Địa chỉ IP (Internet Protocol address) và Subnet mask (mặt nạ mạng) là hai khái niệm cơ bản trong mạng máy tính, đóng vai trò quan trọng trong việc định danh và quản lý các thiết bị trong mạng. Hiểu rõ về chúng giúp bạn cấu hình mạng hiệu quả và khắc phục sự cố khi cần thiết. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn toàn diện về địa chỉ IP và subnet mask, cách chúng hoạt động và cách chúng được sử dụng để chia mạng thành các mạng con (subnet).
Mục Lục
Địa chỉ IP là gì?
Địa chỉ IP là một địa chỉ số duy nhất được gán cho mỗi thiết bị (máy tính, điện thoại, router, v.v.) kết nối vào mạng sử dụng giao thức Internet Protocol để giao tiếp. Nó tương tự như địa chỉ nhà của bạn, cho phép các thiết bị khác trong mạng xác định và liên lạc với thiết bị của bạn.
Địa chỉ IP là một chuỗi số 32-bit, thường được biểu diễn dưới dạng bốn số thập phân, mỗi số nằm trong khoảng từ 0 đến 255, và được phân tách bằng dấu chấm (“.”). Ví dụ: 192.168.1.1 là một địa chỉ IP hợp lệ.
Địa chỉ IP có thể được biểu diễn dưới các dạng sau:
- Dạng thập phân:
192.168.1.1 - Dạng nhị phân:
11000000.10101000.00000001.00000001 - Dạng Hexa:
C0 A8 01 01
Máy tính thường sử dụng địa chỉ IP ở dạng nhị phân để xử lý, trong khi con người dễ đọc và làm việc với dạng thập phân hơn.
Cấu trúc của địa chỉ IP
Một địa chỉ IP bao gồm hai phần chính:
- Địa chỉ mạng (Network Address): Xác định mạng mà thiết bị thuộc về. Tất cả các thiết bị trong cùng một mạng sẽ có cùng địa chỉ mạng.
- Địa chỉ máy (Node Address hoặc Host Address): Xác định duy nhất một thiết bị cụ thể trong mạng đó.
Các loại địa chỉ IP đặc biệt
Có một số địa chỉ IP được dành riêng cho các mục đích đặc biệt:
0.0.0.0: Đại diện cho mạng hiện tại (this network).255.255.255.255: Đại diện cho tất cả các mạng.127.0.0.1(Loopback Address): Được sử dụng để kiểm tra kết nối mạng trên máy cục bộ. Khi bạn ping địa chỉ này, bạn đang kiểm tra xem card mạng và giao thức TCP/IP đã được cài đặt đúng hay chưa.0.0.0.x: Đại diện cho máy hiện tại (this node).x.x.x.255: Địa chỉ Broadcast, được sử dụng để gửi tin nhắn đến tất cả các thiết bị trong một mạng.- Địa chỉ IP bắt đầu bằng
169.254.x.x: Thường chỉ ra rằng máy tính không thể lấy được địa chỉ IP từ DHCP server (Dynamic Host Configuration Protocol) và đang sử dụng APIPA (Automatic Private IP Addressing).
Các lớp địa chỉ IP
Địa chỉ IP được chia thành năm lớp (A, B, C, D và E), mỗi lớp được thiết kế để phục vụ các kích cỡ mạng khác nhau:
- Lớp A: Dành cho các mạng rất lớn, với số lượng lớn các host. Bit đầu tiên của địa chỉ IP luôn là 0. Dải địa chỉ từ
1.0.0.0đến126.0.0.0. Số lượng mạng tối đa là 126 và số lượng host tối đa trên mỗi mạng là 16,777,214. - Lớp B: Dành cho các mạng có kích thước trung bình. Hai bit đầu tiên của địa chỉ IP là 10. Dải địa chỉ từ
128.0.0.0đến191.255.0.0. Số lượng mạng tối đa là 16,384 và số lượng host tối đa trên mỗi mạng là 65,534. - Lớp C: Dành cho các mạng nhỏ. Ba bit đầu tiên của địa chỉ IP là 110. Dải địa chỉ từ
192.0.0.0đến223.255.255.0. Số lượng mạng tối đa là 2,097,152 và số lượng host tối đa trên mỗi mạng là 254. - Lớp D: Dành cho Multicasting. Bốn bit đầu tiên của địa chỉ IP là 1110. Dải địa chỉ từ
224.0.0.0đến239.255.255.255. - Lớp E: Dành cho mục đích nghiên cứu và phát triển. Năm bit đầu tiên của địa chỉ IP là 11110. Dải địa chỉ từ
240.0.0.0đến255.255.255.255.
Hiện nay, lớp D và E thường được sử dụng cho các mục đích đặc biệt và ít được sử dụng rộng rãi.
InterNIC (Internet Network Information Center) và IANA (Internet Assigned Numbers Authority) đã định nghĩa một số dải địa chỉ IP “private address” (địa chỉ riêng) dùng để thiết lập cho các mạng cục bộ, không kết nối trực tiếp với Internet. Các dải địa chỉ này bao gồm:
10.0.0.0–10.255.255.255(Subnet mask:255.0.0.0)172.16.0.0–172.31.255.255(Subnet mask:255.255.0.0)192.168.0.0–192.168.255.255(Subnet mask:255.255.255.0)
Bạn có thể sử dụng bất kỳ địa chỉ nào trong các dải này để gán cho các thiết bị trong mạng nội bộ của mình. Các địa chỉ này không được định tuyến trên Internet công cộng và do đó, không thể truy cập trực tiếp từ bên ngoài mạng của bạn.
