Địa chỉ IPV4 là gì? Được chia làm mấy phần, mỗi nhóm có mấy bit?

Trên bước tiến vững chắc của cuộc cách mạng kỹ thuật số, Internet đã trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Một yếu tố không thể thiếu trong hệ thống này chính là địa chỉ IP (Internet Protocol), một khái niệm đã trở nên quen thuộc và phổ biến hơn bao giờ hết. Địa chỉ IP là cầu nối không thể thiếu cho việc gửi và nhận dữ liệu trên mạng, và trong hành trình phát triển của Internet, giao thức Internet phiên bản 4 (địa chỉ IPv4) đã từng bước cởi mở con đường cho sự kết nối toàn cầu. Hãy cùng Hosting Việt khám phá sâu hơn về IPv4 và tầm quan trọng của nó trong thế giới kỹ thuật số ngày nay.

Địa Chỉ IPv4 Là Gì? Tổng Hợp Kiến Thức Chi Tiết Cần Biết Từ A Đến Z Về Địa Chỉ IPv4

Địa chỉ IPv4 là gì?

IPv4, hay còn gọi là Internet Protocol phiên bản 4, là một giao thức truyền tải dữ liệu phổ biến trong hệ thống Internet. Được thiết kế như một giao thức không kết nối, IPv4 cho phép gửi gói dữ liệu mà không cần đảm bảo thiết bị đích sẵn sàng để nhận. Điều này mang lại tính linh hoạt trong việc định tuyến dữ liệu qua các đường khác nhau trong trường hợp xảy ra lỗi hoặc sự cố về định tuyến.

Giao thức IPv4 hoạt động dưới mô hình "best-effort," tức là nó không đảm bảo chất lượng hoặc thành công trong việc truyền tải dữ liệu. Điều này đồng nghĩa rằng nó có thể gửi dữ liệu mà không đảm bảo việc dữ liệu đến đúng hoặc đúng thứ tự.

Một ví dụ chi tiết và cơ bản về địa chỉ IPv4

Một đặc điểm quan trọng của địa chỉ IPv4 là nó được biểu diễn dưới dạng 32-bit, với mỗi địa chỉ được biểu diễn bằng bốn số thập phân nằm trong khoảng từ 0 đến 255, và các số này được phân tách bằng dấu chấm. Không gian địa chỉ 32-bit của IPv4 cung cấp khoảng 4,3 tỷ địa chỉ khả dụng, nhưng một phần lớn trong số này đã được dành cho các mạng riêng tư và sẽ không được phép sử dụng một cách công khai.

Ví dụ về một địa chỉ IPv4 là gì:  "192.168.0.1," trong đó bốn số thập phân (192, 168, 0, 1) được phân tách bằng dấu chấm. Địa chỉ này thường được sử dụng trong các mạng riêng tư, ví dụ như trong môi trường gia đình hoặc doanh nghiệp nhỏ.

Đặc điểm của địa chỉ IPv4 là gì? Địa chỉ IPv4 gồm bao nhiêu bit?

Địa chỉ IPv4 có những đặc điểm quan trọng như sau:

• Kích thước: Địa chỉ IPv4 được biểu diễn dưới dạng 32-bit.
• Biểu diễn số: IPv4 được biểu diễn dưới dạng các số thập phân.
• Phân tách: Các bit của địa chỉ IPv4 được phân tách bằng dấu chấm (.) trong biểu diễn thập phân.
• IPv4 bao gồm tổng cộng 12 trường tiêu đề để điều khiển việc truyền tải dữ liệu.
• Broadcasting: IPv4 hỗ trợ tính năng phát sóng, cho phép gửi dữ liệu đến tất cả các thiết bị trong một mạng cụ thể.
• VLSM: IPv4 hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Mask - Mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi), cho phép phân chia mạng hiệu quả hơn.
• Giao thức ARP: Giao thức ARP (Address Resolution Protocol - Giao thức phân giải địa chỉ) được sử dụng để ánh xạ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ MAC (Media Access Control).

Không những thế, khi bạn sở hữu Proxy IPv4, đây là một loại máy chủ trung gian nơi xảy ra hoạt động giữa người dùng và Internet. Proxy IPv4 sẽ đại diện cho bên người dùng và gửi yêu cầu từ máy tính của người dùng này đến các máy chủ từ xa khác. Ngoài ra chức năng của Proxy IPv4 còn bao gồm bảo vệ danh tính của người dùng, bằng cách che giấu địa chỉ IP thực sự và còn cung cấp khả năng truy cập vào nội dung bị hạn chế trên Internet.

