Địa chỉ IP được biểu diễn bằng 32 bit và khụng dưới dạng nhị phõn. Nú thường được biểu diễn dưới dạng thập phõn và mỗi thành phần thập phõn ngăn cỏch nhau bởi dấu chấm.
2.2.2.2 Cỏc l ớp địa chỉ IP
Địa chỉ IP phõn thành 5 phõn lớp địa chỉ khỏc nhau: A, B, C, D và E. Chỉ cú cỏc lớp A, B, C được sử dụng. Cỏc bit nằm bờn trỏi chỉ ra kiểu phõn lớp mạng. Bảng 2.1: Phõn bổ lớp địa chỉ và dải địa chỉ IP
Lớp địa chỉ IP Định dạng Bit cú trọng số cao Dải địa chỉ Số Mạng/ Host Số Host cực đại A N.H.H.H 0 1.0.0.0 đến 126.0.0.0 7/24 16,777,214 B N.N.H.H 1,0 128.1.0.0 đến 223.225.0.0 14/16 65,534 C N.N.N.H 1,1,0 192.0.1.0 đến 223.255.254.0 22/8 254 D N/A 1,1,1,0 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 N/A N/A E N/A 1,1,1,1 240.0.0.0 đến 254.255.255.255 N/A N/A N: Network number H: Host number Hỡnh minh hoạ: Hỡnh 2.5: Phõn lớp địa chỉ IP
Hỡnh 2.6 cung cấp dải địa chỉ IP tương ứng với từng phõn lớp.
Hỡnh 2.6: Dải địa chỉ IP tương ứng với từng phõn lớp
2.2.2.3 Địa chỉ IP subnet
Cỏc mạng IP cú thể được chia thành t ừng mạng nhỏ hơn được gọi là subnetwork (ho ặc là subnets). Việc phõn nhỏ mạng cung c ấp cho người quản lý mạng một số lợi ớch, như linh ho ạt hơn, sử dụng cỏc địa chỉ mạng hiệu quả hơn, và tạo được khả năng truyền thụng mạng quảng bỏ.
Cỏc mạng subnet là ở cấp cục bộ. Chẳng hạn, thế giới bờn ngoài được xem là một tổ chức như là một mạng riờng lẻ và cú cấu trỳc bờn trong của tổ chức đú. Một địa chỉ mạng cho trước cú thể được phõn thành nhiều mạng con. Vớ dụ, 172.16.1.0, 172.16.2.0, 172.16.3.0 và 172.16.4.0 là cỏc subnet của mạng 172.16.0.0.
2.2.2.4 IP Subnet mask
Một địa chỉ subnet được tạo ra bằng cỏch “mượn” cỏc bit từ trường host và chỉ định thành trường subnet. Số bit được mượn thay đổi và được chỉ ra cụ thể bằng subnet mask. Hỡnh 2.7 biểu diễn số bit được mượn từ trường địa chỉ host để tạo thành trường địa chỉ subnet.
Hỡnh 2.7: Số bit “mượn” để tạo thành trường địa chỉ subnet
Subnet mask sử dụng cựng một định dạng và kỹ thuật giống như địa chỉ IP. Tuy nhiờn, nếu subnet mask cú tất cả cỏc bit là 1 nú chỉ ra đú là cỏc trường mạng và subnetwork, nếu toàn bit 0 thỡ đú là trường host. Hỡnh 2.8 minh hoạ một vớ dụ đơn giản về subnet mask.
Hỡnh 2.8: Vớ dụ về subnet mask
Bảng 2.2 và 2.3 cú thể được sử dụng khi lập kế hoạch cỏc mạng lớp B và C để tớnh toỏn số subnet và số host cần thiết.
Bảng 2.3: Bảng subnet mask, số subnet và số host tương ứng
2.2.2.5. Cỏch tớnh Network number từ subnet mask
Bộ định tuyến thực hiện một loạt quỏ trỡnh xử lý để tớnh toỏn địa chỉ mạng. Đầu tiờn, bộ định tuyến trớch địa chỉ IP đớch từ gúi tin và khụi phục lại subnet mask. Sau đú thực hiện phộp toỏn logic AND để tỡm ra network number. Đú là vỡ vị trớ host trong địa chỉ IP đớch đó được bỏ đi, trong khi vẫn giữ lại số của mạng đớch. Sau đú bộ định tuyến sẽ kiểm tra số của mạng đớch và match nú với một ghộp nối ra ngoài. Cuối cựng, nú chuyển khung tới địa chỉ IP đớch.