Subnet Mask là gì?
Subnet mask là một số 32-bit được sử dụng để chia một mạng IP lớn thành các mạng con nhỏ hơn, gọi là subnet. Nó hoạt động bằng cách “che” (mask) một phần của địa chỉ IP, cho biết phần nào của địa chỉ IP là địa chỉ mạng và phần nào là địa chỉ host.
Subnet mask thường được biểu diễn dưới dạng bốn số thập phân, tương tự như địa chỉ IP. Ví dụ: 255.255.255.0 là một subnet mask phổ biến. Trong subnet mask, các bit 1 liên tiếp chỉ ra phần địa chỉ mạng, còn các bit 0 liên tiếp chỉ ra phần địa chỉ host.
Mục đích của việc chia mạng con (Subnetting)
Subnetting mang lại nhiều lợi ích cho việc quản lý và sử dụng mạng, bao gồm:
- Giảm lưu lượng mạng: Bằng cách chia mạng thành các subnet nhỏ hơn, lưu lượng truy cập được giới hạn trong mỗi subnet, giảm tải cho toàn bộ mạng.
- Tăng cường bảo mật: Các subnet có thể được cấu hình với các chính sách bảo mật khác nhau, giúp cô lập các phần nhạy cảm của mạng.
- Quản lý mạng hiệu quả hơn: Subnetting giúp quản lý địa chỉ IP dễ dàng hơn, đặc biệt trong các mạng lớn.
- Cải thiện hiệu suất mạng: Giảm thiểu xung đột và cải thiện thời gian phản hồi của mạng.
Cách chia Subnet Mask
Để chia mạng thành các subnet, bạn cần “mượn” một số bit từ phần host address để tạo thành subnet address. Số lượng bit mượn sẽ quyết định số lượng subnet và số lượng host trên mỗi subnet.
Subnet mask được sử dụng để xác định ranh giới giữa địa chỉ mạng và địa chỉ host. Các bit 1 trong subnet mask tương ứng với phần địa chỉ mạng, và các bit 0 tương ứng với phần địa chỉ host.
Các subnet mask mặc định cho các lớp địa chỉ IP là:
- Lớp A:
255.0.0.0 - Lớp B:
255.255.0.0 - Lớp C:
255.255.255.0
Ví dụ, nếu bạn có một mạng lớp C với địa chỉ 192.168.1.0 và subnet mask 255.255.255.0, điều này có nghĩa là 24 bit đầu tiên của địa chỉ IP là địa chỉ mạng (192.168.1), và 8 bit cuối cùng là địa chỉ host. Bạn có thể có tối đa 254 host trong mạng này (từ 192.168.1.1 đến 192.168.1.254).
Để chia mạng này thành các subnet, bạn có thể mượn một số bit từ phần host address. Ví dụ, nếu bạn mượn 1 bit, bạn sẽ có 2 subnet (2^1 = 2) và 126 host trên mỗi subnet (2^(8-1) – 2 = 126). Subnet mask mới sẽ là 255.255.255.128.
Công thức tính số Subnet và số Host
- Số lượng subnet tối đa:
2^n - 2, trong đó n là số bit được mượn từ phần host address. - Số lượng host tối đa trên mỗi subnet:
2^m - 2, trong đó m là số bit còn lại trong phần host address.
Ví dụ:
Giả sử bạn có địa chỉ IP 172.16.10.5 (lớp B) và bạn muốn chia mạng thành 14 subnet.
- Địa chỉ IP
172.16.10.5thuộc lớp B, nên subnet mask mặc định là255.255.0.0. - Để có 14 subnet, bạn cần mượn 4 bit từ phần host address (2^4 = 16 > 14).
- Subnet mask mới sẽ là
255.255.240.0(trong đó240là kết quả của11110000trong hệ nhị phân). - Số lượng host tối đa trên mỗi subnet sẽ là
2^(16-4) - 2 = 4094.
Khi nào cần quan tâm đến Subnet Mask khi thuê máy chủ?
Khi thuê máy chủ, bạn cần quan tâm đến subnet mask khi:
- Bạn cần chia mạng của mình thành các subnet khác nhau: Điều này thường xảy ra khi bạn có nhiều máy chủ và muốn phân chia chúng vào các mạng con riêng biệt để tăng cường bảo mật hoặc quản lý lưu lượng truy cập.
- Nhà cung cấp dịch vụ yêu cầu bạn cấu hình subnet mask: Một số nhà cung cấp có thể yêu cầu bạn cung cấp subnet mask khi cấu hình địa chỉ IP cho máy chủ của bạn.
Trong hầu hết các trường hợp, nếu bạn chỉ có một máy chủ duy nhất, bạn có thể sử dụng subnet mask mặc định do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp. Tuy nhiên, nếu bạn có một mạng phức tạp hơn, bạn cần hiểu rõ về subnet mask để cấu hình mạng của mình một cách chính xác.
Kết luận
Hiểu rõ về địa chỉ IP và subnet mask là rất quan trọng để quản lý và cấu hình mạng một cách hiệu quả. Bằng cách nắm vững các khái niệm này, bạn có thể chia mạng thành các subnet nhỏ hơn, giảm lưu lượng truy cập, tăng cường bảo mật và quản lý địa chỉ IP dễ dàng hơn. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan về địa chỉ IP và subnet mask, và giúp bạn hiểu rõ hơn về cách chúng hoạt động.