Đồ án Nghiên cứu các giao thức liên mạng IP và ứng dụng của nó trong Internet

iệc chuyển tải đầy đủ thông tin đến một vùng tự trị AS với các chính sách định tuyến cần thiết, [11]. D. Quá trình xử lý định tuyến Để hiểu rõ quá trình xử lý định tuyến ta xét ví dụ như Hình 3.7. Trong ví dụ này ta giả sử có 4 mạng nối với nhau thông qua các bộ định tuyến R1, R2, R3. Trong mỗi bộ định tuyến sẽ có các bảng định tuyến ghi rõ các đường đi, địa chỉ của mạng mà mình cần tới. Ở đây ta xét bảng định tuyến của R2 thể hiện ở Bảng 3.5. Nó cho biết đường đi mà bộ định tuyến R2 sử dụng. Bởi vì R2 nối trực tiếp vào các mạng 20.0.0.0 và 30.0.0.0, nó có thể sử dụng phương pháp phát chuyển trực tiếp để gửi tin tức hay dữ liệu tới một máy trên các mạng này. Ví dụ nếu có một gói tin gửi cho một máy trên mạng 40.0.0.0, R2 sẽ chuyển nó tới địa chỉ của bộ định tuyến R3 là 30.0.0.2, kế tiếp R3 sẽ phát chuyển gói tin một cách trực tiếp tới máy tính thuộc mạng 40.0.0.0. Gói tin từ R2 có thể đến được địa chỉ 30.0.0.2 bởi vì cả R2 và R3 đều được nối trực tiếp vào mạng 30.0.0.0. Hay một gói tin muốn gửi đến một máy thuộc mạng 10.0.0.0 thì bộ định tuyến R2 sẽ chuyển nó tới địa chỉ của bộ định tuyến R1 là 20.0.0.1, từ đó R1 sẽ chuyển datagram trực tiếp tới máy thuộc mạng 10.0.0.0. Do cả R1 và R2 đều nối trực tiếp với mạng 20.0.0.0 nên gói tin từ R2 có thể tới được địa chỉ 20.0.0.1. Tương tự như thế mà ở các bộ định tuyến R1 và R3 cũng có 1 bảng định tuyến từ đó giúp 4 mạng trên có thể liên thông với nhau, [10]. Hình 3.7. Mô hình 4 mạng nối với nhau qua 3 bộ định tuyến Bảng 3.5. Bảng định tuyến của R2 Mạng cần đến Định tuyến đến địa chỉ 20.0.0.0 Phát trực tiếp đến 20.0.0.2 30.0.0.0 Phát trực tiếp đến 30.0.0.1 10.0.0.0 20.0.0.1 40.0.0.0 30.0.0.2 Nguồn: luận văn tốt nghiệp, “ Giao thức IP và ứng dụng trong công nghệ VoIP”, Ngô Minh Khánh. 3.2.4. Địa chỉ IPv4 Trong việc truyền thông tin trên liên mạng Internet, thì điều cốt yếu là các gói tin phải đi tới đúng đích. Do đó, việc xác định đúng và duy nhất một host cho truyền thông là vô cùng quan trọng. Giao thức IP cung cấp một phương pháp đánh địa chỉ cho phép làm điều đó. Mỗi một host trên mạng tại một thời điểm được nhận dạng bằng một địa chỉ IP phiên bản 4 duy nhất không trùng lặp với bất kỳ host nào khác. Mỗi địa chỉ IPv4 là một số nguyên 32 bit biểu diễn dưới dạng 4 octets phân cách nhau bằng dấu chấm. 3.2.4.1. Các thành phần của địa chỉ IPv4 Cũng giống như các giao thức lớp mạng khác, địa chỉ IP dùng để định tuyến cho các IP datagram đi đến đích mong muốn. Địa chỉ IP được coi như là ký tự nhận dạng duy nhất để phân biệt các host trên mạng với nhau và giúp xác định vị trí chính xác của các máy trong mạng. Mỗi host trên mạng được ấn định một địa chỉ IP 32 bit duy nhất gồm 2 phần chính: chỉ số mạng và chỉ số host. Chỉ số mạng dùng để xác định mạng và chỉ số này phải do trung tâm thông tin mạng InterNIC (Internet Network Information Center) phân phối, nếu mạng này thuộc liên mạng. Nhà cung cấp dịch vụ liên mạng ISP (Internet Service Provide) có thể có được các khối địa chỉ mạng từ InterNIC và chính nó cũng có thể phân phối vùng địa chỉ khi