Địa chỉ IP, subneting, supernet, CIDR, và cách thực hiện subneting DT8

Địa chỉ IP, subneting, supernet, CIDR, và cách thực hiện subneting DT8 Báo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Tô Hoàng HiệpNguyễn Vân HươngNguyễn Chung Nghĩa

L ớp

Sinh viên thực hiện

Điện tử 8 K48

GIỚI THIỆU CHUNG

Như chúng ta đã biếtInternetlà một mạng máy tính toàn

cầu , do hàng nghìn mạng máy tính từ khắp mọi nơi kết nối lại

tạo nên Khác với cách tổ chức theo các cấp: nội hạt, liên tỉnh,

quốc tế của một mạng viễn thông (như mạng thoại chẳng hạn),

mạng Internet tổ chức chỉ có một cấp, các mạng máy tính dù

nhỏ, dù to khi kết nối vàoInternetđều bình đẳng như nhau

GIỚI THIỆU CHUNG

Internet

Đối với mạng Internet ,

do cách tổ chức chỉ có một cấp nên mỗi một khách hàng hay một máy chủ ( Host ) hoặc Router đều có một địa chỉ Internet

duy nhất mà không được phép trùng nhau.

GIỚI THIỆU CHUNG

máy chủ trên hàng trăm nghìn mạng

Information Centure) phân phối địa chỉ mạng (Network Number)

gia tự phân phối địa chỉ máy chủ (Host Number)

Internet

Nhiều mạng quá Làm sao nhớ nổi

Network 1

Network n

Network 2

1.Các thành phần của địa chỉ IP v4 :

●32 bit chia thành 4 octet

●2 thành phần chính :

+Network Number : Địa chỉ mạng

Network Number Host Number

Network Prefix Host Number

Bit 0 Bit 31

Hoặc

Bit 0 Bit 31

CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP

Lê Thanh Nghị 58A

Địa chỉ IP là ở dạng nhị phân nhưng để dễ phân biệt ta biểu

diễn địa chỉ IP ở dạngthập phân

VD:

CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP

( Network Number ) ít, địa chỉ

máy chủ ( Host Number ) nhiều.

●Địa chỉ lớp B: Địa chỉ mạng vừa

phải, địa chỉ máy chủ trên từng

† Số mạng tối đa được sử dụng là126(2٨7 - 2 )

(00000000(0.x.x.x) và01111111(127.x.x.x) không được phân)

địa chỉ mạng của lớp A :

Từ001đến126

† Số máy chủ tối đa trên 1 mạng là16.777.214(2٨24 - 2)

(tất cả các bit ở Host Number không được đồng thời bằng0

CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP

Ta thấy tổng số địa chỉ IPv4 tối đa là4.294.967.296

(2٨32) trong đó không gian địa chỉ IP thuộc lớp A (tính theo lí

thuyết) là 2.147.483.648(2٨31) Như vậy không gian địa chỉ IP

thuộc lớp A chiếm khoảng50%tổng không gian địa chỉ IPv4 đựoc

< -Network Number >< -Host Number ->

† Số mạng tối đa được sử dụng là16.384(2٨14)

Địa chỉ mạng của lớp B :

Từ128.000đến191.255

† Số máy chủ tối đa trên từng mạng là 65.534(2٨16 – 2)

Địa chỉ máy chủ của 1 mạng của lớp B :

Từ000.001đến255.254

CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP

Tổng số không gian địa chỉ IP lớp B (tính theo lí thuyết) là

gian địa chỉ IPv4 đựoc sử dụng

Vd : 1 địa chỉ đầy đủ của lớp B : 128.123.100.254

† Số máy chủ tối đa trên từng mạng 254(2٨8-2)

Địa chỉ máy chủ của 1 mạng của lớp C :

Từ001đến254

CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP

Tổng số không gian địa chỉ IP lớp C (tính theo lí thuyết) là

gian địa chỉ IPv4 đựợc sử dụng

Vd: 1 địa chỉ đầy đủ của lớp C : 192.0.0.1

Nguyên nhân ra đời :

