Cấu trúc địa chỉ IP như thế nào? Tìm hiểu chi tiết

Ta đã biết địa chỉ IP có 2 phiên bản gồm địa chỉ IPv4 và IPv6. Mỗi phiên bản có độ dài và dung lượng địa chỉ IP khác nhau. Trong bài này ta sẽ đi tìm hiểu chi tiết về cấu trúc địa chỉ IP của cả hai phiên bản này!

Cấu trúc địa chỉ IPv4

Địa chỉ IPv4 là một chuỗi số với độ dài 32 bit và được chia thành 4 nhóm. Mỗi nhóm có độ dài 8 Bit và được gọi là Octet. Các nhóm được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm.

Định dạng chung của địa chỉ IPv4 có dạng như sau: A.B.C.D

Trong đó:

• A, B, C, và D là các giá trị thập phân (decimal) từ 0 đến 255.
• Mỗi A, B, C, D đại diện cho một nhóm 8 bit, còn được gọi là một octet hoặc byte.
• Có tổng cộng 32 bit, chia thành bốn nhóm.

Ví dụ, một địa chỉ IPv4 có thể là 192.168.0.1:

• A = 192
• B = 168
• C = 0
• D = 1

Cấu trúc của địa chỉ IPv4 được chia thành 2 phần: ID mạng và ID máy chủ. Mỗi phần sẽ có số Octet và khác nhau. Dựa vào số lượng bit trong phần ID mạng mà người ta chia địa chỉ IPv4 thành các lớp địa chỉ mạng như A, B, C, D và E.

Hãy quan sát hình ảnh cấu trúc các lớp địa chỉ mạng sau:

1. ID Mạng (Network ID):

• ID mạng là một phần của địa chỉ IPv4 xác định mạng mà thiết bị đó thuộc về.
• Phần này đại diện cho các bit đầu tiên của địa chỉ IPv4.
• ID mạng xác định mạng con nào mà một thiết bị cụ thể đang hoạt động trong đó.
• Các bit đầu tiên của địa chỉ IPv4 cho biết mạng mà thiết bị thuộc về và không thay đổi giữa các thiết bị trong cùng một mạng.

2. ID Máy Chủ (Host ID):

• ID máy chủ là một phần của địa chỉ IPv4 xác định một máy cụ thể trong mạng đó.
• Phần này đại diện cho các bit còn lại của địa chỉ IPv4 sau phần ID mạng.
• ID máy chủ xác định địa chỉ của mỗi thiết bị trong một mạng con.
• Các bit sau phần ID mạng cho biết địa chỉ cụ thể của thiết bị trong mạng và có thể thay đổi giữa các thiết bị trong cùng một mạng.

Ví dụ:

Giả sử chúng ta có một địa chỉ IPv4 192.168.0.1 là một địa chỉ IP lớp B với:

• ID Mạng: 192.168
• ID Máy Chủ: 0.1

Trong ví dụ này, 192.168 là phần ID mạng, xác định mạng con, trong khi 0.1 là phần ID máy chủ, xác định máy cụ thể trong mạng con đó.

Cấu trúc địa chỉ IPv6

Địa chỉ IPv6 có độ dài 128 bit, gấp khoảng 4 lần so với địa chỉ IPv4. Điều này cho phép tổng cộng khoảng 3.4 x 10^38 địa chỉ IPv6 có thể tạo ra.

Địa chỉ IPv6 được biểu diễn dưới dạng hexadecimals (hệ 16), với mỗi nhóm 16 bit được biểu diễn bằng một số lượng ký tự hexadecimals tương ứng.

Các nhóm 16 bit được phân tách bằng dấu hai chấm (:) để tạo thành dạng “xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx”.

Mỗi nhóm 16-bit có thể chứa giá trị từ 0 đến FFFF (tức là từ 0 đến 65535 trong hệ thập lục phân) . Ví dụ một địa chỉ IPv6: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Cấu trúc địa chỉ IPv6 bao gồm ba phần chính: Prefix, Subnet ID và Interface ID như hình ảnh dưới đây:

1. Prefix:

Prefix là phần đầu tiên của địa chỉ IPv6 và xác định mạng hoặc mạng con cụ thể mà địa chỉ đó thuộc về. Phần này có độ dài 48 Bit.

