- HLEN: Chiều dài của đầu IP Không phải tất cả các trờng trong phần đầu đều đợc sử dụng Trờng đo bằng đơn vị từ 32 bit Đầu IP ngắn nhất là 20 bytes Nó
A.1.2 Địa chỉ IP và giao thức phân giải địa chỉ ARP
ARP
Ta đã biết với mạng Ethernet và Token Ring có các địa chỉ MAC. Với giao thức TCP/IP các host đợc định danh bởi địa chỉ IP 32-bit. Đây đợc xem nh một giao thức địa chỉ.
Mục đích đánh địa chỉ để IP thông tin với các host trên mạng hoặc internet. Địa chỉ IP xác định cả nút đặc biệt và số hiệu mạng của nó. Địa chỉ IP dài 32 bit chia làm 4 trờng, mỗi trờng 1 byte. Địa chỉ này có thể biểu diễn dới dạng thập phân, cơ số 8, 16 và nhị phân. Thờng địa chỉ IP viết dới dạng thập phân cùng các dấu chấm.
Có hai cách gán địa chỉ IP, phụ thuộc cách kết nối của bạn. Nếu bạn nối với internet, địa chỉ mạng đợc gán thông qua điều hành trung tâm, nh trung tâm thông tin mạng (Network Information Center - NIC). Nếu bạn không nối với internet, địa chỉ IP của bạn đợc gán một cách địa phơng thông qua ngời quản trị mạng của bạn.
Khi NIC gán địa chỉ mạng của bạn, đó chỉ là số hiệu mạng còn phần địa chỉ host đợc gán một cách địa phơng bởi ngời quản trị mạng.
XNS sử dụng địa chỉ MAC 48-bit nh địa chỉ host của nó. IP đợc phát triển tr- ớc khi có LAN tốc độ cao, do đó, nó có sơ đồ số hiệu của riêng nó. Địa chỉ IP tơng thích với địa chỉ tầng vật lí của Ethernet và Token Ring.
+ Khuôn dạng địa chỉ IP
Mỗi host trên mạng TCP/IP có một định danh duy nhất tậi tầng IP với một địa chỉ có dạng <netid, hostid>. Toàn bộ địa chỉ thờng dùng để định danh một host, không có sự tách biệt giữa các trờng. Thực tế, khó phân biệt giữa các trờng khi không viết tách. Dạng tổng quát của địa chỉ IP có dạng:
<Network Number, Host Number> + Các lớp IP (IP classes):
128.4.70.9 là một ví dụ địa chỉ IP. Nhìn vào dịa chỉ này khó mà biết đợc đâu là phần số hiệu mạng, đâu là phần số hiệu host. Địa chỉ IP gồm 4 byte, phần số hiệu mạng có thể chiếm một, hai hoặc ba byte đầu, phần còn lại là số hiệu host. Tuỳ thuộc vào điều đó, địa chỉ IP chia làm 5 lớp: A, B, C, D, và E. Các lớp A, B và C đợc sử dụng cho địa chỉ mạng và host. Lớp D là kiểu địa chỉ đặc biệt dùng cho
multicast. Lớp E đợc để giành. Việc xác định lớp địa chỉ nào, độ dài phần số hiệu mạng bằng phần mềm.
+ Định danh lớp IP: Phần mềm IP sẽ xác định lớp định danh mạng bằng ph- ơng pháp đơn giản là đọc các bit đầu của trờng đầu tiên của mỗi gói. Chuyển địa chỉ IP sang dạng nhị phân tơng ứng. Nếu bit đầu tiên là 0 thì đó là địa chỉ lớp A. Nếu là 1 đọc bit tiếp theo. Nếu bit này là 0 thì đó là địa chỉ lớp B. Nếu là 1 đọc tiếp bit thứ ba. Bit này bằng 0 là địa chỉ lớp C, nếu bằng 1 là địa chỉ lớp D và đợc dùng cho multicast.
Lớp A: Địa chỉ lớp A chỉ sử dụng byte đầu cho số hiệu mạng, ba byte sau cho địa chỉ host. Địa chỉ lớp A cho phép phân biệt 126 mạng, mỗi mạng tới 16 triệu host ứng với 24 bits. Tại sao chỉ có 126 mạng ứng với 8 bit? Thứ nhất, 127.x (01111111 nhị phân) đợc giành cho chức năng loop-back nên không gán cho số hiệu mạng. Thứ hai, bit đầu tiên thiết lập 0 để nhận dạng lớp A. Địa chỉ mạng lớp A thờng trong phạm vi từ 1 tới 126, còn ba byte cuối đợc gán một cách địa phơng cho các host. Địa chỉ lớp A có dạng:
<số hiệu mạng.host.host.host>
Lớp B: Địa chỉ lớp B dùng hai byte đầu cho số hiệu mạng và hai byte cuối giành cho số hiệu host. Nó đợc nhận dạng bởi hai bit đầu tiên là 10. Cho phép phân biệt 16384 số hiệu mạng, mỗi mạng tới 65354 host. Do đó dịch địa chỉ số hiệu mạng từ 128 tới 191. Nên nó sẽ có dạng:
<số hiệu mạng.số hiệu mạng.host.host>
Lớp C: Địa chỉ lớp C sử dụng ba byte đầu cho số hiệu mạng và byte cuối cho địa chỉ host. Nhận dạng bởi ba bit đầu tiên là 110. Cho phép địa chỉ mạng trong phạm vi 192-223 của trờng thứ nhất. Do đó có tới hai triệu mạng và mỗi mạng có thể chứa 254 host. Thờng địa chỉ lớp C đợc gán bởi NIC. Nó có dạng:
<số hiệu mạng. số hiệu mạng. số hiệu mạng.host>
Ví dụ:
(192.1.1.1) nút đợc gán định danh host là 1 đặt ở mạng lớp C là 192.1.1.0
(150.150.5.6) nút đợc gán định danh host là 5.6 đặt ở mạng lớp B là 150.150.0.0 (9.6.7.8) nút đợc gán định danh host là 6.7.8 đặt ở mạng lớp A 9.0.0.0
+ Các hạn chế của địa chỉ IP:
- Địa chỉ IP không thể đặt bốn bit đầu tiên 1111 vì dành cho lớp E.