Hỡnh 2.9 minh hoạ quỏ trỡnh thực hiện phộp toỏn AND giữa địa chỉ IP đớch với subnet mask, số subnetwork được giữ lại, bộ định tuyến sẽ sử dụng số này để tiếp tục gửi gúi tin di.
2.2.3 CIDR (Classless interdomain routing)
Để đỏnh địa chỉ một cỏch linh hoạt hơn cỏc nhà thiết kế Internet định nghĩa cỏch đỏnh địa chỉ tiền tố cơ sở được gọi là CIDR (Tuyến liờn vựng khụng phõn lớp). í tưởng bao quỏt của CIDR là cỏc địa chỉ được tổ chức như một mó tiền tố tự do (prefix-free). Tức là khởi đầu một đoạn của địa chỉ cú thể định nghĩa một miền nếu sự thu ngắn địa chỉ này khụng được định nghĩa tại cỏc miền khỏc. Như vậy phần tiền tố khởi đầu (3 bớt đầu tiờn) cú thể định rừ một đại lục, 7 bớt tiếp theo là quốc gia. Nếu quốc gia đú là Phỏp thỡ 7 bớt đú cú thể là cỏc khu hành chớnh. Tựy thuộc vào khu hành chớnh cỏc bớt tiếp theo được định nghĩa cho cỏc thành phố và chia nhỏ hơn nữa. Nếu như quốc gia đú là Bỉ thỡ 4 bits là đủ cho cỏc tỉnh, một vài bớt cho cỏc thành phố và chia nhỏ hơn nữa. Cỏc tuyến cú thể được phõn hoạch dựa trờn cấu trỳc của địa chỉ. XYZ XYZ'1 XYZ'0 L1 L2 L3 XYZ011...0 XYZ'011...0 XYZ XYZ'0 XYZ'1 L1 L2 L3 Hỡnh 2.10: Phương thức CIDR
Như minh họa trong hỡnh 2.10 cỏc siờu mạng (supernet) bao gồm tất cả cỏc host với địa chỉ cựng chia sẻ tiến tố XYZ. Một siờu mạng khỏc tương ứng với tiến tố XYZ’0 và siờu mạng thứ 3 tương ứng với tiến tố XYZ’1. Như vậy cỏc thực thể của bảng định tuyến sẽ tương ứng với cỏc tiền tố phự hợp dài nhất.
32 bớt địa chỉ về cơ bản đủ cung cấp khoảng 4 tỉ host. Với đỏnh địa chỉ cơ bản thỡ hiệu quả sử dụng là rất thấp và tại thời điểm này thỡ khụng thể đỏp ứng nổi. Cỏc chuyờn gia Internet dự đoỏn rằng với việc sử dụng CIDR (mà yờu cầu đỏnh lại cỏc host) thỡ 32 bớt địa chỉ cú thể đủ sử dụng trong tương lai.
Với phiờn bản kế tiếp IPv6 sử dụng 128 bớt địa chỉ giải quyết vấn đề vượt quỏ địa chỉ 32 bớt. Điều này cú thể CIDR làm cho việc sử dụng 128 bớt địa chỉ là khụng cần thiết như vậy loại trừ cỏc nguyờn tắc chứng minh sự cần thiết của IPv6.
2.2.4 ARP và RARP
Giả sử cho trước hai thiết bị trờn mạng thụng tin với nhau, chỳng phải biết được địa chỉ vật lý của thiết bị kia (hoặc biết được MAC). Bằng ARP, một mỏy host cú thể tự động tỡm ra được địa chỉ lớp MAC tương ứng với địa chỉ lớp mạng IP cụ thể.
Sau khi nhận được địa chỉ lớp MAC, thiết bị IP tạo ra một ARP cache để nhớ lại ỏnh xạ địa chỉ từ IP sang MAC, để khi muốn tương tỏc lại với thiết bị thỡ cú thể dựng ARPS tỡm ra địa chỉ IP. Nếu thiết bị khụng đỏp lại trong khoảng thời gian một khung, cache sẽ bị loại bỏ.
RARP dựng để ỏnh xạ từ địa chỉ lớp MAC sang địa chỉ IP. RARP, là phộp đảo logic của ARP.
2.3 IPng: IP Version 6
Trong phần trờn chỳng ta đó tỡm hiểu tổng quan vể phiờn bản Ipv4. Phiờn bản này đó được ỏp dụng cho mạng Internet trờn 20 năm qua. Tuy nhiờn, trong thiết kế, Ipv4 bộc lộ một số hạn chế như: Ipv4 rất khú cấu hỡnh, khụng gian địa chỉ hẹp, khụng cung cấp cỏc khả năng tự đỏnh số lại để cho phộp thay đổi cỏc thụng số của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) một cỏch dễ dàng. Chớnh vỡ thế, cần phải phỏt triển một số cơ chế khỏc để khắc phục cỏc vấn đề này (vớ dụ như DHCP và NAT). Ipv6 đó làm được điều đú.
IPv6 cũng cú nhiều điểm giống với IPv4, nhưng nú cú thờm những cải tiến mới. Phần lớn cỏc ỏp dụng đó tương thớch với IPv4 thỡ đều cú thể tương thớch được với IPv6. TCP, UDP, ICMP và IPSec đều cú thể được vận chuyển một cỏch trực tiếp bằng IPv6 như là chỳng được thực hiện với IPv4. Chỉ cú một số ỏp dụng cần được thiết kế lại chẳng hạn như SQL và SNMP.
IPv6 cú địa chỉ khụng gian lớn hơn. Địa chỉ mạng 128-bit thay cho 32-bit. IPv6 là một giao thức cú thể tạo ra hàng tỉ hàng tỉ địa chỉ; với một địa chỉ cú chiều dài là 128 bit, IPv6 cú thể tạo ra 3.4x1038 địa chỉ.
IPv6 tuõn theo việc đỏnh địa chỉ theo địa lý và vựng, cỏc tổ chức sẽ cú một “prefixes” chung dựa trờn vị trớ của cỏc tổ chức và nhà cung cấp mà họ sẽ kết nối tới.
IPv6 cũng cú chế độ bảo mật theo IPSec cho cỏc kết nối host. Việc đỏnh địa chỉ cho hệ thống đầu cuối đó được đơn giản với sự ra đời của tự động phỏt hiện địa chỉ (address auto-discovery). Điển hỡnh là, một trạm đầu cuối sẽ học địa chỉ IPv6 cho bộ định tuyến nội bộ, và sau đú xõy dựng địa chỉ của chớnh nú bằng cỏch tổ hợp giỏ trị “prefix” nội bộ với địa chỉ MAC của chớnh nú. Quỏ trỡnh phỏt triển giao thức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) cũng đang được thực hiện cho phiờn bản 6.
Nhược điểm của IPv6 là khụng thể broadcast gúi tin đến mạng. IPv6 hỗ trợ Unicast Addressing cho cỏc liờn lạc kiểu one-to-one, Multicast Addressing cho liờn lạc kiểu one-to-nearest. Nú là sự mở rộng của những ỏp dụng mà được sử dụng để trả lời quỏ trỡnh IP broadcasting sẽ chuyển thành multicasting. Để điều hành mạng IPv6 cần tới cỏc giao thức cú chức năng định tuyến và cũng tương tự với cỏc giao thức cần thiết chạy trờn mạng IPv4. RIP, OSPF, ISIS, BGP và PIM đều được hỗ trợ cho IPv6. Một mạng hoạt động trờn cỏc trạm cú hỗ trợ cả IPv4 và IPv6 sẽ chạy đồng thời cỏc phiờn bản giao thức IPv4 và IPv6; cú nghĩa là nếu một mạng hoạt động với giao thức OSPFv2 cho IPv4, nú cũng hoạt động được với OSPFv3 cho IPv6.
