báo cáo ''''tìm hiểu địa chỉ ipv4''''

Chỉ với một máy tính kết nối Internet, chúng ta cóthể vào một thế giới có tầm nhìn rộng hơn và có thể làm rất nhiều thứ như: traođổi, viết thư, đọc báo, xem bản tin, giải trí, tra cứu… I

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

 

 TÌM HIỂU ĐỊA CHỈ IPV4

Giáo viên hướng dẫn: Lê Văn Vinh

Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Huệ Ngô Hùng Kiêm

Hồ Văm Lâm

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ thông tin ngày càng phát triển, kèm theo đó là hàng loạt những

hệ thống, phần mềm hữu ích Trong đó, Internet chiếm giữ một vai trò hết sứcquan trọng Thông qua Internet, chúng ta có thể trao đổi, chia sẻ, truy xuất vàtìm kiếm những thông tin cần thiết Internet tác động sâu sắc vào xã hội, cuộcsống của chúng ta, là một phương tiện cần thiết như điện thoại hay ti vi , nhưng

ở một mức độ bao quát hơn Chỉ với một máy tính kết nối Internet, chúng ta cóthể vào một thế giới có tầm nhìn rộng hơn và có thể làm rất nhiều thứ như: traođổi, viết thư, đọc báo, xem bản tin, giải trí, tra cứu…

Internet còn gọi Net - là mạng máy tính lớn nhất thế giới, hoặc chính xáchơn là mạng của các mạng, tức bao gồm nhiều mạng máy tính được nối lại vớinhau Một số mạng máy tính bao gồm một máy tính trung tâm (còn gọi là máychủ hay máy phục vụ) và nhiều máy khác (còn gọi là máy khách hàng hay trạmlàm việc) nối vào nó Một khi đã được kết nối vào Internet, máy tính của chúng

ta sẽ là một trong số hàng chục triệu thành viên của mạng khổng lồ này

Với số lượng máy tính khổng lồ như thế, để có thể kết nối và trao đổi vớinhau mà không bị xung đột hay thất lạc thông tin thì phải có hệ thống quản lí và

cơ chế quản lí thích hợp, đồng thời mỗi máy phải có một định danh để phân biệt

Để giải quyết vấn đề này, Trung tâm thông tin mạng - Network InformationCenter (NIC) đã được thành lập Trung tâm này chủ trì quy hoạch phân phối,quản lí địa chỉ mạng (Net ID) và số hiệu mạng (ASN) ở cấp quốc gia, quản lí tênmiền cấp quốc gia Còn địa chỉ máy chủ trên mạng đó (Host ID) do các tổ chứcInternet của từng quốc gia một tự phân phối Từ đây, Trung tâm Internet củaquốc gia sẽ phân chia thành các mạng con khác Từ các mạng con, các máy tính

trạm được định danh để phân biệt gọi là địa chỉ IP (International Protocol ) và

IPv4 - được công bố bởi IETF (Internet Engineering Task Force - Nhóm đặctrách kỹ thuật Internet) trong phiên bản RFC 791 (Request for Comments - Đềnghị duyệt thảo và bình luận liên quan đến giao thức mạng - tháng 9 năm 1981)

- là phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển của các giao thức Internet Đây làphiên bản đầu tiên của IP được sử dụng rộng rãi IPv4 cùng với IPv6 (giao thứcInternet phiên bản 6) là nòng cốt của giao tiếp Internet Hiện tại, IPv4 vẫn làgiao thức được triển khai rộng rãi nhất trong bộ giao thức của lớp internet IPv4

là giao thức hướng dữ liệu, được sử dụng cho hệ thống chuyển mạch gói (tương

tự như chuẩn mạng Ethernet) Đây là giao thức truyền dữ liêu hoạt động dựatrên nguyên tắc tốt nhất có thể, trong đó, nó không quan tâm đến thứ tự truyềngói tin cũng như không đảm bảo gói tin sẽ đến đích hay việc gây ra tình trạnglặp gói tin ở đích đến Việc xử lý vấn đề này dành cho lớp trên của chồng giaothức TCP/IP

Đề tài được sưu tầm, nghiên cứu, biên soạn và hoàn thành nhờ sự góp sức chung của các thành viên trong nhóm:

Nguyễn Thị Huệ Ngô Hùng Kiêm

Hồ Văn Lâm.

