Tài liệu IPv4 tiếng Việt

Tổng quan về IPv4, mô hình OSI trong IPv4, cấu trúc gói dữ liệu trong IPv4, định vị trong IPv4, các lớp địa chỉ trong IPv4,... là những nội dung chính trong tài liệu IPv4 tiếng Việt. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Mục lục

Giới thiệu IPv4 3

Đối với độc giả 3

Điều kiện tiền đề 3

Tổng quan về IPv4 3

Mạng là gì? 3

Định vị Host trong IPv4 5

Mô hình OSI trong IPv4 5

Tầng mạng trong IPv4 7

Mô hình TCP/IP trong IPv4 7

Internet Protocol Version 4 (IPv4) 8

Cấu trúc gói dữ liệu trong IPv4 9

Định vị trong IPv4 10

Chế độ định vị Unicast trong IPv4 10

Chế độ định vị Broadcast trong IPv4 11

Chế độ định vị Multicast trong IPv4 12

Giản đồ định vị có thứ bậc trong IPv4 12

Subnet Mask trong IPv4 13

Sự biểu diễn nhị phân trong IPv4 13

Các lớp địa chỉ trong IPv4 14

Địa chỉ Hạng A trong IPv4 15

Địa chỉ Hạng B trong IPv4 16

Địa chỉ Hạng C trong IPv4 16

Địa chỉ Hạng D trong IPv4 16

Địa chỉ Hạng E trong IPv4 17

Subnetting trong IPv4 17

Các Subnet hạng A trong Ipv4 17

Các Subnet Hạng C trong Ipv4 19

VLSM trong IPv4 19

Bước 1 20

Bước 2 20

Bước 3 21

Bước 4 21

Bước 5 21

Bước 6 21

Địa chỉ dành riêng trong IPv4 21

Các địa chỉ Private IP trong IPv4 22

Các địa chỉ Loopback IP trong IPv4 22

Các địa chỉ liên kết nội bộ (Link-Local) trong IPv4 23

Ví dụ về IPv4 23

Dòng dữ liệu trong Mạng trong IPv4 23

Bước 1: Đạt được một địa chỉ IP (DHCP) 25

Bước 2: Truy vấn DNS 25

Bước 3: ARP Yêu cầu 25

Tổng kết về IPv4 26

Giao thức internet phiên bản 6 (IPv6) 26

Tài liệu tham khảo về IPv4 27

Các đường link hữu ích về IPv4 & IPv6 27

Giới thiệu IPv4

Internet Protocol version 4 – Giao thức internet phiên bản 4 (IPv4) là phiên bản thứ 4 trong sự phát triển của IP và phiên bản đầu tiên của giao thức này đã được triển khai rộng rãi IPv4 được miêu tả trong IETF công bố RFC 791 (tháng 9/1981) thay thế cho RFC 760

Phần hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu biết về IPv4 và các thuật ngữ có liên quan của nó cùng với các ví dụ tham khảo

Loạt bài hướng dẫn của chúng tôi dựa trên nguồn tài liệu của: Tutorialspoint

Đối với độc giả

Phần hướng dẫn này được thiết kế cho những người mới bắt đầu học để hiểu về các khái niệm cơ bản của IPv4 được yêu cầu khi làm việc với các giao thức dựa trên bất cứ TCP/IP nào Sau khi hoàn thành phần hướng dẫn này, bạn sẽ thấy chính mình hiểu về IPv4 ở một mức độ trung bình,

từ cơ sở đó bạn có thể giúp chính mình nâng cao tầm của mình nên

Điều kiện tiền đề

Trước khi bạn bắt đầu tiến hành với phần hướng dẫn này, chúng tôi giả sử rằng bạn đã có sự hiểu biết cơ bản về các khái niệm máy tính và mạng như một giao thức là gì, tại sao chúng ta cần giao thức, các Tầng mạng, …

Tổng quan về IPv4

Thời đại này có thể nói là thời đại của các máy tính Các máy tính đã thay đổi lớn lao đến cách chúng ta sống Một thiết bị điện toán khi được kết nối với thiết bị điện toán khác cho chúng ta khả năng chia sẻ dữ liệu và thông tin với tốc độ nhanh

Mạng là gì?

