Tất cả các thiết bị kết nối với mạng, bao gồm máy tính, máy tính bảng, camera, ... và các thiết bị khác cần có một định danh duy nhất để nhận dạng và các thiết bị khác biết cách tiếp cận nó. Trong thế giới mạng TCP/IP, định danh đó được gọi là địa chỉ IP (Internet Protocol).
Địa chỉ IP hoạt động như thế nào?
Vấn đề đặt ra là tại sao bạn lại cần quan tâm địa chỉ IP? Tất nhiên việc biết được địa chỉ IP hoạt động như thế nào sẽ hỗ trợ bạn trong việc khắc phục các sự cố liên quan đến mạng như mạng hoạt động không đúng cách hoặc thiết bị không thể kết nối mạng đúng cách. Và nếu cần thiết lập một cái gì đó cao cấp hơn như máy chủ lưu trữ game hoặc máy chủ đa phương tiện mà người dùng trên Internet có thể kết nối, ... bạn sẽ cần phải biết địa chỉ IP.
Lưu ý: Bài viết dưới đây Taimienphi.vn sẽ đề cập đến những gì cơ bản nhất về địa chỉ IP chứ không đề cập đến những thứ nâng cao như các lớp địa chỉ IP, định tuyến theo lớp địa chỉ (classless routing) và tùy chỉnh subnet, ...để bạn có thể hiểu chính xác địa chỉ IP hoạt động như thế nào một cách đơn giản nhất.
1. Địa chỉ IP là gì?
Một địa chỉ IP nhận dạng duy nhất một thiết trên mạng. Địa chỉ này giống như 192.168.1.34.
Một địa chỉ IP bao gồm một bộ bốn số như trên. Mỗi số có thể dao động trong phạm vi từ 0 đến 255. Vì vậy phạm vi địa chỉ IP đầy đủ nằm trong phạm vi từ 0.0.0.0 đến 255.255.255.255.
Lý do mỗi số chỉ có thể đạt đến giới hạn 255 là vì bản chất chúng là một số tám chữ số nhị phân (hay còn được gọi là octet). Trong một octet, số 0 là 00000000, còn số 255 là 11111111, con số tối đa mà octet có thể đạt được. Địa chỉ IP mà Taimienphi.vn đề cập ở trên là 192.168.1.34 trong hệ nhị phân sẽ như sau: 11000000.10101000.00000001.00100010.
Máy tính là việc với định dạng nhị phân, nhưng chúng ta có thể làm việc dễ dàng hơn với định dạng thập phân. Tuy nhiên, việc biết địa chỉ IP thực sự là số nhị phân sẽ giúp chúng ta hiểu cách thức địa chỉ IP hoạt động như thế nào.
2 phần của một địa chỉ IP
Địa chỉ IP của thiết bị bao gồm hai phần riêng biệt:
- Network ID: Network ID là một phần của địa chỉ IP bắt đầu từ trái, xác định mạng cụ thể mà thiết bị nằm trên đó. Mạng gia đình là một ví dụ điển hình, một thiết bị có địa chỉ IP là 192.168.1.34 thì phần 192.168.1 của địa chỉ sẽ là Network ID. Bạn có thể thêm số không vào phần cuối bị thiếu, do đó, và có thể hiểu Network ID của thiết bị này là 192.168.1.0.
- Host ID: Host ID là một phần của địa chỉ IP mà không được lấy bởi Network ID. Nó xác định một thiết bị cụ thể trên mạng đó (trong thế giới TCP/IP còn được gọi là hosts). Tiếp tục với ví dụ địa chỉ IP 192.168.1.34, host ID là 34, sẽ là ID duy nhất của máy chủ trên mạng 192.168.1.0.
Trên mạng gia đình, bạn có thể thấy một số thiết bị có địa chỉ IP như 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30, và 192.168.1.34. Tất cả các thiết bị này là các thiết bị duy nhất (có Host ID lần lượt là 1, 2, 30 và 34) trên cùng một mạng (với Network ID là 192.168.1.0).
