Hướng dẫn chia IP

Nhằm tiết kiệm số lượng địa chỉ IPv4 hiện nay, đang bị hao dần vì số lượng người truy cập Internet ngày càng nhiều nên biện pháp được đưa ra để khắc phục là chia nhỏ địa chỉ IP.

I. Chia subnet

Để có thể chia nhỏ một mạng lớn thành nhiều mạng con bằng nhau, người ta thực hiện mượn thêm một số bit bên phần host để làm phần mạng, các bit mượn này được gọi là các bit subnet. Tùy thuộc vào so bit subnet mà có thể chia được số lượng mạng con khác nhau với kích cỡ khác nhau.

Các bài toán trong Subnetting:

  1. Bài toán xuôi:

Cho trước một địa chỉ mạng với các yêu cầu: 

  • Số subnet chia được bao nhiêu?
  • Số host trên một subnet là bao nhiêu?
  • Trong một subnet:
    • Địa chỉ mạng là gì?
    • Địa chỉ host đầu tiên?
    • Địa chỉ host cuối cùng?
    • Địa chỉ broadcast?
  • Subnet mask tương ứng với mỗi mạng con?

Phân tích bài toán:

  • Gọi n là số bit mượn và m là số bit phần host.
  • Số subnet có công thức sau: 2n
  • Số host trên một subnet: 2– 2
  • Bước nhảy = 28-n
  • Với mỗi subnet:
    • Địa chỉ mạng: Octet bị mượn bội số với bước nhảy.
    • Địa chỉ host đầu: Địa chỉ network +1
    • Địa chỉ host cuối: Địa chỉ broadcast -1
    • Địa chỉ broadcast: Địa chỉ mạng kế tiếp -1
    • Địa chỉ mạng kế tiếp: Địa chỉ mạng trước + bước nhảy
  • Subnet mask tương ứng: Subnet mask ban đầu + n
n (số bit mượn) 1 2 3 4 5 6 7 8
Bước nhảy 128 64 32 16 8 4 2 1

 

Ví dụ 1: Thực hiện chia mạng 192.168.1.0/24 thành 4 subnet bằng cách mượn thêm 2 bit của phần host.

Số bit mượn: n=2

Số bit host: m=6

=> Chia được 4 subnet mỗi subnet có 62 host

Với mỗi subnet:

Subnet 1 Subnet 2 Subnet 3 Subnet 4
Địa chỉ mạng 192.168.1.0 192.168.1.64 192.168.1.128 192.168.1.192
Địa chỉ host đầu 192.168.1.1 192.168.1.65 192.168.1.129 192.168.1.193
Địa chỉ host cuối 192.168.1.62 192.168.1.126 192.168.1.190 192.168.1.254
Địa chỉ broadcast 192.168.1.63 192.168.1.127 192.168.1.191 192.168.1.255

 

Ví dụ 2: Thực hiện chia mạng 192.168.1.0/24 thành 4 subnet bằng cách mượn thêm 2 bit của phần host. (Ở ví dụ 2 này mình làm theo cách khác để các bạn không muốn học theo kiểu công thức như trên thì có thể tham khảo thêm)

Với các bit mượn là “00

192.168.1.00000000 -> 192.168.1.0/26 Địa chỉ network

192.168.1.00000001 -> 192.168.1.1/26 Địa chỉ host đầu

….

192.168.1.00111110 -> 192.168.1.62/26 Địa chỉ host cuối

192.168.1.00111111 -> 192.168.1.63/26 Địa chỉ broadcast

Với các bit mượn là “01

192.168.1.01000000 -> 192.168.1.64/26 Địa chỉ network

192.168.1.01000001 -> 192.168.1.65/26 Địa chỉ host đầu

….

192.168.1.01111110 -> 192.168.1.126/26 Địa chỉ host cuối

192.168.1.01111111 -> 192.168.1.127/26 Địa chỉ broadcast

Với các bit mượn là “10

192.168.1.10000000 -> 192.168.1.128/26 Địa chỉ network

192.168.1.10000001 -> 192.168.1.129/26 Địa chỉ host đầu

….

192.168.1.10111110 -> 192.168.1.190/26 Địa chỉ host cuối

192.168.1.10111111 -> 192.168.1.191/26 Địa chỉ broadcast

Với các bit mượn là “11

192.168.1.11000000 -> 192.168.1.192/26 Địa chỉ network

192.168.1.11000001 -> 192.168.1.193/26 Địa chỉ host đầu

….

192.168.1.11111110 -> 192.168.1.254/26 Địa chỉ host cuối

192.168.1.11111111 -> 192.168.1.255/26 Địa chỉ broadcast

Nhận xét:

Với mỗi dải bit mượn, ta chia ra được một subnet. Ở ví dụ trên, vì mượn 2 bit nên t chia được 22 subnet tương ứng với 2 bit nhị phân (00,01,10,11).

Phần network lúc này bao gồm phần network gốc cộng thêm các bit mượn. Địa chỉ IP lúc này có 26 bit network chứ không phải 24 bit như trước nữa nên số prefix – length sẽ là /26. Subnet mask trong trường hợp này sẽ là “11111111.11111111.11111111.11000000” ở dạng nhị phân, hay là 255.255.255.192 ở dạng thập phân.

Các bit phần host (ở đây là 6 bit cuối) sẽ chạy từ một dãy địa chỉ gồm các bit 0 (000000 – 6 bit 0)đến một dãy địa chỉ gồm các bit 1 (111111 – 6 bit 1). Tổng giá trị có thể có của một dãy nhị phân 6 bit là 2giá trị. Ta bỏ ra hai giá trị 000000 (là địa chỉ network) và 111111 (là địa chỉ broadcast) thì số lượng địa chỉ dùng được cho host của một subnet là 2– 2 = 62 địa chỉ.

