Nghiên cứu trên internet và giao thức TCP/IP

Lêi giíi thiÖu MÆc dï rÊt nhiÒu giao thøc ®­îc ®­a ra nh»m ¸p dông cho internet, nh­ng chØ mét bé giao thøc næi bËt ®­îc sö dông réng r·i nhÊt cho liªn m¹ng. Bé giao thøc ®ã lµ bé giao thøc internet TCP/IP (the TCP/IP Internet Protocols); nhiÒu chuyªn gia gäi nã ®¬n gi¶n lµ TCP/IP. TCP/IP lµ bé giao thøc ®Çu tiªn ®­îc ph¸t triÓn ®Ó sö dông cho internet.TCP/IP b¾t ®Çu ®­îc nghiªn cøu vµo nh÷ng n¨m 1970, xÊp xØ thêi gian víi m¹ng côc bé ®­îc ph¸t triÓn. Qu©n ®éi Mü ®· ®Çu t­ rÊt nhiÒu c«ng søc vµo viÖc nghiªn cøu bé giao thøc TCP/IP vµ liªn m¹ng th«ng qua tæ chøc ARPA. Qu©n ®éi Mü lµ mét trong nh÷ng tæ chøc ®Çu tiªn mµ cã rÊt nhiÒu m¹ng kh¸c nhau. Do ®ã hä còng lµ nh÷ng tæ chøc ®Çu tiªn nhËn ra nhu cÇu cÇn thiÕt cã dÞch vô toµn m¹ng. Vµo gi÷a nh÷ng n¨m 1980, tæ chøc khoa häc quèc gia vµ mét vµi c¬ quan chÝnh phñ cña Mü ®· tiÕp tôc nghiªn cøu ph¸t triÓn giao thøc TCP/IP vµ liªn m¹ng diÖn réng nh»m thö ngiÖm bé giao thøc naú. ViÖc nghiªn cøu trªn internet vµ giao thøc TCP/IP ®· ®¹t ®­îc nh÷ng kÕt qu¶ ®¸ng kÓ. Liªn m¹ng ®· trë thµnh mét ý t­ëng quan träng trong hÖ thèng m¹ng hiÖn ®¹i. Thùc tÕ, c«ng nghÖ m¹ng ®· t¹o ra mét cuéc c¸ch m¹ng trong truyÒn th«ng m¸y tÝnh. NhiÒu tæ chøc lín ®· sö dông internet nh­ lµ mét hÖ thèng truyÒn th«ng m¸y tÝnh c¬ b¶n cña hä. C¸c tæ chøc nhá h¬n vµ c¸c c¸ nh©n còng ®· b¾t ®Çu tiÕn hµnh nh­ vËy. H¬n n÷a, cïng víi viÖc liªn kÕt c¸c internet riªng, c«ng nghÖ TCP/IP ®· t¹o ra mét m¹ng Internet toµn cÇu cã tíi h¬n 5 triÖu m¸y tÝnh trong c¸c tr­êng häc, tæ chøc th­¬ng m¹i vµ c¸c tæ chøc qu©n ®éi, chÝnh phñ ë kh¾p n¬i trªn h¬n 82 n­íc trªn toµn thÓ giíi. Thùc tÕ ®· chøng minh bé giao thøc TCP/IP cã ý nghÜa cùc k× quan träng vµ cã øng dông lín trong thêi ®¹i ngµy nay_thêi ®¹i cña internet .Do h¹n chÕ vÒ mÆt thêi gian nªn trong phÇn tiÓu luËn viÕt vÒ giao thøc TCP/IP nµy em chØ tr×nh bµy mét sè vÊn ®Ò kh¸i qu¸t vÒ giao thøc TCP/IP. PhÇn I S¬ l­îc vÒ giao thøc TCP/IP I. C¸c líp vµ giao thøc TCP/IP M« h×nh tham chiÕu 7 líp OSI ®· ®­îc ph¸t minh tr­íc khi cã internet. Do vËu m« h×nh nµy ®· cã nh÷ng líp kh«ng phï hîp víi giao thøc internet. H¬n n÷a, m« h×nh nµy ®· dµnh toµn bé mét líp cho mét bé giao thøc mµ ®iÓu nµy trë nªn kÐm quan träng b»ng hÖ thèng m¸y tÝnh ®· thay ®æi tõ c¸c hÖ thèng ph©n chi thêi gian lín thµnh c¸c m¸y tr¹m riªng. Do vËy c¸c nhµ nghiªn cøu mµ ph¸t triÓn giao thøc TCP/IP ®· ph¸t minh ra m« h×nh líp míi. M« h×nh ph©n líp TCP/IP hay cßn gäi lµ m« h×nh ph©n líp Internet hay m« h×nh tham chiÕu Internet (Internet Reference Model) cã 5 líp nh­ trªn h×nh sau øng dông Líp 5 Líp 4 Líp 3 Líp 2 Líp 1 TruyÒn t¶i Liªn m¹ng Nèi ghÐp m¹ng VËt lý H×nh1.N¨m líp cña m« h×nh tham chiÕu TCP/IP H×nh 2. M« h×nh giao thøc TCP/IP vµ so s¸nh víi OSI 4 líp cña m« h×nh tham chiÕu TCP/IP t­¬ng øng víi mét hoÆc nhiÒu líp trong m« h×nh tham chiÕu OSI. Líp 1: vËt lý Líp 1 t­¬ng øng víi phÇn cøng m¹ng c¬ b¶n gièng nh­ líp 1 cña m« h×nh tham chiÕu 7 líp OSI. Líp 2: Nèi ghÐp m¹ng Líp 2 chØ ra c¸ch thøc d÷ liÖu ®­îc tæ chøc trong frame vµ m¸y tÝnh truyÒn ®i c¸c frame nh­ thÕ nµo, t­¬ng tù nh­ líp 2 trong