Địa chỉ IP version 4

1. Chức năng

Dùng định danh máy tính và tính toán trong các giao thức định tuyến. IP biểu diễn theo Bit:  1 hoặc 0.
– Byte =8 bits
– Octet: Một octet, = 8 bits, gồm các số nhị phân

 2.    Cấu trúc của IP address

 IP gồm 32 bit, được chia thành 4 octet

(32 bit tức gần 4.3 billion (2³²  hay 4,294,967,296 địa chỉ).
–  Dùng 3 phương thức sau để biểu diễn:
+ Bằng số thập phân 172.16.30.56
+ Bằng nhị phân: 10101100.00010000.00011110.00111000
+ Số hecxa: AB 01 0A CA

Dựa vào ô đầu tiên
x.x.x.x
0<=x<=255
00000000 =0
11111111 =255
255.200.1.22
0<=X <=127 class A: 10.1.1.1
128—191 Class B  172.1.1.1.
192 -223 – C : 192.5.4.5
224—239 –D: 224.6.5.4
240-255—E: 245.3.3.3
Chia = 5 class
Class D, E không cấu hình được
Cụ thể : D dịch vụ sẽ tự động dùng, E là lớp trong phòng thí nghiệm
+ Subnet Mask: xác định IP đó thuộc network nào (network nhỏ hơn class)
2 ^ 32= 5 Class = nhiều network= nhiều network con
2 loại subnet mask: chuẩn: tương ứng 3 class nó có 3 subnetmask đi kèm
IP=10.1.1.1 -> sm= 255.0.0.0
Ip=172.1.2.2 -> SM = 255.255.0.0
Ip = 192.168.1.2 –SM= 255.255.255.0
Loại 2: tự ta thay đổi- không chuẩn
IP =10.1.1.1 SM= 255.255.255.0
+ Cách xác định network
VD: 10.1.1.1 255.0.0.0  vs 11.1.1.1 255.0.0.0
Hỏi 2 ip trên cùng (=) network hay không?
–         Ta đổi IP và Subnet mask ra nhị phân và and logic, kq (nên thập phân) – network
And logic: 0 and X = 0; 1 and X = x; (từng bít)
0 and 0=0; 0 and 1 = 0; 1 and 1 = 1; 1 and 0 = 0
 10.1.1.1 =       00001010.00000001.000000001.000000001
255.0.0.0= 11111111.00000000.000000000.000000000
10.0.0.0  =  00001010.000000000000000000000000000
 11.1.1.1 255.0.0.0
Net=11.0.0.0 <>10.0.0.0
Chú ý: IP khác network sẽ không thông nhau
 Phạm vi địa chỉ mạng lớp A
Ip lớp A có dạng:
network.host.host.host
Octet đầu tiên lớp A có dạng nhị phân
0xxxxxxx
Nếu chúng ta bật 7 bít thành 1cả  thì sẽ được phạm vi địa chỉ mạng của lớp A là:
00000000 = 0 đến
01111111 = 127
Bit đầu tiên được đặt là 0 để nhận dạng lớp A.
Bảy bit kế tiếp xác định điạ chỉ mạng. Như vậy 2⁷ =128 điạ chỉ mạng
Nhưng vì địa chỉ mạng 00000000 dùng làm defaul route trong router và địa chỉ mạng 127.0.0.1 dùng để kiểm tra cấu hình mỗi máy nên 128-2=126 địa chỉ mạng.
24 bit ở 3 octet còn lại xác định điạ chỉ máy tính. Như vậy 2²⁴ -2= 16,777,214 máy tính trên một mạng.
Tại sao lại trừ đi 2. Vì 2 địa chỉ máy có dạng tất cả đêu 0 và đều 1 dùng để giành riêng.
Phạm vi địa chỉ mạng lớp B
Trong Class B network, theo quy định của  RFCs là bit đầu tiên luôn bật 1 và bít thứ 2 luôn tắt (0).
Octet đầu tiên lớp B có dạng nhị phân
10xxxxxx
Suy ra ta có phạm vi địa chỉ mạng của lớp B
10000000 = 128 đến
10111111 = 191
Lớp B có 2 bit đầu tiên được đặt thành 10 để nhận dạng lớp B.
14 bit kế tiếp để xác định điạ chỉ mạng. Như vậy 2¹⁴= 16,384
16 bit còn lại xác định điạ chỉ máy tính.
2¹⁶ -2 = 65,534 địa chỉ máy tính trên một mạng.
Phạm vi địa chỉ mạng lớp C
Trong lớp mạng C, quy định của RFCs định nghĩa 2 bits đầu tiên của octet đầu luôn bật nhưng bít thứ 3 thì luôn tắt (0).
Octet đầu tiên lớp C có dạng nhị phân
110xxxxx
Suy ra ta có phạm vi địa chỉ mạng của lớp C
11000000 = 192 đến
11011111 = 223
Lớp C có 3 bit đầu tiên được đặt thành 110 để nhận dạng lớp C.
21 bit kế tiếp xác định điạ chỉ mạng do đó có 2²¹=2.097.152 địa chỉ mạng
8 bit còn lại xác định điạ chỉ máy tính vì 2⁸-2=254
Phạm vi địa chỉ mạng lớp D và  E
Địa chỉ trong phạm vi 224 và 255 để giành riêng cho Class D và E.
Class D (224–239) dùng cho multicast addresses
Class E (240–255) cho mục đích nghiên cứu
 Địa chỉ mạng đặc biệt
Một số địa chỉ IP addresses với mục đích đặc biệt, người quản trị không thể gán địa chỉ này cho máy. Bảng sau liệt kê tất cả các địa chỉ này:
Chức năng của các địa chỉ đặc biệt:
– Network 127.0.0.1 Gọi là địa chỉ loopback.
– Địa chỉ máy mà tất cả các bít đều bít 0 là để chỉ rằng bất kỳ máy nào nằm trên mạng đó.
– Địa chỉ máy mà tất cả các bít đều bít 1 là chỉ rằng  “Tất cả các máy trên mạng đó”
ví dụ: 128.2.255.255 nghĩa rằng  “tất cả các máy” trên mạng 128.2.
– Toàn bộ địa chỉ IP thiết lập toàn bộ là 0 dùng cho Cisco routers để chỉ rằng đó là default route. Nó cũng có nghĩa rằng “Bất kỳ mạng nào”
– Toàn bộ địa chỉ IP thiết lập là 1 (giống như 255.255.255.255)        dùng Broadcast tới toàn bộ máy trên mạng hiện tại.