●Khi 1 mạng muốn kết nối vào Internet, nó sẽ đựoc NIC cấp cho 1 số địa

chỉ thích hợp tại thời điểm đó Sau này nếu mạng đó muốn phát triển hơn

nữa thì lại phải xin thêm địa chỉ

●Các lớp địa chỉ cũng có khi không hoàn toàn phù hợp với thực tế

Vd địa chỉ lớp B, mỗi 1 địa chỉ mạng có thể cấp cho 65534 địa chỉ máy

chủ; khi đó 1 mạng con chỉ có khoảng vài chục máy chủ sẽ lãng phí rất

nhiều địa chỉ còn lại

●Việc xin thêm địa chỉ sẽ làm gia tăng số lối vào của bảng định tuyến

toàn cầu (Internet’s routing tables)

Từ 1985 đã xuất hiện 1 chuẩn hỗ trợ ;qua đó thực hiện việc phân chia

các lớp A,B,C thành các phần nhỏ hơn, gọi là địa chỉ mạng con (IP

subnetting)

Trước hết ta so sánh :

Các thành phần trong địa chỉ lớp :

Network Prefix Host Number

Các thành phần trong địa chỉ mạng con :

Network Prefix Subnet Number Host Number

Subnetting

† Không làm tăng số lối vàocủa bảng định tuyến toàncầu, tất cả mạng con (subnetworks) ở bêntrong Private Network đềukết nối với Internet thôngqua địa chỉ130.5.0.0

† Người quản trị mạng cũng không phải xin thêm địa chỉ mới khi muốn gia tăng số mạng

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

●Lấy bớt một số bit của phần địa chỉ máy chủ (Host

Number) để tạo địa chỉ mạng con

● Lấy bao nhiêu bit phụ thuộc vào số mạng con cần thiết là

bao nhiêu

Network Prefix Subnet Number Host Number

< -Extended Network Prefix ->

bởi mặt nạ mạng con (Subnet Mask).

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

Subnet Mask : chỉ ra cách biên dịch địa chỉ IP qua việc

xác lập số bit đựoc dùng để định danh mạng con

( subnet ) mà máy tính thuộc về

Các Subnet mask : Lớp A 255.0.0.0

Lớp B 255.255.0.0

Lớp C 255.255.255.0

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

●Bit của mặt nạ mạng con đựoc thiết lập là 1 qua việc xác lập

có bao nhiêu bit của địa chỉ IP (IP Address) đựoc dùng làm

Extended Network Prefix để phân biệt các subnet khác

nhau

●Các bit còn lại được thiết lập là 0 được dùng để biểu diễn

các host của các subnet đó

VD :

●Người quản trị có địa chỉ /16 của 130.5.5.25 và muốn sử

dụng toàn bộ octet thứ ba để định địa chỉ mạng con, khi đó

người quản trị phải định mặt nạ mạng con là255.255.255.0 .

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

1- Xác định Subnet Mask / Số bit của Extended Network Prefix

2- Xác định các Subnet Number

3- Xác định địa chỉ máy chủ (Host Number) cho từng mạng con

4- Xác định địa chỉ quảng bá ( Broadcast Address ) cho từng mạng con

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

Ta xét một số ví dụ như sau :

Giả sử ta có địa chỉ IP của lớp C : 193.1.1.0 /24vớisubnet masklà

255.255.255.0 Giả sử ta cần chia Network này thành 6 subnets

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

Để đếm đến 6 trong hệ thống nhị phân (cho 6 subnets) ta cần lấy

thêm của Host Number 3 bit nữa

Công thức tổng quát :

Y ≤ 2٨X (*)

Trong đó Y : số subnet cần tạo (Y=6)

X : số bit cần lấy thêm nhỏ nhất củaHost Number để

thoả mãn

bất đẳng thức (*) (X=3)

Do đó cái Subnet mask sẽ cần 24 bits(của Network Prefix) + 3

bits(củaSubnet Number) = 27 bits được thiết lập là 1

27 cũng chính là số bit củaExtended Network Prefix

< -Extended Network Prefix ->

255.255.255.224 = 11111111.11111111.11111111 │111│00000

< -27 bits ->

Như vậy có 5 bits của Host Number được dung để biểu diễn các máy chủ

của từng subnet riêng biệt

Có 2٨5 – 2 = 30 máy chủ của từng subnet (-2 vì tất cả các bit bằng 0

3- Xác định địa chỉ máy chủ cho từng mạng con

thời bằng 0 (là địa chỉ của Subnet ) hoặc bằng 1 (được

dùng làm địa chỉ quảng bá )