Một Mạng trong thế giới các máy tính được coi như là một tập hợp các host được liên kết, thông qua một số phương tiện được chia sẻ mà có thể là không dây hoặc có dây Một mạng máy tính cho

thể là một LAN trải dọc một văn phòng hoặc MAN trải rộng một thành phố hoặc WAN mà có thể trải rộng các thành phố và các tỉnh

Một mạng máy tính có thể là đơn giản như hai PC được kết nối với nhau thông qua một cáp đơn bằng đồng hoặc có thể phức tạp hơn khi mà mỗi máy tính trong thế giới này được kết nối với nhau, được gọi là internet Một mạng sau đó bao gồm ngày càng nhiều các bộ phần để đạt mục tiêu cơ bản của nó là trao đổi dữ liệu Dưới đây là một miêu tả ngắn gọn của các bộ phần liên quan trong mạng máy tính:

nguồn thông tin và host khác sẽ là đích đến Thông tin truyền từ đầu kết nối này tới đầu khác giữa các host Một host có thể là PC của người sử dụng, một Server cơ sở dữ liệu hoặc internet …

đồng trục Nếu không dây, nó có thể là phát sóng qua không khí hoặc một số dải không dây đặc biệt Các tần số không dây có thể đươc sử dụng để kết nối các site từ xa

đoạn LAN Bởi vì lượng dữ liệu truyền qua thấp, các hub ngày nay hiếm khi được sử dụng Hub làm việc trên Tầng-1 (Tầng vật lý) của Mô hình OSI

đoạn LAN Các chuyển mạch là nhanh hơn các hub và hoạt động trên tốc độ của liên kết có dây Chuyển mạch làm việc trên Tầng-2 (Tầng liên kết dữ liệu), nhưng các chuyển mạch Tầng-3 (Tầng mạng) là cũng có sẵn

liệu được gửi cho một số đích đến từ xa Các router là cốt lõi của bất cứ mạng liên kết và internet nào

việc để trao đổi dữ liệu trong các mạng mà đang sử dụng các giao thức khác nhau để chia

sẻ dữ liệu

dữ liệu người sử dụng từ các người sử dụng không được cho phép trên mạng/internet

Định vị Host trong IPv4

Giao tiếp giữa các host có thể xảy ra chỉ khi nếu chúng có thể nhận diện lẫn nhau trên mạng Trong một miền va chạm đơn (nơi mà mọi gói dữ liệu được gửi trên đoạn mạch bởi một host được biết và chấp nhận từ mọi host khác), các host có thể giao tiếp trực tiếp với nhau thông qua địa chỉ MAC

Địa chỉ MAC là một địa chỉ phần cứng 48 bit được biên mã mà có thể cung nhận diện một cách duy nhất một host Nhưng nếu một host muốn kết nối với một host từ xa, ví dụ: không trong cùng một đoạn hoặc không được kết nối phù hợp với nhau, thì khi đó phương tiện ghi địa chỉ được yêu cầu

để nhận diện host từ xa một cách duy nhất Một địa chỉ lôgic được cung cấp tới tất cả các host

được kết nối tới internet và địa chỉ logic này được gọi là Internet Protocol Address

Mô hình OSI trong IPv4

Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) có một mô hình được xác định rõ ràng cho các Hệ thống Giao tiếp mà được biết đến như là Open System Interconnection, hoặc Mô hình OSI Mô hình được phân tầng này là một khái niệm chung về cách một hệ thống giao tiếp với hệ thống khác, bởi sử dụng các giao thức đa dạng được xác định rõ ràng trong mỗi tầng Ngoài ra, mỗi tầng được chỉ định như là một phần rõ ràng của hệ thống trao đổi thông tin Ví dụ, tầng Vật lý xác định tất cả các thành phần của bản chất vật lý, như có dây, các tần số, các mạch, sự truyền tải điện áp … của một

hệ thống trao đổi thông tin

Mô hình OSI trong IPv4 có 7 tầng sau:

 Tầng ứng dụng (Application Layer, Tầng-7): Đây là nơi mà các ứng dụng người sử dụng