cần thiết. Chỉ số host dùng để nhận dạng host, phần này được ấn định bởi nhà quản lý mạng cục bộ. 3.2.4.2. Biểu diễn địa chỉ IPv4 Địa chỉ IPv4 là một nhóm gồm 32 bit chia làm 4 nhóm, mỗi nhóm gồm 8 bit. Mỗi một bit trong nhóm có một trọng số nhị phân theo thứ tự các bittương ứng: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1. Bốn nhóm bit này chia làm 2 phần: phần mạng và phần host. Phần mạng là duy nhất trên toàn liên mạng, còn phần host là duy nhất trong một mạng. Cấu trúc địa chỉ IPv4 được diễn tả cụ thể trong Hình 3.8. Nguồn: luận văn tốt nghiệp,“ Nghiên cứu giao thức TCP/IP và ứng dụng của TCP/IP”, Trần Thị Bích Ngọc Hình 3.8. Cấu trúc chung của một địa chỉ IPv4 Địa chỉ IPv4 nếu biểu diễn đúng thì gồm 32 bit 0 hoặc 1 đứng gần nhau và cứ 8 bit thì cách nhau một dấu chấm. Nhưng biểu diễn như thế thì quá dài và không được tiện lợi, vì thế địa chỉ IPv4 thường được biểu diễn dưới dạng thập phân giúp dễ nhớ. Ở dạng thập phân, địa chỉ IPv4 gồm các số cách nhau bởi dấu chấm. Mỗi số có giá trị nhỏ nhất là 0 (các bit trong nhóm của địa chỉ dạng nhị phân đều là 0) và giá trị lớn nhất là 255 (các bit của nhóm địa chỉ nhị phân đều là 1), [9, tr 121]. Phép toán giúp chuyển đổi địa chỉ dạng thập phân sang điạ chỉ nhị phân và ngược lại đó là trừ dần và cộng dồn. Quy tắc chuyển thập phân thành nhị phân (quy tắc trừ dần): lấy số thập phân trừ dần với các số 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1. Nếu trong phép trừ, số trừ mà lớn hơn hoặc bằng số bị trừ thì ta được 1, còn nếu số trừ nhỏ hơn số bị trừ thì ta có số 0. Sau khi thực hiện xong các phép trừ, ta được số nhị phân là các số 1 và 0 xếp theo trình tự của các phép trừ. Ví dụ ta lấy một số dạng thập phân là 199 khi chuyển qua nhị phân tính theo trong Bảng 3.6. Bảng 3.6. Ví dụ về phương pháp trừ dần 2n (n=0 à7) 128 64 32 16 8 4 2 1 Trừ dần 199-128 = 71 71-64=7 7-4=3 3-2=1 1-1= 0 Nhị phân 1 1 0 0 0 1 1 1 Nguồn: luận văn tốt nghiệp,“ Nghiên cứu giao thức TCP/IP và ứng dụng của TCP/IP”, Trần Thị Bích Ngọc Kết quả ta có số nhị phân: 11000111. Ngược lại, ta có thể đổi số nhị phân sang thập phân theo phương pháp cộng dồn. Ta thực hiện lấy từng con số cuả số nhị phân nhân với các số 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1 theo thứ tự. Sau đó, cộng dồn tất cả các kết quả lại ta sẽ được số thập phân tương ứng. Ví dụ, lấy số nhị phân thu được từ kết quả cuả phép tính trên là 11000111 chuyển lại thành số thập phân theo quy tắc cộng dồn trong Bảng 3.7, [3]. Bảng 3.7. Ví dụ về phương pháp cộng dồn 2n (n=0 à7) 128 64 32 16 8 4 2 1 Nhị phân 1 1 0 0 0 1 1 1 Cộng dồn 128 64 0 0 0 4 2 1 Nguồn: luận văn tốt nghiệp,“ Nghiên cứu giao thức TCP/IP và ứng dụng của TCP/IP”, Trần Thị Bích Ngọc Sau khi cộng dồn: 128 + 64 + 4 + 2 + 1 = 199 ta được số thập phân ban đầu. Từ đó, dựa vào cấu trúc địa chỉ để tính số mạng và số host theo công thức sau: Số mạng = 2(số bit biểu diễn) Số host = 2(số bít biểu diễn thật sự) – 2 ( 1 địa chỉ quảng bá và 1 địa chỉ mạng). Trên công thức tính số host ta trừ đi 2 là vì 2 địa chỉ này không được dùng. Nó gồm một địa chỉ quảng bá là địa chỉ IP có phần host chỉ gồm các bit 1. Nó