Một trong những định dạng địa chỉ trên Internet được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là địa chỉ IPv4. Hơn hết, địa chỉ IP này còn được đánh giá là yếu tố cốt lõi của giao tiếp Internet. Vậy chính xác địa chỉ IPv4 là gì? Địa chỉ IPv4 có cấu trúc như thế nào? Đâu là những lớp cơ bản của địa chỉ IPv4? Tino Group sẽ giúp bạn giải đáp toàn bộ thắc mắc về địa chỉ IPv4 qua bài viết dưới đây nhé!
Giới thiệu đôi nét về địa chỉ IPv4
Địa chỉ IPv4 là gì?
Địa chỉ IPv4 (Internet Protocol version 4) là một định dạng địa chỉ IP được sử dụng phổ biến nhất trên Internet. Về bản chất, định dạng này là một chuỗi số duy nhất được gán cho mỗi thiết bị kết nối mạng. Địa chỉ IPv4 giúp xác định và định danh mỗi thiết bị trong mạng.
Một địa chỉ IPv4 sẽ được biểu diễn dưới dạng 32 bit (bao gồm 4 octet hoặc byte). Đồng thời, chúng cũng được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm (ví dụ: 192.168.0.1). Mỗi octet sẽ biểu diễn dưới dạng số thập phân, có giá trị từ 0 đến 255. Tổng cộng, có khoảng 4,3 tỷ địa chỉ IPv4 khả dụng.
Địa chỉ IPv4 được chia thành hai phần: phần mạng (network part) và phần máy (host part). Số bit được sử dụng để định nghĩa phần mạng và phần máy được xác định bởi mặt nạ mạng (subnet mask). Mặt nạ mạng xác định số bit cố định cho phần mạng và phần máy, giúp phân biệt giữa các địa chỉ mạng khác nhau.
Địa chỉ IPv4 cũng được phân loại thành các lớp mạng (Class A, B, C, D và E) để quản lý và phân bổ địa chỉ IP. Tuy nhiên, hiện nay, phân bổ địa chỉ IPv4 đã gặp một số hạn chế do tốc độ phát triển nhanh chóng của Internet. Do đó, IPv6 (Internet Protocol version 6) đã được phát triển để cung cấp một phạm vi địa chỉ lớn hơn và đáp ứng nhu cầu mở rộng của Internet.
Địa chỉ IPv4 được phân loại như thế nào?
Địa chỉ IPv4 gồm hai thành phần chính, bao gồm:
- Phần mạng (network part).
- Phần máy (host part).
Hai thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc định danh và định vị các thiết bị trên mạng.
Phần mạng (network part)
Phần mạng của địa chỉ IPv4 có vai trò xác định mạng con. Đây là nơi thiết bị được đặt trong mạng toàn cầu. Thành tố này xác định phạm vi của mạng, cho phép các thiết bị trong cùng một mạng liên lạc trực tiếp với nhau. Thông qua phần mạng, các gói tin có thể định tuyến đến đúng địa chỉ mạng đích.
- Phần mạng được xác định bằng cách sử dụng một loạt bit đầu tiên trong địa chỉ IPv4. Số lượng bit dùng cho phần mạng khác nhau tùy vào loại mạng và lớp mạng đang sử dụng. Có ba lớp mạng chính trong IPv4 là lớp A, lớp B và lớp C.
- Lớp A sử dụng 8 bit cho phần mạng, cho phép có tối đa 126 mạng con khác nhau.
- Lớp B sử dụng 16 bit cho phần mạng, cho phép có tối đa 16.384 mạng con khác nhau.
- Lớp C sử dụng 24 bit cho phần mạng, cho phép có tối đa 2.097.152 mạng con khác nhau.
Phần mạng cũng xác định mạng mà địa chỉ IP thuộc về. Thành phần này được sử dụng để định tuyến gói tin trên mạng. Các thiết bị trong cùng một mạng con chia sẻ cùng một phần mạng. Trong khi đó, các mạng con khác nhau sẽ được phân biệt bởi những phần mạng khác nhau.
Phần máy (host part)
Phần máy của địa chỉ IPv4 có vai trò xác định địa chỉ duy nhất của mỗi thiết bị trong mạng con. Thành phần này cho phép người dùng định danh từng thiết bị riêng lẻ trong cùng một mạng con. Các thiết bị trong mạng con sẽ có các địa chỉ máy con khác nhau. Chúng sẽ dựa trên phần máy của địa chỉ IPv4.
- Phần máy thường được xác định bằng các bit sau phần mạng trong địa chỉ IPv4. Số lượng bit dùng cho phần máy có thể thay đổi tùy vào phạm vi mạng con và cấu hình mạng cụ thể. Phần máy xác định địa chỉ của từng thiết bị trong mạng con và cho phép chúng giao tiếp với nhau.