Cấu trúc của địa chỉ IPv4 như thế nào ? Địa chỉ IPv4 có cấu trúc dạng nào?

Cấu trúc địa chỉ IPv4 cụ thể như sau:

Địa chỉ IPv4 bao gồm 32 bit nhị phân, được chia thành 4 octet, mỗi octet chứa 8 bit. Các octet này sẽ được biểu diễn dưới dạng các  giá trị thập phân và với phân tách bởi dấu chấm.

Địa chỉ IPv4 bao gồm 32 bit nhị phân, được chia thành 4 octet, mỗi octet chứa 8 bit

Một địa chỉ IPv4 sẽ được chia thành bao nhiêu phần? Địa chỉ IPv4 sẽ  được chia thành hai phần:Phần thứ nhất là phần mạng (network) và phần thứ hai là phần host. Để xác định một địa chỉ IPv4 hợp lệ hay không, cần tuân thủ các quy tắc sau:

• Các bit trong phần mạng không được đồng thời bằng 0. Ví dụ, với địa chỉ IP 0.0.0.1 ta sẽ có phần mạng là 0.0.0 và phần host là 1. Điều này được coi là một điều không được hợp lệ.
• Nếu tất cả các bit của phần host đều có giá trị 0, thì đó là một địa chỉ mạng. Ví dụ, địa chỉ 193.167.1.1 có thể gán cho một thiết bị host, trong khi địa chỉ 193.167.1.0 là một địa chỉ mạng và không thể gán cho host.
• Nếu tất cả các bit của phần host đều có giá trị 1, thì đó là địa chỉ broadcast. Ví dụ, địa chỉ 193.167.1.255 là địa chỉ broadcast cho mạng 193.167.1.0.

Có bao nhiêu lớp đang được sử dụng trong Địa chỉ IPv4 ?

Địa chỉ IPv4 được chia thành năm lớp chính, bao gồm:

• Lớp A: Được đại diện bởi các địa chỉ IP trong khoảng từ 1 đến 126. Đây là lớp được sử dụng cho các mạng lớn, có khả năng chứa một lượng lớn các thiết bị host.
• Lớp B: Các địa chỉ IP thuộc lớp B nằm trong khoảng từ 128 đến 191. Lớp B thường được sử dụng cho các mạng trung bình với sức chứa vừa phải.
• Lớp C: Lớp C được đại diện bởi các địa chỉ IP từ 192 đến 223. Đây thường là lựa chọn cho các mạng nhỏ và có sức chứa hạn chế.
• Lớp D: Các địa chỉ IP trong khoảng từ 224 đến 239 thuộc lớp D. Lớp D không được sử dụng cho việc định danh mạng hoặc host mà thay vào đó được dành cho multicast, nghĩa là gửi dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng một lúc.
• Lớp E: Lớp E được biểu diễn bởi các địa chỉ IP từ 240 đến 255 và được dành cho mục đích thử nghiệm và nghiên cứu, không sử dụng trong mạng Internet công cộng.

Quy tắc phân loại các lớp địa chỉ IPv4 dựa trên giá trị của octet đầu tiên trong địa chỉ IPv4 như sau: Địa chỉ IP thuộc lớp A nếu octet đầu nằm trong khoảng từ 1 đến 126. Địa chỉ IP thuộc lớp B nếu octet đầu nằm trong khoảng từ 128 đến 191. Địa chỉ IP thuộc lớp C nếu octet đầu nằm trong khoảng từ 192 đến 223. Địa chỉ IP thuộc lớp D nếu octet đầu nằm trong khoảng từ 224 đến 239. Địa chỉ IP thuộc lớp E nếu octet đầu nằm trong khoảng từ 240 đến 255.