Tóm tắt Class address

Class A Addresses

Qui định bởi Octet đầu có dạng: 0xxxxxxx
Có nghĩa rằng Class A address phải ở giữa  0 và 127
network addresses:
00000000 = 0
……………
01111111 = 127
Có 2⁷ =128  net và 2²⁴ =16,777,216 host
Trong Class A có 2 địa chỉ không dùng được đó là:
Net 0000000 dùng làm default route
Net 0111111 dùng làm địa chỉ nội bộ của chính máy đó.
Như vậy số net trong Class A= 2⁷-2 =126

Class B Addresses

Qui định bởi Octet đầu có dạng: 10xxxxxx
Có nghĩa rằng Class A address phải ở giữa  128 và 191
network addresses:
10000000 = 128
……………
10111111 = 191

Class C Addresses

Qui định bởi Octet đầu có dạng: 110xxxxx
Có nghĩa rằng Class A address phải ở giữa  192 và 223
network addresses:
11000000 = 192
……………
11011111 = 223
+ Broadcast address
Loại địa chỉ dùng bởi các ứng dụng và host để gửi thông tin tới tất cả các máy trong mạng.
Ví dụ: 255.255.255.255, gửi tới tất cả các máy (host) trong mạng.
172.16.255.255, gửi tất cả các máy trong mạng 172.16.0.0;
và 10.255.255.255, gửi tới tất cả các máy trong mạng 10.0.0.0.
+ Network Addressing
Dùng định danh mỗi mạng. Các note có IP nằm trong 1 mạng thì có thể chia sẽ và liên lạc được với nhau.
Ví dụ: address 172.16.30.56, có 172.16 là địa chỉ mạng
Địa chỉ riêng
Lớp A:  10.0.0.0 đến 10.255.255.255
Lớp B: 172.16.0.0 đến 172.31.255.255
Lớp C: 192.168.0.0 đến 192.168.255.255

3. Phân loại địa chỉ IP v4 (phần 2)

a)   Theo tiêu chí quan hệ

+ Unicast (1-1)

Thuộc loại địa chỉ 1 host liên lạc với 1 host. Ví dụ máy 1.1.1.1 ping tới máy 1.1.1.2

+ Multicast (1-nhiều)

Thuộc loại 1 host liên lạc được đồng thời một nhóm host; Class D (có phạm vi 223-239) đều thuộc loại này; chủ yếu dùng trong các giao thức định tuyến và các dịch vụ

+ Broadcast address (1- all)

Loại địa chỉ dùng bởi các ứng dụng và host để gửi thông tin tới tất cả các máy trong Network mà IP đó thuộc.

