IPv4 là giao thức mạng cốt lõi giúp định danh và kết nối các thiết bị trên môi trường Internet. Dù thế giới đang dần chuyển sang IPv6, IPv4 vẫn đóng vai trò nền tảng, quyết định cách dữ liệu được truyền tải chính xác giữa các thiết bị. Bài viết dưới đây của Tenten […]
IPv4 là gì: Là giao thức Internet phiên bản thứ tư, phiên bản giao thức mạng đầu tiên được sử dụng rộng rãi và đóng vai trò nền tảng cho việc truyền tải dữ liệu trên internet hiện nay
Cấu trúc địa chỉ IPv4: Có tổng chiều dài 32 bit, được chia thành 4 khối (gọi là octet), mỗi khối gồm 8 bit.
IPv4 có bao nhiêu địa chỉ?: Có tổng cộng 4.294.967.296 địa chỉ.
Cách thức hoạt động của địa chỉ IPv4: Hoạt động bằng cách gán cho mỗi thiết bị một dãy số 32-bit duy nhất để nhận diện và định tuyến dữ liệu giữa các thiết bị trên mạng.
Phân loại các lớp địa chỉ IPv4: IPv4 được chia thành các lớp A, B, C, D và E theo mô hình phân lớp truyền thống. CIDR hiện được sử dụng để phân bổ địa chỉ linh hoạt hơn.
Các loại địa chỉ IPv4: Phân loại theo phạm vi sử dụng (Public và Private), phân loại theo cách cấp phát (Static và Dynamic), phân loại theo phương thức truyền tải (Unicast, Broadcast và Multicast).
Một số địa chỉ IPv4 đặc biệt: Gồm 127.0.0.1 cho Loopback, 0.0.0.0 cho địa chỉ chưa xác định, 255.255.255.255 cho Broadcast và các dải Link-local, CGNAT.
Ưu điểm của IPv4: Có khả năng tương thích cao, dễ dàng định tuyến và được hỗ trợ rộng rãi trên hầu hết mọi thiết bị mạng.
Nhược điểm của IPv4: Không gian địa chỉ 32-bit đang cạn kiệt, không đủ đáp ứng nhu cầu kết nối ngày càng tăng so với IPv6.
IPv4 và IPv6 khác nhau như thế nào: IPv4 dùng địa chỉ 32 bit, còn IPv6 dùng 128 bit, tạo không gian địa chỉ lớn hơn. Hai giao thức khác nhau về định dạng, Broadcast, NAT và cơ chế cấu hình.
Cách kiểm tra địa chỉ IPv4 trên máy tính: Có thể kiểm tra IPv4 trên Windows bằng ipconfig, Linux bằng ip -4 addr hoặc ip a, macOS bằng ifconfig và xác định Public IPv4 qua công cụ trực tuyến.
IPv4 là giao thức mạng cốt lõi giúp định danh và kết nối các thiết bị trên môi trường Internet. Dù thế giới đang dần chuyển sang IPv6, IPv4 vẫn đóng vai trò nền tảng, quyết định cách dữ liệu được truyền tải chính xác giữa các thiết bị. Bài viết dưới đây của Tenten sẽ giúp bạn hiểu rõ IPv4 là gì, cấu trúc, nguyên lý hoạt động cũng như cách phân loại địa chỉ IPv4.
Contents
IPv4 (Internet Protocol version 4) là giao thức Internet phiên bản thứ tư, dùng làm địa chỉ định danh dạng số 32-bit để các thiết bị như máy tính, điện thoại, máy chủ nhận diện và giao tiếp với nhau trên mạng.
Mỗi thiết bị hoặc giao diện mạng sử dụng IPv4 được gán một địa chỉ IPv4 để các thiết bị và hệ thống mạng có thể nhận diện, trao đổi dữ liệu với nhau. Địa chỉ này cũng giúp router xác định mạng đích và lựa chọn tuyến đường phù hợp để chuyển tiếp gói tin.
Ví dụ: 192.168.1.1 là một địa chỉ IPv4 thường được sử dụng trong mạng nội bộ. Khi thiết bị gửi dữ liệu, địa chỉ IPv4 nguồn và địa chỉ IPv4 đích giúp xác định dữ liệu được gửi từ đâu và cần chuyển đến đâu.