đặt tại đó mà cần để truyền tải dữ liệu giữa hoặc trong các host Ví dụ: HTTP, ứng dụng truyển tải file (FTP) và thư điện tử …

từ một mẫu trên một host tới host khác trong sự biểu diễn tự nhiên của chúng Dữ liệu từ trạm gửi được chuyển đổi tới dữ liệu trên dây (định dạng tiêu chuẩn chung) và tại điểm đầu nhận của trạm nhận nó được chuyển đổi tới sự biểu diễn tự nhiên của trạm nhận

các host Ví dụ, nếu một số host cần một mật khẩu xác nhận cho sự truy cập và nếu các ủy quyền được cung cấp sau đó cho nó thì mật khẩu xác nhận này không xảy ra nữa Tầng này có thể có mặt trong kiểm soát hộp thoại, đồng bộ hóa và sự quản lý hoạt động có tính then chốt (ví dụ: một giao dich ngân hàng trực tuyến)

end-to-end giũa các host Tầng này nhận dữ liệu từ tầng trên và phân nó thành các đơn vị nhỏ hơn được gọi là các Segment và sau đó chuyển tới Tầng mạng cho truyền tải

 Tầng mạng (Network Layer, Tầng-3): Tầng này giúp xác nhận một cách duy nhất các host

trên Subnet và xác định đường truyền mà các gói dữ liệu sẽ đi qua để tiến tới đích đến

tín hiệu, các xung…) từ tầng Vật lý và tạo các khung dữ liệu (Data Frames), và gửi nó tới tầng trên Tầng này cũng kiểm tra bất kỳ lỗi truyền tải nào và xắp xếp phân loại

cứng và kỹ thuật giao tiếp thực sự như phát tín hiệu, điện áp, kiểu cáp và độ dài …

Mô hình TCP/IP trong IPv4

Phần lớn mạng internet sử dụng một bộ giao thức mà được gọi là Internet Protocol Suite, cũng được gọi là bộ giao thức TCP/IP Bộ này là một sự kết nối các giao thức mà bao gồm một số các giao thức khác nhau cho các mục đích và yêu cầu khác nhau Bởi vì hai giao thức chính trong bộ này là TCP (Giao thức điều khiển truyền tải) và IP (Giao thức internet), nên nó thường được gọi là

bộ giao thức TCP/IP Bộ giao thức này có mô hình liên quan riêng của nó mà nó truyền qua internet Ngược lại với mô hình OSI, mô hình giao thức này chứa ít tầng hơn

Biểu đồ: So sánh cấu trúc hai mô hình OSI và TCP/IP trong IPv4

Mô hình này không quan tâm đến sự thực hiện của phần cứng thực tế, ví dụ như tầng vật lý của

Mô hình OSI Nó là tại sao mô hình này có thể được chạy trên hầu hết tất cả các công nghệ nằm dưới nó Tầng truyền tải và tầng internet tương ứng là các tầng ngang bậc Tất cả 3 tầng trên của

Mô hình OSI được nén với nhau trong tầng Ứng dụng của Mô hình TCP/IP

Internet Protocol Version 4 (IPv4)

Giao thức Internet là một trong những giao thức lớn của bộ giao thức TCP/IP Giao thức này làm việc tại tầng mạng của mô hình OSI và tại tầng internet của mô hình TCP/IP Vì thế, giao thức này

có trách nhiệm về việc xác nhận các host dựa trên các địa chỉ logic của nó và để định tuyến dữ liệu giữa chúng qua tầng mạng nằm dưới

IP cung cấp một kỹ thuật để xác nhận duy nhất các host bởi một giản đồ ghi địa chỉ IP IP sử dụng

sự phân phối với cố gắng tốt nhất, ví dụ: no không bảo đảm rằng các gói sẽ được phân phối tới host đích, nhưng nó sẽ thực hiện những gì tốt nhất để tiến tới đích đến TPv4 sử dụng địa chỉ logic

32 bit

Cấu trúc gói dữ liệu trong IPv4

Giao thức Internet là một giao thức tầng-3 (OSI) nhận các Đoạn (Segments) dữ liệu từ Tầng-4 (Truyền tải) và phân chia nó thành các gói Gói IP gói gọn đơn vị dữ liệu đã nhận từ tầng trên và thêm vào thông tin Header riêng của nó

Dữ liệu được gói liên quan tới IP Payload (trọng tải) IP Header chứa tất cả thông tin cần thiết tới việc phân phối gói dữ liệu tại một đầu nhận khác

