Chia mạng con IPv4: bài tập có lời giải từng bước

1Mạng con là gì

Mỗi thiết bị trên một mạng IPv4 có một địa chỉ IP, ví dụ 192.168.10.37. Nó dài 32 bit, viết thành bốn số từ 0 đến 255. Mỗi số là một byte, gọi là một octet.

Một địa chỉ có hai phần. Phần đầu cho biết thiết bị ở trên mạng nào. Phần thứ hai cho biết nó là máy chủ lưu trú (thiết bị) nào bên trong mạng đó.

Hãy nghĩ đến một địa chỉ đường phố: tên đường là mạng, số nhà là máy chủ lưu trú.

Một mạng con (subnet) là một mạng như vậy. Chia một mạng lớn thành các mạng con giữ lưu lượng ở cục bộ và cho phép người quản trị cấp cho mỗi phòng ban một dải riêng.

Tiền tố cho bạn biết chỗ chia. Trong 192.168.10.37/24, 24 bit đầu là phần mạng, và 8 bit cuối là phần máy chủ lưu trú.

2Tiền tố, mặt nạ và số máy chủ lưu trú

Cùng một cách chia có thể được viết dưới dạng mặt nạ mạng con: 32 bit với các số 1 cho phần mạng và các số 0 cho phần máy chủ lưu trú, viết như một địa chỉ.

Mặt nạ /24 là 24 số một và 8 số không: 255.255.255.0. Mặt nạ /16 là 255.255.0.0.

Khi tiền tố kết thúc bên trong một octet, octet đó có một vài bit đầu được đặt. Đây là những giá trị duy nhất mà một octet của mặt nạ có thể có:

• 1 bit: 128. 2 bit: 192. 3 bit: 224. 4 bit: 240.
• 5 bit: 248. 6 bit: 252. 7 bit: 254. 8 bit: 255.

Ví dụ: /27 là 24 + 3 bit, nên mặt nạ là 255.255.255.224.

Với h bit máy chủ lưu trú có 2^h địa chỉ. Hai trong số đó không thể gán cho thiết bị: địa chỉ đầu là địa chỉ mạng và địa chỉ cuối là địa chỉ quảng bá.

Với /24: 2⁸ − 2 = 254 máy chủ lưu trú dùng được. Với /27: 2⁵ − 2 = 30.

Danh sách kiểm soát truy cập dùng mặt nạ đại diện (wildcard), nghịch đảo của mặt nạ mạng con: mỗi octet là 255 trừ octet của mặt nạ. Với /27 đó là 0.0.0.31.

3Phương pháp từng bước

Máy chủ lưu trú và mặt nạ:

1. Tìm số bit máy chủ lưu trú: h = 32 − p.
2. Số máy chủ lưu trú dùng được: H = 2^h − 2.
3. Để đi từ mặt nạ sang tiền tố, đếm các bit 1: 255 là 8, 224 là 3, v.v.

Chia một mạng:

1. Bạn cần N mạng con. Mượn số bit n nhỏ nhất với 2ⁿ ≥ N từ phần máy chủ lưu trú.
2. Tiền tố mới là tiền tố cũ cộng n.
3. Mỗi mạng con có 2^{(32 − tiền tố mới)} − 2 máy chủ lưu trú dùng được.
4. Để chứa h máy chủ lưu trú trong một mạng con, tìm số bit máy chủ lưu trú nhỏ nhất với 2^bits − 2 ≥ h.

Dải của một địa chỉ:

1. Tìm octet nơi tiền tố kết thúc. Kích thước khối của nó là 256 trừ octet của mặt nạ.
2. Địa chỉ mạng là bội số lớn nhất của kích thước khối mà không vượt quá octet của địa chỉ.
3. Địa chỉ quảng bá là địa chỉ mạng cộng kích thước khối trừ 1.
4. Các máy chủ lưu trú dùng được là mọi thứ ở giữa: mạng + 1 đến quảng bá − 1.

4Một ví dụ có lời giải

Theo dõi từng bước. Hãy thử đoán bước tiếp theo trước khi mở nó.

5Tìm dải của một địa chỉ

Lấy máy chủ lưu trú 10.20.130.90/27. Tiền tố kết thúc ở octet thứ tư, và mặt nạ là 255.255.255.224.

Các mạng con trong octet thứ tư bắt đầu ở 0, 32, 64, 96, … Octet địa chỉ 90 nằm giữa 64 và 95.

• Địa chỉ mạng: 10.20.130.64.
• Địa chỉ quảng bá: 64 + 32 − 1 = 95, nên 10.20.130.95.
• Máy chủ lưu trú dùng được: 10.20.130.65 đến 10.20.130.94.

Khi tiền tố kết thúc ở octet thứ ba, ví dụ /20, các bước giống nhau áp dụng cho octet thứ ba. Octet thứ tư khi đó là 0 cho địa chỉ mạng và 255 cho địa chỉ quảng bá.

6Lỗi thường gặp

• Quên −2. Địa chỉ mạng và địa chỉ quảng bá không phải là máy chủ lưu trú dùng được.
• Dùng tiền tố làm số bit máy chủ lưu trú. Số bit máy chủ lưu trú là 32 − p.
• Mượn quá nhiều bit. Hãy lấy n nhỏ nhất cho đủ số mạng con.
• Tính kích thước khối ở sai octet. Hãy dùng octet nơi tiền tố kết thúc.
• Lấy chính địa chỉ làm địa chỉ mạng. Hãy làm tròn xuống một bội số của kích thước khối.

7Các câu hỏi thi trông như thế nào

• Dễ: số máy chủ lưu trú trên mỗi mạng con. Số máy chủ lưu trú dùng được cho một tiền tố, mặt nạ của một tiền tố, tiền tố của một mặt nạ, hoặc một mặt nạ đại diện.
• Trung bình: chia một mạng. Có bao nhiêu mạng con của một tiền tố cho trước vừa, cần mượn bao nhiêu bit và số máy chủ lưu trú trên mỗi mạng con, hoặc mạng con nhỏ nhất cho một số máy chủ lưu trú.
• Khó: dải địa chỉ. Địa chỉ mạng, quảng bá hoặc địa chỉ dùng được cuối cùng của một máy chủ lưu trú, một tuyến tóm tắt cho nhiều mạng, hoặc phân bổ VLSM.

Với một tuyến tóm tắt, viết octet thay đổi ở dạng nhị phân và đếm bao nhiêu bit đầu mà tất cả các mạng có chung.

Trong VLSM, cấp cho LAN lớn nhất mạng con của nó trước, rồi mạng tiếp theo ngay sau đó, mỗi mạng có tiền tố riêng.