Địa chỉ IPv4 có tổng chiều dài 32 bit, được chia thành 4 khối gọi là octet, mỗi khối gồm 8 bit.
Mỗi địa chỉ IPv4 gồm 32 bit, được chia thành 4 octet, mỗi octet có 8 bit. Khi biểu diễn dưới dạng số thập phân, mỗi octet có giá trị từ 0 đến 255.
Ví dụ, địa chỉ 192.168.1.10 được chuyển đổi giữa dạng thập phân và nhị phân như sau:
|
Octet |
Dạng thập phân |
Dạng nhị phân |
|
1 |
192 |
11000000 |
|
2 |
168 |
10101000 |
|
3 |
1 |
00000001 |
|
4 |
10 |
00001010 |
|
Toàn bộ địa chỉ |
192.168.1.10 |
11000000.10101000.00000001.00001010 |
Như vậy, mỗi octet có 8 bit, toàn bộ địa chỉ IPv4 có 32 bit. Khi nhập một địa chỉ IPv4, cả số lượng octet và giá trị của từng octet đều phải nằm trong phạm vi cho phép.
Mọi địa chỉ IPv4 đều cấu thành từ hai thành phần quan trọng để định vị thiết bị:
Ranh giới giữa hai phần được xác định dựa trên subnet mask hoặc tiền tố CIDR.
Ví dụ với mạng 192.168.1.x sử dụng subnet mask 255.255.255.0 (/24):
Như vậy, với mạng 192.168.1.0/24, có 254 địa chỉ host có thể sử dụng sau khi loại trừ network address và broadcast address.
IPv4 sử dụng địa chỉ dài 32 bit, vì vậy tổng không gian địa chỉ có thể biểu diễn là:
2³² = 4.294.967.296 địa chỉ, tương đương khoảng 4,29 tỷ địa chỉ IPv4.
Tuy nhiên, không phải toàn bộ số địa chỉ này đều được sử dụng làm địa chỉ Public cho thiết bị trên Internet. Một phần được dành cho các mục đích riêng như địa chỉ Private, loopback, multicast và các dải địa chỉ đặc biệt hoặc dự phòng nên số địa chỉ Public thực tế ít hơn tổng số địa chỉ IPv4.
Ở phạm vi một subnet, số địa chỉ host có thể sử dụng được tính theo công thức 2ⁿ − 2, trong đó n là số bit dành cho Host ID. Hai địa chỉ bị loại khỏi việc gán cho thiết bị là network address và broadcast address.
Ví dụ, mạng 192.168.1.0/24 có 8 bit Host ID nên có 2⁸ − 2 = 254 địa chỉ host dùng được, từ 192.168.1.1 đến 192.168.1.254.
Địa chỉ IPv4 hoạt động bằng cách xác định thiết bị và định tuyến gói tin dữ liệu qua lại giữa nguồn và đích thông qua các bước kiểm tra mạng nội bộ hoặc chuyển tiếp qua bộ định tuyến router.
Cách thức hoạt động của địa chỉ IPv4:
Địa chỉ IPv4 theo mô hình phân lớp (Classful addressing) chia không gian 32-bit thành 5 lớp (A, B, C, D, E) dựa trên các bit đầu tiên của octet đầu.
Mô hình này hiện mang tính lịch sử và đã được thay thế bởi mô hình CIDR (Classless Inter-Domain Routing) trong định tuyến hiện đại để tiết kiệm không gian địa chỉ.
Bảng tóm tắt các lớp địa chỉ IPv4:
|
Lớp |
Bit đầu |
Octet đầu |
Subnet mask mặc định |
Số mạng |
Host/mạng |
Mục đích |
|
A |
0 |
1–126 |
255.0.0.0 (/8) |
126 |
16.777.214 |
Mạng rất lớn |
|
B |
10 |
128–191 |
255.255.0.0 (/16) |
16.384 |
65.534 |
Mạng vừa |
|
C |
110 |
192–223 |
255.255.255.0 (/24) |
2.097.152 |
254 |
Mạng nhỏ |
|
D |
1110 |
224–239 |
— |
— |
— |
Multicast (Đa hướng) |
|
E |
1111 |
240–255 |
— |
— |
— |
Dự phòng, thử nghiệm |
Subnet Mask và CIDR đều được sử dụng để xác định phần Network ID và Host ID trong địa chỉ IPv4. Subnet Mask biểu diễn ranh giới này bằng dạng thập phân, còn CIDR sử dụng một con số đứng sau dấu / để cho biết số bit dành cho phần mạng.