● Trong ví dụ trên, có 5 bits Host Number của từng

địa chỉ mạng con Như vậy sẽ có 2٨5 – 2 =30 hosts

của từng mạng con Các hosts đựợc đánh số từ 0 đến

30

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

4- Xác định địa chỉ quảng bá cho từng mạng con

Ví dụ địa chỉ quảng bá củaSubnet #2là :

11000001.00000001.00000001.01011111 = 193.1.1.95

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

Vd:Giả sử ta có địa chỉ mạng 140.25.0.0 /16 (địa chỉ lớp

B) và cần chia Network này thành các subnet sao cho

mỗi subnet hỗ trợ 60 host

●Tối thiểu là 6 bits ( vì 2٨6 –2=62 ) ởHost Number

Như vậy chỉ thừa có 2 host

●Tuỳ từng yêu cầu của mạng mà ta có cách thiết lập khác nhau :

tăng số bit trongHost Number ( tăng số host trong mỗi subnet)

và giảm số bit trongSubnet Number(giảm tổng số mạng con có

thể tạo ra không cần thiết)

● Ở đây nếu trong tương lai ta cần mở rộng thêm máy chủ thì nên

sử dụng 7 bits choHost Numberđể có thể hỗ trợ được 126 hosts

(2٨7 - 2)

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

Số bit củaExtended Network Prefixlà 32 – 7 = 25 bits

Biểu diễn dưới dạng thập phân thìSubnet masksẽ là : 255.255.255.128

< -Extended Network Prefix ->

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

3- Xác định địa chỉ máy chủ cho từng mạng con

Xét trường hợp của Subnet #3 :

Cách thực hiện

định địa chỉ mạng con

4- Xác định địa chỉ quảng bá cho từng mạng con :

Địa chỉ quảng bá cho mạng con Subnet #3 :

10001100.00011001.00000001.11111111 = 140.25.1.255

SUPERNETTING

(địa chỉ siêu mạng)

Những hạn chế của mô hình phân lớp (classful):

(trong khi có hơn 2 triệu địa chỉlớp Cthì chỉ có khoảng 17.000 địa

chỉlớp B)

Ví dụ, nếu cần 100 địa chỉ thì phải chỉ định lấy một địa chỉlớp C

nào đó, đây là cách ít gây lãng phí nhất nhưng vẫn làm cho có

đến 154 địa chỉ không được sử dụng

Mô hình phân lớp (classful) dần được thay thế bằng

mô hình không phân lớp (classless)

SUPERNETTING

(địa chỉ siêu mạng)

Địa chỉ IP trong Class C với subnet mask 255.255.255.0:

† Số Hosts tối đa trong mỗi Network là 2^8 – 2 = 254

200 không bị trở ngại nào cả

Finance cần thêm 1 bit mới đủ

SUPERNETTING

(địa chỉ siêu mạng)

† 23 bits đầu (từ trái qua phải) của 2 network IP address(2) and (3)

đều giống nhau

† Thu Subnet masktừ 24 xuống 23 cho (2) và (3) ta sẽ có

một Subnet có thể cung cấp 2 * (2٨8 -2 )= 508 hosts

SUPERNETTING

(địa chỉ siêu mạng)

Supernetting

† Bớt số bits trong Subnet mask khi gom hai hay bốn

, subnets lại với nhau để tăng số Host tối đa trong

một Subnet

† Dùng trong router có bổ sung CIDR (Classless

Inter-Domain Routing) và VLSM (Variable Length Subnet

Mask

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

CIDR 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.

Tại sao phải sử dụng đến CIDR ?