Như vậy, bằng cách mượn 2 bit của phần host, ta đã chia network 192.168.1.0/24 thành 4 subnet và mỗi subnet này có 62 host.

Các subnet được chia ra là 192.168.1.0/26, 192.168.1.64/26, 192.168.1.128/26 và 192.168.1.192/26.

2. Bài toán ngược:

Hướng dẫn chia IP Hướng dẫn chia IP
Bài toán ngược

Trên bài toán ta thấy yêu cầu chia ít nhất 5 subnet nên ta có công thức 2n >= 5 và số host lớn nhất trong mạng là 20 host nên ta có 2m – 2 >= 20 và ta có thêm n + m = 8. Giải hệ bất phương trình trên ta được kết quả n = 3 và m = 5 (có m và n rồi ta giải tiếp như bài toán xuôi thôi, các bạn tự giải tiếp nhé)

II. VLSM (Variable-Length Subnet Mask)

  • Với phương pháp chia như trên ta chỉ có thể chia một mạng lớn thành các mạng nhỏ bằng nhau. Trong nhiều trường hợp, việc chia đều như vậy không thể đáp ứng được yêu cầu về quy hoạch IP cho sơ đồ mạng.
Hướng dẫn chia IP Hướng dẫn chia IP
Sơ đồ ví dụ về yêu cầu chia subnet
  • Trên sơ đồ này, người quản trị được yêu cầu dùng một mạng 192.168.1.0/24 để quy hoạch IP cho tất cả các subnet trên sơ đồ.
  • Để có thể thực hiện được yêu cầu này, mạng 192.168.1.0/24 cần phải được chia thành các mạng con có kích thước không bằng nhau. Các subnet kích thước lớn hơn sẽ được sử dụng cho các mạng có số lượng host lớn và các subnet có kích thước nhỏ sẽ được sử dụng cho các mạng có kích thước nhỏ.
Hướng dẫn chia IP Hướng dẫn chia IP
Chia subnet VLSM

Hình trên đưa ra một phương án chia subnet không đều nhau đáp ứng được yêu cầu đặt ra của sơ đồ mạng. Trên sơ đồ này , có thể thấy :

  • Mạng LAN với 72 host được gán cho subnet 192.168.1.0/25 . Subnet này sử dụng 25 bit mạng và 7 bit host. Với 7 bit host, subnet này có tổng cộng 27 – 2 = 126 host, hoàn toàn đáp ứng đủ số lượng IP cho mạng LAN 72 host.
  • Mạng LAN với 60 host được cấp cho dải IP 192.168.1.128/26 . Subnet này có 26 bit mạng và 6 bit host. Với 6 bit host, subnet này có tổng cộng 26 – 2 = 62 host, đáp ứng đủ số lượng IP cho mạng LAN 60 host
  • Phân tích tương tự có thể thấy các subnet này đều đáp ứng đủ số host trên các mạng của các router.

Phương pháp chia một mạng thành những subnet có kích thước không đều nhau được thực hiện ở ví dụ trên được gọi là phương pháp chia subnet VLSM (Variable Length Subnet Mask). Một sơ đồ VLSM là một sơ đồ tồn tại các subnet của cùng một mạng sử dụng các subnet-mask có chiều dài thay đổi, hay có thể nói, là có số prefix-length khác nhau.

III. Summary (Tóm tắt địa chỉ)

Nếu kĩ thuật chia subnet thực hiện chia một mạng lớn thành nhiều mạng nhỏ (subnet) thì kĩ thuật tóm tắt địa chỉ (summary) lại thực hiện gộp nhiều mạng nhỏ thành một mạng lớn

Nguyên lý của kỹ thuật summary:

  • Để summary nhiều địa chỉ network, tiến hành quan sát các octet của các địa chỉ này từ trái sang phải và xét octet khác nhau đầu tiên. Thực hiện phân tích nhị phân các octet khác nhau đầu tiên này và tiếp tục chọn ra  các bit nhị phân giống nhau trong các octet. Phần network của địa chỉ summary sẽ được tạo thành từ các octet giống nhau trước đó và các bit nhị phân giống nhau của các octet vừa xét.
  • Ví dụ: Hãy tóm tắt 4 địa chỉ mạng sau đây thành một địa chỉ mạng duy nhất.
    • 168.0.0/24
    • 168.1.0/24
    • 168.2.0/24
    • 168.3.0/24
  • Thực hiện :
    • Có thể thấy rằng 4 địa chỉ trên giống nhau các octet thứ nhất và thứ hai, khác nhau ở octet thứ 3. Thực hiện phân tích nhị phân octet thứ 3.

192.168.|000000|00.0

192.168.|000000|01.0

192.168.|000000|10.0

192.168.|000000|11.0

Ở octet thứ 3, các địa chỉ này còn giống nhau thêm được 6 bit nữa. Vậy địa chỉ network mà bao trùm cả 4 địa chỉ network đã cho sẽ có phần network bao gồm octet thứ 1, octet thứ 2 và thêm 6 bit giống nhau kia nữa. Cho các bit còn lại làm phần host và clear chúng về 0, ta sẽ có được địa chỉ network summnary cần tim là 192.168.0.0/22. Network 192.168.0.0/22 sẽ bao trùm cả 4 network đã cho.

Các từ khóa tìm kiếm:

  • Chia ip
  • Subnetting
  • VLSM
  • Gộp IP
  • Summary
  • Bài toán xuôi
  • Bài toán ngược