được dùng khi phát dữ liệu tới tất cả các máy trong một mạng cụ thể và một địa chỉ mạng với vùng host trong địa chỉ IP chỉ toàn là bit 0. Ví dụ ở địa chỉ IP 192.168.1.1 thuộc lớp C thì có địa chỉ quảng bá là: 192.168.1.255 và địa chỉ mạng là: 192.168.1.0. Biểu diễn địa chỉ IP 192.168.1.1 dưới dạng nhị phân và thập phân được thể hiện trong Bảng 3.8. Bảng 3.8. Biểu diễn địa chỉ IP dưới dạng nhị phân và thập phân Dưới dạng nhị phân 11000000 10100110 00000001 00000001 Dưới dạng thập phân 192 . 168 . 1 . 1 3.2.4.3. Các lớp địa chỉ IPv4 Địa chỉ IP được chia thành 5 lớp là A, B, C, D, E để phù hợp với mục đích và độ lớn khác nhau của từng loại mạng trên liên mạng Internet. Trong đó 3 lớp dành cho mục đích thương mại là A, B, C. Lớp D và E dùng để dự trữ cho tương lai và để nghiên cứu. Trong lớp A, chỉ số phần mạng nằm trong octet đầu tiên gồm 8 bit. Còn 3 Octet còn lại là phần host. Vì thế, số lượng mạng ở lớp A là ít nhất chỉ có tối đa là: 27 – 2 =126 mạng (từ 1–126). Nhưng số lượng host ở lớp A là nhiều nhất với: 224– 2 = 16.777.214 host. Vì vậy địa chỉ lớp A thường dùng cho mạng có số lượng host lớn thường là công ty lớn đa quốc gia. Ví dụ một địa chỉ host trong lớp A là: 10.2.3.4 thuộc mạng 10.0.0.0. Hình 3.8 mô tả chi tiết mạng lớp A. Hình 3.8. Mô tả mạng lớp A Trong lớp B, chỉ số mạng nằm trong 2 octet đầu gồm 16 bit. Còn lại, Octet thứ 3 và 4 là phần host. Điạ chỉ lớp B dùng cho các mạng trung bình vì số lượng host trong một mạng của nó tối đa là 216 - 2 = 65.534 host và có thể định danh tới 16384 mạng con. Ví dụ một địa chỉ host trong lớp B là:172.168.1.2 thuộc mạng 172.168.0.0. Mạng lớp B được mô tả trong Hình 3.9. Hình 3.9. Mô tả mạng lớp B Trong lớp C, chỉ số mạng nằm trong 3 octet đầu. Người ta thường dùng địa chỉ lớp C cho các mạng nhỏ, do số host trong mạng này rất ít (số host tối đa trong một mạng là 28-2 = 254 host ). Vì địa chỉ lớp C thì chỉ dùng có một octet cuối cho phần host, còn 3 octet đầu được sử dụng cho phần mạng, nên ở lớp C có thể định danh tới 2.097.152 mạng con. Ví dụ một địa chỉ host thuộc lớp C là: 192.168.1.3 thuộc mạng 192.168.1.0. Hình 3.10 sẽ mô tả mạng lớp C. Hình 3.10. Mô tả mạng lớp C Còn lại địa chỉ lớp D dùng cho địa chỉ multicast tức là gửi gói tin tới một nhóm các host trên một mạng khi các host đó tham gia vào nhóm địa chỉ multicast, còn lớp E sử dụng cho thí nghiệm và dự phòng cho tương lai. Để phân biệt các lớp địa chỉ mạng, dựa trên các bit đầu tiên của octet đầu tiên. Ta có qui tắc octet đầu: “các lớp có thể được xác định bằng việc kiểm tra octet đầu tiên của địa chỉ. Nếu bit đầu của octet đầu là 0 thì địa chỉ này thuộc phân lớp A. Nếu 2 bit đầu của octet đầu là 10 thì địa chỉ này thuộc phân lớp B, khi 3 bit đầu của octet đầu là 110 thì địa chỉ này thuộc phân lớp C, nếu 4 bit đầu của octec đầu là 1110 thì địa chỉ này thuộc lớp D và khi 4 bit đầu của octec đầu là 11110 thì địa chỉ này thuộc phân lớp E”. Việc phân biệt này, cũng như những đặc điểm cơ bản của các lớp địa chỉ mạng IPv4 được trình bày trong Bảng 3.9. Bảng 3.9. Phân biệt các lớp địa chỉ IPv4 Lớp Các bit đặc trưng octec đầu Số lượng mạng Số lượng host mỗi