m« h×nh tham chiÕu OSI. Líp 3: Internet Líp 3 chØ ra ®Þnh d¹ng c¸c gãi tin ®­îc truyÒn qua internet vµ c¬ chÕ sö dông ®Ó truyÒn tiÕp c¸c gãi tin tõ mét m¸y tÝnh th«ng qua mét hoÆc nhiÒu router ®Õn m¸y tÝnh ®Ých. Líp 4: truyÒn t¶i Líp 4 gièng nh­ líp 4 trong m« h×nh OSI, chØ ra lµm thÕ nµo ®Ó ®¶m b¶o ®é tin cËy khi truyÒn tin. Líp 5: øng dông Líp 5 t­¬ng øng víi líp 6 vµ líp 7 trong m« h×nh OSI. Mçi giao thøc líp 5 chØ ra mét øng dông sö dông internet nh­ thÕ nµo. II. M¸y chñ, router vµ c¸c líp giao thøc TCP/IP ®Þnh nghÜa ra thuËt ng÷ m¸y chñ (host computer) ®Ó chØ bÊt kú hÖ thèng m¸y tÝnh nµo mµ ®­îc nèi víi internet vµ cã ch¹y c¸c øng dông. Host computer cã thÓ chØ lµ mét m¸y tÝnh c¸ nh©n nhá nh­ng còng cã thÓ lµ m¸y mainframe lín. H¬n n÷a, CPU cña m¸y chñ cã thÓ lµ nhanh hay chËm, bé nhí lín hay bÐ vµ m¹ng mµ cã m¸y chñ nèi kÕt cã thÓ cã tèc ®é nhanh hay chËm. Giao thøc TCP/IP cho phÐp bÊt kú mét cÆp m¸y chñ nµo còng cã thÓ giao tiÕp víi nhau bÊt chÊp sù kh¸c nhau vÒ phÇn cøng. C¶ m¸y chñ vµ router ®Òu cÇn ®Õn phÇn mÒm giao thøc TCP/IP. Tuy nhiªn, router kh«ng sö dông giao thøc trong tÊt c¶ c¸c líp. §Æc biÖt router kh«ng cÇn giao thøc líp 5 cho c¸c øng dông nh­ lµ viÖc truyÒn file bëi v× router kh«ng ch¹y c¸c øng dông ®ã. PhÇn II §Þa chØ IP I. IP_ §Þa chØ giao thøc internet Môc ®Ých cña liªn m¹ng lµ t¹o ra mét hÖ thèng truyÒn th«ng ®ång nhÊt. §Ó ®¹t ®­îc ®iÒu nµy, phÇn mÒm giao thøc internet ph¶i Èn ®i mäi chi tiÕt vÒ c¸c m¹ng vËt lý vµ ®­a ra nh÷ng ®Æc ®iÓm thuËn lîi cña mét m¹ng ¶o. Sù ho¹t ®éng cña m¹ng ¶o gièng nh­ bÊt kú m¹ng nµo kh¸c, cho phÐp c¸c m¸y tÝnh truyÒn vµ nhËn c¸c gãi tin. Sù kh¸c biÖt c¬ b¶n gi÷a internet vµ mét m¹ng vËt lý ®ã lµ internet chØ lµ mét m¹ng hoµn toµn trõu t­îng ®­îc h×nh dung ra bëi ng­êi thiÕt kÕ nã vµ ®­îc t¹o ra b»ng phÇn mÒm. Nh÷ng ng­êi thiÕt kÕ tù do lùa chän ®Þa chØ, ®Þnh d¹ng gãi tin, vµ kü thuËt truyÒn tin ®éc lËp víi phÇn cøng vËt lý cô thÓ. §Þa chØ lµ mét thµnh phÇn khã nhÊt cña m¹ng internet. §Ó t¹o ra ®­îc mét hÖ thèng ®ång bé, tÊt c¶ c¸c m¸y tÝnh ph¶i cã mét c¬ chÕ ®¸nh ®Þa chØ ®ång bé. Nh­ng c¸c ®Þa chØ vËt lý cña m¹ng kh«ng thÓ dïng ®­îc bëi mét m¹ng internet cã thÓ gåm nhiÒu c«ng nghÖ m¹ng kh¸c nhau vµ mçi c«ng nghÖ cã mét ®Þnh d¹ng ®Þa chØ cña riªng nã. Do vËy, c¸c ®Þa chØ cña hai c«ng nghÖ m¹ng kh¸c nhau cã thÓ kh«ng t­¬ng thÝch víi nhau bëi v× chóng kh¸c nhau vÒ kÝch th­íc vµ ®Þnh d¹ng. §Ó ®¶m b¶o sù ®ång bé vÒ ®Þa chØ trªn tÊt c¶ c¸c host, phÇn mÒm giao thøc ®Þnh nghÜa mét c¬ chÕ ®¸nh ®Þa chØ mµ hoµn toµn ®éc lËp víi ®Þa chØ phÇn cøng. MÆc dï c¬ chÕ ®¸nh ®Þa chØ cho internet lµ trõu t­îng t¹o ra bëi phÇn mÒm, nh­ng c¸c ®Þa chØ giao thøc sö dông ®èi víi c¸c ®Õn c¸c ®Ých trong m¹ng ¶o còng gièng nh­ lµ c¸ch mµ ®Þa chØ phÇn cøng sö dông trong m¹ng vËt lý. §Ó truyÒn gãi tin qua m¹ng internet, m¸y göi ®Ó ®Þa chØ giao thøc cña m¸y ®Ých trong gãi tin vµ truyÒn gãi tin ®ã ®Õn phÇn mÒm giao thøc ®Ó truyÒn ®i. PhÇn mÒm sÏ sö dông ®Þa chØ giao thøc ®Ých kho nã chuyÓn tiÕp c¸c gãi tin nµy qua m¹ng internet ®Õn m¸y tÝnh ®Ých. §Ó t¹o ra mét ®Þa chØ ®ång bé trong m¹ng internet, phÇn mÒm giao thøc ®Þnh nghÜa ra mét