Trong mạng, thiết bị nào cũng phải có địa chỉ riêng cho mỗi kết nối. Nhờ địa chỉ này, các gói tin trao đổi giữa hệ thống máy tính (máy chủ, máy khách) mới được nhận biết để chuyển đi, cũng như anh bưu tá phải biết số nhà để gửi thư.

IP là chữ viết tắt của Internet Protocol (giao thức Internet). Mỗi gói tin IP sẽ bao gồm một địa chỉ IP nguồn và một địa chỉ IP đích. Tất nhiên, hệ thống “số nhà” trên Internet phức tạp và thú vị hơn nhiều so với nhà cửa trong thực tế.

IP tĩnh và động

Mỗi thiết bị trong một mạng IP được chỉ định bằng một địa chỉ vĩnh viễn (IP tĩnh) bởi nhà quản trị mạng hoặc một địa chỉ tạm thời, có thể thay đổi (IP động) thông qua công cụ DHCP (giao thức cấu hình host động sẽ tự động xác định địa chỉ IP tạm thời) ngay trên Windows Server.

Các router (bộ định tuyến), firewall (tường lửa) và máy chủ proxy dùng địa chỉ IP tĩnh còn máy khách có thể dùng IP tĩnh hoặc động.

Thường thì các nhà cung cấp Internet DSL hay cáp sẽ chỉ định loại IP động cho bạn. Trong các router và hệ điều hành, cấu hình mặc định cho các máy khách cũng là IP động. Loại địa chỉ này hay được dùng cho máy tính xách tay kết nối Wi-Fi, PC truy cập bằng Dial-up hay mạng riêng.

Phân phối địa chỉ IP

Trên thế giới có hàng chục triệu máy chủ và hàng trăm nghìn mạng khác nhau. Do đó, để quản lý sao cho địa chỉ IP không trùng nhau, một tổ chức mang tên Network Information Center (NIC) ra đời với nhiệm vụ phân phối Net ID (địa chỉ mạng) cho các quốc gia. Ở mỗi nước lại có một trung tâm quản lý Internet làm công việc phân phối Host ID (địa chỉ máy chủ). Tại Việt Nam, nếu muốn thiết lập một hệ thống máy chủ, khách hàng có thể tới VNNIC để đăng ký IP tĩnh với mức phí từ 1 đến 285 triệu đồng, tùy theo quy mô sử dụng. (Xem chi tiết tại đây)

Cấu trúc và phân lớp địa chỉ IP

Các địa chỉ này được viết dưới dạng một tập hợp bộ số (octet) ngăn cách nhau bằng dấu chấm (.). Nếu biết địa chỉ IP của một website, bạn có thể nhập vào trình duyệt để mở mà không cần viết tên miền. Hiện nay có 2 phiên bản là IPv4 và IPv6, trong đó IPv4 là chuẩn đang dùng rộng rãi với độ dài 32 bit. Nhưng trong tương lai, khi quy mô của mạng mở rộng, người ta có thể phải dùng đến IPv6 là chuẩn 128 bit.

Xét trong phiên bản IPv4, địa chỉ 32 bit này được chia làm 4 bộ, mỗi bộ 8 bit (viết theo dạng nhị phân gồm các số 0 và 1) được đếm thứ tự từ trái sang phải. Bạn đọc có thể dùng trang web này để chuyển đổi giữa hai hệ đếm.

Nếu viết theo dạng thập phân (thường dùng để dễ nhận biết), địa chỉ IP có công thức là xxx.xxx.xxx.xxx, trong đó x là số thập phân từ 0 đến 9. Tuy vậy, khi 0 đứng đầu mỗi bộ số, bạn có thể bỏ đi, ví dụ 123.043.010.002 được viết thành 123.43.10.2.

Cấu trúc trên thể hiện 3 thành phần chính là

Phần 1 là bit nhận dạng lớp, dùng để xác định địa chỉ đang ở lớp nào.

Địa chỉ IP được phân thành 5 lớp A, B, C, D, E, trong đó lớp D, E chưa dùng tới. Ta xét 3 lớp đầu với hệ đếm nhị phân.

Lớp A:

Như vậy, bit nhận dạng thứ nhất của lớp A bằng 0, 7 bit còn lại dành cho địa chỉ mạng Net ID, phần tiếp theo dành cho địa chỉ máy chủ Host ID. Vùng số của mạng được gọi là tiền tố mạng (network prefix). Lớp A áp dụng khi địa chỉ network ít và địa chỉ máy chủ nhiều. Tính ra, ta được tối đa 126 mạng và mỗi mạng có thể hỗ trợ tối đa 167.777.214 máy chủ. Vùng địa chỉ lý thuyết tính theo hệ đếm thập phân từ 0.0.0.0 đến 127.0.0.0 (thực tế ta không dùng các địa chỉ đều có giá trị bit bằng 0 hay 1).

Lớp B:

Bit nhận dạng của lớp B là 10, 14 bit còn lại dành cho Net ID. Lớp này áp dụng khi địa chỉ mạng và địa chỉ máy chủ ở mức vừa. Tính ra, ta được tối đa 16.382 mạng, mỗi mạng phục vụ tối đa 65.534 máy chủ. Vùng địa chỉ lý thuyết từ 128.0.0.0 đến 191.255.0.0.

Lớp C:

Bit nhận dạng của lớp C là 110, 21 bit còn lại dành cho Net ID. Lớp này áp dụng khi địa chỉ mạng nhiều và địa chỉ máy chủ ít. Tính ra, ta được tối đa 2.097.150 mạng, mỗi mạng phục vụ tối đa 254 máy chủ. Vùng địa chỉ lý thuyết từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0.