Để dễ hình dung hơn về Network ID và Host ID, Taimienphi.vn sẽ đưa ra ví dụ để bạn dễ hiểu hơn. Địa chỉ IP tương tự như các địa chỉ đường phố trong thành phố. Giả sử như số 203, đường Xuân Thủy thì tên đường giống như Network ID còn số 203 giống như Host ID.
Trong một thành phố không bao giờ có chuyện 2 phố được đặt giống tên nhau, tương tự như vậy không có chuyện 2 Network ID trên cùng một mạng được đặt tên giống nhau. Trên một đường phố cụ thể, số nhà là duy nhất, tương tự như Host ID trên một Network ID cụ thể là duy nhất.
3. Subnet Mask
Thiết bị của bạn sẽ phải xác định phần nào của địa chỉ IP là Network ID và phần nào là Host ID. Vì vậy nó sẽ phải sử dụng số thứ 2 mà bạn luôn nhìn thấy được gán với địa chỉ IP, số đó được gọi là subnet mask.
Trên hầu hết các mạng đơn giản (giống như mạng gia đình hoặc mạng doanh nghiệp nhỏ), bạn sẽ thấy các subnet mask có dạng như 255.255.255.0, trong đó tất cả 4 số là 255 hoặc 0. Vị trí thay đổi từ 255 đến 0 cho thấy sự phân chia giữa Network và Host ID.
Lưu ý: Các subnet mask cơ bản mà Taimienphi.vn mô tả ở đây là các subnet mask mặc định. Tuy nhiên người dùng thường sử dụng các subnet mask riêng (vị trí giữa các số 0 và các số thay đổi trong một octet) để tạo nhiều mạng con trên cùng một mạng.
4. Địa chỉ cổng mặc định (Default Gateway)
Ngoài địa chỉ IP và subnet mask tương ứng, bạn sẽ thấy địa chỉ cổng mặc định được liệt kê cùng với thông tin địa chỉ IP. Tùy thuộc vào nền tảng mà bạn đang sử dụng, địa chỉ này có thể có tên goi khác. Đôi khi nó còn được gọi là router hay router address, default route hoặc gateway. Tất cả nó đều giống nhau. Nó là địa chỉ IP mặc định mà một thiết bị gửi dữ liệu mạng khi dữ liệu đó nhắm vào một mạng khác (mạng có Network ID khác) chứ không phải thiết bị đang mở.
Ví dụ đơn giản nhất là mạng gia đình. Nếu mạng gia đình mà bạn đang sử dụng có nhiều thiết bị, bạn có thể sử dụng router (bộ định tuyến) để kết nối với Internet thông qua modem. Router có thể là một thiết bị riêng biệt hoặc có thể là một phần trên bộ kết hợp modem / router được nhà cung cấp dịch vụ internet của bạn cung cấp. Router nằm giữa máy tính và các thiết bị trong mạng của bạn và các thiết bị công cộng khác trên Internet truyền (hoặc định tuyến) lưu lượng truy cập qua lại.
Giả sử mở trình duyệt bất kỳ trên máy tính của bạn và truy cập Taimienphi.vn. Máy tính của bạn sẽ gửi yêu cầu đến địa chỉ IP của trang web Taimienphi.vn. Vì các máy chủ của bạn nằm trên mạng Internet thay vì trên mạng gia đình, lưu lượng đó được gửi từ máy tính của bạn đến router (cổng gateway), và router của bạn sẽ gửi yêu cầu tới máy chủ của trang web. Máy chủ gửi đúng thông tin tới router của bạn, sau đó chuyển thông tin về thiết bị đã yêu cầu và bạn sẽ thấy trang web Taimienphi.vn hiển thị trên cửa sổ trình duyệt của mình.
Thường thì các router được cấu hình theo mặc định để lấy địa chỉ IP riêng (địa chỉ IP trên mạng cục bộ) là Host ID đầu tiên. Vì vậy trên một mạng gia đình có Network ID là 192.168.1.0 , địa chỉ router thường là 192.168.1.1. Tất nhiên, bạn có thể cấu hình địa chỉ đó bằng một địa chỉ khác nếu muốn.