Ví dụ: 255.255.255.255, gửi tới tất cả các máy (host) trong mạng.

172.16.255.255, gửi tất cả các máy trong mạng 172.16.0.0;

và 10.255.255.255, gửi tới tất cả các máy trong mạng 10.0.0.0.

Ví dụ 2: Khi ta dùng công cụ Network của Windows để duyệt tài nguyên trên các máy trong mạng thì khi đó HĐH tự động đóng gói tin có địa chỉ đích là tất cả các máy trong mạng (ở đây HĐH lấy địa chỉ Broadcast là địa chỉ đích)

b)   Phân loại theo tiêu chí phạm vi tồn tại

–         Địa chỉ chung (Public)

Là loại phải thuê các nhà cung cấp IP và sẽ tồn tại và hoạt động trên Internet.

–         Địa chỉ riêng (Private)

Là loại không cần thuê nhà cung cấp mà ta có thể tự gán cho các thiết bị thuộc các dãy nhất định, và chúng chỉ có phạm vi hoạt động là trong mạng nội bộ LAN mà thôi.

Tương ứng với 3 class có 3 dải Private sau:

Lớp A:  10.0.0.0 đến 10.255.255.255

Lớp B: 172.16.0.0 đến 172.31.255.255

Lớp C: 192.168.0.0 đến 192.168.255.255

Vậy câu hỏi đặt ra là những thiết bị có địa chỉ IP Private thì làm sao có thể liên lạc được với các thiết bị trên Internet?

Có là nhờ công nghệ NAT (Network Address Translation) – Công nghệ dịch chuyển địa chỉ IP riêng thành địa chỉ IP chung và ngược. Nếu là thiết bị kết nối ADSL hoặc tương tự thì NAT được tích hợp sẵn trong thiết bị, còn các thiết bị Router dùng trong Leadline thì admin phải cấu hình NAT này. (Ta sẽ tìm hiểu công nghệ này trong một bài viết khác)

+ Network Addressing (Địa chỉ mạng)

Dùng định danh mỗi mạng. Các thiết bị có IP nằm trong 1 mạng thì có thể chia sẽ và liên lạc được với nhau mà không cần thiết bị ghép nối. Còn nếu khác Net muốn liên lạc với nhau cần thiết bị ghép nối như Router (bộ định tuyến) hay thiết bị có chức năng tương tự

Ví dụ: address 172.16.30.56, có 172.16 là địa chỉ mạng

Vậy làm cách nào để chúng ta và bản thân các thiết bị có thể liên lạc trực tiếp không cần thiết bị ghép nối và khi nào thì cần trợ giúp của các thiết bị đó?

Để làm rõ điều này mời các bạn đọc tiếp phần dưới đây

II. Subnet Masks

Khi bạn định cấu hình cho một máy tính hay router với điạ chỉ IP, subnet mask cũng phải được xác định. Subnet mask (dùng để chia mạng cha thành các mạng con và  để  xác định điạ chỉ mạng)

Về cấu tạo SM tương tự như IP, tương ứng với các lớp mạng ta có Subnet Mask chuẩn của từng lớp:

Class Subnet Mask (Decimal)

Class A 255.0.0.0

Subnet Mask (Binary)

11111111 00000000 00000000 00000000

Class B 255.255.0.0

11111111 11111111 00000000 00000000

Class C 255.255.255.0

11111111 11111111 11111111 00000000

Ví dụ, điạ chỉ IP lớp B là:

128.10.50.25 và

subnet mask lớp B là

255.255.0.0

Cách xác định Network

–         Đổi cả IP và SM ra nhị phân

–          ANDlogic từng bit của IP và SM với nhau ta được kết quả chính là Network

Chú ý: x and 1=x; 0 and x=0;

Vi dụ 1:

IP  =192.64.1.2<->11000000.01000000.00000001.00000011

SM=255.255.255.0 <->11111111.11111111.11111111.0000000

Ta có kết quả: 11000000.01000000.00000001.00000000

<-> 192.64.1.0  (đây chính là Network của IP trên)

Ví dụ 2:

Kiểm tra 2 thiết bị sau có liên lạc được với nhau không?

Ta thực hiện and logic theo bít và đổi ra lại thập phân ta có kết quả như sau:

PC1 có network=192.168.1.0

PC2 có network=192.168.2.0

Vậy 2 PC trên không cùng network, vậy không thể trực tiếp thông nhau được.

(Phần  sau ta cùng tìm hiểu về các kỹ thuật chia mạng con và gộp các mạng con)

(Theo anninhmang.net)