c¬ chÕ ®¸nh ®Þa chØ trõu t­îng mµ mçi host ®­îc thiÕt lËp mét ®Þa chØ duy nhÊt. Ng­êi sö dông , c¸c ch­¬ng tr×nh øng dông vµ c¸c líp phÇn mÒm giao thøc cao h¬n sö dông ®Þa chØ trõu t­îng nµy ®Ó giao tiÕp víi nhau. II. C¬ chÕ ®¸nh ®Þa chØ IP Trong stack giao thøc TCP/IP, ®Þa chØ ®­îc quy ®Þnh bëi giao thøc liªn m¹ng (IP - internet protocol). ChuÈn IP quy ®Þnh mçi host ®­îc thiÕt lËp mét sè 32 bit duy nhÊt gäi lµ ®Þa chØ giao thøc liªn m¹ng cña host, hay th­êng ®­îc viÕt t¾t lµ ®Þa chØ IP hoÆc ®Þa chØ internet. Mçi gãi tin göi qua m¹ng ®Òu cã chøa ®Þa chØ IP 32 bit cña m¸y göi vµ ®Þa chØ cña m¸y nhËn. Do vËy, ®Ó truyÒn th«ng tin qua m¹ng TCP/IP, mét m¸y tÝnh cÇn biÕt ®Þa chØ IP cña m¸y tÝnh cÇn truyÒn ®Õn. 1. Ph©n cÊp ®Þa chØ IP Mçi ®Þa chØ IP 32 bit ®­îc chia thµnh hai phÇn: phÇn ®Çu vµ phÇn cuèi; ph©n cÊp lµm hai møc ®Ó dÔ dµng cho viÖc ®Þnh tuyÕn. PhÇn ®Çu ®Þa chØ x¸c ®Þnh m¹ng vËt lý mµ m¸y tÝnh nèi vµo, cßn phÇn sau x¸c ®Þnh ®Þa chØ cña tõng m¸y tÝnh nèi trong m¹ng ®ã. Do vËy, mçi m¹ng vËt lý trong liªn m¹ng ®­îc thiÕt lËp mét gi¸ trÞ duy nhÊt gäi lµ sè cña m¹ng (network number). Sè cña m¹ng xuÊt hiÖn trong phÇn ®Çu cña ®Þa chØ cña mçi m¸y tÝnh nèi m¹ng ®ã. H¬n n÷a, mçi m¸y tÝnh trong m¹ng vËt lý cô thÓ còng ®­îc thiÕt lËp mét gi¸ trÞ duy nhÊt lµ phÇn sau cña ®Þa chØ. MÆc dï kh«ng cã hai m¹ng nµo cã thÓ cïng cã mét gi¸ trÞ network number vµ kh«ng cã hai m¸y tÝnh nµo trong cïng mét m¹ng cã cïng gi¸ trÞ phÇn sau, nh­ng mét gi¸ trÞ phÇn sau cã thÓ sö dông trong mét hoÆc nhiÒu m¹ng kh¸c nhau. VÝ dô, nÕu liªn m¹ng gån cã 3 m¹ng, chóng cã thÓ ®¸nh sè c¸c m¹ng lµ 1, 2 vµ 3. Ba m¸y tÝnh nèi víi m¹ng 1 cã thÓ cã gi¸ trÞ phÇn sau lµ 1, 3 vµ 5, trong khi 3 m¸y tÝnh nèi m¹ng 2 cã thÓ thiÕt lËp gi¸ trÞ phÇn sau lµ 1, 2 vµ 3. Sù phÇn cÊp ®Þa chØ IP ph¶i ®¶m b¶o hai tÝnh chÊt quan träng sau: Mçi m¸y tÝnh cã mét gi¸ trÞ ®Þa chØ duy nhÊt. MÆc dï viÖc thiÕt lËp gi¸ trÞ network number ph¶i ®­îc phèi hîp trªn toµn m¹ng, nh­ng phÇn sau cña ®Þa chØ cã thÓ thiÕt lËp mét c¸ch côc bé. TÝnh chÊt thø nhÊt lu«n ®­îc ®¶m b¶o bëi v× mét ®Þa chØ ®Çy ®ñ cã c¶ phÇn ®Çu vµ phÇn sau, vµ chóng ®­îc thiÕt lËp ®¶m b¶o tÝnh duy nhÊt. NÕu hai m¸y tÝnh nèi víi hai m¹ng vËt lý kh¸c nhau, ®Þa chØ cña chóng sÏ kh¸c nhau ë phÇn ®Çu. NÕu hai m¸y tÝnh nèi víi cïng mét m¹ng vËt lý th× ®Þa chØ cña chóng kh¸c nhau ë phÇn sau. 2. C¸c líp cña ®Þa chØ IP Mçi khi lùa chän viÖc thiÕt kÕ ®Þa chØ IP vµ viÖc ph©n chia ®Þa chØ thµnh hai phÇn, c¸c nhµ thiÕt kÕ ph¶i quyÕt ®Þnh bao nhiªu bit dµnh cho mçi phÇn. PhÇn ®Çu cÇn s« bit ®ñ ®Ó t¹o ra sè m¹ng lµ duy nhÊt ®Ó cã thÓ thiÕt lËp cho mçi m¹ng vËt lý thuéc liªn m¹ng. PhÇn sau cÇn sè bit ®ñ ®Ó ®¶m b¶o mçi m¸y tÝnh nèi víi cïng mét m¹ng vËt lý còng cã gi¸ trÞ phÇn sau lµ duy nhÊt. Kh«ng ph¶i dÔ dµng ®Ó ®­a ra sù chän lùa bëi v× thªm mét bit vµo phÇn nµy ®ång nghÜa víi viÖc gi¶m mét bit cña phÇn kia. ViÖc chän lùa phÇn ®Çu lín thÝch hîp cho nhiÒu m¹ng nh­ng ®iÒu ®ã l¹i giíi h¹n kÝch th­íc cña mçi m¹ng; nÕu chän phÇn sau lín th× mçi m¹ng vËt lý cã thÓ chøa nhiÒu m¸y tÝnh nh­ng l¹i bÞ giíi h¹n vÒ tæng sè m¹ng. Bëi v× mét liªn m¹ng cã thÎ cã c¸c c«ng nghÖ m¹ng b©t