5. Máy chủ DNS
Phần thông tin cuối cùng được gán mà bạn sẽ nhìn thấy cùng với địa chỉ IP, subnet mask và địa chỉ cổng mặc định của thiết bị chính là địa chỉ của 1 hoặc 1 máy chủ DNS (Domain Name System) mặc định. Người dùng sử dụng tên địa chỉ tốt hơn là địa chỉ IP. Nhập Taimienphi.vn vào thanh địa chỉ trình duyệt dễ dàng hơn nhiều so với việc nhớ và nhập địa chỉ IP của trang web.
DNS hoạt động tương tự như cuốn sổ điện thoại, tìm kiếm những thứ mà người dùng có thể đọc được như tên trang web và chuyển đổi chúng thành địa chỉ IP. DNS thực hiện điều này bằng cách lưu trữ tất cả các thông tin các máy chủ DNS trên một hệ thống trên mạng Internet. Thiết bị của bạn phải biết địa chỉ của máy chủ DNS để có thể gửi truy vấn.
Trên một mạng nhỏ hoặc mạng gia đình, địa chỉ IP của máy chủ DNS thường giống với địa chỉ cổng mặc định. Thiết bị gửi truy cấn DNS tới router của bạn, sau đó chuyển tiếp các yêu cầu về máy chủ DNS bất kỳ mà router được cấu hình để sử dụng.
Thep mặc đinh, thường là các máy chủ DNS do nhà cung cấp dịch vụ Internet cung cấp, nhưng tuy nhiên bạn có thể thay đổi các máy chủ đó bằng các máy chủ DNS khác để sử dụng. Đôi khi bạn có thể sử dụng các máy chủ DNS của bên thứ 3 cung cấp như Google hay OpenDNS.
6. Sự khác nhau giữa IPv4 và IPv6
Khi duyệt qua các thiết lập, bạn cũng sẽ nhận thấy một loại địa chỉ IP khác được gọi là IPv6. Loại địa chỉ IP mà chúng ta sử dụng từ trước đến nay là IPv4 - loại giao thức được phát triển vào cuối những năm 70. Chúng sử dụng nhị phân 32 bit (trong bốn octet) để cung cấp tổng cộng 4.29 tỷ địa chỉ duy nhất.
Mặc dù con số này có vẻ nhiều, nhưng tất cả các địa chỉ công cộng đã có từ lâu được gán cho các doanh nghiệp. Nhiều địa chỉ trong số đó không được sử dụng, nhưng chúng được chỉ định và không sử dụng được cho mục đích chung khác.
Vào giữa những năm 90, lo lắng về sự thiếu hụt địa chỉ IP, vì vậy IETF đã thiết kế IPv6. IPv6 sử dụng địa chỉ 128-bit thay vì địa chỉ 32-bit như của IPv4. Vì vậy tổng số địa chỉ duy nhất được đo bằng số undecillions, đây là một số đủ lớn mà không bao giờ hết.
Không giống như ký hiệu thập phân được sử dụng trong IPv4, các địa chỉ IPv6 được biểu diễn dưới dạng nhóm tám số, được phân chia bởi các dấu hai chấm. Mỗi nhóm có bốn chữ số thập lục phân đại diện cho 16 chữ số nhị phân (vì vậy, nó được gọi là hextet). Một địa chỉ IPv6 điển hình sẽ có dạng như dưới đây:
Bạn có thể tham khảo bài viết so sánh IPv4 và IPv6 trên pc để hiểu rõ hơn về hai phiên bản IP này.
2601:7c1:100:ef69:b5ed:ed57:dbc0:2c1e
Vấn đề thiếu hụt các địa chỉ IPv4 gây ra nhiều mối quan tâm lo ngại cuối cùng đã được giải quyết. Ngày càng có nhiều người dùng tạo mạng riêng của họ, sử dụng các địa chỉ IP riêng tư mà không được tiết lộ công khai.
7. Các thiết bị nhận địa chỉ IP như thế nào?
Sau khi đã biết các thông tin cơ bản về cách thức địa chỉ IP hoạt động như thế nào. Tất cả những gì bạn cần tìm hiểu bây giờ là cách thức mà các thiết bị nhận địa chỉ IP như thế nào? Về cơ bản có 2 loại địa chỉ IP: IP động và IP tĩnh.