Lớp A

Lớp A của địa chỉ IPv4 sử dụng một octet đầu tiên để đại diện cho phần mạng (network)

• Lớp A trong hệ thống địa chỉ IPv4 sử dụng một octet đầu tiên để đại diện cho phần mạng (network), và ba octet sau để đại diện cho phần host. Đặc điểm quan trọng của lớp A là bit đầu của địa chỉ luôn luôn là 0. Các địa chỉ mạng thuộc lớp A sẽ nằm trong khoảng từ 1.0.0.0 đến 126.0.0.0.
• Tuy nhiên, mạng 127.0.0.0 là mạng đặc biệt được sử dụng cho mạng loopback, nghĩa là khi một thiết bị gửi dữ liệu đến địa chỉ IP 127.x.x.x, nó thực chất đang gửi dữ liệu cho chính mình trên thiết bị đó.
• Phần host của lớp A có 24 bit, cho phép mỗi mạng lớp A có (2²⁴ – 2) host có thể gán địa chỉ. Các host này được giảm đi 2 vì hai giá trị đặc biệt là địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast.

Lớp B

Lớp B của địa chỉ IPv4 có các địa chỉ mạng nằm trong khoảng từ 128.0.0.0 đến 191.255.0.0

• Lớp B trong hệ thống địa chỉ IPv4 sử dụng 2 octet đầu để đại diện cho phần mạng (network), và 2 octet sau để đại diện cho phần host. Điểm đặc biệt của lớp B là 2 bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn luôn là "10". Các địa chỉ mạng thuộc lớp B nằm trong khoảng từ 128.0.0.0 đến 191.255.0.0. Tổng cộng, lớp B chứa 2¹⁴ mạng.
• Phần host của lớp B dài 16 bit, cho phép mỗi mạng lớp B có (2¹⁶– 2) host có thể gán địa chỉ. Số 2 bị trừ đi trong công thức trên để loại trừ hai giá trị đặc biệt, đó là địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast.

Lớp C

Lớp C của địa chỉ IPv4 có các địa chỉ mạng nằm trong khoảng từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0

• Lớp C trong hệ thống địa chỉ IPv4 sử dụng ba octet đầu để đại diện cho phần mạng (network), và một octet sau để đại diện cho phần host. Điểm đặc biệt của lớp C là ba bit đầu của một địa chỉ lớp C luôn luôn là "110". Các địa chỉ mạng thuộc lớp C nằm trong khoảng từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0. Tổng cộng, lớp C chứa 2²¹ mạng.
• Phần host của lớp C dài 8 bit, cho phép mỗi mạng lớp C có (2⁸– 2) host có thể gán địa chỉ. Số 2 bị trừ đi trong công thức trên để loại trừ hai giá trị đặc biệt, đó là địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast.

Lớp D

Lớp D trong hệ thống địa chỉ IPv4 bao gồm các địa chỉ nằm trong dải từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255. Thường được sử dụng cho các địa chỉ multicast, nghĩa là dùng để gửi dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng một lúc. Ví dụ, địa chỉ 224.0.0.9 thường được sử dụng trong giao thức RIPv2, trong khi địa chỉ 224.0.0.5 thường được dùng trong giao thức OSPF.

Lớp E

Lớp E của địa chỉ IPv4

Lớp E trong hệ thống địa chỉ IPv4 bắt đầu từ 240.0.0.0 trở đi. Thường được dành cho các mục đích dự phòng và thử nghiệm trong mạng, không được sử dụng rộng rãi trong mạng Internet công cộng.

Ưu và nhược điểm chi tiết của địa chỉ IPv4 là gì?

Ưu điểm của địa chỉ IPv4 là gì?

Khả năng truyền dữ liệu mà không yêu cầu kết nối trước: IPv4 được xây dựng với tính năng không kết nối, cho phép gửi dữ liệu mà không cần thiết bị đích phải trước sẵn sàng và thiết lập kết nối. Điều này giúp đảm bảo tính linh hoạt và khả năng định tuyến gói dữ liệu qua nhiều đường khác nhau trong trường hợp xảy ra lỗi hoặc sự cố về định tuyến.

Tạo lớp giao tiếp ảo đơn giản trên nhiều thiết bị: IPv4 cho phép xây dựng một lớp giao tiếp ảo trên nhiều thiết bị, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết lập kết nối và giao tiếp hiệu quả giữa các thiết bị trong mạng.

Tiết kiệm bộ nhớ và dễ ghi nhớ địa chỉ: Với địa chỉ dạng 32 bit, IPv4 tiết kiệm bộ nhớ so với các phiên bản IPv6 hoặc các giao thức khác. Sự biểu diễn địa chỉ dưới dạng số thập phân phân tách bằng dấu chấm cũng làm cho nó dễ dàng ghi nhớ và quản lý.