kú nªn mét liªn m¹ng cã thÓ cã mét sè Ýt c¸c m¹ng lín trong khi mét liªn m¹ng kh¸c l¹i cã thÓ cã nhiÒu m¹ng nhá. Quan träng h¬n, mét liªn m¹ng cã thÓ lµ sù kÕt hîp cña c¶ m¹ng lín vµ m¹ng nhá. KÕt qu¶ lµ ng­êi thiÕt kÕ ph¶i chän lùa c¬ chÕ ®¸nh ®Þa chØ sao cho tho¶ m·n ®­îc sù thÝch hîp víi c¶ m¹ng lín vµ m¹ng nhá. C¬ chÕ chia ®Þa chØ IP thµnh 3 líp c¬ b¶n, trong ®ã mçi líp cã kÝch th­íc c¸c phÇn kh¸c nhau. Bèn bit ®Çu cña mçi ®Þa chØ quyÕt ®Þnh ®Þa chØ ®ã thuéc líp nµo, vµ chØ ra phÇn cßn l¹i cña ®Þa chØ ®­îc chia thµnh c¸c phÇn nh­ thÕ nµo. H×nh d­íi ®©y minh ho¹ 5 líp ®Þa chØ, c¸c bit ®Çu ®Ó x¸c ®Þnh c¸c líp vµ sù ph©n chia cña phÇn ®Çu vµ phÇn sau. C¸c con sè quy ­íc viÖc sö dông sè bit cña giao thøc TCP/IP tõ tr¸i qua ph¶i vµ sè 0 lµ bit ®Çu tiªn. 01234 8 16 24 31 bits Class A suffix prefix 0 prefix suffix 0 Class B 1 suffix prefix 0 1 1 Class C Multicast address 1 0 1 1 Class D 1 1 1 Class E Reserved for future use 1 5 líp cña ®Þa chØ IP trong ®ã ®Þa chØ ®Ó thiÕt lËp cho c¸c m¸y lµ thuéc líp A,B hoÆc C. Líp A, B vµ C gäi lµ c¸c líp c¬ b¶n bëi v× chóng sö dông cho ®Þa chØ cña c¸c host. Líp D sö dông cho multicast ®Ó dïng cho mét tËp c¸c m¸y tÝnh. §Ó sö dông ®Þa chØ multicast, mét tËp c¸c m¸y tr¹m ph¶i tho¶ thuËn dïng chung mét ®Þa chØ multicast. Mçi khi mét nhãm multicast ®­îc thiÕt lËp, mét b¶n sao cña bÊt kú gãi tin nµo chuyªn ®Õn ®Þa chØ multicast ®Òu ®­îc chuyÓn ®Õn tÊt c¶ c¸c m¸y tr¹m thuéc nhãm multicast. Nh­ trªn h×nh vÏ ta thÊy, c¸c líp c¬ b¶n sö dông ®¬n vÞ byte ®Ó ph©n chia ®Þa chØ thµnh phÇn ®Çu vµ phÇn sau. Líp A x¸c ®Þnh ranh giíi gi÷a byte ®Çu tiªn vµ byte thø hai. Líp B x¸c ®Þnh ranh giíi gi÷a byte thø hai vµ byte thø ba, vµ líp C ranh giíi gi÷a byte thø 3 vµ thø 4. 3. TÝnh to¸n c¸c líp cña mét ®Þa chØ PhÇn mÒm IP tÝnh líp cña ®Þa chØ ®Ých mçi khi nã nhËn ®­îc mét gãi tin. V× sù tÝnh to¸n nµy ®­îc lÆp l¹i th­êng xuyªn, nªn nã ph¶i hÕt søc hiÖu qu¶. §Þa chØ Ip gäi lµ ®Þa chØ tù nhËn d¹ng bëi v× líp cña ®Þa chØ cã thÓ tÝnh ®­îc tõ b¶n th©n ®Þa chØ ®ã. Mét phÇn nguyªn nh©n cña viÖc sö dông c¸c bit ®Çu ®Ó biÓu thÞ tõng líp ®Þa chØ thay v× sö dông kho¶ng gi¸ trÞ xuÊt ph¸t tõ viÖc nghiªn cøu sù tÝnh to¸n: sö dông c¸c bit cã thÓ lµm gi¶m thêi gian tÝnh to¸n. §Æc biÖt, mét vµi m¸y tÝnh cã thÓ kiÓm tra c¸c bit nhanh h¬n viÖc so s¸nh gi÷a c¸c sè nguyªn. VÝ dô, trªn m¸y tÝnh cã c¸c lÖnh logic and vµ shift vµ t×m chØ sè, 4 bit ®Çu cã thÓ ®­îc lÊy ra vµ sö dông mét b¶ng chØ sè ®Ó x¸c ®Þnh líp cña ®Þa chØ. H×nh sau minh ho¹ néi dung cña b¶ng sö dông ®Ó tÝnh to¸n. 4 bit ®Çu cña ®Þa chØ ChØ sè (hÖ thËp ph©n) Líp ®Þa chØ 0000 0 A 0001 1 A 0010 2 A 0011 3 A 0100 4 A 0101 5 A 0110 6 A 0111 7 A 1000 8 B 1001 9 B 1010 10 B 1011 11 B 1100 12 C 1101 13 C 1110 14 D 1111 15 E H×nh 3.B¶ng cã thÓ sö dông ®Ó tÝnh c¸c líp ®Þa chØ. 4 bit ®Çu tiªn cña ®Þa chØ ®­îc lÊy ra ®Ó sö dông nh­ lµ chØ sè trong b¶ng. Nh­ trªn b¶ng ta thÊy, 8 tæ hîp b¾t ®Çu b»ng sè 0 thuéc líp A. 4 tæ hîp b¾t ®Çu b»ng 10 thuéc líp B, vµ 2 tæ hîp b¾t ®Çu b»ng 110 thuéc líp C. Mét ®Þa chØ b¾t ®Çu b»ng 111 thuéc líp D vµ cuèi cïng mét ®Þa chØ b¾t ®Çu b»ng 1111 thuéc líp E lµ líp ®Ó dù phßng