●Sự cạn kiệt của không gian địa chỉ IP

●Hết khả năng cần thiết cho bảng định tuyến toàn cầu(Internet ‘s

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 định tuyến

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

CIDR lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1993 đã khắc

phục được phần nào những hạn chế trên và tối ưu hoá

việc sử dụng không gian địa chỉ IPv4.

●Loại bỏ cách thức chia địa chỉ IP theo lớp như thông

thường

●Định tuyến tập trung phân cấp (Route Aggregation)

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

CIDR loại bỏ cách thức chia địa chỉ IP theo lớp như

thông thường.

●Thay vì bị giới hạn các bit chỉ thị mạng (Block Prefix Length) là 8

(lớp A), 16 (lớp B) hay 24 bit (lớp C), CIDR hiện nay sử dụng bất kỳ

bit nào từ vị trí 13 đến 27

●Block địa chỉ thu được có thể thiết kế cho mạng nhỏ khoảng

32 host hoặc những mạng cỡ lớn trên 500,000 host Điều này cho

phép sự phân chia địa chỉ gần hơn với nhu cầu của các mạng mới

được thiết lập

●Một địa chỉ CIDR cũng bao gồm 32 bit như địa chỉ IP chuẩn và thêm

vào đó là thông tin có bao nhiêu bit được sử dụng để đánh địa chỉ

mạng

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

VD: trong địa chỉ CIDR : 206.0.64.0/18chỉ ra rằng 18 bit đầu tiên

được sử dụng cho việc xác định ra một mạng duy nhất và các bit

còn lại thì được sử dụng để đánh địa chỉ cáchosttrong mạng

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

Node mạng lõi

Mã vùng

(tương ứng với

mã vùng)

Tổng đài

●Block địa chỉ lớn thì được phân chia cho các nhà cung cấp

dịch vụ lớn, và sau đó các ISP này sẽ phân chia tiếp địa chỉ

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

Xét ví dụ về CIDR :

1 ISP được phân địa chỉ block 200.25.0.0/16

Địa chỉ block này sẽ có 65536 (2٨16) địa chỉ IP

ISP này muốn phân phối địa chỉ block nhỏ hơn 200.25.16.0 /20,

địa chỉ này có 4096 (2٨12) địa chỉ IP Địa chỉ block

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

Trong mô hình địa chỉ CIDR thì ISP có thể chia địa chỉ

như sau :

Mỗi phần sẽ có 1 nửa không gian địa chỉ hay 2048 (2٨11) địa chỉ IP

ISP’sblock11001000.00011001.00010000.00000000 200.25.16.0/20

OrgA 11001000.00011001.00010000.00000000 200.25.16.0/21

Dự trữ 11001000.00011001.00011000.00000000 200.25.24.0/21

bằng nhau Mỗi 1 phần sẽ có ¼ không gian địa chỉ hay 1024 (2٨10)

phần block bằng nhau Mỗi block sẽ có 1/8 không gian địa chỉ hay

512(2٨9) địa chỉ IP

Dự trữ 11001000.00011001.00011100.00000000 200.25.16.0/22

OrgC 11001000.00011001.00011100.00000000 200.25.16.0/23

OrgD 11001000.00011001.00011110.00000000 200.25.24.0/23

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

Việc phân chia địa chỉ theoCIDRlàm giảm số lối vào cho bảng

định tuyến toàn cầu :

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

Org A định tuyến tập trung 8 địa chỉ /24 vào 1 địa chỉ

Như vậy ISP đưa vào bảng định tuyến toàn cầu với chỉ 1

lối vào có địa chỉ 200.25.0.0/16

CLASSSLESS INTER-DOMAIN

ROUTING (CIDR)

Kết luận

Sự phát triển như vũ bão của Internet, sự ra đời của rất

nhiều mạng khác nhau đã dẫn đến việc phát sinh rất

nhiều mô hình định địa chỉ IP : subnetting, supernetting,

CIDR … để mở rộng thêm không gian địa chỉ IP v4 (32

bit) Tuy nhiên với sự phát triển như hiện nay thì cũng sẽ

dẫn đến sự cạn kiệt nhanh chóng tài nguyên không gian

địa chỉ IPv4 Đó chính là tiền đề dẫn đến sự ra đời của

địa chỉ IP mới : IPv6.