Tổ chức IETF cú ý định thay thế IPv6 cho IPv4, nhưng IETF cuối cựng đ ó thay đổi ý định đú và chỉ ra rằng IPv4 sẽ vẫn cũn được sử dụng trong một thời gian dài. Tương lai cú thể sẽ cú một số lượng lớn cỏc mạng sử dụng đồng thời hai loại giao thức cho cả IPv4 và IPv6. IETF đó thành lập một nhúm nghiờn cứu gọi là NG- TRANS (Next-Generation Transition), nhúm này đang phỏt triển cỏc cụng nghệ cho phộp cỏc giao thức chia sẻ cho cựng mạng và chuyển đổi giữa hai giao thức.
2.4 Cỏc ứng dụng trờn nền IP
2.4.1 Cỏc ứng dụng truyền thống trong mạng Internet
Đõy là một trong những dịch vụ thụng tin phổ biến nhất trờn Internet hiện nay. Nú khụng phải là dịch vụ đầu cuối – đầu cuối, nú là một dịch vụ kiểu lưu và chuyển tiếp. Thư điện tử được chuyển từ mỏy này qua mỏy khỏc tới mỏy đớch như trong hệ thống bưu chớnh thụng thường.
Mỗi Client phải kết nối một Email Server gần nhất. Sau khi soạn xong thư và đề rừ địa chỉ người nhận, người gửi sẽ gửi thư đến Email Server của mỡnh. Email Server này cú nhiệm vụ chuyển thư đến đớch hoặc một Email Server trung gian. Thư sẽ đến Email Server của người nhận và lưu tại đú. Khi người nhận thiết lập cuộc nối tới Email Server của họ thỡ thư sẽ được tải xuống mỏy người nhận. Giao thức truyền thụng sử dụng cho hệ thống thư điện tử trờn Internet là SMTP.
2.4.1.2 Dịch vụ truyền tệp FTP
FTP cho phộp truyền cỏc tệp từ trạm này đến trạm khỏc, bất kể nú ở đõu và sử dụng hệ điều hành gỡ, chỉ cần nú được nối với Internet và cài đặt giao thức FTP. FTP là một chương trỡnh phức tạp vỡ cú nhiều cỏch khỏc nhau để xử lý tệp cà cấu trỳc tệp, chưa núi đến nhiều cỏch lưu trữ tệp khỏc nhau
2.4.1.3 Dịch vụ Worl Wide Web
Worl Wide Web hay núi gọn hơn là Web, là dịch vụ hấp dẫn nhất trờn Internet. Nú dựa trờn kỹ thuật biểu diễn thụng tin gọi là siờu văn bản, trong đú cỏc từ trong văn bản cú thể được mở rộng bất kỳ lỳc nào để cập nhật thụng tin đầy đủ hơn về từ đú. Núi một cỏch chớnh xỏc thỡ WWW khụng phải là một hệ thống cụ thể với tờn gọi như thế, mà thực chất nú là một tập hợp cỏc cụng cụ tiện ớch và cỏc siờu giao diện giỳp người sử dụng tạo ra cỏc siờu văn bản cung cấp cho cỏc người dựng khỏc trờn Internet.
Hoạt động của Web dựa trờn mụ hỡnh Client/Server. Tại trạm Client người dựng sẽ sử dụng Web Browser (trỡnh duyệt Web) để gửi yờu cầu tỡm kiếm tệp tin HTML đến Web Server nhờ địa chỉ URL (Uniform Resource Locator). Web Server nhận cỏc yờu cầu đú và thực hiện rồi gửi kết quả cho Web Client. Tại đõyWeb Browser cú nhiệm vụ biờn dịch cỏc tập tin HTML và hiển thị nội dung cỏc trang tài kiệu được yờu cầu
2.4.1.4 Dịch vụ truy cập từ xa (Telnet)
Dịch vụ này cho phộp một người sử dụng từ một trạm làm việc của mỡnh cú thể đăng nhập tới một trạm ở xa qua mạng và làm việc với trạm này như là từ một trạm đầu cuối. Lý do chớnh của sự phổ biến của Telnet là vỡ đú là một đặc tả mở (trong public domain) và khả dụng rộng rói cho tất cả cỏchệ nền chủ yếu hiện nay.