Ví dụ, /24 = 255.255.255.0, nghĩa là 24 bit đầu tiên được dành cho Network ID và 8 bit còn lại dành cho Host ID. Với địa chỉ 192.168.1.10/24:
CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ra đời để thay thế cách phân chia địa chỉ theo các lớp mạng cố định như Class A, B và C. Nhờ CIDR, độ dài phần mạng có thể được lựa chọn linh hoạt, giúp phân bổ địa chỉ IPv4 và định tuyến hiệu quả hơn.
Ngoài phân lớp, IPv4 còn được phân loại theo phạm vi sử dụng (Public/Private), cách cấp phát (Static/Dynamic) và phương thức truyền tải (Unicast/Broadcast/Multicast)
|
Loại |
Phạm vi |
Ai cấp |
Ví dụ |
|
Public IPv4 |
Trên Internet |
Nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) hoặc tổ chức được phân bổ địa chỉ |
8.8.8.8 |
|
Private IPv4 |
Trong mạng nội bộ |
Quản trị viên hoặc thiết bị mạng |
192.168.1.10 |
|
Static IPv4 |
Địa chỉ được giữ cố định cho thiết bị |
Quản trị viên hoặc nhà cung cấp dịch vụ |
203.0.113.10 |
|
Dynamic IPv4 |
Địa chỉ được cấp theo phiên thuê |
Thường do DHCP cấp phát |
192.168.1.20 |
Public IPv4 (địa chỉ công khai) là địa chỉ được sử dụng để giao tiếp trên Internet và có khả năng được định tuyến trên mạng Internet công cộng. Các địa chỉ này được phân bổ theo hệ thống quản lý địa chỉ Internet và thường được ISP cấp cho khách hàng hoặc mạng của tổ chức.
Khác với Private IPv4, Public IPv4 phải có tính duy nhất trong phạm vi Internet để các thiết bị và mạng có thể xác định đúng điểm đích khi trao đổi dữ liệu.
Private IPv4 (địa chỉ riêng) được dành cho các mạng nội bộ như mạng gia đình, văn phòng hoặc doanh nghiệp. Những địa chỉ này không được định tuyến trực tiếp trên Internet công cộng, cho phép nhiều mạng độc lập sử dụng cùng một dải địa chỉ mà không gây xung đột giữa các mạng.
Ba dải Private IPv4 được quy định gồm:
Ví dụ, 192.168.1.10 là một Private IPv4 thường gặp trong mạng gia đình hoặc văn phòng. Khi thiết bị sử dụng Private IPv4 cần truy cập Internet, router thường kết hợp với NAT để chuyển đổi địa chỉ trước khi gửi dữ liệu ra mạng công cộng.
IPv4 chỉ có không gian địa chỉ 32 bit, tương đương khoảng 4,29 tỷ địa chỉ. Trong khi đó, số lượng thiết bị kết nối Internet tăng nhanh khiến nguồn địa chỉ IPv4 công cộng ngày càng khan hiếm. IANA ghi nhận không gian IPv4 chưa phân bổ của mình đã cạn vào tháng 2/2011
Công nghệ NAT (Network Address Translation) ra đời giúp nhiều thiết bị dùng địa chỉ Private được dùng chung một địa chỉ Public IP để truy cập Internet. Chẳng hạn, hàng chục thiết bị trong mạng 192.168.1.0/24 có thể cùng sử dụng một Public IPv4 do router thực hiện NAT.
Tuy nhiên, NAT chỉ là giải pháp giúp tiết kiệm và kéo dài nguồn địa chỉ IPv4, không làm tăng số lượng địa chỉ IPv4. Giới hạn của không gian địa chỉ 32 bit vẫn tồn tại và là một trong những lý do thúc đẩy quá trình chuyển sang IPv6.
