Bất cứ khi nào một thiết bị truy cập Internet, nó sẽ được gán một địa chỉ IP số duy nhất. Để gửi dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác, một gói dữ liệu phải được truyền qua mạng có chứa địa chỉ IP của cả hai thiết bị. Vậy địa chỉ IPv4 là gì? Có cấu trúc địa chỉ IPv4 như thế nào. Hãy cùng SunCloud tìm hiểu trong bài viết này.

1. Địa chỉ IPv4 hay IPv4 address là gì?

Địa chỉ Giao thức Internet là một địa chỉ logic được sử dụng bởi giao thức IP trong lớp Internet của mô hình TCP/IP (tương đương với lớp 3, lớp Network của mô hình OSI).  

Địa chỉ IP xác định thiết bị mạng (máy tính, máy in, v.v.) giống như địa chỉ nhà riêng hoặc doanh nghiệp của bạn. Các thiết bị trên mạng có địa chỉ IP khác nhau.  

Địa chỉ Internet Phiên bản 4 (IPv4 - Giao thức Internet Phiên bản 4) là phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển của Giao thức Internet (IP). Đây là phiên bản đầu tiên được sử dụng rộng rãi của IP. 

2. Đặc điểm của địa chỉ IPv4

Qua phần 1 ta đã biết địa chỉ IPv4 là gì. Vậy IPv4 ? IPv6 có những đặc điểm gì? Đâu là một địa chỉ ipv4 hợp lệ?    

Để biết địa chỉ IPv4 gồm bao nhiêu bit, bạn có thể xem hình ảnh minh hoạ bên dưới.

• Địa chỉ IPv4 sử dụng địa chỉ IP 32 bit và chia ra làm 4 octet (1 octet = 1 byte = 8 bit) với các ký tự số được phân cách bằng dấu chấm (.)
• Địa chỉ IPv4 có 12 trường trong Header và độ dài trường Header là 20 byte
• Có 3 loại địa chỉ Unicast, Multicast và broadcast
• Địa chỉ IPv4 là một giao thức connectionless
• IPv4 hỗ trợ VLSM (Virtual Length Subnet Mask)
• Địa chỉ IPv4 có thể Gán thủ công hoặc tự động thông qua DHCP

Địa chỉ ipv4 có khả năng cung cấp tổng cộng bao nhiêu địa chỉ?

Vì IPv4 sử dụng 32 bit nhị phân (0 và 1) để làm địa chỉ nên ta có tổng cộng 232 địa chỉ IP, tương đương với hơn 4 tỷ địa chỉ.

3. Các lớp của địa chỉ Ipv4 là gì?

Phần trước ta đã biết IPv4 có bao nhiêu bit và các đặc điểm của địa chỉ IPv4.

Trong phần này ta sẽ tiếp tục tìm hiểu với 32 bit thì địa chỉ IPv4 được chia thành mấy lớp hay có thể hiểu đơn giản làn một địa chỉ IPv4 được chia làm mấy phần? 

Địa chỉ IP được chia thành 5 lớp: A, B, C, D, E.

Trong đó:

• Các lớp A, B, C được dùng để gán cho các host
• Lớp D là lớp địa chỉ Multicast
• Lớp E không dùng.

Địa chỉ IP được phân thành năm loại: A, B, C, D, E

• Các lớp A, B và C được sử dụng để gán cho các host.
• Lớp D là lớp địa chỉ multicast.
• Lớp E không được sử dụng. 

Địa chỉ IPv4 được phân thành mấy lớp? Chi tiết danh sách các lớp ở nội dung dưới đây.

3.1. Lớp A

• Phần Mạng: 1 octet đầu, 3 octet sau là phần host
• Bit đầu của một địa chỉ lớp A luôn là 0.
• Dải mạng từ: 1.0.0.0 -> 126.0.0.0.
• Mạng 127.0.0.0 được sử dụng làm mạng loopback.
• Phần host có 24 bit, mạng lớp A có 2^24-2 host

3.2. Lớp B

• Sử dụng 2 octet đầu- phần mạng, 2 octet sau - phần host.
• Hai bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 10.
• Gồm: 128.0.0.0 -> 191.255.0.0.
• Lớp B có 2^16-2 Host

3.3. Lớp C

• Sử dụng 3 octet đầu - phần mạng, 1 octet sau - phần host.
• Ba bit đầu của một địa chỉ lớp C luôn được giữ là 110.
• Gồm: 192.0.0.0 -> 223.255.255.0
• Lớp C có 2^8-2= 254 Host
• Ví dụ 192.168.252.0/16
• Netmask:255.255.0.0
• Địa chỉ mạng: 192.168.0.0
• Địa chỉ IP đầu tiên:192.168.0.1
• Địa chỉ IP cuối cùng: 192.168.255.254
• Địa chỉ Broadcast: 192.168.255.255

3.4. Lớp D

• 4 Bit đầu của octet đầu tiên là 1110
• Gồm các địa chỉ thuộc dải: 224.0.0.0 -> 239.255.255.255
• Được dùng làm địa chỉ multicast. Ví dụ: 224.0.0.5 dùng cho OSPF; 224.0.0.9 dùng cho RIPv2

3.5. Lớp E

• Từ 240.0.0.0 trở đi.
• Được sử dụng cho mục đích dự phòng.

