Mục lục
I. Giới thiệu IPv4 Address và hoạt động của Router
1. IPv4 Address
2. Hoạt động của Router
II. Mô hình
III. Kết luận
1. IPv4 Address
- IPv4 (Internet Protocol version 4) là giao thức không kết nối, cung cấp khả năng định địa chỉ và định tuyến các gói tin trên mạng Internet. Mỗi thiết bị trên mạng IPv4 được gán một địa chỉ IP duy nhất để nhận dạng và giao tiếp.
- Cấu trúc: Địa chỉ IPv4 gồm 32 bit, thường được biểu diễn dưới dạng 4 số thập phân (từ 0 đến 255) phân cách nhau bởi dấu chấm (ví dụ: 192.168.1.1)
- Địa chỉ IPv4 được chia thành hai phần:
- Không gian của địa chỉ IPV4: Không gian địa chỉ đầy đủ của IPv4 là 2³² hay 4.294.967.296 địa chỉ IP
- Phân Loại Địa Chỉ IPv4 Thành 5 Lớp:
- Lớp A:
Lớp B:
- Lớp C:
- Lớp D:
- Lớp E:
2. Hoạt động của Router
- Router là một thiết bị mạng dùng để chuyển tiếp các gói tin giữa các mạng khác nhau. Nhiệm vụ chính của router là xác định đường đi tốt nhất cho gói tin từ nguồn đến đích qua mạng, đồng thời thực hiện quá trình định tuyến (routing).
- Chức Năng Chính Của Router:
- Khi một gói tin đến một router, quá trình xử lý diễn ra như sau:
Bước 1: Nhận Gói Tin (Packet Reception)
+ Gói tin được router nhận từ một interface (giao diện mạng) sau khi đã vượt qua tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer).
Bước 2: Phân Tích Gói Tin (Packet Inspection)
+ Router kiểm tra địa chỉ IP đích trong tiêu đề IP của gói tin. Dựa trên địa chỉ đích này, router sẽ quyết định đường đi tiếp theo cho gói tin.
Bước 3: Tra Cứu Bảng Định Tuyến (Routing Table Lookup)
- Router sẽ tra cứu bảng định tuyến để tìm ra đường đi tốt nhất cho gói tin. Bảng định tuyến chứa thông tin về các mạng đích và các gateway tương ứng.
+ Nếu có route phù hợp, gói tin sẽ được chuyển tiếp qua giao diện tương ứng.
+ Nếu không có route phù hợp, gói tin có thể bị loại bỏ hoặc được chuyển đến gateway mặc định (default gateway).
+ Bước 4: Chuyển Tiếp Gói Tin (Packet Forwarding)
+ Sau khi xác định được giao diện xuất (outbound interface), router sẽ gửi gói tin đến giao diện đó để chuyển tiếp đến mạng đích hoặc router tiếp theo.
Bước 5: Gửi Gói Tin (Packet Transmission)
+ Gói tin được truyền ra ngoài qua giao diện đã chọn và tiếp tục hành trình của nó đến mạng đích.
- Các Giao Thức Định Tuyến (Routing Protocols)
- Các Tính Năng Khác Của Router
- Ví Dụ Về Hoạt Động Của Router
Cấu hình:
R1:
R2:
- PC:
- R1:
- R2:
- Kiểm tra bảng định tuyến:
- R1# show ip route
- R2# show ip route
- Qua bài lab này, chúng ta đã thực hành cấu hình địa chỉ IPv4, subnet mask, default gateway trên các thiết bị mạng (router và PC) và cấu hình định tuyến tĩnh giữa các router để cho phép giao tiếp giữa các mạng khác nhau.
I. Giới thiệu IPv4 Address và hoạt động của Router
1. IPv4 Address
2. Hoạt động của Router
II. Mô hình
III. Kết luận
[LAB 06] Tìm hiểu và cấu hình IPv4 Address, hoạt động của Router
I. Giới thiệu IPv4 Address và hoạt động của Router
1. IPv4 Address
- IPv4 (Internet Protocol version 4) là giao thức không kết nối, cung cấp khả năng định địa chỉ và định tuyến các gói tin trên mạng Internet. Mỗi thiết bị trên mạng IPv4 được gán một địa chỉ IP duy nhất để nhận dạng và giao tiếp.