Địa chỉ IP động được gán tự động khi một thiết bị kết nối với mạng. Phần lớn các mạng này (kể cả mạng gia đình) sử dụng Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) để thực hiện điều này. Khi một thiết bị kết nối với mạng, nó sẽ gửi một tin nhắn yêu cầu địa chỉ IP. DHCP chặn tin nhắn này, sau đó gán một địa chỉ IP cho thiết bị đó từ tập hợp các địa chỉ IP có sẵn.
Có một số địa chỉ IP riêng tư mà các router (bộ định tuyến) sẽ sử dụng cho mục đích này. Các địa chỉ IP này được sử dụng phụ thuộc vào nhà sản xuất router, hoặc cách mà bạn thiết lập mọi thứ. Dãy địa chỉ IP riêng tư này bao gồm:
- 10.0.0.0 - 10.255.255.255: Nếu là khách hàng Comcast / Xfinity, router được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) của bạn sẽ chỉ định địa chỉ trong phạm vi này. Một số ISP khác cũng sử dụng các địa chỉ này trên các router của họ, Apple cũng sử dụng địa chỉ này trên các router AirPort của họ.
- 192.168.0.0 - 192.168.255.255: Hầu hết các router thương mại được thiết lập để gán các địa chỉ IP trong dải địa chỉ này. Ví dụ, hầu hết các router Linksys sử dụng địa chỉ 192.168.1.0, còn D-Link và Netgear đều sử dụng dải địa chỉ 198.168.0.0
- 172.16.0.0 - 172.16.255.255: Dãy địa chỉ này hiếm khi được các nhà cung cấp dịch ụ Internet sử dụng mặc định.
- 169.254.0.0 - 169.254.255.255: Dãy địa chỉ đặc biệt này được sử dụng bởi giao thức có tên Automatic Private IP Addressing. Nếu máy tính của bạn (hoặc thiết bị khác) được thiết lập để lấy địa chỉ IP thiết bị tự động, nhưng không thể tìm thấy máy chủ DHCP, nó sẽ tự gán 1 địa chỉ IP trong dãy địa chỉ này. Nếu thấy một trong số các địa chỉ này, tức là thiết bị của bạn không thể truy cập vào máy chủ DHCP và bạn có thể gặp phải vấn đề về mạng hoặc gặp rắc rối với router của mình.
Địa chỉ động là địa chỉ có thể thay đổi được. Máy chủ DHCP phát địa chỉ IP cho các thiết bị, và khi hết hạn các thiết bị phải gia hạn hợp đông cho thuê. Đôi khi, thiết bị sẽ nhận được địa chỉ IP khác từ dãy địa chỉ mà máy chủ có thể chỉ định.
Trong hầu hết các trường hợp, đây không phải là vấn đề lớn, và mọi thứ sẽ hoạt động. Tuy nhiên trong một số trường hợp nếu muốn cung cấp cho thiết bị một địa chỉ IP không thay đổi. Ví dụ trong trường hợp cần phải truy cập vào thiết bị theo cách thủ công và bạn thấy địa chỉ IP dễ nhớ hơn so với tên hoặc có một số ứng dụng nhất định chỉ có thể kết nối với các thiết bị mạng sử dụng địa chỉ IP của họ. Để kiểm tra địa chỉ iP trên máy của mình, bạn có thể dùng nhiều cách khác nhau để kiểm tra địa chỉ ip như dùng lệnh cmd hay phần mềm thứ 3
Trong những trường hợp này bạn có thể chỉ định một địa chỉ IP tĩnh cho các thiết bị đó. Có một số cách để làm được điều này. Bạn có thể tự cấu hình thiết bị bằng địa chỉ IP tĩnh. Hoặc một giải pháp khác là cấu hình router để chỉ định các địa chỉ IP tĩnh cho các thiết bị cụ thể được máy chủ DHCP gán địa chỉ IP động. Bằng cách đó, địa chỉ IP không bao giờ thay đổi, nhưng không làm gián đoạn quá trình DHCP.
Trên đây Taimienphi.vn vừa cung cấp cho bạn một số thông tin về địa chỉ IP cũng như cách thức địa chỉ IP hoạt động như thế nào? Hy vọng bài viết trên sẽ cung cấp cho bạn các thông tin hữu ích.