2.4.2. Ứng dụng truyền thoại trờn nền IP: Voice Over IP VoIP là gỡ? Tại sao sử dụng VoIP VoIP là gỡ? Tại sao sử dụng VoIP
Voice over IP (VoIP) là mụ hỡnh truyền thoại sử dụng giao thức mạng Internet hay cũn gọi là giao thức IP. VoIP đang trở thành một trong những cụng nghệ viễn thụng hấp dẫn nhất hiện hay khụng chỉ đối với cỏc doanh nghiệp mà cũn cả với những người sử dụng dịch vụ. VoIP cú thể thực hiện tất cả cỏc dịch vụ như trờn mạng PSTN vớ dụ truyền thoại, truyền fax, truyền dữ liệu trờn c sở mạng dữ liệu cú sẵn với tham số chất lượng dịch vụ (QoS) chấp nhận được. Điều này tạo thuận lợi cho những người sử dụng cú thể tiết kiệm chi phớ bao gồm chi phớ cho cở sở hạ tầng mạng và chi phớ liờn lạc nhất là liờn lạc đường dài. Đối với cỏc nhà cung cấp dịch vụ, VoIP được xem như một mụ hỡnh mới hấp dẫn cú thể mang lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và phỏt triển cỏc loại hỡnh dịch vụ với chi phớ thấp.
Mụ hỡnh của một hệ thống mạng VoIP được chỉ ra như sau:
Ƣu điểm của VoIP
- Tiết kiệm chi phớ: Ưu điểm nổi bật nhất của VoIP là tiết kiệm chi phớ và tận dụng tài nguyờn mạng mà khụng cú bất cứ ràng buộc nào đối với người sử dụng. Việc liờn lạc đường dài sử dụng kỹ thuật VoIP tiết kiệm đư ợc chi phớ hơn là sử dụng mạng PSTN thụng thường, VoIP hiệu quả hơn PSTN trong cỏc ứng dụng mới đặc biệt là cỏc ứng dụng đa dịch vụ. Sử dụng VoIP cũn tiết kiệm được chi phớ đầu tư vào hạ tầng mạng. Chỳng ta cú khả năng sử dụng một mạng số liệu duy nhất để phục vụ tất cả cỏc loại hỡnh dịch vụ như thoại, fax và truyền số liệu thay vỡ lắp đặt cỏc mạng độc lập. Hơn nữa VoIP cú thể thớch hợp với bất cứ loại hỡnh thiết bị thoại nào, chẳng hạn như PC hay điện thoại thụng thường. VoIP cú thể ỏp dụng cho bất kỳ loại hỡnh thoại nào, chẳng hạn như thoại thụng thường hay thoại đa điểm cho tới điện thoại cú hỡnh hay truyền hỡnh hội thoại. Việc chia sẻ trang thiết bị và chi phớ vận hành cho cả thoại và số liệu cú thể nõng cao hiệu quả sử dụng mạng vỡ phần băng thụng dư của mạng này cú thể được tận dụng trờn mạng khỏc, do đú thu hẹp phạm vi kờnh thoại trờn băng thụng và tăng dung lượng truyền.
- Quản lý đơn giản: VoIP mang lại cho người sử dụng khả năng quản lý dễ dàng hơn. Việc kết hợp mạng thoại và mạng số liệu cú thể giảm bớt gỏnh nặng cho việc quản lý. Chỉ cần quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vỡ quản lý mạng thoại bờn cạnh mạng số liệu như trước đõy. Đối với doanh nghiệp, tất cả cỏc cuộc gọi nội bộ cú thể dựng kỹ thuật VoIP mà khụng gặp vấn đề gỡ về chất lượng dịch vụ. Cũn khi cần gọi ra ngoài chỉ cần một số kết nối nhất định đến mạng PSTN thụng qua cỏc gateway. Đối với gia đỡnh, ỏp dụng kỹ thuật VoIP khụng hề làm thay đổi cỏch sử dụng điện thoại. Việc sử dụng hoàn toàn như điện thoại thụng thường khụng cú gỡ thay đổi (nếu cú chỉ là cỏch bấm số cú dài hơn).
- Sử dụng hiệu quả: Như đó biết VoIP truyền thoại qua mạng Internet và sử dụng giao thức IP. Hiện nay IP là giao thức mạng được sử dụng rộng rói nhất. Cú rất nhiều ứng dụng đang được khai thỏc trờn cơ sở cỏc giao thức của mạng IP. VoIP cú