Một địa chỉ IP gồm địa chỉ Network ID và host ID và đợc chia thành các class khác nhau.Ta thấy trong class A có thể có 254 network và có tới hơn 16 tỉ host trên mạng. Nh vậy để đánh địa chỉ cho các host trên mạng ta cần hơn 16 tỉ địa chỉ.Tất cả các host trên cùng một mạng vật lý thì sẽ cùng chia sẻ giao thông đờng truyền. Nh vậy nếu không sử dụng hết hơn 16 tỉ host thì rất lãng phí đờng truyền. Ta có thể chia nhỏ mạng ra và khi đó sẽ có địa chỉ IP mới. Điịa chỉ IP này sẽ dựa trên địa chỉ IP ban đầu.Địa chỉ IP của mạng con này cũng có Network ID và Host ID, Network ID lấy một phần từ Host ID của mạng ban đầu.Ví dụ một mạng Class B có địa chỉ IP 139.12.0.0 thì có thể có 65534 host. Nh vậy số host quá nhiều không sử dụng hết dẫn đến lãng phí đờng
truyền. Ta có thể chia mạng ra thành các mạng nhỏ với các địa chỉ IP riêng mà không ảnh hởng tới địa chỉ IP của mạng trong một liên mạng.
Hình 5.7 Mạng trớc khi chia nhỏ
Mạng đợc chia nhỏ bằng cách sử dụng 8 bits của địa chỉ Host làm địa chỉ Network ID mới. Mạng sau khi chia nhỏ minh hoạ nh hình 5.8
Hình 5.8 Mạng sau khi chia
Một vấn đề đặt ra là làm thế nào để router có thể biết đợc địa chỉ IP của mạng con và thiết lập lại địa chỉ IP. Subnet mask đợc sử dụng để xác đinh rõ địa chỉ IP của mạng ban đầu cũng nh địa chỉ IP của mạng con.
Subnet mask
Subnet mask là một giá trị 32 bits đợc sử dụng để phân biệt Network ID và Host ID trên mạng khi chia mạng thành các mạng con. Các bits của subnet mask đợc định nghĩa nh sau:
- Tất cả các bit biểu thị Network ID thì có giá trị là 1
- Tất cả các bit biểu thị Host ID thì có giá trị là 0
Mỗi host trên mạng cần sử dụng một subnet mask, có thể sử dụng subnet mask mặc định của mạng ban đầu hoặc thay đổi khi chia thành các mạng con. Subnet mask mặc định đợc biểu thị nh sau:
Address class
Bits for subnet mask Subnet Mask
Class A 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0
Class B 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0
Class C 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0
Bảng 5.10 Subnet Mask
Khi chia nhỏ mạng thành các mạng con thì subnet mask đợc biểu thị khác.Ví dụ 138.96.58.0 là địa chỉ IP của một host trong mạng class B.8 bits trong địa chỉ Host ID ở mạng ban đầu đợc sử dụng làm địa chỉ Network ID của mạng con.Subnet mask cần sử dụng 24 bits để biểu thị Network ID trong mạng con.(255.255.255.0).
Chú ý: Subnet mask không phải là địa chỉ IP và thay vì biểu thị subnet mask bằng các bits 1,0 ngời ta có thể dụng tiền tố để biểu thị.Ví dụ một host trong mạng class B có địa chỉ IP 138.96.0.0 và subnet mask 255.255.0.0 có thể biêu thị nh sau: 138.96.0.0/16
Address
class Bits for subnet mask Network Prefix
Class A 11111111 00000000 00000000 00000000 /8
Class B 11111111 11111111 00000000 00000000 /16
Class C 11111111 11111111 11111111 00000000 /24
Bảng 5.11 Biểi diễn dới dạng prefix
Xác định địa chỉ Network ID
Để biết chính xác network ID của một host trong một mạng con ta sử dụng một phép toán logic AND giữa địa chỉ IP và subnet mask của host.Ví dụ để tìm Network ID của một host có địa chỉ IP là 129.56.189.41 và địa chỉ IP là 255.255.240.0 ta thực hiện phép toán AND giữa địa chỉ IP và subnet mask:
10000001 00111000 10111101 00101001 IP Address 11111111 11111111 11110000 00000000 Subnet Mask 10000001 00111000 10110000 00000000 Network ID 5.4.3 Subnetting
Khái niệm về chia mạng thì đơn giản nhng thực tế việc chia mạng ohức tạp hơn một chút. Chia nhỉ một mạng cần ba bớc sau:
2. Liệt kê các network ID trong mạng mới
3. Liệt các địa chỉ IP cho mỗi network ID trong mạng mới
Bớc 1 : Xác định số bits sử dụng cho Host
Đây là bớc xác định số mạng con(subnet) và số host trên mỗi mạng con. Trớc khi xác định số bít sử dụng cho host nên tính toán số lợng subnet và số host trên mỗi subnet. Việc sử dụng nhiều bits cho subnet mask sẽ mất rất nhiều thời gian để xét địa chỉ IP sau này. Càng nhiều host bits đợc sử dụng thì càng có nhiều subnet.Ví dụ sử dụng 8 bits host trong class của Class B. Nếu sử dụng 1 bits thì sẽ có 2 mạng con và có 16382 host trên mỗi mạng. Nếu sử dụng cả 8 bits thì sẽ có 256 mạng con và 254 host trên mỗi mạng
Hình 5.9 Subnetting
Trong thực tế ngời quản trị mạng cần xác định số host tối đa trên mạng bởi vì tất cả các host sẽ chiếm tài nguyên đờng truyền. Do đó nếu tăng số subnet sẽ giảm số host trên mỗi mạng. Bảng sau minh hoạ việc chia mạng của class A dựa trên số subnet cần dùng và số host tối đa trên một mạng.
