IPv4 là phiên bản đầu tiên của giao thức Internet do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đưa ra như một phần của ARPANET (Mạng Cơ quan Dự án Nghiên cứu Nâng cao). Nó có khả năng tạo ra hàng tỷ địa chỉ IP, đây là một trong những tính năng chính của IPv4. Kể từ khi IPv4 được ra mắt vào năm 1983, chúng ta đã sắp hết địa chỉ IP với sự ra đời của nhiều thiết bị IoT hơn. Trong bài viết này, cùng với việc biết địa chỉ IPv4 là gì, bạn cũng sẽ đọc về những ưu và nhược điểm của IPv4.
Địa chỉ IPv4 là gì?
IPv4 là phiên bản đầu tiên của Giao thức Internet. Nó sử dụng không gian địa chỉ 32 bit, đây là địa chỉ IP được sử dụng phổ biến nhất. Địa chỉ 32 bit này được viết dưới dạng bốn số được phân tách bằng dấu phẩy. Mỗi bộ số được gọi là một octet. Các số trong mỗi octet dao động từ 0 lên đến 255. IPv4 có thể tạo 4,3 tỷ địa chỉ IP duy nhất. Một ví dụ về địa chỉ IPv4 là gì là 234.123.42.65. Ở phần sau của bài viết, chúng ta cũng sẽ xem cách chuyển đổi địa chỉ IPv4 sang mã nhị phân bằng phương pháp chuyển đổi IPv4 sang nhị phân.
phần IPv4
Địa chỉ IP bao gồm ba phần:
Mạng: Phần này của địa chỉ IP xác định mạng mà địa chỉ IP thuộc về. Phần bên trái của địa chỉ IP được gọi là phần mạng.
Máy chủ: Phần máy chủ của một địa chỉ IP thường khác với nhau để nhận dạng duy nhất thiết bị trên Internet. Tuy nhiên, phần mạng là tương tự đối với mọi máy chủ trên mạng.
Ví dụ: phần Mạng và Máy chủ của địa chỉ IP này (234.123.42.65) là:
234
123
42
65
phần mạng
phần máy chủ
Chuyển đổi địa chỉ IPv4 thành mã nhị phân
Mặc dù chúng tôi sử dụng IPv4 làm địa chỉ số 32 bit nhưng máy tính và mạng vẫn hoạt động với ngôn ngữ nhị phân. Chúng tôi hiểu cách một địa chỉ IP được chuyển đổi thành nhị phân bằng cách sử dụng phương pháp chuyển đổi IPv4 sang nhị phân. Như chúng ta đã đọc trước đó về octet là gì, các bit trong mỗi octet được đánh dấu bằng một số. Bây giờ chúng ta sẽ xem cách sử dụng 8Biểu đồ octet -bit. Nó bao gồm một số đại diện cho giá trị của mỗi bit.
Đây là địa chỉ IP: 234.123.42.65, chúng tôi sẽ chuyển đổi thành nhị phân bằng biểu đồ octet. Mỗi bit trong một octet được biểu diễn dưới dạng 1 hoặc 0. Bộ tám đầu tiên bao gồm số 234. Bây giờ chúng ta cần tìm xem những số nào trong bảng bát tử tạo nên 234. Các số có tổng bằng 234 là 128+ 64+32+8+2. Tương tự, tất cả các số cộng lại được biểu thị bằng 1trong khi các số khác được đại diện bởi 0.
128
64
32
16
8
4
2
1
1
1
1
1
1
Do đó, số nhị phân cho 234 bằng 11101010. Tương tự, quá trình này được thực hiện với tất cả các octet.