mạng Biểu diễn bằng thập phân A 0 126 16.777.214 1.0.0.0 – 126.255.255.255 B 10 16.384 65.534 128.0.0.0 – 191.255.255.255 C 110 2.097.152 254 192.0.0.0 – 223.255.255.255 D 1110 224.0.0.0 - 239.255.255.255 E 11110 240.0.0.0 -254.255.255.255 Nguồn: Hình 3.6, trang 50, giáo trình mạng máy tính, Th.S Phạm Thế Quế Ở đây, địa chỉ mạng 127.0.0.0 không được sử dụng vì địa chỉ mạng này (127.0.0.1à127.255.255.255 ) là địa chỉ dành cho các máy chủ trao đổi thông tin với nhau. Ngoài ra, địa chỉ 127.0.0.1 còn dùng để đặt trong phạm vi một máy tính. Nó chỉ có giá trị cục bộ (trong phạm vi một máy tính). Thông thường khi cài đặt giao thức IP thì máy tính sẽ được gán địa chỉ 127.0.0.1. Địa chỉ này thông thường để kiểm tra xem giao thức IP trên máy hiện tại có hoạt động không. Ngoài ra, còn có các vùng địa chỉ dành riêng cho mạng cục bộ không nối kết trực tiếp Internet: các mạng cục bộ không kết nối trực tiếp vào mạng Internet có thể sử dụng các địa chỉ mạng sau để đánh địa chỉ cho các máy tính trong mạng nội bộ là: lớp A từ 10.0.0.0 à 10.255.255.255, lớp B từ 172.16.0.0 à 172.31.255.255 và lớp C: 192.168.0.0 à 192.168.255.255, [9, tr 121 -123]. 3.2.4.4. Mặt nạ địa chỉ mạng IPv4 Để phân biệt các địa chỉ IP thuộc lớp nào thì mặt nạ địa chỉ mạng được sử dụng. Mỗi một lớp địa chỉ có một mặt nạ địa chỉ mạng giúp máy tính có thể hiểu được 1 địa chỉ IP thuộc mạng nào. Mặt nạ được sử dụng để tách riêng phần chỉ số mạng và chỉ số host trong mỗi địa chỉ mạng. Mặt nạ mạng tuân thủ nguyên tắc giống địa chỉ IP và phương pháp phân lớp, có nghĩa là mặt nạ mạng cũng gồm 32 bit chia làm 4 nhóm mô tả phần địa chỉ mạng và phần địa chỉ host. Mặt nạ mạng được thiết lập bằng cách gán giá trị 1 cho tất cả các bit nằm trong octet nhận dạng mạng, gán giá trị 0 cho tất cả các bit thuộc octet nhận dạng host. Do đó, nếu biểu diễn theo dạng thập phân thì mỗi nhóm số trong 4 nhóm có giá trị lớn nhất là 255 và nhỏ nhất là 0. Hình 3.12, Hình 3.13 và Hình 3.14 trình bày cấu trúc mặt nạ địa chỉ mạng của mỗi lớp mạng. Hình 3.12. Cấu trúc mặt nạ mạng lớp A Hình 3.13. Cấu trúc mặt nạ mạng lớp B Hình 3.14. Cấu trúc mặt nạ mạng lớp C 3.2.4.5. Địa chỉ mạng con IPv4 Do số lượng địa chỉ IPv4 là có giới hạn và do sự phát triển quá nhanh của mạng, nên số lượng địa chỉ IPv4 hiện nay gần như cạn kiệt, vì thế cần phải có biệt pháp nhằm tiết kiệm địa chỉ IPv4. Vì thế, phương pháp phân chia mạng đã được sử dụng, các mạng IP có thể chia thành các mạng nhỏ hơn gọi là mạng con, việc phân chia này nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng và đảm bảo kỹ thuật, giúp giảm số lượng địa chỉ IPv4 dư thừa không cần thiết. Với việc phân chia mạng còn giúp cho các nhà quản lý mạng điều hành mạng được dễ dàng hơn và giảm thiểu lượng địa chỉ IP dư thừa không sử dụng. Hình 3.15 thể hiện việc mượn các bit trong phần host của mạng chính để tạo thành phần mạng trong mạng con. Ta xét ví dụ lấy một mạng từ mạng B với địa chỉ mạng là 172.16.0.0 với phần mạng là 2 octet đầu tiên còn phần host nằm ở 2 octec sau, thì việc chia mạng con như sau. Hình 3.15. Tạo mạng con từ địa chỉ mạng B Các mạng con được quản lý nội bộ giúp phát