Required Number
of Subnets of Subnet Number Bits
Subnet Mask Number of
Hosts per Subnet
1-2 1 255.128.0.0 or /9 8,388,606
3-4 2 255.192.0.0 or /10 4,194,302
9-16 4 255.240.0.0 or /12 1,048,574 17-32 5 255.248.0.0 or /13 524,286 33-64 6 255.252.0.0 or /14 262,142 65-128 7 255.254.0.0 or /15 131,070 129-256 8 255.255.0.0 or /16 65,534 257-512 9 255.255.128.0 or /17 32,766 513-1,024 10 255.255.192.0 or /18 16,382 1,025-2,048 11 255.255.224.0 or /19 8,190 2,049-4,096 12 255.255.240.0 or /20 4,094 4,097-8,192 13 255.255.248.0 or /21 2,046 8,193-16,384 14 255.255.252.0 or /22 1,022 16,385-32,768 15 255.255.254.0 or /23 510 32,769-65,536 16 255.255.255.0 or /24 254 65,537-131,072 17 255.255.255.128 or 25 126 131,073-262,144 18 255.255.255.192 or /26 62 262,145-524,288 19 255.255.255.224 or /27 30 524,289-1,048,576 20 255.255.255.240 or /28 14 1,048,577-2,097,15 2 21 255.255.255.248 or /29 6 2,097,153-4,194,30 4 22 255.255.255.252 or /30 2
Bảng 5.12 Chia mạng trên class A Tơng tự có thể lập bảng cho class B và class A.
Bớc 2 Liệt kê các network ID trong mạng mới
Dựa trên số bits sử dụng để chia mạng ta cần liệt kê tất cả các Network ID của mạng con.Có thể biểu thị dới dạng nhị phân hoặc thập phân. Tạo một danh sách các Network ID sử dụng dạng nhị phân.Các bớc nh sau:
1. Dựa trên số n, số bits sử dụng chia mạng tạo một bảng gồm ba cột và có 2n
dòng. Cột đầu tiên băt đầu từ 1, cột thứ hai là biểu thị dạng nhị phân của Network ID và cột thứ ba là dạng thập phân.
2. Biểu thị số Network ID dới dạng nhị phân. Network ID ban đầu trỏ thành một subnet với subnet mask mới.
3. Trong dòng tiếp theo tăng giá trị của bits sử dụng chia mạng. 4. Chuyển kết quả sang dạng thập phân.
Ví dụ sử dụng 3 bits để chia mạng có địa chỉ 192.168.0.0. Subnet mask cho mạng mới là 255.255.224.0 or /19.
Bảng 5.13 Chia mạng 192.168.0.0
Bớc 3 Liệt các địa chỉ IP cho mỗi network ID trong mạng mới
Dựa trên Network ID của mạng con cần liệt kê các địa chỉ IP chính xác của mạng con. Thay vì liệt kê tất cả các địa chỉ IP ta có thể liêth kê các địa chỉ IP của mạng theo các khoảng cho mỗi Network ID.Với ví dụ trên ta có:
5.4.4 Variable Length Subnetting
Subnetting là cách chia mạng dựa trên network ID của một class thành các mạng con có cỡ giống nhau.Ví dụ sử dụng 4 bits để chia mạng class B sẽ đợc 16 mạng con có cỡ bằng nhau. Tuy nhiên, trong môi trờng thực sự một mạng con có thể có cỡ khác nhau. Nh trong một tổ chức có số mạng và số host khác nhau để giảm tối đa sự lãng phí của địa chỉ IP. Việc tạo và triển khai mạng con có kích thớc khác nhau gọi là Variable Length Sunetting (VLS) và nó sử dụng variable length subnet masks (VLSM).