Hỗ trợ đa dạng trên hàng triệu thiết bị: IPv4 đã được triển khai rộng rãi trên hàng triệu thiết bị trong nhiều năm. Điều này đảm bảo tính tương thích cao và sự hỗ trợ trên nhiều hệ điều hành, thiết bị mạng và ứng dụng.

Cung cấp tính năng thư viện video và hội nghị: IPv4 hỗ trợ tính năng thư viện video và hội nghị, cho phép truyền tải và chia sẻ nội dung video một trực tuyến, tổ chức các buổi họp online hoặc tổ chức hội nghị từ xa và thực hiện truyền phát trực tiếp. Điều này đem lại sự tiện ích đáng kể trong việc truyền thông và giao tiếp trực tuyến.

Địa chỉ IPv4 đem lại nhiều ưu điểm và tiện ích cho hoạt động phát triển trên nền tảng internet

Nhược điểm của địa chỉ IPv4 là gì?

Cấu trúc thiết kế phức tạp: IPv4 sử dụng cấu trúc định tuyến phân cấp và không phân cấp, dẫn đến việc mỗi router phải duy trì một bảng thông tin định tuyến lớn, tiêu tốn nhiều tài nguyên bộ nhớ. Sự phức tạp này đòi hỏi sự can thiệp nhiều từ router vào các gói dữ liệu IPv4.

Sự bị thiếu hụt không gian địa chỉ:  sự thiết hụt này là vấn đề lớn nhất của IPv4. Với chỉ 32 bit, không gian địa chỉ IPv4 giới hạn chỉ có 4,3 tỷ địa chỉ. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của Internet, tài nguyên địa chỉ IPv4 trở nên khan hiếm. Điều này dẫn đến hai thách thức quan trọng: sự thiếu hụt địa chỉ, đặc biệt là trong không gian địa chỉ tầm trung (lớp B), và kích thước của bảng định tuyến lớn đến mức có thể gây hại cho hoạt động của Internet.

Thiếu tích hợp bảo mật và mã hóa dữ liệu: IPv4 không tích hợp bảo mật vào cấu trúc thiết kế. Điều này đồng nghĩa rằng bảo mật thông tin thường được thực hiện tại mức ứng dụng thay vì tại lớp IP. Mặc dù có IPSec là một phương pháp bảo mật được sử dụng phổ biến ở lớp IP, mô hình bảo mật chính tập trung vào bảo mật lưu lượng giữa các mạng hơn là bảo mật lưu lượng giữa các máy chủ (host), với hạn chế trong việc bảo vệ đầu cuối. Điều này đã thúc đẩy sự nghiên cứu và phát triển các giao thức mới như IPv6 để giải quyết các vấn đề về bảo mật và mã hóa dữ liệu.

Các điều cần lưu ý khi tìm hiểu về địa chỉ IPv4 là gì?

Các điều cần lưu ý về địa chỉ IPv4 bao gồm:

Lựa chọn lớp địa chỉ: Khi cấu hình cho các máy chủ và thiết bị, chúng ta thường sử dụng lớp địa chỉ IPv4 A, B và C tùy theo nhu cầu và quy mô mạng.

Xác định lớp địa chỉ dựa trên octet đầu tiên: Để xác định lớp địa chỉ IP, ta có thể dựa vào octet đầu tiên của địa chỉ IPv4. Cụ thể:

• Nếu như octet đầu tiên nằm trong khoảng từ số 1 đến số 126, thì địa chỉ đó sẽ thuộc lớp A.
• Nếu octet đầu tiên nằm trong khoảng từ 128 đến 191, địa chỉ thuộc lớp B.
• Nếu octet đầu tiên nằm trong khoảng từ 192 đến 223, địa chỉ thuộc lớp C.

Thông tin này giúp xác định loại địa chỉ IPv4 và hỗ trợ quá trình cấu hình mạng và quản lý địa chỉ IP một cách hiệu quả.

So sánh địa chỉ IPv4 và IPv6 chi tiết nhất

So sánh chi tiết giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6

IPv4 và Một số câu hỏi thường gặp.

Địa chỉ IPv4 đã bị sử dụng hết chưa?

Đối với địa chỉ IPv4 thì nó đã trở cạn kiệt kể từ những năm 90 của thế kỷ trước. Do đó, IPv6 đã được triển khai từ năm 1994 bởi Internet Engineering Task Force để giải quyết vấn đề này.

Mỗi nhóm địa chỉ IPv4 chứa bao nhiêu  bit ?