- Trong một mạng con IPv4, phần máy được sử dụng để xác định địa chỉ của từng thiết bị. Với mỗi phần mạng, có thể có hàng tỷ địa chỉ máy con khác nhau.
- Phần máy thường được biểu diễn dưới dạng chuỗi các bit sau phần mạng. Ví dụ, nếu một mạng con sử dụng 24 bit cho phần mạng, phần máy sẽ được biểu diễn bằng 8 bit còn lại. Điều này có nghĩa là mạng con đó có thể có tối đa 256 địa chỉ máy con khác nhau.
Phần máy rất quan trọng vì cho phép định danh và định vị các thiết bị cụ thể trong mạng con. Mỗi thiết bị trong mạng có một địa chỉ máy con duy nhất, cho phép gửi và nhận dữ liệu trên mạng một cách riêng biệt. Nhờ đó, tính riêng tư và bảo mật của các thiết bị trong mạng con được đảm bảo.
Địa chỉ IPv4 có cấu trúc như thế nào?
Địa chỉ IPv4 được chia thành 4 octet (8 bit) và được biểu diễn dưới dạng dấu chấm thập phân (decimal dot-decimal). Cấu trúc tổng quát của một địa chỉ IPv4 là như sau:
Trong đó:
- A, B, C và D là các giá trị thập phân trong khoảng từ 0 đến 255.
- Mỗi octet (A, B, C, D) được biểu diễn bằng một số nguyên từ 0 đến 255.
- Các octet được phân cách nhau bởi dấu chấm (dot).
Ví dụ, một địa chỉ IPv4 hợp lệ có thể có dạng như sau:
Trong ví dụ trên, A = 192, B = 168, C = 0 và D = 1.
Lưu ý rằng địa chỉ IPv4 chỉ là một địa chỉ trên giao thức IPv4 và được sử dụng để định danh các thiết bị trên mạng Internet.
5 lớp cơ bản của địa chỉ IPv4
IPv4 được chia thành 5 lớp dựa trên độ lớn của phần mạng và phần máy trong địa chỉ IP. Các lớp này được gọi là lớp A, lớp B, lớp C, lớp D và lớp E.
Lớp A
- Địa chỉ mạng: 1.0.0.0 đến 126.0.0.0
- Địa chỉ máy: 0.0.0.1 đến 127.255.255.254
Ví dụ: 10.0.0.1
Trong ví dụ này, 10 là phần mạng và 0.0.0.1 là phần máy. Địa chỉ IP này thuộc lớp A vì phần mạng chỉ chứa một con số đầu tiên và phần máy có thể chứa đến 16.777.214 địa chỉ.
Lớp B
- Địa chỉ mạng: 128.0.0.0 đến 191.255.0.0
- Địa chỉ máy: 0.0.1.0 đến 255.255.254.254
Ví dụ: 172.16.0.1
Trong ví dụ này, 172.16 là phần mạng và 0.0.0.1 là phần máy. Địa chỉ IP này thuộc lớp B vì phần mạng chứa hai con số đầu tiên và phần máy có thể chứa đến 65.534 địa chỉ.
Lớp C
- Địa chỉ mạng: 192.0.0.0 đến 223.255.255.0
- Địa chỉ máy: 0.0.0.1 đến 0.0.0.254
Ví dụ: 192.168.0.1
Trong ví dụ này, 192.168.0 là phần mạng và 0.0.0.1 là phần máy. Địa chỉ IP này thuộc lớp C vì phần mạng chứa ba con số đầu tiên và phần máy chỉ có thể chứa đến 254 địa chỉ.
Lớp D
- Địa chỉ multicast (được sử dụng cho việc gửi dữ liệu đa điểm)
- Phạm vi: 224.0.0.0 đến 239.255.255.255
Ví dụ: 239.255.255.250
Địa chỉ IP này thuộc lớp D và được sử dụng cho việc gửi dữ liệu đa điểm.
Lớp E
- Được dành cho mục đích thí nghiệm, nghiên cứu và các mục đích đặc biệt khác.
- Phạm vi: 240.0.0.0 đến 255.255.255.255
Lớp E ít được sử dụng trong thực tế. Đây là lớp được dành riêng cho các mục đích đặc biệt và nghiên cứu. Địa chỉ IP thuộc lớp E không được sử dụng trong các mạng công cộng hoặc trong các tình huống thông thường.
Ví dụ: 255.255.255.255
Đây là một ví dụ về địa chỉ IP thuộc lớp E.