ch­a sö dông ®Õn. Ký hiÖu thËp ph©n b»ng chÊm MÆc dï c¸c ®Þa chØ IP lµ sè 32 bit, ng­êi sö dông hiÕm khi ®äc hoÆc nhËp gi¸ trÞ vµo ë d¹ng nhÞ ph©n. thay vµo ®ã, khi giao tiÕp víi ng­êi sö dông, phÇn mÒm sö dông d¹ng ®Þa chØ kh¸c thuËn tiÖn h¬n. Gäi lµ d¹ng ký hiÖu thËp ph©n b»ng chÊm (dotted decimal notation), d¹ng nµy gom 8 bit cña sè 32 bit thµnh c¸c gi¸ trÞ thËp ph©n vµ dïng dÊu chÊm ®Ó ph©n chia thµnh c¸c phÇn. H×nh sau minh ho¹ vÝ dô sè nhÞ ph©n vµ vµ c¸c d¹ng thËp ph©n chÊm t­¬ng ®­¬ng. Sè nhÞ ph©n 32 bit ThËp ph©n chÊm t­¬ng ®­¬ng 10000001 00110100 00000110 00000000 129.52.6.0 11000000 00000101 00110000 00000011 192.5.48.3 00001010 00000010 00000000 00100101 10.2.0.37 10000000 00001010 00000010 00000011 128.10.2.3 10000000 10000000 11111111 00000000 128.128.255.0 H×nh 4. vÝ dô vÒ sè 32 bit nhÞ ph©n vµ d¹ng thËp ph©n chÊm t­¬ng ®­¬ng. Mçi byte ®­îc viÕt thµnh sè thËp ph©n vµ dïng dÊu chÊm ®Ó ph©n t¸ch c¸c byte. ThËp ph©n chÊm coi mçi byte lµ mét sè nguyªn nhÞ ph©n kh«ng dÊu. Nh­ trong vÝ dô cuèi cïng, gi¸ trÞ nhá nhÊt cã thÓ lµ 0 xuÊt hiÖn khi toµn bé c¸c bit lµ 0 vµ gi¸ trÞ lín nhÊt cã thÓ lµ 255 khi toµn bé c¸c bit lµ 1. Do vËy, ®Þa chØ thËp ph©n chÊm chØ n»m trong kho¶ng tõ 0.0.0.0 ®Õn 255.255.255.255 4. C¸c líp vµ c¸c ký hiÖu thËp ph©n b»ng chÊm D¹ng thËp ph©n chÊm cã thÓ lµm viÖc tèt víi c¸c ®Þa chØ IP bëi v× nã ph©n chia c¸c phÇn cña ®Þa chØ theo c¸c byte. Trong líp A, 3 byte cuèi t­¬ng øng víi ®Þa chØ phÇn sau cña m¸y tr¹m. t­¬ng tù nh­ vËy, ®Þa chØ líp B cã 2 byte cho ®Þa phÇn sau cña m¸y tr¹m vµ líp C cã 1 byte. Nh­ng kh«ng may lµ viÖc dïng d¹ng thËp ph©n chÊm kh«ng chia thµnh tõng bit ®Ó cãt hÓ thÊy râ c¸c líp ®Þa chØ, c¸c líp ph¶i nhËn biÕt tõ gi¸ trÞ thËp ph©n cña ®Þa chØ. H×nh sau chØ ra kho¶ng gi¸ trÞ thËp ph©n cho mçi líp. Líp Kho¶ng gi¸ trÞ A 0 ®Õn 127 B 127 ®Õn 191 C 192 ®Õn 223 D 224 ®Õn 239 E 240 ®Õn 255 H×nh 5. kho¶ng gi¸ trÞ thËp ph©n thuéc byte ®Çu tiªn cña mçi líp ®Þa chØ Sù ph©n chia c¸c kho¶ng ®Þa chØ C¬ chÕ líp ®Þa chØ IP kh«ng chia ®Þa chØ 32 bit thµnh c¸c kho¶ng b»ng nhau gi÷a c¸c líp, vµ c¸c líp kh«ng cã chøa cïng mét sè m¹ng. VÝ dô, h¬n mét nöa sè ®Þa chØ IP (nh÷ng ®Þa chØ mµ cã bit ®Çu b»ng 0) thuéc líp A. Líp A chØ cã thÓ chøa 128 m¹ng bëi v× bit ®Çu cña ®Þa chØ líp A lµ 0 vµ phÇn ®Çu cña ®Þa chØ nµy lµ 1 byte. Do vËy chØ cã 7 bit cßn l¹i lµ sö dông ®Ó ®¸nh sè c¸c m¹ng. H×nh sau tãm t¾t sè c¸c m¹ng lín nhÊt cã thÓ trong mçi líp vµ sè m¸y tr¹m lín nhÊt trªn mçi m¹ng. Líp ®Þa chØ Sè bit thuéc phÇn ®Çu Sè m¹ng lín nhÊt Sè bit phÇn sau Sè m¸y tr¹m lín nhÊt mçi m¹ng A 7 128 24 16777216 B 14 16384 16 65536 C 21 2097152 8 256 H×nh 6: sè m¹ng lín nhÊt vµ m¸y tr¹m trªn mçi m¹ng víi 3 líp ®Þa chØ IP Nh­ trªn b¶ng ta thÊy, sè bit cho mçi phÇn ®Çu vµ phÇn cuèi cña mçi líp ®Þa chØ quyÕt ®Þnh c¸c sè gi¸ trÞ duy nhÊt cã thÓ cã ®Ó thiÕt lËp. VÝ dô, phÇn ®Çu cña n bit cho phÐp cã 2n sè m¹ng duy nhÊt, trong khi phÇn cuèi cã n bit sÏ cã 2n sè m¸y tr¹m cho mçi m¹ng. 5. N¬i qu¶n lý c¸c ®Þa chØ Trªn toµn bé m¹ng, mçi m¹ng ph¶i cã gi¸ trÞ ®Þa chØ duy nhÊt. §èi víi c¸c m¹ng kÕt nèi Internet toµn cÇu, mét tæ chøc cã thÓ lÊy sè c¸c m¹ng tõ c¸c