I KHÁI NIỆM VÀ MỘT SỐ THUẬT NGỮ VỀ IP

1 Khái niệm

Địa chỉ IP (International Protocol - Giao thức toàn cầu) là một địa chỉ đơnnhất mà những thiết bị điện tử hiện nay đang sử dụng để nhận diện và liên lạcvới nhau trên mạng máy tính bằng cách sử dụng tiêu chuẩn giao thức toàn cầu IP(Internet Protocol)

Giao thức IP là bộ giao thức cho các hệ thống mở nổi tiếng nhất trên thếgiới Giao IP cùng với giao thức TCP (Transmission Control Protocol - Giaothức điều khiển truyền tải) trở thành trái tim của bộ giao thức Internet Chúng cóthể được sử dụng để giao tiếp qua bất kỳ các liên mạng nào cũng như thích hợpcho các giao tiếp trong mạng cục bộ (LAN) TCP/IP hoạt động ở tầng 4 và tầng

3 trên mô hình OSI (Open System Interconnection - Mô hình kết nối hệ thốngmở)

Một cách đơn giản hơn: IP là một địa chỉ của một máy tính khi tham gia vàomạng nhằm giúp cho các máy tính có thể chuyển thông tin cho nhau một cáchchính xác, tránh thất lạc Có thể coi địa chỉ IP trong mạng máy tính giống nhưđịa chỉ nhà của chúng ta để nhân viên bưu điện có thể đưa thư đúng cho chúng

ta chứ không phải một người nào khác

Bất kỳ thiết bị mạng nào - bao gồm bộ định tuyến (router), bộ chuyển mạchmạng (switch), máy vi tính, máy chủ, máy in, máy fax… qua Internet đều có địachỉ riêng, và địa chỉ này là duy nhất trong phạm vi của một mạng cụ thể

2 IP tĩnh và IP động

Thuật ngữ IP tĩnh được nói đến như một địa chỉ IP cố định dành riêng chomột người, hoặc nhóm người sử dụng mà thiết bị kết nối đến Internet của họluôn luôn được đặt một địa chỉ IP cố định Thông thường IP tĩnh được cấp chomột máy chủ (máy chủ web, mail…) để nhiều người có thể truy cập mà khônglàm gián đoạn các quá trình đó

Trái lại với IP tĩnh là các IP động: Nếu không sử dụng các dịch vụ đặc biệtcần dùng IP tĩnh, khách hàng thông thường chỉ được các nhà cung cấp dịch vụInternet (ISP - Internet Service Provider) gán cho các IP khác nhau sau mỗi lầnkết nối hoặc trong một phiên kết nối được đổi thành các IP khác Hành động cấp

IP động của các ISP nhằm tiết kiệm nguồn địa chỉ IP đang cạn kiệt hiện nay Khimột máy tính không được kết nối vào mạng Internet thì nhà cung cấp sẽ sử dụng

IP đó để cấp cho một người sử dụng khác

3 Quản lý địa chỉ IP ở các cấp độ mạng

Do số máy tham gia kết nối mạng lớn, nên địa chỉ IP cần được quản lý mộtcách hợp lý nhằm tránh xảy ra các xung đột khi đồng thời có hai địa chỉ IP giốngnhau trên cùng một cấp mạng máy tính

* Ở cấp mạng toàn cầu (Internet), một tổ chức đứng ra quản lý cấp phát cácdải IP cho các nhà cung cấp dịch vụ kết nối Internet (NIC, ISP) các dải IP đểcung cấp cho khách hàng của mình

* Ở các cấp mạng nhỏ hơn (WAN - Wide Area Network), người quản trịmạng cung cấp đến các lớp cho các mạng nhỏ hơn thông qua máy chủ DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol - Giao thức cấu hình Host động)

* Ở các mạng nhỏ hơn nữa (LAN) thì việc quản lý địa chỉ IP nội bộ thường

do các modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - Đường truyền sốtốc độ cao không đồng bộ) (có DHCP) gán địa chỉ IP cho từng máy tính (khithiết đặt chế độ tự động trong hệ điều hành) hoặc do người sử dụng tự thiết đặt