Vậy địa chỉ IPv4 có cấu trúc như thế nào? Để tìm hiểu về điều này ta sang phần tiếp theo.

4. Cấu trúc của địa chỉ IPv4 là gì?

4.1. Biểu diễn địa chỉ IPv4

Địa chỉ IPv4 là một dãy nhị phân dài 32 bit và tìm hiểu trong cách biểu diễn địa chỉ ipv4 được chia thành bao nhiêu octet?

• Biểu thị dưới dạng số thập phân
• Chia thành 4 cụm (còn gọi là octet), mỗi cụm 8bit
• Mỗi octet cách nhau bởi dấu chấm.

Địa chỉ IP được chia thành hai phần:

• Network ID - địa chỉ mạng là địa chỉ được cấp cho từng mạng riêng.
• Host ID (hay Host Address) là địa chỉ của thiết bị trong mạng.

4.2. Quy tắc đặt IPv4

Để có thể biết được đâu là một địa chỉ IPv4 không hợp lệ và đâu là một địa chỉ ipv4 hợp lệ ta cần xét các quy tắc sau:

• Các bit phần mạng không được phép đồng thời bằng 0.
• Ví dụ: Địa chỉ 0.0.0.1/24 với phần mạng là 0.0.0 và phần host là 1 là không hợp lệ.
• Nếu các bit phần host đồng thời bằng 0, ta có một địa chỉ mạng.
• Ví dụ: Địa chỉ 192.168.7.1 là một địa chỉ có thể gán cho host nhưng địa chỉ 192.168.7.0 là một địa chỉ mạng, không thể gán cho host được.
• Nếu các bit phần host đồng thời bằng 1, ta có một địa chỉ broadcast. Ví dụ: Địa chỉ 192.168.7.255 là địa chỉ broadcast cho mạng 192.168.7.0

5. Những lưu ý của Ipv4

Các lớp địa chỉ IPv4 A, B và C thường được sử dụng để định cấu hình các host.

Để xác định địa chỉ IP thuộc lớp nào, hãy xem octet đầu tiên của địa chỉ IPv4.

• Nếu octet đầu tiên nằm trong khoảng từ 1 đến 126, thì địa chỉ là lớp A.
• Nếu octet đầu tiên nằm trong khoảng từ 128 đến 191, địa chỉ thuộc về lớp B.
• Địa chỉ lớp C nếu octet đầu tiên nằm trong khoảng từ 192 đến 223  

6. Hạn chế của IPv4 là gì?

Không gian địa chỉ: Với tốc độ phát triển của Internet hiện nay, tài nguyên địa chỉ IPv4 gần như cạn kiệt.

Tính bảo mật và kết nối đầu cuối (Tính năng bảo mật tùy chọn)

• Vì IPv4 đã được thiết lập từ lâu nên việc triển khai nó không cung cấp khả năng bảo mật trước các mối đe dọa được giới thiệu ngày nay. 
• Bảo mật Giao thức Internet (IPSec) cho phép bảo mật mạng đối với IPv4 bằng cách chỉ định việc sử dụng internet. Nhưng vấn đề phát sinh khi IPSec không được tích hợp sẵn và việc triển khai nó là tùy chọn.

Để khắc phục những hạn chế của IPv4, IPv6 đã được giới thiệu.

7. Ưu điểm của IPv4 là gì?

• IPv4 là một giao thức connectionless
• Định tuyến IPv4 có thể được xử lý dễ dàng bởi tất cả các hệ thống.
• Dễ dàng ghi nhớ
• Trên một mạng lớn, IPv4 có thể kết nối nhiều thiết bị khác nhau và cùng với kết nối, việc xác minh cũng có thể được thực hiện. Điều này được thực hiện mà không cần sử dụng NAT (Dịch địa chỉ mạng).
• Quyền riêng tư và bảo mật được duy trì trong IPv4 vì dữ liệu được mã hóa trong các gói.

8. Ứng dụng của IPv4

IPv4 được sử dụng trong các hệ thống chuyển mạch gói. Nhiệm vụ của nó là điều khiển truyền dữ liệu. Khi gửi các gói, giao thức này chỉ đảm bảo việc truyền của chúng (bất kể thứ tự) được gửi đến đích.

Qua bài viết “Địa chỉ IPv4 là gì? Nó có cấu trúc như thế nào”, ta có thể tóm gọn lại như sau: 

• Địa chỉ IPv4 hoặc địa chỉ giao thức Internet là phiên bản thứ tư của giao thức Internet. 
• Địa chỉ IP cho phép máy chủ được kết nối với các thiết bị khác trên Internet để giao tiếp với chúng. 
• Nó được chia thành hai phần - phần mạng và phần máy chủ (còn được gọi là netid và hostid). 
• Có ba loại chế độ địa chỉ khác nhau được hỗ trợ bởi IPv4 - chế độ địa chỉ Unicast, Broadcast và Multicast. 
• Địa chỉ IPv4 hoạt động trên Lớp mạng chịu trách nhiệm truyền dữ liệu dưới dạng gói. Nó là một giao thức connectionless. 
• Để khắc phục những hạn chế của IPv4, IPv6 đã được ra mắt.