các bản tin quảng bá nội bộ dễ dàng hơn mà không cần qua các bộ định tuyến, thế giới bên ngoài coi nó như một mạng độc lập và không biết được cấu trúc bên trong của nó. Các mạng con này được phân biệt bên trong mạng chính. Vì vậy, địa chỉ mạng con chính là địa chỉ mạng chính phân chia ra. Một địa chỉ mạng có thể phân thành nhiều mạng con, ví dụ Hình 3.16 thể hiện các mạng 172.16.1.0, 172.16.2.0, 172.16.3.0, 172.16.4.0 đều là những mạng con của mạng 172.16.0.0. Nguồn:“ Bài giảng Mạng số liệu”, Th.S Võ Trường Sơn, ĐH GTVT2 Hình 3.16. Các mạng con của mạng 172.16.0.0 nối với nhau Mạng con được tạo ra bằng cách mượn các bit trong phần địa chỉ host của mạng chính và ấn định chúng như là phần mạng trong mạng con, số bit mượn càng nhiều thì số lượng mạng con tạo ra càng nhiều, nhưng số lượng host sẽ giảm. Từ đó, ta xác định được phần mạng mới và phần host mới của mạng mới gọi là mạng con. Số lượng các bit trong trường mạng con thay đổi tùy theo sự ấn định của nhà quản lý. Việc ấn định này xuất phát từ cấu trúc riêng của mỗi mạng và cũng tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Bảng 3.10 và Bảng 3.11 cho ta các chỉ số tham khảo để quy hoạch các mạng con cho các mạng thuộc lớp B và cho các mạng thuộc lớp C, [9, 123-126]. Bảng 3.10. Bảng thảm khảo mạng con lớp B Số bit mượn Mặt nạ mạng con Số mạng con Số host/mỗi mạng con 1 255.255.128.0 2 32766 2 255.255.192.0 4 16382 3 255.255.224.0 8 8190 4 255.255.240.0 16 4094 5 255.255.248.0 32 2046 6 255.255.252.0 64 1022 7 255.255.254.0 128 510 8 255.255.255.0 256 254 9 255.255.255.128 512 126 10 255.255.255.192 1024 62 11 255.255.255.224 2048 30 12 255.255.255.240 4096 14 13 255.255.255.248 8192 6 14 255.255.255.252 16384 2 Bảng 3.11. Bảng tham khảo mạng con lớp C Số bit mượn Mặt nạ mạng con Số mạng con Số host/mỗi mạng con 1 255.255.255.128 2 126 2 255.255.255.192 4 62 3 255.255.255.224 8 30 4 255.255.255.240 16 14 5 255.255.255.248 32 6 6 255.255.255.252 64 2 3.2.4.6. Mặt nạ địa chỉ mạng con IPv4 Mạng con được tạo ra từ các mạng chính nhờ việc mượn bit, và việc phân biệt được các địa chỉ mạng con với các địa chỉ mạng chính đó là nhờ vào mặt nạ địa chỉ mạng con. Mặt nạ địa chỉ mạng con cũng có cách thiết lập như một mặt nạ mạng bình thường là gồm 32 bit và các bit trong phần mạng đều bằng 1, các bit trong phần host đều bằng 0. Mặt nạ mạng con sẽ có các bit trong phần mạng của mạng chính và phần mạng của mạng con đều có giá trị là bằng 1, các bit trong phần host còn lại có giá trị là 0. Việc biểu diễn 1 mặt nạ địa chỉ mạng con cũng giống như biểu diễn một địa chỉ IP gồm 4 octec, mỗi octec cách nhau bằng đấu chấm. Việc thiết lập này được thể hiện trong Hình 3.17. Hình 3.17. Ví dụ mặt nạ mạng con trong địa chỉ lớp B 3.2.4.7. Phương pháp nhận dạng địa chỉ mạng con IPv4 Bộ định tuyến sử dụng mặt nạ mạng để xác định địa chỉ mạng mà gói dữ liệu cần chuyển tới. Việc này được thực hiện bằng cách: bộ định tuyến sẽ trích lấy địa chỉ đích IP từ gói dữ liệu gửi tới, để nhận dạng địa chỉ này thuộc mạng con nào thì nó thực hiện phép toán logic "và” của địa chỉ IP với mặt nạ mạng con. Phép toán “và” có nguyên tắc thực hiện