4 Dùng chung IP trên Internet

Do địa chỉ IP phiên bản IPv4 đang trở nên không đủ cung cấp cho tất cảnhững người đăng ký kết nối vào Internet, nên rất nhiều máy tính đã phải dùngchung một địa chỉ IP ở cấp độ mạng toàn cầu, tức là chỉ dùng một đường truyềntới nhà cung cấp dịch vụ Internet, dùng chung một IP làm đại diện khi kết nốivới mạng Internet toàn cầu

Khi các máy tính dùng chung một IP, các gói tin vận chuyển đi và đến sẽđược định tuyến cho nó giữa các máy tính của người sử dụng với một máy chủcung cấp dịch vụ (ở xa) đảm bảo chính xác (không lẫn sang các máy khác dùngchung IP) thông qua một máy chủ nội bộ (ở gần) hoặc một bộ định tuyến(router).

Ở mức độ sử dụng gia đình, các modem ADSL ngày nay cũng được tíchhợp sẵn bộ định tuyến và cho phép nhiều máy tính cùng kết nối Internet dùngchung một IP làm đại diện

Các phương thức kết nối vào Internet bằng modem quay số (dial-up) trướcđây không được tích hợp router Việc chia sẻ kết nối Internet thường phải thôngqua một máy tính đầu tiên, các máy tính sau kết nối qua router, switch, hub hoặcbằng các bo mạch mạng trên máy tính đó

II CẤU TRÚC VÀ PHÂN LỚP ĐỊA CHỈ IPV4

1 Cấu trúc địa chỉ IPv4

Địa chỉ IP theo phiên bản IPv4 là địa chỉ có cấu trúc, có độ dài 32bit, đượcchia thành 4 phần (4 Octet), mỗi phần tách biệt nhau bằng dấu chấm (.) MỗiOctet có 8 bit (tương đương 1 byte) và được đếm đều từ trái qua phải.

Ở dạng thập phân, địa chỉ IP được định dạng như sau: x.y.z.t

Trong đó: 0 ≤ x, y, z, t ≤ 255

Trong thực tế, địa chỉ IP thường được viết dưới dạng rút gọn, tuy nhiêndạng đầy đủ của nó là viết đủ 3 con số trong từng Octet Ví dụ: địa chỉ IP thườngthấy trên thực tế có thể là 192.168.1.2 nhưng dạng đầy đủ là 192.168.001.002

Ở dạng nhị phân, địa chỉ IP được biểu diễn dưới dạng các bit 0 và 1:

xyxyxyxy.xyxyxyxy.xyxyxyxy.xyxyxyxy (x và y chỉ nhận giá trị 0 hoặc 1).Địa chỉ IP gồm thành 3 thành phần chính:

- Class bit: bit nhận dạng lớp: dùng để nhận dạng các lớp A, B, C của địachỉ IP

- Net ID: địa chỉ mạng: là giá trị để xác định đường mạng Trong số 32 bitdùng địa chỉ IP, sẽ có một số bit đầu tiên dùng để xác định Net ID (xácđịnh đường mạng)

- Host ID: địa chỉ máy: là giá trị để xác định host trong đường mạng.Trong số 32 bit dùng làm địa chỉ IP, sẽ có một số bit cuối cùng dùng đểxác định Host ID

Hai host nằm thuộc cùng một mạng sẽ có Net ID giống nhau và Host IDkhác nhau.

Ví dụ: Địa chỉ IP: 192.168.1.2 được biểu diễn dưới dạng bit nhị phân:

1 1000000

10101000

00000001

00000010

Class bit Octet 1 Octet 2 Octet 3 Octet 4

2 Phân lớp địa chỉ IP

Địa chỉ IP chia ra 5 lớp A, B, C, D, E Lớp D Dùng để gửi các IP datagramtới một nhóm các host trên một mạng, còn lớp E dùng để dự phòng cho tươnglai Hiện tại, các lớp A, B đã dùng hết và lớp C cũng gần hết Sự khác nhau cơbản giữa các lớp địa chỉ là ở khả năng tổ chức cấu trúc con của nó

Qua cấu trúc các lớp địa chỉ IP chúng ta có nhận xét sau:

* Bit nhận dạng là những bit đầu tiên : Lớp A là 0, lớp B là 10, lớp C là

110, lớp D là 1110 và lớp E là 11110

* Địa chỉ lớp A: Địa chỉ mạng ít và địa chỉ máy chủ trên từng mạng nhiều

* Địa chỉ lớp B: Địa chỉ mạng vừa phải và địa chỉ máy chủ trên từng mạngvừa phải

* Địa chỉ lớp C: Địa chỉ mạng nhiều, địa chỉ máy chủ trên từng mạng ít

3 Khuôn dạng địa chỉ IP

* Một số địa chỉ IP đặc biệt

- Nếu tất cả các bit của Net ID là bit 0: đại diện cho mạng đó

- Nếu tất cả các bit của Net ID là bit 1: địa chỉ Loopback, đại diện cho tất cảcác mạng, dùng để thông báo nội bộ

- Nếu tất cả các bit của Host ID là bit 0: đại diện cho máy đó

- Nếu tất cả các bit của Host ID là bit 1 (broadcast address): là địa chỉ IPđược dùng để đại diện cho tất cả các máy trong mạng đó, được dùng đểchuyển gói tin cho tất cả các máy trong mạng của nó (kể cả mạng con).Các địa chỉ trên được dành riêng và không được cấp cho bất kì máy nàotrong mạng Do đó, khi tính địa chỉ mạng (Net ID) cũng như địa chỉ máy (HostID), chúng ta phải loại trừ các địa chỉ trên Ngoài ra, bit nhận dạng (class bit)cũng không được tính Vậy số Net ID = 2số bit Net ID - số bit nhận dạng - 2,

số Host ID = 2số bit Host ID- 2

a) Địa chỉ IP lớp A

Bit thứ nhất (0) là bit nhận dạng lớp A, 7 bit còn lại trong Octet 1 dành chođịa chỉ mạng (Net ID), 3 Octet còn lại có 24 bit dành cho địa chỉ của máy (HostID)

Như vậy lớp A có tối đa:

Lớp A chỉ dành cho các địa chỉ của các quốc gia và tổ chức lớn trên thếgiới.

b) Địa chỉ IP lớp B

Bit thứ nhất và bít thứ hai (10) là bit nhận dạng lớp B, 14 bit còn lại trongOctet 1 và Octet 2 dành cho địa chỉ mạng (Net ID), 2 Octet còn lại có 16 bitdành cho địa chỉ của máy (Host ID)

Như vậy lớp B có tối đa:

có 8 bit dành cho địa chỉ của máy (Host ID)

Như vậy lớp C có tối đa:

221-2 - 2 = 2.097.150 mạng

28 - 2 = 254 host trên mỗi mạng

Địa chỉ thực tế dạng bít nhị phân sẽ là:

Địa chỉ IP thực tế

A 126 16.777.214 001.000.000.001 đến 126.255.255.254

B 16.382 65.534 128.001.000.001 đến 191.254.255.254

C 2.097.150 254 192.000.000.001 đến 223.255.255.254

III MẠNG CON (SUBNET) VÀ PHÂN CHIA MẠNG CON

1 Sự cần thiết phân chia thành mạng con

Như đã nêu trên địa chỉ trên Internet thực sự là một tài nguyên, một mạngkhi gia nhập Internet được Trung tâm thông tin mạng Internet (NIC) phân chomột số địa chỉ vừa đủ dùng với yêu cầu lúc đó, sau này nếu mạng phát triểnthêm lại phải xin NIC thêm, đó là điều không thuận tiện cho các nhà khai thácmạng

Hơn nữa các lớp địa chỉ của Internet không phải hoàn toàn phù hợp với yêucầu thực tế Ví dụ : với địa chỉ lớp B, mỗi một địa chỉ mạng có thể cấp cho

65534 máy, tuy nhiên, nếu cấp cho mạng nhỏ chỉ có vài chục máy thì sẽ lãng phírất nhiều địa chỉ còn lại Hơn nữa, nếu dùng hết địa chỉ IP thì việc quản trị trênmột mạng có quá nhiều thiết bị cũng là một khó khăn lớn Để khắc phục vấn đềnày và tận dụng tối đa địa chỉ được NIC phân, bắt đầu từ năm 1985 người taphân chia mạng thành nhiều mạng nhỏ hơn gọi là mạng con (SubNetwork - gọitắt là Subnet)

Như vậy phân địa chỉ mạng con là mở rộng địa chỉ cho nhiều mạng trên cơ

sở một địa chỉ mạng mà NIC phân cho, phù hợp với số lượng thực tế máy chủ cótrên từng mạng

2 Lợi ích của phân chia mạng thành mạng con

- Tránh lãng phí địa chỉ IP khi số lượng máy ít hơn số địa chỉ IP được cấpphát.