IP Header bao gồm nhiều thông tin thích hợp gồm Số phiên bản, mà, trong phạm vi này là 4 Các thông tin chi tiết khác như sau:

 ECN: Viết tắt của Explicit Congestion Notification Nó mang thông tin về sự tắc nghẽn được thấy trong tuyến

chứa cùng một số xác nhận, để xác nhận gói IP ban đầu chúng sở hữu

kiểm soát, những “cờ hiệu” này chỉ rằng nếu chúng có thể được phân mảnh hoặc không Trong cờ hiệu 3 bit này, MSB thường được thiết lập là 0

một số thiết lập giá trị TTL, mà chỉ cho mạng biết bao nhiêu router (hop) mà gói này có thể qua Tại mỗi hop, giá trị của nó được giảm đi 1 và khi giá trị tiến tới 0, gói này bị loại bỏ

Giao thức ở trên Ví dụ: số hiệu giao thức của ICMP là 1, TCP là 6 và UDP là 17

Header mà sau đó được sử dụng để kiểm tra nếu gói được nhận là lỗi

chọn này có thể chứa các giá trị của tùy chọn như Sự bảo mật (Security), Trình ghi tuyến (Record Route), Nhãn thời gian (Time Stamp), …

Định vị trong IPv4

IPv4 hỗ trợ 3 kiểu khác nhau của chế độ định vị (định vị):

Chế độ định vị Unicast trong IPv4

Trong chế độ này, dữ liệu được gửi tới một đích đến Trường Địa chỉ Đích đến (destination address) chứa địa chỉ IP 32 bit của host đích Ở đây, client gửi dữ liệu tới server mục tiêu:

Chế độ định vị Broadcast trong IPv4

Trong chế độ này, gói dữ liệu được định vị tới tất cả các host trong đoạn mạng Trường Destination Address chứa một địa chỉ Broadcast đặc biệt, ví dụ: 255.255.255.255 Khi một host thấy gói này trên mạng, nó xử lý gói đó Tại đây, client gửi một gói dữ liệu, mà được tiếp nhận bởi tất cả các host:

Chế độ định vị Multicast trong IPv4

Chế độ này là một chế độ hỗn hợp của 2 chế độ trước, ví dụ: gói được gửi đi là hoặc tới một host đơn hoặc tất cả host trên đoạn Trong gói này, Destination Address chứa địa chỉ đặc biệt mà bắt đầu với 224.x.x.x và có thể được tiếp nhận bởi nhiều hơn một host

Ở đây, một server gửi các gói mà được tiếp nhận bởi nhiều hơn một server Mỗi mạng có một địa chỉ IP được dành riêng cho Network Number mà biểu diễn mạng và một địa chỉ IP được dành riêng cho Địa chỉ Broadcast, mà biểu diễn tất cả các host trong mạng đó

Giản đồ định vị có thứ bậc trong IPv4

IPv4 sử dụng giản đồ định vị có thứ bậc Một địa chỉ IP, mà có độ dài 32 bit, được phân chia thành hai hoặc ba phần như miêu tả sau:

Một địa chỉ IP đơn có thể chứa thông tin về mạng và Subnet của nó và sau cùng là host Giản đồ này cho các Địa chỉ IP khả năng sắp xếp có thứ bậc nơi một mạng có thể có nhiều Subnet mà trong đó có thể có nhiều host

Subnet Mask trong IPv4

Địa chỉ IP 32 bit chứa thông tin về host và mạng của nó Nó là cần thiết để phân biệt cả hai Để làm điều này, các router sử dụng Subnet Mask, mà có độ dài bằng kích cỡ địa chỉ mạng trong địa chỉ

IP Subnet Mask cũng là 32 bit dài Nếu địa chỉ IP trong nhị phân là ANDed với Subnet Mask của

nó, kết quả là địa chỉ Mạng Ví dụ, địa chỉ IP là 192.168.1.152 và của Subnet Mask là 255.255.255.0 thì khi đó:

Cách này của Subnet Mask giúp chiết ID Mạng và Host từ một địa chỉ IP Nó có thể được xác nhận bây giờ là 192.168.1.0 là số Mạng và 192.168.1.152 là host trên mạng