- Địa chỉ lớp A là 127.x cho hàm đặc biệt loop-back. Do đó các tiến trình cần truyền thông qua TCP mà ở lại trên cùng host, sẽ không gửi các gói ra ngoài
mạng. x thờng đợc thiết lập 0, mặc dù có thể thiết lập 1. Các router nhận một datagram theo cách này sẽ hủy gói.
- Các bit xác định địa chỉ cổng host và mạng có thể không thiết lập tất cả 1để biểu thị một địa chỉ riêng. Đây là một địa chỉ đặc biệt đặc trng cho một gói broadcast tới tất cả các host trên mạng. Các địa chỉ broadcast biểu diễn cho mỗi host trên mạng nhận và dịch datagram. Nếu mỗi byte của địa chỉ IP toàn là 1đợc xem nh limited broadcast. Các router sẽ không phát datagram broadcast limited. Nó có dạng 255.255.255.255. Các router sử dụng địa chỉ kiểu này để cập nhật các router khác cùng số hiệu mạng và cập nhật hop-count.
- Dạng broadcast khác là khi phần địa chỉ số hiệu mạng thiết lập một địa chỉ xác định, phần địa chỉ host toàn số 1, gọi là broadcast trực tiếp. Các router sẽ phát đi các datagram loại này. Ví dụ 128.1.255.255 đợc gửi tới tất cả các trạm trên mạng có số hiệu 128.1.0.0.
- Các địa chỉ có phần số hiệu mạng toàn số 0 là để thay thế cho mạng này. Ví dụ 0.0.0.120 nghĩa là số hiệu host 120 trên mạng này.
- Có một dạng broadcast đợc hiểu nh all-0s broadcast. Có dạng 0.0.0.0 đợc dùng để biểu diễn lỗi bộ chọn đờng.
Các địa chỉ lớp D hoặc multicast dùng để gửi một IP datagam tới một nhóm các host trên mạng. Điều này chứng tỏ rằng có ích hơn khi các router cập nhật. Có một cách khác hiệu quả hơn, dùng một địa chỉ broadcast, khi đó các phần mềm lớp trên sẽ ít bị ngắt hơn mỗi khi có gói broadcast tới.
Các địa chỉ không bao giờ đợc vợt ra ngoài phạm vi 255.
A.1.3 IPv6
IPv6 là tập hợp những đặc tả về nâng cấp IPv4 và đợc IETF soạn thảo. Nó đợc coi là giao thức Internet thế hệ mới và đợc thiết kế để những gói thông tin đợc định dạng cho IPv4 có thể làm việc đợc. Những giới hạn về dung lợng địa chỉ và tốc độ tìm đờng thấp đã thúc đẩy việc phát triển IPv6. Với dung lợng 128 bit và cách đánh địa chỉ đơn giản hơn, giao thức mới này sẽ giải quyết phần nào những vấn đề trên. Các tính năng đợc tăng cờng khác là mã hoá 64 bit và tự động cấu hình đợc thiết kế sẵn của địa chỉ IP. Khuôn dạng của IPv6 header đợc miêu tả ở hình A.4.
Hình A.4: Khuôn dạng của IPv6 header
Tính năng tăng cờng của IPv6 so với IPv4:
- Mở rộng địa chỉ và tính năng dẫn đờng: Kích thớc địa chỉ IP lên đến 128 đảm bảo rằng IPv6 sẽ là giao thức Internet lâu dài. Khả năng mở rộng của việc định tuyến một chiều đợc cải tiến để truyền một cách hiệu quả các ứng dụng băng thông cao nh video và audio.
- Tốc độ mạng: Những thay đổi thực hiện trong định dạng địa chỉ giúp giảm yêu cầu về băng thông và cho phép tăng tính hiệu quả và linh hoạt của việc định tuyến và phát tiếp thông tin.
- Khả năng bảo mật thiết kế sẵn: Những mở rộng để hỗ trợ khả năng kiểm tra tính hợp lệ, tích hợp và bảo mật dữ liệu là một phần của IPv6.
Khả năng gán mức u tiên cho các gói thông tin: Các gói thông tin có thể đợc gắn nhãn để đợc thao tác đặc biệt, chẳng hạn “độ u tiên”. Gói thông tin về hội đàm video có thể có độ u tiên cao hơn gói về mail thông thờng.
IETF chịu trách nhiệm thúc đẩy và thực hiện IPv6. Tổ chức này cũng đã có kế hoạch hiện thực và môi trờng thử nghiệm gọi là 6bone, đặt tại Uc và hiện liên kết những thiết bị IPv6 trên 32 quốc gia.
Thách thức mà IETF phải giải quyết là hoàn tất việc chuyển đổi sang IPv6 trớc khi IPv4 đổ vỡ. Họ cũng đã có kế hoạch thực hiện từng bớc quá trình chuyển đổi này. Sẽ có giai đoạn mà cả hai giao thức cùng tồn tại trên Internet công cộng. Các chuyên gia ớc tính quá trình chuyển đổi này mất khoảng 4 đến 10 năm.