Mỗi nhóm địa chỉ IPv4 thường gồm 8 bit. IPv4 được chia thành bốn nhóm (octet) của 8 bit mỗi nhóm, tổng cộng tạo thành một địa chỉ IPv4 32 bit. Mỗi octet thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và được phân tách bằng dấu chấm (".") để tạo thành địa chỉ IPv4 thường thấy, ví dụ: 192.168.1.1.

Địa chỉ IPv4 gồm bao nhiêu bit ? Địa chỉ IPv4 gồm tổng cộng 32 bit.

Một số câu hỏi phổ biến thường gặp khi tìm hiểu về địa chỉ IPv4

Tại sao không chuyển hoàn toàn sang sử dụng IPv6?

Việc chuyển đổi hoàn toàn sang IPv6 là một quá trình mất rất nhiều thời gian và có thể kéo dài hàng thập kỷ. Có nhiều yếu tố gây khó khăn, bao gồm sự tối ưu hóa của IPv4, các vấn đề chi phí, và các thách thức khác, làm cho việc chuyển đổi hoàn toàn sang IPv6 không thực hiện được trong thời gian ngắn.

Làm thế nào để bảo vệ địa chỉ IP?

Một trong những phương pháp tốt nhất giúp bạn có thể bảo vệ địa chỉ IP mà bạn đang sử dụng là sử dụng VPN (Virtual Private Network). Đây được coi là một trong những  giải pháp tối ưu cũng như tiết kiệm chi phí một cách tối đa để có thể đảm bảo an ninh cũng như bảo mật thông tin của bạn.

Làm thế nào để giải quyết vấn đề thiếu hụt địa chỉ IPv4?

Để đối phó với tình trạng thiếu hụt địa chỉ IPv4, đã có một số giải pháp được đưa ra:

• Sử dụng Subnetting: Việc chia mạng thành các mạng con (subnet) nhỏ giúp tối ưu hóa việc sử dụng các địa chỉ IPv4 hiện có.
• Sử dụng CIDR (Classless Inter-Domain Routing): CIDR cho phép phân chia và quản lý địa chỉ mạng một cách linh hoạt, giúp tiết kiệm địa chỉ IPv4.
• Sử dụng VLSM (Variable Length Subnet Masking): VLSM cho phép phân chia các mạng con với các mặt nạ mạng con có độ dài khác nhau, tận dụng hiệu quả địa chỉ IP.
• Áp dụng NAT (Network Address Translation): NAT là một công nghệ cho phép chuyển đổi địa chỉ IP riêng thành địa chỉ IP công cộng và ngược lại, tạo ra nhiều địa chỉ IP có thể sử dụng trong mạng nội bộ..

Tại sao lại cần đến tận 2 phiên bản IPv4 và IPv6?

Lí do ta nên cần đến 2 phiên bản IPv4 và IPv6 vì:

Việc duy trì sự tồn tại cả hai phiên bản IPv4 và IPv6 là không thể tránh được vì IPv4 là tiêu chuẩn phổ biến và được triển khai rộng rãi. Tuy nhiên, sự thiếu hụt địa chỉ IPv4 và các giới hạn đã làm nảy sinh nhu cầu phát triển một phiên bản mới để đáp ứng nhu cầu mở rộng của Internet.

Hiện tại, địa chỉ IPv4 vẫn tồn tại và đang dần chuyển đổi để đảm bảo cho quá trình phát triển và mở rộng của Internet

IPv6 ra đời để giải quyết vấn đề thiếu hụt địa chỉ IPv4. Với không gian địa chỉ rộng hơn (128 bit) và nhiều cải tiến, IPv6 hỗ trợ mạng hiện đại với số lượng địa chỉ đáng kể và tính năng bảo mật cao hơn.

Dù IPv6 đã xuất hiện, IPv4 vẫn tồn tại và sử dụng phổ biến. Điều này đòi hỏi một quá trình dần dần chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 để đảm bảo tương thích và liên kết giữa hai phiên bản trong quá trình phát triển và mở rộng Internet.

Lời kết

Bài viết này đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về địa chỉ IPv4, một phần quan trọng trong cơ sở hạ tầng của Internet. Hy vọng rằng thông qua bài viết này của Hosting Việt, bạn đã có kiến thức cơ bản để đưa ra quyết định thông minh trong việc sử dụng giao thức mạng phù hợp nhất cho dự án hoặc mạng của mình.