c«ng ty cung cÊp dÞch vô kÕt nèi Internet. C¸c c«ng ty ®ã gäi lµ nhµ cung cÊp dÞch vô Internet (Internet Service Provider - ISP). C¸c nhµ cung cÊp dÞch vô Internet phèi hîp víi tæ chøc trung t©m lµ n¬i qu¶n lý ®¸nh sè ®i¹ chØ Internet (internet Assigned Number Authority), ®Ó ®¶m b¶o sè cÊp cho mçi m¹ng lµ duy nhÊt trªn toµn m¹ng. Víi liªn m¹ng riªng biÖt, viÖc chän sè cho mçi m¹ng cã thÓ ®­îc quyÕt ®Þnh bëi tæ chøc Êy. §Ó ®¶m b¶o r»ng mçi phÇn ®Çu cña ®Þa chØ lµ duy nhÊt, mét nhãm x©y dùng liªn m¹ng quyÕt ®Þnh viÖc phèi hîp thiÕt lËp c¸c gi¸ trÞ. Th«ng th­êng, ng­êi qu¶n trÞ m¹ng thiÕt lËp phÇn ®Çu ®Þa chØ cho tÊt c¶ c¸c m¹ng trong liªn m¹ng cña c«ng ty ®ã ®Ó ®¶m b¶o c¸c gi¸ trÞ ®ã kh«ng bÞ trïng nhau. III. VÝ dô vÒ mét c¸ch ®¸nh ®Þa chØ Mét vÝ dô sÏ lµm s¸ng tá ý t­ëng vµ gi¶i thÝch viÖc thiÕt lËp c¸c ®Þa chØ trong thùc tÕ. H·y xem xÐt mét tæ chøc chän lùa ®Ó x©y dùng liªn m¹ng TCP/IP gåm cã 4 m¹ng vËt lý. Tæ chøc nµy ph¶i mua c¸c router ®Ó nèi kÕt 4 m¹ng ®ã, vµ sau ®ã ph¶i thiÕt lËp ®Þa chØ IP. §Ó b¾t ®Çu, tæ chøc sÏ chän lùa mét gi¸ trÞ duy nhÊt cho mçi m¹ng ®Ó lµm phÇn ®Çu ®Þa chØ. Khi ®· thiÕt lËp gi¸ trÞ cho phÇn ®Çu cña ®Þa chØ, c¸c gi¸ trÞ sè sÏ ®­îc chän lùa theo líp A, B vµ C tuú vµo kÝch th­íc cña m¹ng vËt lý. Th«ng th­êng c¸c m¹ng thiÕt lËp ®Þa chØ thuéc líp C trõ phi líp B thùc sù cÇn thiÕt cßn líp A th× hiÕm khi ®­îc lùa chän bëi rÊt Ýt m¹ng cã thÓ chøa tíi 65536 m¸y tr¹m. §èi víi m¹ng kÕt nèi Internet toµn cÇu, nhµ cung cÊp dÞch vô sÏ thùc hiÖn viÖc chän lùa. §èi víi c¸c liªn m¹ng lÎ, ng­êi qu¶n trÞ m¹ng sÏ lùa chän líp ®Þa chØ. H·y ®Ó ý vÝ dô vÒ liªn m¹ng riªng lÎ ®· nãi ë trªn. ng­êi qu¶n trÞ m¹ng sÏ ­íc tÝnh kÝch th­íc cña c¸c m¹ng vËt lý vµ dïng c¸c kÝch th­íc ®ã ®Ó chän lùa phÇn ®Çu. NÕu tæ chøc ®ã mong muèn mét m¹ng nhá, hai m¹ng kÝch th­íc trung b×nh vµ mét m¹ng lín, ng­êi qu¶n trÞ m¹ng cã thÓ thiÕt lËp phÇn ®Çu ®Þa chØ thuéc líp C (192.5.48), hai m¹ng cã phÇn ®Çu ®Þa chØ thuéc líp B (vÝ dô 128.10 vµ 128.211), vµ mét m¹ng ®Þa chØ phÇn ®Çu thuéc líp A(vÝ dô 10). H×nh 7 minh ho¹ mét liªn m¹ng víi 4 m¹ng vËt lý ®· ®­îc thiÕt lËp phÇn ®Çu cña ®Þa chØ, vµ vÝ dô vÒ ®Þa chØ IP thiÕt lËp cho m¸y tr¹m. Prefix 128.10 Prefix 128.211 128.10.0.1 128.10.0.2 128.211.28.4 128.211.6.115 Prefix 10 Prefix192.5.48 192.5.48.85 192.5.48.3 10.0.0.49 10.0.0.37 H×nh 7 : vÝ dô vÒ liªn m¹ng riªng lÎ víi c¸c ®Þa chØ IP thiÕt lËp cho c¸c m¸y tr¹m. KÝch th­íc cña c¸c ®¸m mÊy biÓu thÞ cho c¸c m¹ng vËt lý t­¬ng øng víi sè m¸y tr¹m nèi kÕt vµo mçi m¹ng; kÝch th­íc cña mçi m¹ng quyÕt ®Þnh líp ®Þa chØ thiÕt lËp. Nh­ trªn h×nh vÏ ta thÊy, ®Þa chØ IP thiÕt lËp cho c¸c m¸y tr¹m lu«n b¾t ®Çu víi phÇn ®Çu lµ gi¸ trÞ mµ ®· thiÕt lËp cho m¹ng vËt lý cña m¸y tr¹m ®ã. PhÇn sau cña ®Þa chØ ®­îc thiÕt lËp bëi ng­êi qu¶n trÞ m¹ng côc bé cã thÓ lÊy gi¸ trÞ bÊt kú. Trong vÝ dô, hai m¸y tr¹m nèi víi m¹ng cã gi¸ trÞ ®Çu 129.10 cã gi¸ trÞ phÇn sau lµ 1 vµ 2. MÆc dï nhiÒu qu¶n trÞ m¹ng chän gi¸ trÞ phÇn sau theo thø tù, nh­ng ®Þa chØ IP kh«ng b¾t buéc ph¶i lµm nh­ vËy. Sù thiÕt lËp ®Þa chØ trong vÝ dô chØ ra r»ng cã thÓ lÊy gi¸ trÞ phÇn sau tuú ý nh­ lµ 37 hoÆc 85. IV .