128
64
32
16
8
4
2
1
123
1
1
1
1
1
1
42
1
1
1
65
1
1
Do đó, nhị phân cho địa chỉ IP 234.123.42.65 là 11101010.01111011.00101010.01000001
Mô hình IPv4–OSI
Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế đã cung cấp một mô hình cho các hệ thống truyền thông OSI. OSI là viết tắt của Kết nối hệ thống mở. Mô hình này bao gồm các lớp giải thích cách một hệ thống nên giao tiếp với một hệ thống khác bằng một giao thức khác. Mỗi lớp đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống thông tin liên lạc. Mô hình OSI bao gồm các lớp sau:
Lớp ứng dụng 7): Lớp ứng dụng gần người dùng nhất. Chức năng chính của lớp là nhận và hiển thị dữ liệu từ và tới người dùng. Lớp này giúp thiết lập giao tiếp thông qua các cấp thấp hơn với ứng dụng ở phía bên kia. Ví dụ, TelNet và FTP.
Lớp trình bày 6): Tầng trình bày được dành riêng cho việc xử lý. Phần xử lý bao gồm chuyển đổi dữ liệu từ định dạng ứng dụng sang định dạng web hoặc từ định dạng web sang định dạng ứng dụng. Ví dụ, mã hóa và giải mã dữ liệu.
Phiên (Lớp 5): Lớp phiên hoạt động khi hai máy tính cần giao tiếp. Các phiên này được tạo khi cần có phản hồi của người dùng. Lớp này chịu trách nhiệm thiết lập, điều phối và hết hạn phiên. Ví dụ, xác minh mật khẩu.
Vận chuyển (lớp 4): Lớp vận chuyển cung cấp tất cả các khía cạnh của việc truyền dữ liệu từ mạng này sang mạng khác, bao gồm số lượng, tốc độ và đích của dữ liệu. Các giao thức TCP/IP và UDP hoạt động ở lớp này. Nó nhận dữ liệu từ các lớp trên, chia nhỏ dữ liệu thành các phần nhỏ hơn được gọi là phân đoạn và sau đó chuyển dữ liệu đó đến lớp mạng.
Mạng (lớp 3): Lớp mạng chịu trách nhiệm định tuyến các gói hoặc phân đoạn dữ liệu đến đích của chúng. Cụ thể, lớp này chọn đúng đường dẫn để đến đúng nơi một cách hiệu quả.
Lớp liên kết dữ liệu 2): Lớp liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm truyền dữ liệu nguồn từ lớp đầu tiên, tức là lớp vật lý, sang các lớp nói trên. Lớp này cũng chịu trách nhiệm sửa các lỗi xảy ra trong quá trình truyền.
Vật lý (Lớp 1): Tầng vật lý là tầng cuối cùng của mô hình OSI. Lớp này bao gồm cấu trúc giao tiếp và các thành phần phần cứng như loại và chiều dài cáp, cách bố trí chân cắm, điện áp, v.v.
Cấu trúc gói IPv4
Một gói IPv4 bao gồm hai phần: tiêu đề và dữ liệu. Nó có thể chứa 65.535 byte. Độ dài của tiêu đề IP là 20 đến 60 byte. Phần header chứa địa chỉ host và địa chỉ đích cũng như các trường thông tin khác giúp gói dữ liệu đến đích.
Tiêu đề gói IPv4
Tiêu đề gói IPv4 chứa 13 trường bắt buộc. Chúng tôi hiểu họ và vai trò của họ:
Phiên bản: Nó là 4trường tiêu đề -bit. Cung cấp thông tin về phiên bản hiện tại của địa chỉ IP đang được sử dụng.
Internet Header Length (IHL): Đây là độ dài của toàn bộ tiêu đề IP.
Loại dịch vụ: Trường này chứa thông tin về trình tự của các gói trong quá trình truyền.
Tổng độ dài: Trường này chỉ định tổng độ dài của tiêu đề IP. Kích thước tối thiểu của trường này là 20 byte và kích thước tối đa là 65.535 byte.
Nhận dạng: Trường Nhận dạng phần tiêu đề giúp xác định các phần khác nhau của các gói được phân tách trong quá trình truyền dữ liệu.