- Đơn giản hóa việc quản trị mạng: Với sự trợ giúp của các router, các mạng

có thể được chia ra thành nhiều mạng con (subnet) mà chúng có thể đượcquản lý như những mạng độc lập và hiệu quả hơn

- Có thể thay đổi cấu trúc bên trong của mạng mà không làm ảnh hướng đếncác mạng bên ngoài Một tổ chức có thể tiếp tục sử dụng các địa chỉ IP đãđược cấp mà không cần phải lấy thêm khối địa chỉ mới Giới hạn trongphạm vi từng mạng con các trục trặc có thể xảy ra (không ảnh hưởng tớitoàn mạng LAN) Cho phép áp dụng các cấu hình khác nhau trên từng mạngcon

- Tăng cường tính bảo mật của hệ thống: Phân mạng con sẽ cho phép một tổchức phân tách mạng bên trong của họ thành một liên mạng nhưng cácmạng bên ngoài vẫn thấy đó là một mạng duy nhất, tăng cường bảo mật (cácchính sách bảo mật có thể áp dụng cho từng mạng con)

- Cô lập các luồng giao thông trên mạng: Với sự trợ giúp của các router, giaothông trên mạng có thể được giữ ở mức thấp nhất có thể Giảm nghẽn mạngbằng cách tái định hướng các giao vận và giới hạn phạm vi của các thôngđiệp quảng bá

- Giảm thời gian sử dụng CPU do giảm lưu lượng của các giao vận quảng bá

- Việc phân chia một mạng thành các subnet còn giúp giảm kích thước củamiền quảng bá, khi miền quảng bá quá rộng sẽ dẫn tới việc lãng phí dảithông làm cho hiệu xuất của mạng bị giảm

Nguyên tắc chung để thực hiện phân mạng con là:

- Phần nhận dạng mạng (Net ID) của địa chỉ mạng ban đầu được giữ nguyên

- Phần nhận dạng máy tính của địa chỉ mạng ban đầu được chia thành 2 phần:Phần nhận dạng mạng con (Subnet ID) và phần nhận dạng máy tính trongmạng con (Host ID)

Để tạo ra một mạng con, người quản trị mạng sẽ tiến hành mượn các bit caonhất trong phần bit dành cho Host ID và gán chúng như là Subnet ID

Để phân mạng con, ngoài việc xác định địa chỉ IP của mạng hiện tại, người

ta còn phải xác định mặt nạ mạng con (subnet mask) Mỗi máy tính hay bộ địnhtuyến sẽ sử dụng tới mặt nạ mạng con để xác định địa chỉ mạng của các địa chỉ

IP nó sẽ gửi thông điệp tới Các bit trong trong mặt nạ mạng con tương ứng vớiNet ID có giá trị bằng 1, các bit tương ứng với Host ID có giá trị bằng 0

Ví dụ mô tả mặt nạ phân mạng con cho một mạng ở lớp C:

Mặt nạ mặc định (Default Mask):

Mỗi một lớp địa chỉ mạng có một mặt nạ mạng mặc định Mặt nạ mạng mặcđịnh của lớp A chiếm 8 bit, lớp B chiếm 16 bit và lớp C chiếm 24 bit đầu tiêncủa địa chỉ IP Các bit còn lại dùng để đánh địa chỉ thiết bị (Host ID)

Nếu không có mặt nạ mạng con, mặt nạ mặc định sẽ được sử dụng để phân biệtphần xác định mạng và phần xác định thiết bị trong một địa chỉ IP

Sau đây là các default mask của các lớp A, B, C:

Class A: 255.0.0.0Class B: 255.255.0.0Class C: 255.255.255.0

Mặt nạ mạng con- Subnet mask