Lưu ý rằng lớp A, lớp B và lớp C là những lớp chính được sử dụng để cấu hình mạng IP trong các mạng công cộng và cá nhân. Lớp D và lớp E thường được dành riêng cho các mục đích đặc biệt. Chúng không được sử dụng rộng rãi trong các mạng thông thường.
Ưu điểm và hạn chế của địa chỉ IPv4
Ưu điểm
- Phổ biến và tương thích: Địa chỉ IPv4 đã được sử dụng rộng rãi và được hỗ trợ bởi hầu hết các thiết bị mạng, phần mềm và ứng dụng trên toàn cầu. Điều này giúp đảm bảo tính tương thích và khả năng kết nối giữa các thiết bị cũng như mạng lưới khác nhau.
- Quản lý đơn giản: IPv4 sử dụng địa chỉ IP 32-bit, cho phép tạo ra khoảng 4,3 tỷ địa chỉ duy nhất. Việc quản lý và cấp phát địa chỉ IPv4 tương đối đơn giản và linh hoạt. Vì vậy, quy mô mạng nhỏ và trung bình rất phù hợp với địa chỉ IPv4.
- Tiêu thụ băng thông thấp: Địa chỉ IPv4 có kích thước nhỏ hơn so với địa chỉ IPv6 (128-bit), điều này giúp tiết kiệm băng thông mạng và giảm tải trên đường truyền.
Hạn chế
- Hạn chế về số lượng địa chỉ: Địa chỉ IPv4 32-bit chỉ có thể tạo ra khoảng 4,3 tỷ địa chỉ duy nhất. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của Internet và sự gia tăng của các thiết bị kết nối mạng, nguồn cung địa chỉ IPv4 gần như đã cạn kiệt.
- Khó khăn trong việc triển khai IPv6: IPv6 (Internet Protocol version 6) là phiên bản tiếp theo của IPv4, được thiết kế để đáp ứng vấn đề về hạn chế số lượng địa chỉ. Tuy nhiên, việc triển khai IPv6 đòi hỏi sự thay đổi cơ bản trong hạ tầng mạng và thiết bị, điều này gây ra một loạt các thách thức kỹ thuật cũng như tài chính. Do đó, việc chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 chưa được triển khai rộng rãi.
- Vấn đề NAT (Network Address Translation): Do sự khan hiếm địa chỉ IPv4, các tổ chức và nhà cung cấp dịch vụ mạng đã phải sử dụng kỹ thuật NAT để chia sẻ địa chỉ IP công cộng giữa nhiều thiết bị trong mạng nội bộ.
Qua bài viết trên, Tino Group tin rằng bạn đã hiểu rõ hơn về địa chỉ IPv4. Ở thời điểm hiện tại, IPv4 cùng với IPv6 là hai phiên bản được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi. Hãy tiếp tục theo dõi Tino Group để không bỏ lỡ những bài viết hay và hữu ích khác bạn nhé!
Những câu hỏi thường gặp
Vì sao còn nhiều thiết bị sử dụng IPv4 khi đã có IPv6?
Việc chuyển đổi hoàn toàn từ IPv4 sang IPv6 là một quá trình phức tạp và đòi hỏi sự phối hợp của nhiều bên liên quan. Ngoài ra, một số nguyên nhân khiến người dùng không thể sử dụng IPv6 là: sự bất cập về cơ sở hạ tầng, thiết bị cũ không tương thích IPv6, chi phí và thời gian triển khai.
IPv4 có đủ địa chỉ để đáp ứng nhu cầu hiện tại không?
Hiện nay, việc phân bổ địa chỉ IPv4 gặp một số hạn chế nhất định. Đồng thời, IPv4 không đáp ứng đủ nhu cầu tăng trưởng của Internet. Số lượng thiết bị kết nối Internet ngày càng tăng cao, bao gồm: thiết bị di động, máy tính cá nhân, máy chủ, thiết bị IoT,…
Có bao nhiêu địa chỉ IPv4 khả dụng?
Có tổng cộng 4.3 tỷ địa chỉ IPv4 khả dụng. Tuy nhiên, một vài địa chỉ trong số này được xác định là địa chỉ đặc biệt như địa chỉ loopback (127.0.0.1) và địa chỉ quảng bá (255.255.255.255). Vì vậy, số lượng địa chỉ sử dụng thực tế sẽ ít hơn.
Có thể sử dụng địa chỉ IPv4 trên mạng công cộng không?
Câu trả lời là: “Có!”. Địa chỉ IPv4 có thể được sử dụng trên mạng công cộng. Mỗi thiết bị kết nối vào Internet cần có một địa chỉ IP duy nhất để có thể giao tiếp và truy cập vào các dịch vụ trên mạng. Địa chỉ IPv4 sẽ do các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) hoặc tổ chức quản lý phân chia địa chỉ IP cung cấp.
