AnhTuIS
Intern
Tìm Hiểu Và Cấu Hình IPv4 Address, Hoạt Động Của Router
Trong mạng máy tính, địa chỉ IPv4 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định và định tuyến các thiết bị trong hệ thống. Mỗi thiết bị trong mạng cần một địa chỉ IP duy nhất để có thể giao tiếp với nhau, và bộ định tuyến (router) giúp chuyển tiếp dữ liệu giữa các mạng khác nhau.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về địa chỉ IPv4, cách hoạt động của router trong việc định tuyến dữ liệu, và thực hành cấu hình địa chỉ IP trên các thiết bị mạng. Thông qua bài thực hành, bạn sẽ nắm vững cách thiết lập và kiểm tra kết nối giữa các thiết bị trong hệ thống mạng.
Mục lục
I. IPv4
Địa chỉ IP (IP Address) là một mã định danh duy nhất được gán cho từng thiết bị được kết nối với mạng sử dụng giao thức Internet để giao tiếp. Nó phục vụ hai mục đích chính:- Nhận dạng: Nó xác định duy nhất một thiết bị trên mạng.
- Địa chỉ vị trí: Nó cho biết nơi thiết bị được đặt trong mạng, giúp định tuyến dữ liệu.
Cấu trúc địa chỉ IPv4:
- Địa chỉ IPv4 được chia thành bốn phần gọi là octet, mỗi octet gồm 8 bit.
- Địa chỉ này có thể được biểu diễn dưới dạng nhị phân để máy tính xử lý, nhưng thường được hiển thị dưới dạng thập phân để con người dễ đọc.
Dạng nhị phân | Dạng thập phân |
11000000.10101000.00000000.00000001 | 192.168.0.1 |
01101100.10101110.00001010.00001010 | 108.174.10.10 |
01101000.11110100.00101010.10000001 | 104.244.42.129 |
Biểu diễn nhị phân
IPv4 về cơ bản được chuyển đổi thành dạng nhị phân bởi máy tính mặc dù chúng thường được nhìn thấy ở dạng thập phân để con người dễ đọc. Mỗi octet được chuyển đổi thành số nhị phân 8 bit. Ví dụ: 192.168.0.1 được chuyển đổi thành nhị phân là:
192: 11000000
168: 10101000
0: 00000000
1: 00000001
Địa chỉ IPv4 bao gồm 2 phần:
- Phần mạng: Xác định mạng mà thiết bị thuộc về.
- Phần host: Xác định thiết bị cụ thể trong mạng.
- Unicast: Gửi dữ liệu từ một thiết bị đến một thiết bị khác. Ví dụ: 192.168.1.10
- Broadcast: Gửi dữ liệu đến tất cả các thiết bị trong mạng (thường là 255.255.255.255)
- Multicast: Gửi dữ liệu đến một nhóm thiết bị. (224.0.0.1)
- Địa chỉ Private (Riêng tư): Các địa chỉ này không được định tuyến trên Internet công cộng, chỉ dùng trong mạng nội bộ (LAN).
- Địa chỉ Public: Được sử dụng trên Internet công cộng, do các tổ chức như IANA cấp phát.
- Loopback: dùng để kiểm tra kết nối trên chính máy tính đó (thường là 127.0.0.1)
- Subnet Mask: Dãy 32 bit xác định phần mạng và phần host của địa chỉ IP.
- Biểu diễn: 255.255.255.0 (thập phân) hoặc 11111111.11111111.11111111.00000000 (nhị phân).
- Ví dụ: Với IP 192.168.1.0/24 (subnet mask 255.255.255.0), ta có:
- 192.168.1.0 → Địa chỉ mạng
- 192.168.1.255 → Địa chỉ broadcast
- 192.168.1.1 - 192.168.1.254 → Địa chỉ host dùng được
- CIDR (Classless Inter-Domain Routing): Cách cấp phát IP linh hoạt, không theo lớp cố định (A, B, C).
- Ký hiệu /n (n bit đầu tiên thuộc phần mạng, còn lại là phần host)
- Ví dụ:
- 192.168.1.0/24 → 256 địa chỉ (254 host dùng được).
- 172.16.0.0/30 → 4 địa chỉ (2 host dùng được), thường dùng cho kết nối giữa 2 thiết bị.
- Công thức: Số ip khả dụng = 2^(32-n)-2 => 254 (do địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast không dùng được cho host)
Ưu điểm và hạn chế:
- IPv4 tương thích và có khả năng kết nối với hầu hết các thiết bị và công nghệ hiện tại.
- Tuy nhiên, số lượng địa chỉ IPv4 có hạn và đang dần cạn kiệt do sự gia tăng của các thiết bị kết nối Internet. (IPv6 đã loại bỏ nhược điểm này)
II. Router
Router là một thiết bị mạng có chức năng:- Định tuyến gói tin: Lựa chọn đường đi tốt nhất để chuyển tiếp gói tin giữa các mạng.
- Kết nối các mạng khác nhau: Router kết nối các mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng (WAN), hoặc mạng Internet.
- Chuyển tiếp dữ liệu: Chuyển dữ liệu dựa trên địa chỉ IP đích trong gói tin.
- Định tuyến: Router sử dụng bảng định tuyến (routing table) để quyết định gói tin sẽ được chuyển đến đâu.
- Phân chia mạng: Router chia mạng lớn thành các mạng nhỏ hơn, giúp giảm tải và tăng hiệu suất.
- Dịch địa chỉ (NAT): Dùng để chuyển đổi địa chỉ IP riêng sang IP công cộng khi kết nối Internet.
- Bảo mật: Router có thể lọc gói tin bằng các chính sách ACL (Access Control List).