VLS là kỹ thuật cho phép chia mạng sử dụng subnet mask có cỡ khác nhau. Tuy nhiên tất cả các network ID của mạng con vẫn phải là duy nhất. Cơ chế của VLS bane chất là chia mạng dựa trên network ID của mạng con trớc đó. Ví dụ có một network ID là 135.41.0.0/16 cần cấu hình để có một subnet với 32000 host, 15 subnet với 2000 host trên một subnet và 8 subnet với 250 host.
Một Subnet với 32,000 Hosts
Để thực hiện một subnet với 32000 hosts ta sử dụng một bit của network ID 135.41.0.0 để chia mạng. Nó sẽ cho 2 subnet 135.41.0.0/17 và 135.41.128.0/17. Mạng con này có thể có 32766 host .Vậy 135.41.0.0/17 đợc chọn là network ID của mạng con thứ nhất.
Bảng 5.15 Network ID của mạng con
Để có 15 subnet với 2000 host ta sử dụng 4 bits sunetting của network ID 135.41.128.0/17. Do đó ta sẽ có 16 subnet (135.41.128.0/21, 135.41.136.0/21 . . . 135.41.240.0/21, 135.41.248.0/21), và cho phép 2046 host trên một subnet. 15 subnet đầu tiên đợc sử dụng để làm network ID để đáp ứng yêu cầu trên (135.41.128.0/21 to 135.41.240.0/21)
Bảng 6.16 15 subnet với 2000 host
Để có 8 subnet với 250 host ta sử dụng 3 bit subnetting của network ID 135.41.248.0/21. Nó sẽ cho 8 subnet với 254 host trên một subnet. Tất cả 8 subnet này(135.41.248.0/24 to 135.41.255.0/24) đợc chọn để thoả mãn yêu cầu trên.
Bảng 5.17 8 subnet với 250 host
Cuối cùng ta có VLS của 135.41.0.0/16 đực minh hoạ nh hình vẽ sau:
5.4.5 Supernetting and Classless Interdomain Routing
Với sự phát triển của Internet thì rõ dàng nhà quản lý địa chỉ IP của mạng Internet thấy rằng các network ID của class B nhanh chóng bị hết. Đối với nhiều tổ chức thì một class C network ID sẽ không cung cấp đủ số host mà chỉ có Class B cung cấp đủ. Các nhà quản lý địa chỉ đa ra một phơng pháp mới để ngăn chặn việc cạn kiệt các địa chỉ của class B. Đó là thay vì cung cấp các network ID của class B InterNIC cung cấp nhiều network ID class C chứa đủ số mạng và số host cho tổ chức. Nó đợc biết nh là Suppernetting.Ví dụ thay vì cung cấp network ID của class B cho một tổ chức có 2000 host, InterNIC cung cấp 8 network ID của class C. Mỗi network ID của class C chức 254 host và tổng số là 2032 host ID.
Mặc dù phơng pháp này có thể duy trì đợc các network ID của class B nhng nó nẩy sinh một vấn đề mới. Nếu sử dụng kỹ thuật routing thông thờng thì các router trên Internet phải có 8 network ID trong routing table để định tuyến các gói IP tới
tổ chức đó. Để giải quyết vấn đề này một kỹ thuật đợc gọi là Classless
Interdomain Routing (CIDR) đợc sử dụng để ghép nhiều các network ID thành một.
5.5 Name Resolution
Địa chỉ IP là một số 32 bits rất khó nhớ vì vậy máy tính phải có cơ chế tốt hơn để đặt tên các địa chỉ này thay vì đại chỉ IP. Tên này cũng phải là duy nhất và tơng ứng với địa chỉ IP.
5.5.1 Host Name Resolution
Một host name là một bí danh của một địa chỉ IP để xác định một TCP/IP host. Host name có thể dài 255 ký tự, chứa các ký tự alphabetic and numeric và các ký tự “.” , “_”. Có thể ấn định nhiều host name cho một host. Host name có thể có nhiều dạng. Hai dạng thông thờng đó là nickname và domain name.Nickname là bí danh của một địa chỉ IP cho mộ ngời nào đó. Domain name là một cấu trúc name theo quy định trên Internet.
