Địa chỉ IP+Subnet Mark+Chuyển đổi dãy nhị phân (CCNA#5)

1/ Đĩa chỉ IP

-Để máy tính truyền thông được trên mạng thì mỗi máy tính phải có 1 địa chỉ duy nhất gọi là địa chỉ IP.

-Địa chỉ IP gồm 32 bít nhị phân (4 byte) và được biểu diễn ở dạng thập phân có dạng: x.y.z.w trong đó x, y, z, w thuộc [0..255]

-Ví dụ: 192.168.5.11   

- Địa chỉ IP gồm: Mạng + Máy

 Chuyển sang dạng nhị phân 11000000.10101000.00000101.00001011

-Phần mạng 192.168.5.0

-Phần máy 11

* Chuyển đổi nghị phân sang thập phân

Cách đổi nghị phân sang thập phân

-Cách làm: Lập một bảng với các giá trị là (128,64,32,16,8,4,2,1) Khi muốn đổi số thập phân X ra nhị phân ta duyệt từ trái qua phải: xem X >=128 hay không? Nếu đúng thì ta ghi 1, sau đó ta lấy phần dư của 128-x và lặp lại quá trình như x

-Ví dụ: Muốn đổi số 192 sang số nhị phân, ta thấy 192>128 nên chia hết vì vậy ta ghi giá trị 1 dưới cột 128, phần dư là 192-128=64 ta thấy 64>=64 nên cột 64 ta ghi giá trị 1, phần dư còn lại là 0.

-Chuyển đổi địa chỉ IP: 192.168.80.2

-11000000.10101000.10100000.00000010

-Hãy chuyển 4 địa chỉ IP sau: 192.168.80.30,192.168.80.66 ,192.168.80.70
Tương tự ví dụ trên địa chỉ lần lượt sẽ là
-192.168.80.30  <=>11000000.10101000.10100000.00011110
-192.168.80.66 <=>11000000.10101000.10100000.01000010

-192.168.80.70 <=>11000000.10101000.10100000.01000110

2/ Subnet Mask

-Là một dãy số 32 bít (toàn bít 1 sau đến bít 0) dùng để tính địa chỉ mạng. Ví dụ: 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000).
-Hai máy tính cùng địa chỉ mạng truyền trực tiếp, hai máy tính khác mạng thì máy gửi phải truyền qua Router (default gateway)
-Cách thực hiện: Đổi IP sang nhị phân, Mask sang nhị phân, Thực hiện phép tính AND (logic – 1x1=1 còn các trường hợp khác là 0)
-Ví dụ cho IP là: 192.168.1.44 Mask là 255.255.255.0 hãy tính địa chỉ mạng (Sau tính toán ta thấy địa chỉ mạng là 192.168.1.0)

Cách chia

-Cho 2 địa chỉ IP: 192.168.1.44 và 192.168.1.66 với Mask là 255.255.255.0 hãy tính xem hai địa chỉ IP này có cùng mạng hay không ?

Sử dụng bảng dụng chia

3/ Default Gateways

-Default gateway là địa chỉ IP của Router mà kết nối đến mạng có chứa máy nguồn.

-Khi một máy tính muốn truyền sang máy đích khác mạng với nó, nó phải gửi gói tin ra default gateway (ví dụ H1 gửi ra mạng remote)

-Hai máy tính cùng mạng truyền cho nhau không phải gửi gói tin ra default gateway. (ví dụ H1 truyền cho H3)

-Tất cả các máy tính trong cùng 1 mạng có cùng 1 default gateway.

Default gateway

-Hãy xác định địa chỉ Default gateway của H1, H2 và H3

H1: 192.168.1.1
H2:10.0.0.1
H3:172.16.0.50

4/ Các lớp địa chỉ IP 

Các lớp IP

a/ Lớp A:

Dùng cho mạng có số lượng máy lớn >16 triệu máy / 1 mạng. Có 128 mạng lớp A.

+N.H.H.H (1 Byte địa chỉ mạng, 3 Byte đánh địa chỉ máy)

+Subnet Mask mặc định: 255.0.0.0

+Byte đầu tiên giá trị thuộc (1-127)

b/ Lớp B

Dùng cho mạng cỡ trung bình đến lớn > 65000 máy /1 mạng, có lớn hơn 16000 mạng lớp B.