- Cấu trúc: Địa chỉ IPv4 gồm 32 bit, thường được biểu diễn dưới dạng 4 số thập phân (từ 0 đến 255) phân cách nhau bởi dấu chấm (ví dụ: 192.168.1.1)
- Địa chỉ IPv4 được chia thành hai phần:
- Network ID: Xác định mạng mà thiết bị thuộc về.
- Host ID: Xác định duy nhất một thiết bị trên mạng đó.
- Không gian của địa chỉ IPV4: Không gian địa chỉ đầy đủ của IPv4 là 2³² hay 4.294.967.296 địa chỉ IP
- Phân Loại Địa Chỉ IPv4 Thành 5 Lớp:
- Lớp A:
- Lớp này bao gồm các địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên có mang giá trị từ 1-126.
Lớp A sẽ dành riêng cho địa chỉ của các tổ chức lớn trên thế giới.
Lớp A có địa chỉ từ 1.0.0.1 đến 126.0.0.0.
Lớp B:
- Lớp này gồm các IP có oc-tet đầu tiên có giá trị từ 128-191.
- Lớp B sẽ dành cho tổ chức hạng trung trên thế giới.
- Lớp B có địa chỉ từ 128.1.0.0 đến 191.254.0.0
- Lớp C:
- Lớp này gồm các địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên có giá trị từ 192-223.
- Trong đó có cả máy tính cá nhân. Lớp C có địa chỉ từ 192.0.1.0 đến 223.255.254.0
- Lớp C được sử dụng trong các tổ chức nhỏ.
- Lớp D:
- Lớp này gồm các địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên có giá trị từ 224-239.
- Lớp D có 4 bit đầu tiên luôn là 1110.
- Đặc biệt lớp D được dành cho phát các thông tin (multicast/broadcast).
- Lớp này sẽ có địa chỉ từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255
- Lớp E:
- Lớp này gồm các địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên có giá trị từ 240-255.
- Lớp E có 4 bit đầu tiên luôn là 1111.
- Lớp E được dành riêng cho việc nhiên cứu.
- Nó sẽ có địa chỉ từ 240.0.0.0 đến 254.255.255.255
2. Hoạt động của Router
- Router là một thiết bị mạng dùng để chuyển tiếp các gói tin giữa các mạng khác nhau. Nhiệm vụ chính của router là xác định đường đi tốt nhất cho gói tin từ nguồn đến đích qua mạng, đồng thời thực hiện quá trình định tuyến (routing).
- Chức Năng Chính Của Router:
- Định tuyến (Routing): Router quyết định đường đi của gói tin từ một mạng này sang mạng khác, dựa trên bảng định tuyến (routing table).
- Kết nối các mạng khác nhau: Router có khả năng kết nối nhiều mạng khác nhau, ví dụ như kết nối giữa mạng nội bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN).
- Phân đoạn mạng: Router giúp chia nhỏ một mạng lớn thành nhiều mạng nhỏ, từ đó giúp quản lý mạng hiệu quả hơn và giảm tải lưu lượng mạng.
- An ninh mạng: Router có thể thực hiện các chính sách bảo mật, lọc gói tin, và điều khiển lưu lượng mạng để bảo vệ mạng nội bộ khỏi các mối đe dọa từ bên ngoài.
- Khi một gói tin đến một router, quá trình xử lý diễn ra như sau:
Bước 1: Nhận Gói Tin (Packet Reception)
+ Gói tin được router nhận từ một interface (giao diện mạng) sau khi đã vượt qua tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer).
Bước 2: Phân Tích Gói Tin (Packet Inspection)
+ Router kiểm tra địa chỉ IP đích trong tiêu đề IP của gói tin. Dựa trên địa chỉ đích này, router sẽ quyết định đường đi tiếp theo cho gói tin.
Bước 3: Tra Cứu Bảng Định Tuyến (Routing Table Lookup)
- Router sẽ tra cứu bảng định tuyến để tìm ra đường đi tốt nhất cho gói tin. Bảng định tuyến chứa thông tin về các mạng đích và các gateway tương ứng.