Ví dụ: 2001:0db8:85a3::/48

Trong đó, 2001:0db8:85a3 là phần Prefix của địa chỉ IPv6. Phần /48 xác định rằng 48 bit đầu tiên là phần Prefix, và phần còn lại của địa chỉ được sử dụng cho Subnet ID và Interface ID.

2. Subnet ID:

Subnet ID là một phần của địa chỉ IPv6 được sử dụng để xác định mạng con cụ thể trong một mạng chính. Phần này có độ dài 16 Bit.

Ví dụ: Trong địa chỉ 2001:0db8:85a3:0000::/64 thì 0000 là Subnet ID.

3. Interface ID:

Interface ID là phần cuối cùng của địa chỉ IPv6 và xác định giao diện cụ thể trên mạng hoặc mạng con đó. Nó có độ dài 64 Bit.

Interface ID thường được tạo ra từ địa chỉ MAC của thiết bị hoặc các phương pháp khác để đảm bảo tính duy nhất của địa chỉ.

Ví dụ: Trong địa chỉ ::8a2e:0370:7334 thì phần 8a2e:0370:7334 là Interface ID.

Cách viết tắt địa chỉ IPv6

Địa chỉ IPv6 thường không sử dụng hết toàn bộ 128 bit của nó. Khi có các trường chứa giá trị 0 hoặc chỉ chứa giá trị ). Chúng ta có thể viết tắt địa chỉ này để làm cho nó ngắn gọn hơn và dễ đọc hơn.

Để làm điều này, chúng ta có thể sử dụng ký hiệu hai dấu hai chấm (:) để biểu diễn các trường 16-bit chỉ toàn số 0 liên tiếp. Ví dụ, nếu có hai trường số 0 liên tiếp, chúng có thể được thay thế bằng hai dấu hai chấm (::).

Viết tắt địa chỉ IPv6 cũng có thể bao gồm loại bỏ các số 0 không cần thiết ở đầu trường và việc sử dụng ký hiệu hai dấu hai chấm (::) để thay thế bất kỳ trường nào chứa giá trị zero liên tục.

Ví du: địa chỉ IPv6 2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b có thể được viết tắt thành 2001:db8:3c4d:15::1a2f:1a2b.

Tương tự, địa chỉ 2001:0db8:3c4d:0015:0000:d234::3eee:0000 có thể được viết tắt thành 2001:db8:3c4d:15:0:d234:3eee::.

Tiền tố (Prefix) trong IPv6

Prefix là phần bắt đầu của địa chỉ IPv6, xác định địa chỉ mạng hoặc mạng con. Trong địa chỉ IPv6, tiền tố được biểu diễn dưới dạng “prefix/độ dài trong bit”, với độ dài của tiền tố được chỉ định bằng ký hiệu CIDR.

Ví dụ: 2001:db8:3c4d::/48 – Trong đó, 2001:db8:3c4d là tiền tố của địa chỉ IPv6, và /48 chỉ định rằng 48 bit đầu tiên của địa chỉ được sử dụng để xác định mạng.

Tiền tố trang web của địa chỉ IPv6 là phần bắt đầu của địa chỉ, xác định mạng toàn cầu mà địa chỉ thuộc về. Tiền tố mạng con xác định cấu trúc nội bộ của mạng, giúp các bộ định tuyến biết được cách phân chia và quản lý mạng con.

Ví dụ: 2001:db8:3c4d::/48 – Trong đó, 2001:db8:3c4d là tiền tố trang web, và /48 là tiền tố mạng con.

Một số tiền tố đã được dành trước cho việc sử dụng đặc biệt, như 2002::/16 cho 6to4 routing prefix, fe80::/10 cho địa chỉ cục bộ của liên kết, và ff00::/8 cho địa chỉ đa phát. Các tiền tố này cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và định tuyến trên mạng IPv6.

Mong rằng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chỉ IP một cách cụ thể nhất. Hiểu được sự khác nhau giữa cấu trúc địa chỉ IPv4 và IPv6.