5.5.2 Domain Name
Để cho phép các tổ chức tuỳ biến và đặt tên theo mông muốn InterNIC đã tạo và
quản lý một cấu trúc tên gọi là Domain Name System (DNS). DNS là một cấu trúc
tên giông nh cấu trúc th mục file trên đĩa. Tuy nhiên thay vì theo cấu trúc từ thu mục cha tiếp theo là th mục con thì DNS có cấu trúc ngợc lại. Mỗi name là duy
nhất trong cấu trúc và đợc gọi là Fully Qualified Domain Name (FQDN). Hình
Hình 5.11 Cấu trúc DNS Domain Name bao gồm:
Root domain: Biểu thị gốc của domain và đợc ấn định bằng “” (null)
Top-level domains: Trực tiếp sau root domain, nó xác định laọi tổ chức. Trên Internet InterNIC đa ra các quy định cho các tên này nh sau:
Domain Name ý nghĩa
COM Commercial organization
EDU Educational institution
GOV Government institution
MIL Military group
NET Major network support center
ORG Organization other than those above
INT International organization
Bảng 5.18 Domain Name
Second-level domains: Dới top level, nó xác định một tổ chức riêng biệt nào đó. Trên Internet, InterNIC quản lý và đảm bảo nó là duy nhất trên thế giới.
Subdomains of the organization: Dới second level, các tổ chức có thể tạo các subdomain của riêng họ để quản lý.
Ví dụ một FQDN đầy đủ: FQDN ftpsrv.wcoast.reskit.com
Trong đó :
Com: là top level, nó xác định một Commercial organization
Reskit: là second level, nó xác định đây là tổ chức reskit (Windows 2000 Resource Kit)
wcoast : là một subdomain của reskit.com (West Coast )
ftpsrv : là tên của một FTP server trong subdomain wcoast.
5.6 NetBIOS Name Resolution
NetBIOS name resolution là quá trình map một NetBIOS name với một IP name. Một NetBIOS name là một địa chỉ 16 bits đợc sử dụng để xác định tài nguyên NetBIOS trên mạng. Một NetBIOS name là duy nhất hoặc một nhóm. Khi một tiến trình NetBIOS giao tiếp với một tiến trình trên một máy tính thì tên duy nhất đợc sử dụng. Khi một tiến trình NetBIOS giao tiếp với nhiều tiến trình trên nhiều máy tính thì Group name đ- ợc sử dụng.
Một ví dụ của tiến trình sử dụng NetBIOS name là dịch vụ chia sẻ file và printting. Khi máy tính khởi động dịch vụ sẽ đợc đăng ký một NetBIOS name duy nhất dựa trên tên máy tính. Tên chính xác đợc sử dụng bởi dịch vụ là 15 ký tự tên máy tính cộng với một ký tự 0x20. Nếu tên máy tính không đủ 15 ký tự nó sẽ chèn thêm các ký tự trống vào. Các dịch vụ khác cũng có thể sử dụng tên máy tính để xây dựng NetBIOS name vì vậy ký tự thứ 16 đợc sử dụng để xác định duy nhất cho mỗi dich vụ
5.7 IP Routing
Sau khi host name hoặc NetBIOS name đợc chuyển sang địa chỉ IP, các gói IP phải đợc gửi tới các địa chỉ đích. Routing là quá trình chuyển các gói IP dựa trên địa chỉ IP đích. Tiến trình routing xẩy ra ở host gửi dữ liệu và ở router trên mạng.
5.7.1 Direct and Indirect Delivery
Khi chuyển một gói IP phải sử dụng một trong hai cách : hoặc là tới địa chỉ đích hoặc là gửi tới router. Hai loại đó gọi là Direct và Indirect. IP routing bao gồm cả direct và Indirect. Hình 5.13 minh hoạ khi gửi gói IP tới máy B máy A thực hiện truyền trực tiếp. Khi gửi tới máy C thì máy A thực hiện gửi Indirect tới Router 1.Router 1 thực hiện gửi Indirect tới Router 2 và Router 2 gửi Direct tới máy C.
Hình 5.13 Direct và Indirect
5.7.2 IP Routing Table
Một Routing table là biểu thị của tất cả các node IP. Routing table chứa các thông tin về IP mạng và cách chúng truyền (Direct or Indirect). Khi một gói IP đơc gửi đi, routing table đợc sử dụng để xác định:
1. Cách truyền đi: Đối với truyền trực tiếp (Direct ) địa chỉ truyền tới là địa chỉ đích trong gói IP. Đối với truyền gián tiếp (Indirect ) địa chỉ truyền tới là địa chỉ của một Router trên mạng.
2. Giao diện đợc sử dụng để truyền : Giao diện có thể là giao diện vật lý hoặc giao diện logic nh là Network adapter cái mà đợc sử dụng để chuyển gói hoặc là địa chỉ đích hoặc là địa chỉ router.
IP Routing Table Entry Types
Field Mô tả
Network ID Địa chỉ Ip của đích hoặc router