-N.N.H.H (2 Byte địa chỉ mạng, 2 Byte đánh địa chỉ máy)

-Subnet Mask mặc định: 255.255.0.0

-Byte đầu tiên giá trị thuộc (128-191)

c/ Lớp C

-N.N.N.H (3 Byte địa chỉ mạng, 1 Byte đánh địa chỉ máy)

-Subnet Mask mặc định: 255.255.255.0

- Byte đầu tiên giá trị thuộc (192-223) 

d/ Địa chỉ Private và địa chỉ Public

-Địa chỉ IP Public là địa chỉ của các host (máy chủ, thiết bị mạng) được thiết kế và sử dụng truy cập trực tiếp ngoài Internet.

-Các dải địa chỉ IP được sử dụng riêng cho hệ thống mạng của các tổ chức và các địa chỉ này bị giới hạn và không truy cập trực tiếp được từ Internet gọi là địa chỉ riêng (Private Address)

-Có 3 dải địa chỉ IP Private đó là:
+10.0.0.0 – 10.255.255.255 (10.0.0.0/8) A
+172.16.0.0-172.31.255.255 (172.16.0.0/12)  B

+192.168.0.0-192.168.255.255 (192.168.0.0/16) C

-Địa chỉ Private được sử dụng để gán cho hệ thống mạng của nhiều tổ chức khác nhau.

-Địa chỉ Private không được router định tuyến ra ngoài Internet (chỉ sử dụng nội bộ. Muốn định tuyến ra ngoài phải dùng NAT)

-Địa chỉ này bị Block bởi ISP

IP Public,IP Private

e/ Địa chỉ IP Tĩnh

-Việc gán địa chỉ IP tĩnh cho máy tính người quản trị mạng phải đưa vào các tham số: IP Address, Subnet Mask, Default Gateway (Nếu cần).

-Việc gán địa chỉ IP tĩnh thông thường được gán cho các Server, các thiết bị mạng và các máy ta muốn quản lý

Đĩa chỉ IP tĩnh

f/ Địa chỉ IP động

-Mỗi máy tính trong mạng LAN có thể chỉ định địa chỉ IP bằng hai cách: Người dùng tự gán cho máy một địa chỉ (IP tĩnh) hay thiết bị Router hoặc thiết bị điều khiển mạng tự động gán một địa chỉ khi máy đó kết nối vào mạng (IP động).

-Phương thức để gán địa chỉ IP động gọi là DHCP. Thiết bị thực hiện việc gán địa chỉ động gọi là DHCP Server. Trong mạng LAN, DHCP server sử dụng các số trong một khoảng dành riêng. Trên Internet, DHCP server sử dụng các số từ nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP).

-Cả địa chỉ IP tĩnh hay địa chỉ IP động máy tính đều hoạt động như nhau nhưng chúng phải cùng một hệ thống (cùng dải địa chỉ)

Thiết bị mạng máy tính (CCNA #4)

Đặt vấn đề :
Vấn đề gì sẽ xảy ra nếu xây dựng một mạng LAN với số nút lớn và bao phủ một vùng địa lý rộng?

- Do chiều dài kênh truyền lớn --> Chất lượng tín hiệu không đảm bảo do suy hao

- Chiều dài kênh chuyền càng lớn, hiệu suất kênh truyền càng giảm do xác suất va đập tăng (802.3)

- Trong một miền quảng bá, số nút lớn dẫn đến băng thông chia sẻ cho mỗi nút giảm

Các thiết bị kết nối:
Mục đich:

- Kết nối nhiều LAN mở rộng vùng hoạt động của mạng LAN

- Tăng hiệu suất hoạt động,tăng băng thông chia sẽ cho một nút bằng cách chia nhỏ một mạng lớn thành nhiều vùng quảng bá (Broadcast Domain) nhỏ.

Phân loại:
Các thiết bị kết nối mạng LAN:

-Lớp vật lý: Hub,Repeated

-Lớp MAC: Briger,Switch
-Lớp Mạng: Router

1/ Khái niệm Hub

Hub là một bộ khuyếch đại tín hiệu cho phép mở rông chiều dài kênh chuyền

Không có cơ chết kiểm tra trạng thái kênh 

Ưu điểm:
Tăng chiều dài kênh (1)

Nhược điểm:
Không giải quyết được vấn đề hiệu suất truyền kênh (2)và băng thông (3).