Phương thức giá trị thuộc vị trí là mẫu đơn giản nhất của việc chuyển đổi nhị phân từ giá trị thập phân Địa chỉ IP 32 bit mà được phân nhỏ thành 4 số trong bộ tám Một số trong bộ 8 nhị phân chứa 8 bit và giá trị của mỗi bit có thể được xác định bởi vị trí của giá trị bit 1 trong bộ tám

Tổng giá trị của bộ 8 được xác định bởi việc thêm giá trị thuộc vị trí của các bit Tổng giá trị của

11000000 là 128+64 = 192 Một số ví dụ được chỉ trong bảng dưới đây:

Các lớp địa chỉ trong IPv4

IP thứ bậc chứa một số hạng địa chỉ của địa chỉ IP để được sử dụng một cách có hiệu quả trong các tình huống đa dạng cho mỗi yêu cầu của host cho mỗi mạng Hiểu theo nghĩa rộng, Hệ thống Ghi địa chỉ IPv4 được phân chia thành 5 hạng Địa chỉ IP Tất cả 5 hạng này được xác nhận bởi số đầu tiên trong bộ tám của Địa chỉ IP

Liên đoàn Internet cho các số và các tên được chỉ định (ICANN) chịu trách nhiệm cho việc chỉ định các địa chỉ IP

Số đầu tiên trong bộ 8 được nói đến ở đây là số đầu tiên bên trái của tất cả các số Các số được đánh số cách nhau bởi dấu chấm như sau trong hình dưới:

Số của các mạng và số của các host mỗi hạng có thể được suy ra từ công thức sau:

Khi tính toán các địa chỉ IP của các host, 2 địa chỉ IP được giảm bởi vì chúng không thể được chỉ định tới host, ví dụ: IP đầu tiên của một mạng là số mạng và IP cuối cùng được dành riêng cho Broadcast IP

Địa chỉ Hạng A trong IPv4

Bit đầu tiên trong số đầu tiên trong bộ luôn luôn được thiết lập là 0 Vì thế, số đầu tiên trong bộ là dãy từ 1 – 127, ví dụ:

Các địa chỉ hạng A chỉ bao gồm các IP bắt đầu từ 1.x.x.x tới 126.x.x.x Dãy IP 127.x.x.x được dành riêng cho các địa chỉ IP vòng lặp về sau

Subnet Mask mặc định cho địa chỉ IP hạng A là 255.0.0.0 mà ngụ ý rằng việc ghi địa chỉ hạng A có thể có 126 mạng (27-2) và 16777214 host (221-2)

Định dạng địa chỉ IP hạng A vì thế là: 0 NNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Địa chỉ Hạng B trong IPv4

Một địa chỉ IP mà sở hữu hạng B có hai bit đầu tiên trong số đầu tiên của bộ thiết lập là 10, ví dụ:

Các địa chỉ IP hạng B là dãy từ 128.0.x.x tới 191.255.x.x Subnet Mask mặc định cho Hạng B là 255.255.x.x

Hạng B có 16384 (214) địa chỉ Mạng và 65534 (216-2) địa chỉ Host

Định dạng địa chỉ Ip hạng B là: 10 NNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Địa chỉ Hạng C trong IPv4

Số đầu tiên trong bộ trong địa chỉ IP Hạng C có 3 bit đầu thiết lập là 110, đó là:

Các địa chỉ IP hạng C là dãy từ 192.0.0.x tới 223.255.255.x Subnet Mask mặc định cho hạng C là 255.255.255.x

Hạng C cung cấp 2097152 (221) địa chỉ Mạng và 254 (28-2) địa chỉ Host

Định dạng địa chỉ IP Hạng C là: 110 NNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH

Địa chỉ Hạng D trong IPv4

4 bit đầu tiên của số đầu tiên trong bộ trong các địa chỉ IP Hạng D là thiết lập 1110, cung cấp một dãy là:

Hạng D có dãy địa chỉ IP từ 224.0.0.0 tới 239.255.255.255 Hạng D được dành riêng cho Multicasting Trong Multicasting, dữ liệu không được định trước cho một host cụ thể, đó là tại sao không cần thiết để trích một địa chỉ host từ địa chỉ IP, và Hạng D không có bất cứ Subnet Mask nào