- …
Quy trình hoạt động của router khi định tuyến gói tin:
- Nhận gói tin: Router nhận gói tin từ một interface.
- Kiểm tra địa chỉ IP đích: Router kiểm tra địa chỉ IP đích trong gói tin và so sánh với bảng định tuyến.
- Tra cứu bảng định tuyến:
- Nếu địa chỉ IP đích thuộc một mạng cụ thể, router chuyển tiếp gói tin qua giao diện tương ứng.
- Nếu không tìm thấy, router chuyển gói tin đến cổng mặc định (default gateway) hoặc loại bỏ gói tin.
- Chuyển tiếp gói tin: Router đóng gói lại dữ liệu và gửi qua giao diện mạng tương ứng.
Bảng định tuyến (Routing Table) dùng để xác định đường đi tốt nhất cho các gói tin khi chúng được gửi qua mạng. Bảng định tuyến chứa các thông tin về các mạng đích, giao diện mạng, và các tuyến đường cần
thiết để chuyển tiếp gói tin đến đích.
Bảng định tuyến chứa danh sách các tuyến đến các mạng đã biết (tiền tố và độ dài tiền tố). Nguồn của thông tin này được lấy từ những điều sau:
- Mạng được kết nối trực tiếp
- Định tuyến tĩnh
- Định tuyến động
- L: Xác định địa chỉ được gán cho giao diện bộ định tuyến (Local).
- C: Xác định một mạng được kết nối trực tiếp (Connected).
- S: Xác định một tuyến tĩnh được tạo để truy cập một mạng cụ thể (Static).
- O: Xác định mạng được học động từ một bộ định tuyến khác bằng giao thức định tuyến OSPF (Open Shortest Path First).
- *: Tuyến đường này là ứng cử viên cho tuyến đường mặc định (Default route candidate).
1. Route Source: Xác định cách mà tuyến đường được học
2. Destination Network: Đây là nơi các gói tin cần được chuyển tới.
3. Administrative Distance: Chỉ ra mức độ tin cậy của nguồn tuyến. Giá trị càng nhỏ thì nguồn tuyến càng đáng tin cậy.
4. Metric: Chỉ ra giá trị được gán để tới mạng đích. Trọng số càng thấp thì tuyến đường càng được ưu tiên.
5. Next-hop: Chỉ ra địa chỉ IP của router kế tiếp mà gói tin sẽ được chuyển tiếp tới.
6. Route Timestamp: Chỉ ra thời gian kể từ khi tuyến đường được học.
7.Exit Interface: Xác định interface mà router sẽ sử dụng để gửi gói tin tới đích cuối cùng.
Trên router Cisco, bạn có thể sử dụng các lệnh sau để kiểm tra bảng định tuyến:
Mã:
Router# show ip route
* Administrative Distance (AD): xác định độ tin cậy của nguồn định tuyến để chọn tuyến đường cho bảng định tuyến IP. Mỗi mạng chỉ có một tuyến đường xuất hiện trong bảng định tuyến, nhưng router có thể học cùng một mạng từ nhiều nguồn.
- AD thấp hơn: Nguồn định tuyến đáng tin cậy hơn.
* Default Route: Default Route được sử dụng để định tuyến gói tin khi không có tuyến cụ thể trong bảng định tuyến. Nó có địa chỉ IPv4 0.0.0.0/0 hoặc IPv6 ::/0 và hoạt động như "Gateway of Last Resort".
III. Cấu hình IPv4 trong thiết bị Cisco
Mô hình triển khai
Yêu cầu:
- Gán được IPv4 cho các cổng của router, VPC
- Định tuyến đơn giản để 2 VPC có thể kết nối với nhau
Cấu hình
VPC1
Mã:
ip 192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.1
tương tự với PC2
Mã:
ip 192.168.2.2 255.255.255.0 192.168.2.1Router1
Mã:
Router1> enable
Router1# configure terminal //chế độ cấu hình
Router1(config)# interface GigabitEthernet0/1
Router1(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Router1(config-if)# no shutdown
Router1(config-if)# exit
Router1(config)# interface GigabitEthernet0/0
Router1(config-if)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.252
Router1(config-if)# no shutdown
Router1(config-if)# exit //Gán IP cho các cổng
Router1(config)# ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.0.2
Router1(config)# exit //Cấu hình định tuyếnRouter2
Mã:
Router2> enable
Router2# configure terminal //chế độ cấu hình
Router2(config)# interface GigabitEthernet0/0
Router2(config-if)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.252
Router2(config-if)# no shutdown
Router2(config-if)# exit
Router2(config)# interface GigabitEthernet0/1
Router2(config-if)# ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
Router2(config-if)# no shutdown
Router2(config-if)# exit //Gán IP cho các cổng
Router2(config)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 10.0.0.1
Router2(config)# exit //Cấu hình định tuyếnKiểm tra kết quả gán ip bằng lệnh
Mã:
Router1# show ip interface brief
Kiểm tra ip route bằng lệnh
Mã:
Router# show ip route
Kiểm tra kết nối 2 VPC
IV. Kết luận
- Qua bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về địa chỉ IPv4 và vai trò quan trọng của router trong việc định tuyến dữ liệu trong mạng. Việc hiểu rõ cách thiết lập và quản lý địa chỉ IP giúp đảm bảo mạng hoạt động ổn định và hiệu quả.- Thông qua thực hành cấu hình địa chỉ IPv4 trên các thiết bị mạng, bạn đã nắm được cách gán IP, kiểm tra kết nối và xác định lỗi khi có sự cố. Đây là kiến thức nền tảng quan trọng trong quản trị mạng và là bước đầu để làm việc với các giao thức định tuyến nâng cao hơn.
Sửa lần cuối:
Bài viết liên quan
Bài viết mới