ECN: ECN là viết tắt của thông báo quá tải rõ ràng. Trường này có nhiệm vụ kiểm tra tình trạng tràn gói trên đường truyền.
Cờ: Đó là 3-bit trường cho biết gói IP có phải bị phân mảnh hay không, tùy thuộc vào kích thước của dữ liệu.
Độ lệch đoạn: Độ lệch đoạn là trường 13 bit. Nó cho phép sắp xếp thứ tự và đặt dữ liệu bị phân mảnh trong gói IP.
Time to Live (TTL): Đây là một tập hợp các giá trị được gửi cùng với mỗi gói dữ liệu, động cơ của nó là để tránh đóng gói gói dữ liệu. Giá trị số được đính kèm với mỗi gói IP giảm đi một khi mỗi bộ định tuyến gặp phải dọc theo tuyến đường của nó. Ngay khi giá trị TTL đạt đến một, gói IP sẽ bị hủy.
Giao thức: Giao thức là 8-bit chịu trách nhiệm truyền thông tin đến Lớp mạng về giao thức mà gói IP thuộc về.
Header Checksum: Trường này liên quan đến việc phát hiện các lỗi giao tiếp trong các tiêu đề và các gói dữ liệu đã nhận.
Địa chỉ IP nguồn: Đây là trường 32 bit bao gồm địa chỉ IPv4 của người gửi.
Địa chỉ IP đích: Đây là trường 32 bit bao gồm địa chỉ IPv4 đích.
Tùy chọn: Trường Tùy chọn được sử dụng khi độ dài MPH lớn hơn 5.
Bây giờ chúng ta hãy tìm hiểu các đặc điểm của IPv4 và những ưu điểm và nhược điểm của IPv4.
Đặc điểm của IPv4
Các đặc điểm của IPv4 được liệt kê dưới đây:
- IPv4 sử dụng địa chỉ IP 32 bit.
- Các số trong địa chỉ được phân tách bằng dấu thập phân.
- Nó bao gồm các loại địa chỉ unicast, multicast và quảng bá.
- IPv4 có cấu trúc gồm mười hai trường tiêu đề.
- Mặt nạ mạng con ảo (VLSM) được hỗ trợ bởi IPv4.
- Sử dụng Giao thức phân giải địa chỉ bài đăng để ánh xạ tới địa chỉ Mac.
- Mạng được thiết kế bằng DHCP (Chương trình cấu hình máy chủ động) hoặc ở chế độ thủ công.
Ưu và nhược điểm của IPv4
Chúng ta hãy xem những ưu và nhược điểm của IPv4:
Ưu điểm của IPv4
- Phân bổ mạng và khả năng tương thích IPv4 rất đáng khen ngợi.
- Nó có một dịch vụ định tuyến hiệu quả.
- Địa chỉ IPv4 cung cấp mã hóa tuyệt vời.
- Nó có thể dễ dàng kết nối với nhiều thiết bị trên mạng.
- Nó là một phương tiện liên lạc cụ thể, chủ yếu trong một tổ chức phát đa hướng.
Nhược điểm của IPv4
- Địa chỉ IPv4 đang trên bờ vực cạn kiệt.
- Việc quản lý một hệ thống IPv4 tốn nhiều công sức, phức tạp và chậm chạp.
- Cung cấp định tuyến internet không hiệu quả và không đầy đủ.
- Tính năng an toàn tùy chọn của nó.
Vì vậy, đây là những ưu và nhược điểm của IPv4.
***
Mặc dù đã có sự thay đổi trong phiên bản nâng cao của IPv4 đó là IPv6. Mặc dù đã cạn kiệt địa chỉ IPv4 nhưng nó vẫn được sử dụng do tính tương thích của nó. Chúng tôi hy vọng rằng tài liệu của chúng tôi đã hướng dẫn bạn rất tốt trong việc tìm hiểu địa chỉ IPv4 là gì. Để lại câu hỏi hoặc đề xuất của bạn, nếu có, trong phần bình luận bên dưới.
