dụng bất kỳ bit nào từ vị trí 13 đến 27 Vì thế, block địa chỉ thu được có thể thiết kế cho mạngnhỏ khoảng 32 host hoặc những mạng cỡ lớntrên 500,000 host Điều này cho phép sự phânchia địa chỉ gần hơn với nhu cầu của các mạngmới được thiết lập

Tiêu đề	Địa chỉ IP, Subneting, Supernet, CIDR, và cách thực hiện subneting DT6
Tác giả	Nguyễn Quang Hưng, Hồ Sỹ Bình
Trường học	Khoa Điện Tử - Viễn Thông
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Mạng Máy Tính
Thể loại	Báo cáo môn học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	452,32 KB