Địa chỉ IP cho mạng riêng

Trên thực tế, khi phạm vi hoạt động mạng mở rộng, nếu công ty phải đi xin thêm địa chỉ thì sẽ tốn kém. Hơn nữa, có khi một mạng nhỏ chỉ gồm vài chục máy chủ và điều này gây lãng phí rất nhiều địa chỉ còn lại. Do đó, người ta nghĩ đến mạng riêng (private network) để tận dụng nguồn tài nguyên. Các thiết bị trong một mạng nội bộ sẽ dùng địa chỉ IP riêng mà không kết nối trực tiếp với Internet.

Các mạng riêng này trở nên phổ biến với thiết kế LAN vì nhiều tổ chức thấy rằng họ không cần địa chỉ IP cố định trên toàn cầu cho mỗi máy tính, máy in, máy fax… Các router trên Internet thường được định cấu hình để từ chối kết nối dùng địa chỉ IP riêng. Chính sự “cách ly” này đã khiến mạng riêng trở thành hình thức bảo mật cơ bản vì người ngoài không kết nối trực tiếp được với máy trong network đó. Cũng vậy, do các mạng riêng này không thể kết nối trực tiếp với nhau nên chúng có thể dùng một vùng địa chỉ IP con giống nhau mà không gây xung đột gì.

Cách phân chia địa chỉ mạng con như sau:

Về bản chất, ta sẽ tận dùng các bộ số không dùng đến của địa chỉ máy chủ để mở rộng quy mô cho mạng. Subnet Mask (giá trị trần của từng mạng con) cho phép bạn chuyển đổi một mạng lớp A, B hay C thành nhiều mạng nhỏ, tùy theo nhu cầu sử dụng. Với mỗi giá trị trần này, bạn có thể tạo ra một tiền tố mạng mở rộng để thêm bit từ số máy chủ vào tiền tố mạng. Việc phân chia này sẽ dễ hiểu hơn khi bạn dùng hệ đếm nhị phân.

– Các bit được đánh số 1 nếu bit tương ứng trong địa chỉ IP là một phần của tiền tố mạng mở rộng.

– Các bit được đánh số 0 nếu bit là một phần của số máy chủ.

Ví dụ tiền tố mạng lớp B luôn bao gồm 2 bộ số đầu của địa chỉ IP, nhưng tiền tố mạng mở rộng của lớp B lại dùng cả bộ số thứ 3.

Ví dụ 1: Nếu có địa chỉ IP lớp B là 129.10.0.0 và bạn muốn dùng cả bộ số thứ 3 làm một phần của tiền tố mạng mở rộng thay cho số máy chủ, bạn phải xác định một giá trị trần của mạng con là: 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0). Như vậy, giá trị trần này chuyển địa chỉ của lớp B sang địa chỉ lớp C, nơi số máy chủ chỉ gồm bộ số thứ 4. Ký hiệu /24 thể hiện bạn đã dùng 24 bit đầu để làm tiền tố mạng mở rộng.

Ví dụ 2: Nếu bạn chỉ muốn dùng một phần của bộ số thứ 3 cho tiền tố mạng mở rộng, hãy xác định giá trị trần của địa chỉ mạng con là 11111111.11111111.11111000.00000000 (255.255.248.0), trong đó chỉ có 5 bit của bộ số thứ 3 được đưa vào tiền tố mạng mở rộng. Lúc này ta có ký hiệu /21.

Để xác định Subnet Mask dựa trên số máy chủ mình muốn, bạn có thể tham khảo bảng sau:

Chú ý: Địa chỉ đầu tiên và cuối cùng của mạng con được giữ lại, trừ /32 vì đây là địa chỉ máy chủ duy nhất.

Xác định địa chỉ để sử dụng với giá trị trần của mạng con

Địa chỉ cho lớp C

Đối với một mạng có từ 2 đến 254 máy chủ, bộ số thứ 4 sẽ được dùng đến, bắt đầu từ 0. Ví dụ, mạng con 8 máy chủ (/29) sẽ có vùng địa chỉ như sau:

Chú ý: địa chỉ đầu tiên và cuối cùng của mạng con được giữ lại. Bạn không dùng được 192.168.0.0 hay 192.168.0.7.

Nói tóm lại, các vùng địa chỉ sau được chỉ định cho mạng riêng:

• 10.0.0.0 – 10.255.255.255 (lớp A)
• 172.16.0.0 – 172.31.255.255 (lớp B)
• 192.168.0.0 – 192.168.255.255 (lớp C)

Thiết lập và xem địa chỉ IP trên máy tính

Khi xây dựng một mạng nội bộ gồm máy chủ và máy khách, bạn sẽ phải vào hệ thống để lập địa chỉ IP. Nhấn chuột phải vào biểu tượng My network places, chọn Properties. Tiếp tục nhấp chuột phải vào biểu tượng Local Area Connection > Properties > chọn Internet Protocol (TCP/IP) > Properties. Một bảng sau hiện ra:

Bạn có thể thiết lập IP tự động hoặc bằng tay. Ảnh chụp màn hình

Muốn xem địa chỉ này, bạn vào menu Start > All Programs > Accessories > Command Prompt. Khi màn hình Dos hiện ra, gõ ngay vào vị trí con trỏ chữ “ipconfig”. Cách khác: Start > Run > gõ ipconfig > OK.

Khi một thiết bị nào đó trên network riêng cần liên hệ với các mạng khác, người dùng phải đảm bảo mạng ngoài có dùng địa chỉ IP thực để các router chấp nhận kết nối. Thường thì “cánh cổng” router này chính là thiết bị dịch địa chỉ mạng (NAT – network address translation) hoặc công đoạn đó được thực hiện nhờ một máy chủ proxy.