+ Nếu có route phù hợp, gói tin sẽ được chuyển tiếp qua giao diện tương ứng.
+ Nếu không có route phù hợp, gói tin có thể bị loại bỏ hoặc được chuyển đến gateway mặc định (default gateway).
+ Bước 4: Chuyển Tiếp Gói Tin (Packet Forwarding)
+ Sau khi xác định được giao diện xuất (outbound interface), router sẽ gửi gói tin đến giao diện đó để chuyển tiếp đến mạng đích hoặc router tiếp theo.
Bước 5: Gửi Gói Tin (Packet Transmission)
+ Gói tin được truyền ra ngoài qua giao diện đã chọn và tiếp tục hành trình của nó đến mạng đích.
- Các Giao Thức Định Tuyến (Routing Protocols)
- Router có thể sử dụng nhiều giao thức định tuyến khác nhau để cập nhật bảng định tuyến, như:
- RIP (Routing Information Protocol): Một giao thức định tuyến đơn giản, sử dụng khoảng cách hop count làm tiêu chí để xác định đường đi tốt nhất.
- OSPF (Open Shortest Path First): Giao thức định tuyến liên kết trạng thái, sử dụng thuật toán Dijkstra để tìm đường đi ngắn nhất.
- BGP (Border Gateway Protocol): Giao thức định tuyến đường biên, được sử dụng chủ yếu để định tuyến giữa các hệ thống tự trị (AS) trên Internet.
- Các Tính Năng Khác Của Router
- NAT (Network Address Translation): Router có thể chuyển đổi địa chỉ IP riêng thành địa chỉ IP công cộng khi gói tin đi ra ngoài mạng Internet.
- DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Router có thể phân phát địa chỉ IP tự động cho các thiết bị trong mạng nội bộ.
- Firewall: Một số router tích hợp tường lửa để kiểm soát và bảo vệ luồng lưu lượng mạng dựa trên các chính sách bảo mật.
- Ví Dụ Về Hoạt Động Của Router
- Giả sử có một máy tính trong mạng nội bộ với địa chỉ IP 192.168.1.10 và muốn truy cập một website có địa chỉ IP là 8.8.8.8:
- Máy tính sẽ gửi gói tin đến router nội bộ của nó.
- Router sẽ kiểm tra bảng định tuyến và xác định rằng địa chỉ IP đích không nằm trong mạng nội bộ, nên nó sẽ chuyển gói tin ra ngoài qua cổng kết nối với mạng ISP.
- ISP sẽ định tuyến gói tin thông qua nhiều router khác cho đến khi gói tin đến được địa chỉ IP 8.8.8.8 (là máy chủ của website).
- Phản hồi từ máy chủ sẽ được gửi lại thông qua cùng con đường ngược lại, và router sẽ chuyển gói tin đó về máy tính.
II. Mô hình
Cấu hình:
R1:
Code:
R1# configure terminal
R1(config)# interface fastEthernet 0/0
R1(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit
R1(config)# interface fastEthernet 1/0
R1(config-if)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no shutdown
R1(config)# ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 10.0.0.2
R1(config)# end
R1# write memory
Code:
R2# configure terminal
R2(config)# interface fastEthernet 0/0
R2(config-if)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
R2(config-if)# no shutdown
R2(config-if)# exit
R2(config)# interface fastEthernet 1/0
R2(config-if)# ip address 172.16.0.1 255.255.0.0
R2(config-if)# no shutdown
R2(config)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 10.0.0.1
R2(config)# end
R2# write memory- PC:
- PC1> ip 172.16.0.2 255.255.255.0 172.16.0.1
- PC2> ip 192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.1
- R1:
- R2:
- Kiểm tra bảng định tuyến:
- R1# show ip route
- R2# show ip route
III. Kết luận
- Qua bài lab này, chúng ta đã thực hành cấu hình địa chỉ IPv4, subnet mask, default gateway trên các thiết bị mạng (router và PC) và cấu hình định tuyến tĩnh giữa các router để cho phép giao tiếp giữa các mạng khác nhau.