§Þa chØ IP ®Æc biÖt Cïng víi viÖc thiÕt lËp ®Þa chØ cho mçi m¸y tr¹m, viÖc cã mét sè ®Þa chØ cã thÓ sö dông ®Ó biÓu diÔn c¸c m¹ng hoÆc mét tËp c¸c m¸y tÝnh còng kh¸ lµ thuËn tiÖn. IP ®­a ra mét tËp c¸c ®Þa chØ ®Æc biÖt t¹o ra ®Ó dù tr÷. §ã lµ, ®Þa chØ ®Æc biÖt mµ kh«ng bao giê ®­îc ®Æt cho m¸y tr¹m. Trong phÇn nµy chóng ta sÏ xem xÐt c¶ vÒ có ph¸p vµ ý nghÜa cña c¸c ®Þa chØ ®Æc biªt nµy. 1. §Þa chØ m¹ng Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n ®­a ra c¸c d¹ng ®Þa chØ ®Æc biÖt cã thÓ nhËn thÊy qua h×nh sau – sÏ rÊt thuËn tiÖn khi cã mét ®Þa chØ cã thÓ sö dông ®Þa chØ phÇn ®Çu ®Ó biÓu diÔn ®Þa chØ cho mét m¹ng cô thÓ. IP ®­a ra ®Þa chØ m¸y tr¹m lµ 0 vµ sö dông nã ®Ó biÓu diÔn mét m¹ng. Do ®ã, ®Þa chØ 128.211.0,0 biÓu diÔn m¹ng mµ ®· thiÕt lËp ®Þa chØ líp B víi phÇn ®Çu ®Þa chØ lµ 128.211. §Þa chØ m¹ng dïng ®Ó chØ ®Õn b¶n th©n m¹ng ®ã mµ kh«ng ph¶i lµ m¸y tr¹m nµo nèi víi m¹ng ®ã. Do vËy, ®Þa chØ m¹ng kh«ng bao giê nªn xuÊt hiÖn lµ ®Þa chØ ®Ých trong gãi tin. 2. §Þa chØ qu¶ng b¸ trùc tiÕp §«i khi, rÊt thuËn tiÖn khi cã thÓ göi mét gãi tin ®Õn tÊt c¶ c¸c m¸y tr¹m thuéc cïng mét m¹ng vËt lý. §Ó lµm cho viÖc truyÒn toµn m¹ng dÔ dµng, IP ®Þnh nghÜa ra mét ®Þa chØ qu¶ng b¸ trùc tiÕp (directed broadcast address) cho mçi m¹ng vËt lý. Khi mét gãi tin ®­îc göi ®Õn ®Þa chØ qu¶ng b¸ trùc tiÕp, mét gãi tin sÏ ®­îc truyÒn qua liªn m¹ng ®Õn khi nã ®Õn ®­îc m¹ng cÇn thiÕt. Gãi tin sau ®ã sÏ ®­îc truyÒn ®Õn tÊt c¶ c¸c m¸y tr¹m thuéc m¹ng ®ã. §Þa chØ qu¶ng b¸ trùc tiÕp cã d¹ng phÇn ®Çu lµ ®Þa chØ cña m¹ng vµ phÇn sau gåm toµn sè 1. §Ó ®¶m b¶o mçi m¹ng cã thÓ trùc tiÕp thùc hiÖn viÖc qu¶ng b¸, IP dù tr÷ ®Þa chØ m¸y tr¹m cã chøa toµn bit 1. Ng­êi qu¶n trÞ m¹ng ph¶i kh«ng ®­îc thiÕt lËp ®Þa chØ m¸y tr¹m gåm toµn 0 hoÆc 1 hoÆc phÇn mÒm cã thÓ bÞ háng. NÕu phÇn cøng m¹ng hç trî qu¶ng b¸, viÖc qu¶ng b¸ trùc tiÕp sÏ ®­îc thùc hiÖn nhê phÇn cøng. Trong tr­êng hîp ®ã, sù truyÒn tin cña mét gãi tin sÏ tíi tÊt c¶ c¸c m¸y tÝnh trong m¹ng. Khi viÖc qu¶ng b¸ trùc tiÕp kh«ng ®­îc thùc hiÖn bëi phÇn cøng trong m¹ng, phÇn mÒm ph¶i thùc hiÖn viÖc truyÒn tõng b¶n sao cña gãi tin ®ã ®Õn tõng m¸y tr¹m trªn m¹ng. 3. §Þa chØ qu¶ng b¸ giíi h¹n ThuËt ng÷ qu¶ng b¸ giíi h¹n ®Ó chØ viÖc qu¶ng b¸ chØ thùc hiÖn trong mét m¹ng vËt lý; th«ng tôc chóng ta cã thÓ gäi ®ã lµ qu¶ng b¸ giíi h¹n víi ®­êng d©y ®¬n (single wire). Qu¶ng b¸ giíi h¹n ®­îc thùc hiÖn trong qu¸ tr×nh khëi ®éng cña m¸y tÝnh khi nã ch­a biÕt gi¸ trÞ sè cña m¹ng. IP dù tr÷ ®Þa chØ gåm toµn c¸c bit 1 ®Ó quy ®Þnh qu¶ng b¸ giíi h¹n. Do vËy, IP sÏ thùc hiÖn göi bÊt kú gãi tin nµo mµ cã ®Þa chØ gåm toµn bit 1 trªn toµn m¹ng côc bé. 4. §Þa chØ cña m¸y tÝnh nµy Mét m¸y tÝnh cÇn biÕt ®Þa chØ IP cña nã ®Ó göi hoÆc nhËn c¸c gãi tin truyÒn ®i liªn m¹ng bëi mçi gãi tin cÇn cã ®Þa chØ nguån vµ ®Ých. Bé giao thøc TCP/IP cã c¸c giao thøc cho phÐp m¸y tÝnh cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc ®Þa chØ IP cña nã khi m¸y tÝnh ®­îc khëi ®éng. ThËt lµ thó vÞ v× c¸c giao thøc khëi ®éng sö dông IP ®Ó kÕt nèi. Khi dïng c¸c giao thøc khëi ®éng ®ã, m¸y tÝnh kh«ng thÓ cung cÊp ®Þa chØ IP nguån chÝnh x¸c. §Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu nµy, IP dù tr÷ mét ®Þa chØ gåm toµn c¸c sè 0 ®Ó chØ ®Þa chØ cña m¸y tÝnh nµy. 5. §Þa chØ lÆp quay l¹i IP ®Þnh nghÜa mét ®Þa chØ lÆp quay l¹i ®­îc sö dông ®Ó kiÓm tra c¸c øng dông cña m¹ng. nh÷ng ng­êi lËp tr×nh th­êng sö dông kiÓm tra lÆp quay l¹i cho viÖc t×m lçi ban ®Çu víi c¸c øng dông m¹ng võa ®­îc viÕt. §Ó thùc hiÖn kiÓm tra lÆp quay l¹i, ng­êi lËp tr×nh cÇn cã hai øng dông mµ ®Þnh giao tiÕp víi nhau qua m¹ng. Mçi øng dông cÇn cã phÇn m· lÖnh thùc hiÖn viÖc t­¬ng t¸c víi phÇn mÒm giao thøc TCP/IP. Thay v× viÖc ph¶i thùc hiÖn tõng ch­¬ng tr×nh trªn c¸c m¸y kh¸c nhau, ng­êi lËp tr×nh cã thÓ ch¹y c¶ hai ch­¬ng tr×nh trªn mét m¸y tÝnh vµ chØ dÉn chóng thùc hiÖn ®Þa chØ IP lÆp quay l¹i khi kÕt nèi. Khi mét øng dông göi d÷ liÖu ®Õn mét øng dông kh¸c, d÷ liÖu truyÒn qua c¸c ng¨n xÕp giao thøc ®Ó ®Õn ch­¬ng tr×nh kia. Do vËy, ng­êi lËp tr×nh cã thÓ kiÓm tra ch­¬ng tr×nh øng dông cña m×nh mét c¸ch nhanh chãng kh«ng cÇn ch¹y trªn hai m¸y tÝnh vµ kh«ng cÇn truyÒn c¸c gãi tin qua m¹ng. IP dù tr÷ líp A víi phÇn ®Çu ®Þa chØ m¹ng lµ 127 cho sö dông víi lÆp quay l¹i. §Þa chØ cña m¸y tr¹m sö dông víi 127 lµ kh«ng x¸c ®Þnh – tÊt c¶ c¸c ®Þa chØ m¸y tr¹m lµ nh­ nhau. Theo quy ­íc ng­êi lËp tr×nh th­êng sö dông ®Þa chØ m¸y tr¹m lµ 1 cã d¹ng 127.0.0.1 lµ phæ biÕn nhÊt cho lÆp quay l¹i. Trong suèt qu¸ tr×nh kiÓm tra lÆp quay l¹i kh«ng cã mét gãi tin nµo ra khái m¸y tÝnh – phÇn mÒm IP chØ truyÒn gãi tin tõ øng dông nµy sang øng dông kia. KÕt qu¶, ®Þa chØ lÆp quay l¹i kh«ng bao giê xuÊt hiÖn trong gãi tin truyÒn qua m¹ng. Tãm t¾t c¸c ®Þa chØ IP ®Æc biÖt B¶ng sau tãm t¾t c¸c d¹ng ®Þa chØ ®Æc biÖt. Prefix Suffix KiÓu ®Þa chØ Môc ®Ých Toµn sè 0 Toµn sè 0 Cho m¸y tÝnh nµy Sö dông khi khëi ®éng Gi¸ trÞ m¹ng Toµn sè 0 M¹ng X¸c ®Þnh mét m¹ng Gi¸ trÞ m¹ng Toµn sè 1 Qu¶ng b¸ trùc tiÕp Qu¶ng b¸ trªn mét m¹ng x¸c ®Þnh Toµn sè 1 Toµn sè 1 Qu¶ng b¸ giíi h¹n Qu¶ng b¸ trªn mét m¹ng côc bé 127 B©t kú LÆp quay l¹i KiÓm tra B¶ng tãm t¾t c¸c d¹ng ®Þa chØ ®Æc biÖt. Chóng ta ®· nãi r»ng ®Þa chØ ®Æc biÖt lµ ®Ó dù tr÷ vµ kh«ng bao giê dïng ®Ó thiÕt lËp cho m¸y tr¹m. H¬n n÷a, mçi ®Þa chØ ®Æc biÖt nµy bÞ giíi h¹n trong mét sö dông. VÝ dô, ®Þa chØ qu¶ng b¸ kh«ng bao giê ®­îc xuÊt hiÖn trong ®Þa chØ nguån cña gãi tin vµ ®Þa chØ toµn 0 ph¶i kh«ng ®­îc sö dông sau khi m¸y tÝnh thùc hiÖn xong viÖc khëi ®éng vµ ®· cã mét ®Þa chØ IP. 6. D¹ng ®Þa chØ qu¶ng b¸ Berkeley Tr­êng ®¹i häc California t¹i Berkeley ph¸t triÓn vµ ph©n phèi viÖc bæ sung giao thøc TCP/IP nh­ lµ mét phÇn cña BSD UNIX. Sù bæ sung BSD cã nh÷ng ®Æc tÝnh kh«ng chuÈn nªn cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn viÖc thùc hiÖn x¶y ra sau. Thay v× viÖc sö dông phÇn sau ®Þa chØ gåm toµn 1 ®Ó biÓu diÔn ®Þa chØ qu¶ng b¸ trùc tiÕp, sù bæ sung cña Berkeley sö dông phÇn sau gåm toµn sè 0. C¸c d¹ng ®Þa chØ ®ã gäi lµ qu¶ng b¸ berkeley (Berkeley broadcast). NhiÒu nhµ chÕ t¹o m¸y tÝnh thùc hiÖn c¸c phÇn mÒm TCP/IP ®Çu tiªn cña hä theo bæ sung cña Berkeley, vµ mét sè n¬i vÉn sö dông qu¶ng b¸ Berkeley. Mét vµi thùc hiÖn TCP/IP víi c¸c th«ng sè cÊu h×nh cho phÐp chän lùa gi÷a chuÈn TCP/IP hoÆc d¹ng Berkeley; rÊt nhiÒu sù th