2/ Khái niệm Brige

Cho phép kết nối nhiều mạng LAN có công nghệ khác nhau (Token - Ring,Ethernet...)

Cho phép phân mảnh một mạng lớn thành nhiều segment hay nhiều vùng quảng bá nhỏ
+Tăng phạm vi hoạt động về mặt địa lý

+Tăng hiệu suất sử dụng kênh truyền
+Tăng thông lương của từng trạm

* Địa chỉ MAC có dạng phẳng (flat address), không có cấu trúc --> Không định tuyến được bằng đĩa chỉ MAC khi gửi khung MAC liên mạng LAN

Briger đang được sử dụng hiện này được chuẩn hóa trong IEEE 802.1d

Nguyên tắc:

-Store - and - Forward : Kiểm tra trạng thái kênh trước khi gửi gói sang một segment khác 

-Tự "học"(learning bridge)

-Cho phép tạo cây bắc cầu tối thiểu (MPT-Minimum spnning stree)

Chức năng:

No -fill bridge

-Là chức năng đơn giản nhất theo chuẩn IEEE 802.1d

-Khi nhận được khung dữ liệu trên một giao diện, bridge kiểm tra trạng thai các kênh nằm trên các giao diện còn lại, nếu kênh truyeefnh rỗi thì chuyền dữ liệu

Lọc gói:(farme filter)

-Để tăng hiệu suất truyền kênh ,Learning bridge sử dụng chết độ lọc gói.Farme tới một trạm trong cùng một segment sẽ không gửi sang các segment khác 

* Cơ chế lọc gói chỉ hoạt động với đồ hình mạng (topology) không có vòng lặp.Trong thực tế, để tăng độ tin cậy, có thể thiết lập các đường liên kết dự trữ --> vòng lặp.

Cây cầu bắc:

Tạo ra một đồ hình cây logic trên đồ hình vật lý để tránh vòng lặp.

-Giao thức STP (Spanning Tree Protocol)

+ Các giao thức lớp LLC để tạo ra một đồ hình cây bắc cầu.

+Do Radia Perlamn phát triển, được đưa vào chuẩn IEEE 802.1d

-Bridge sử dụng STP để trao đổi bản tin cấu hình cho phép thực hiện:

+Trong các bridge của tất cả các mạng LAN, lựa chọn bridge gốc(root bridge)

+Tính toán khoảng cách ngắn nhất từ chính nó đén bridge gốc

+Đối vơi mỗi mạng LAN, lựa chọn một Bridge ủy quyền(designated) trên mạng đó. Bridge sẽ gửi những khung dữ liệu đến bridge gốc 

+ Chọn cổng gốc là đường ngắn nhất đến bridge gốc

+ Chọn các cổng nằm trong spanning tree

-Mỗi một bridge được gắn một số hiệu nhận dạng dài 6 byte.

3/ Khái niệm Swith

-Là một thiết bị chuyển mạch, làm việc dựa trên nguyên tắc thiết lập và duy trì bảng CAM(content address memory) bảng CAM gồm hai cột (bảng đĩa chỉ MAC của máy tính và cổng của Switch)

-Cơ chế chuyển mạch: Khi Switch nhận được một gói tin đến, nó kiểm tra xem đĩa chỉ MAC đích của gói tin có trong bảng CAM hay không?. Nếu không có, nó hoạt động như Hub.Nếu có nó tìm kiếm trên bảng CAM xem địa chỉ MAC đích gắn với cổng nào của Switch và tiến hành chuyển từ cổng nguốn đến cổng đích.

-Tại một thời điểm, Nhiều máy tính có thể truyền nhận đồng thời.

bảng CAM

4/ Router

-Chức năng chính của router là tìm đường đi tốt nhất cho các gói tin, nó kết nối 2 hay nhều mạng khác nhau, mối cổng của router gắn tới một mạng đích, trên router có bảng định tuyến bao gồm (đĩa chỉ mạng đích và cổng của router)

-Nguyên lý: Khi nhận được 1 gói tin đến router kiểm tra xem đĩa chỉ mạng đích có trong bảng định tuyến hay không? Nếu có thì chuyển dữ liệu sang cổng nó gắn tới mạng đích.

Hoạt động Router