được thể hiện trong Bảng 3.12. Bảng 3.12. Bảng cách tính của phép toán “và” Giá trị 1 1 1 0 0 Giá trị 2 1 0 1 0 Kết quả phép và 1 0 0 0 Nguồn: luận văn tốt nghiệp,“ Nghiên cứu giao thức TCP/IP và ứng dụng của TCP/IP”, Trần Thị Bích Ngọc Từ Bảng 3.12 ta có thể thấy, chỉ khi nào cả hai giá trị đều là 1 thì qua phép “và” cho kết quả là 1, còn các trường hợp khác đều cho kết quả là 0. Ví dụ: ta có địa chỉ 172.16.70.40 với mặt nạ là 255.255.255.0. Muốn tìm chỉ số mạng con, ta chuyển tất cả các bit của địa chỉ 172.16.70.40 về số nhị phân để dễ dàng cho việc tính toán. Sau đó, dùng phép “và” để tính. Dựa vào octet đầu có thể nhận ra đây là địa chỉ lớp B (giá trị 172 nằm trong khoảng 128à191) nên có mặt nạ mạng là 255.255.0.0 vậy sự khác nhau ở đây chỉ nằm từ octet thứ 3, vậy chỉ cần tính từ octet thứ 3. Cách tính như sau: Địa chỉ 172.16.70.40 và mặt nạ mạng 255.255.255.0 có 2 octec thứ 3 và 4 biểu diễn dưới dạng nhị phân và thập phân như sau: Thập phân Nhị phân 70.40 0 1 0 0 0 1 1 0 . 0 0 1 0 1 0 0 0 255.0 1 1 1 1 1 1 1 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0 Thực hiện phép toán “và” ------------------------------------------------ Kết quả 0 1 0 0 0 1 1 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 Chuyển kết quả về số thập phân ta có 2 octec cuối là: 70.0. Vậy địa chỉ IP 172.16.70.40 là địa chỉ ở mạng con là 172.16.70.0 (mạng con 172.16.70.40 có địa chỉ các host là từ 172.16.70.1 à 172.16.70.255, nhưng địa chỉ 172.16.70.255 là địa chỉ phát quảng bá cho toàn mạng con 172.16.70.0), [3]. 3.2.4.8. Các loại địa chỉ IPv4 Địa chỉ IPv4 được chia thành 3 loại cơ bản là: địa chỉ unicast, địa chỉ quảng bá và địa chỉ multicast. A. Địa chỉ unicast Đây là một loại địa chỉ xác định duy nhất cho một máy tính hay một host cụ thể tham gia vào mạng Internet. Địa chỉ này nằm trong trong trường địa chỉ đích của phần mào đầu trong gói tin IP datagram, nếu sử dụng một địa chỉ unicast thì đích đến của gói IP chứa phần mào đầu này sẽ là một máy duy nhất trên mạng. Khi phát gói tin trên mạng, nếu dùng địa chỉ unicast thì việc tắc nghẽn ít xảy ra và ít tiêu tốn băng tần cho các loại gói tin này vì gói tin chỉ đến một host duy nhất trên mạng. Địa chỉ này được sử dụng rất phổ biến trên mạng Internet. Ví dụ như một địa chỉ lớp C 192.10.8.2 là địa chỉ thuộc loại địa chỉ unicast thuộc mạng lớp C. Khi đó, nếu gói tin có địa chỉ đích là địa chỉ 192.10.8.2 thì bộ định tuyến sẽ chỉ chuyển nó đến duy nhất một máy có địa chỉ là 192.10.8.2 trên mạng 192.10.8.0. B. Địa chỉ quảng bá (broadcast) Địa chỉ quảng bá cũng là một địa chỉ IP bình thường nhưng nó có tất cả các bit thuộc phần host của địa chỉ đều bằng 1. Địa chỉ quảng bá là địa chỉ dành cho tất cả các máy tính của một mạng cụ thể nào đó, địa chỉ này cũng có cấu trúc 32 bit gồm phần mạng và phần host. Khi một gói được gửi đến một địa chỉ như thế, chỉ có một phiên bản của gói được chuyển trên Internet. Các bộ định tuyến trên Internet sẽ sử dụng phần mạng của địa chỉ để chọn đường đi cho các gói, chúng không xem xét đến phần host của địa chỉ. Một khi gói dữ liệu đi đến được bộ định tuyến mà được nối trực tiếp vào mạng đích, bộ định tuyến này sẽ kiểm tra phần host của địa chỉ để xác định đích đến của gói. Nếu thấy tất cả các bit trong phần host là 1, bộ định tuyến sẽ gửi quảng bá gói dữ liệu tới tất cả các host thuộc mạng đó. Ví dụ địa chỉ quảng bá của mạng 192.168.1.0 thuộc lớp C là 192.168.1.255 Với loại địa chỉ quảng bá được mô tả ở trên, người ta gọi là địa chỉ quảng bá trực tiếp vì nó bao gồm cả phần mạng và phần host của một mạng cụ thể. Bất lợi của loại địa chỉ quảng bá trực tiếp là đòi hỏi phải biết một địa chỉ mạng thì mới có thể phát quảng bá đến mạng đó được. Trên Internet có tình huống một host của một mạng cục bộ khi mới khởi động nên không thể biết được địa chỉ của mạng mà mình đang tham gia. Để giải quyết vấn đề này người ta đưa ra loại địa chỉ quảng bá giới hạn, hay còn gọi là địa chỉ quảng bá cục bộ. Với loại địa chỉ này, cho phép một máy được phát quảng bá trong phạm vi một mạng cục bộ mà không cần biết địa chỉ cụ thể của mạng đó. Địa chỉ quảng bá cục bộ có cấu trúc bao gồm 32 bit 1 tức cả phần mạng và host của địa chỉ đều bằng 1 hay là địa chỉ 255.255.255.255, [13]. C. Địa chỉ multicast Cùng với việc phát gói tin đến một địa chỉ duy nhất bằng cách sử dụng địa chỉ unicast và phát gói tin phát đến tất cả các host trong một mạng cục bộ bằng cách sử dụng địa chỉ quảng bá, mô hình địa chỉ IPv4 còn hỗ trợ một loại địa chỉ cho phép phát các gói đến nhiều điểm, đó là địa chỉ multicast. Địa chỉ multicast khác địa chỉ quảng bá ở chổ là nó không phát gói tin đến toàn bộ các host có trong một mạng cụ thể, mà nó phát đến một nhóm các host có tham gia vào nhóm địa chỉ multicast. Địa chỉ IPv4 dành riêng địa chỉ lớp D cho địa chỉ multicast. Địa chỉ lớp D có 4 bit đầu là 1110 còn 28 bit còn lại xác định một nhóm multicast cụ thể. Khi thể hiện dưới dạng dấu chấm thập phân, miền địa chỉ multicast bao gồm từ: 224.0.0.0 đến 239.255.255.255. Tuy nhiên, nhiều phần trong không gian địa chỉ này đã được dành cho mục đích đặt biệt hay là làm một nhiệm vụ cụ thể nào đó. Bộ định tuyến bị cấm chuyển đi một datagram đến bất kỳ một địa nào nằm trong vùng này. Bảng 3.13 trình bày một số địa chỉ multicast được gán vĩnh viễn. Bảng 3.13. Các địa chỉ multicast dành cho các mục đích khác nhau Địa chỉ Mục đích sử dụng 224.0.0.0 224.0.0.1 224.0.0.2 224.0.0.3 224.0.0.4 224.0.0.5 và 224.0.0.6 224.0.0.9 224.0.0.10 224.0.0.11 Dự trữ Tất cả hệ thống dùng trên mạng này Tất cả các router trên mạng này Không dùng Các router chạy thuật toán cự ly vector Tất cả các router chạy OSPF Router chạy giao thức RIP phiên bản 2 Các Router chạy giao thức IGRP Các trạm di động Nguồn: Phạm vi của một nhóm multicast dùng để chỉ vùng các thành viên trong nhóm. Nếu tất cả các thành viên ở trên cùng một mạng vật lí, có thể nói rằng phạm vi của nhóm được giới hạn trên một mạng. Tương tự, nếu tất cả các thành viên đều nằm trong cùng một tổ chức, thì nhóm đó có phạm vi được giới hạn trong một tổ chức hay một công ty. Cùng với phạm vi của nhóm, mỗi datagram multicast còn có một phạm vi nữa được định nghĩa là tập hợp của các mạng mà trên đó gói tin multicast sẽ được nhân bản.IP sử dụng hai kỹ thuật để kiểm soát phạm vi multicast: kỹ thuật thứ nhất là dựa vào trường thời gian sống của gói dữ liệu để kiểm soát vùng của nó. Bằng cách thiết lập một giá trị nhỏ cho trường thời gian sống, máy tính có thể xác định khoảng cách giới hạn mà một gói tin sẽ được chuyển đi. Ví dụ, để điều khiển chỉ cho gói tin chạy trong mạng nội bộ thì phải thiết lập giá trị cho trường thời gian sống là 1. Kết quả là bộ định tuyến sẽ không chuyển bất kỳ một datagram nào ra khỏi một mạng cục bộ, do khi gói dữ liệu đến được bộ định tuyến thì nó đã hết thời hạn tồn tại trong mạng, vì trường thời gian sống của nó bị giảm xuống bằng 0 nên nó sẽ bị hủy bỏ. Tuy nhiên, ta có thể gán cho trường thời gian sống một giá trị lớn hơn để mở rộng phạm vi hoạt động của nó. Kỹ thuật thứ hai được sử dụng cho việc quản lí phạm vi tác động của một gói dữ liệu multicast gọi là quản lí phạm vi. Kỹ thuật này sử dụng một không gian địa chỉ dành cho một nhóm riêng biệt. Các bộ định tuyến trong một mạng cục bộ sẽ không được chuyển đi bất kỳ một datagram nào có mang địa chỉ này, công việc này nhằm tránh việc multicast đến các thành viên bên ngoài mạng. Các loại địa chỉ giới hạn này được cho trong Bảng 3.13, [14]. 3.2.5. Giao thức phân giải địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol) 3.2.5.1. Giới thiệu Địa chỉ IP như là dấu hiệu để nhận dạng một host trên mạng Internet, địa chỉ này được dùng để gửi và nhận các gói tin giữa các host với nhau. Mặt khác, trên một mạng vật lí cụ thể, các máy tính có thể gửi/nhận thông tin được cho nhau khi chúng nhận biết được địa chỉ vật lí của nhau. Như vậy, vấn đề được đặt ra ở đây là làm sao để mỗi host có thể nhận biết địa chỉ vật lí của một host khác khi biết được địa chỉ IP của nó. Để giải quyết vấn đề này, các nhà thiết kế đã đưa ra một giao thức cấp thấp để nhận biết các địa chỉ. Giao thức cấp thấp này được gọi là giao thức phân giải địa chỉ ARP. 3.2.5.2. Định nghĩa và các phương pháp ánh xạ địa chỉ Giao thức phân giải địa chỉ ARP là một giao thức thuộc lớp mạng, giúp tìm địa chỉ vật lý của trạm đích. Việc này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng một bảng ánh xạ địa chỉ IP về địa chỉ vật lý và bảng này được lưu trong vùng nhớ tạm (ARP cache). Có 2 loại địa chỉ vật lý là: địa chỉ đại diện bởi Ethernet, có địa chỉ phần cứng lớn và cố định và địa chỉ đại diên bởi proNET, có các địa chỉ phần cứng nhỏ và dễ cấu hình hơn. Vì thế cũng có 2 phương pháp ánh xạ địa chỉ vật lý là: Ánh xạ địa chỉ trực tiếp: phương pháp ánh xạ này được áp dụng cho mạng proNET. Mạng này sử dụng các số nguyên nhỏ cho các địa chỉ vật lí và cho phép người sử dụng được phép chọn địa chỉ phần cứng khi cài đặt mạch giao tiếp vào máy tính. Người ta thường chọn địa chỉ phần cứng sao cho nó có các phần giống với địa chỉ IP. Sau đó, khi cài đặt mạch giao tiếp mạng, người ta sẽ chọn một địa chỉ vật lí tương ứng với địa chỉ IP đó. Với các mạng proNET việc tính địa chỉ vật lí từ địa chỉ IP thật là đơn giản. Việc ánh xạ này cũng có ưu điểm là không cần tham khảo với địa chỉ bên ngoài và khi có sự thêm bớt máy tính trong mạng cũng không ảnh hưởng đến độ chính xác của việc ánh xạ này. Ánh xạ địa chỉ thông qua l