Static IPv4 (địa chỉ IP tĩnh) là địa chỉ được cấu hình cố định cho một thiết bị hoặc giao diện mạng. Static IPv4 thường được sử dụng khi cần thiết bị duy trì một địa chỉ ổn định, chẳng hạn máy chủ, thiết bị mạng hoặc một số dịch vụ cần truy cập từ bên ngoài.
Dynamic IPv4 (địa chỉ IP động) là địa chỉ được cấp phát tự động và có thể thay đổi theo thời gian. Trong mạng nội bộ, DHCP là cơ chế phổ biến được sử dụng để cấp phát địa chỉ IPv4 cho thiết bị.
Unicast là hình thức phổ biến khi hai thiết bị trao đổi dữ liệu trực tiếp. Broadcast cho phép gửi một gói tin đến tất cả host trong phạm vi phù hợp, còn Multicast chỉ gửi dữ liệu đến các thiết bị thuộc một nhóm multicast cụ thể.
Đây là cách phân loại IPv4 dựa trên phạm vi và đối tượng nhận gói tin:
|
Loại |
Cách truyền |
Ví dụ |
|
Unicast |
Một thiết bị gửi đến một thiết bị cụ thể |
192.168.1.10 |
|
Broadcast |
Một thiết bị gửi đến tất cả thiết bị trong phạm vi broadcast |
255.255.255.255 |
|
Multicast |
Một thiết bị gửi đến một nhóm thiết bị đã đăng ký nhận |
224.0.0.5 |
Dưới đây là các địa chỉ IPv4 đặc biệt quan trọng trong mạng máy tính mà bạn cần lưu ý khi cấu hình và quản trị hệ thống:
|
Địa chỉ |
Tên gọi |
Dùng để làm gì |
Khi nào gặp |
|
127.0.0.1 (Cả dải 127.0.0.0/8) |
Loopback/Localhost |
Kiểm tra các ứng dụng cục bộ trên chính máy mình mà không cần gửi dữ liệu ra mạng ngoài. |
Khi chạy thử phần mềm trên máy cá nhân hoặc kiểm tra giao thức TCP/IP có hoạt động không. |
|
0.0.0.0 |
Địa chỉ không xác định (Any/Default Route) |
Biểu thị một địa chỉ không hợp lệ, không xác định hoặc tất cả các địa chỉ IPv4. |
Khi cấu hình Server lắng nghe trên mọi giao diện mạng hoặc khi cấu hình định tuyến mặc định (0.0.0.0/0). |
|
255.255.255.255 |
Broadcast giới hạn (Limited Broadcast) |
Gửi dữ liệu đồng loạt đến tất cả các thiết bị nằm trong cùng một mạng cục bộ (LAN). |
Khi thiết bị mới gia nhập mạng và gửi gói tin tìm kiếm dịch vụ. |
|
169.254.0.0/16 |
APIPA (Link-Local Address) |
Tự động gán một IP tạm thời cho thiết bị để giao tiếp nội bộ khi không có cấu hình IP tĩnh và không tìm thấy server cấp IP. |
Khi máy tính không nhận được IP từ router do lỗi mạng hoặc do máy chủ DHCP bị hỏng. |
|
100.64.0.0/10 |
Dải dùng chung Carrier-Grade NAT (CGNAT – RFC 6598) |
Tiết kiệm không gian IPv4 bằng cách cho phép các nhà mạng (ISP) chia sẻ một địa chỉ IP công cộng cho nhiều khách hàng khác nhau. |
Khi kiểm tra IP WAN trên modem/router của nhà mạng và thấy nó thuộc dải này, nghĩa là bạn không có IP công cộng riêng. |
IPv4 nổi bật với cấu trúc đơn giản, khả năng tương thích cực cao nhưng đang đối mặt với tình trạng cạn kiệt không gian địa chỉ.
IPv4 sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật dưới đây:
Dưới đây là một số nhược điểm của IPv4:
IPv4 và IPv6 khác nhau cơ bản ở độ dài địa chỉ và dung lượng không gian địa chỉ. Bang dưới đây sẽ giúp bạn phân biệt rõ IPv4 và IPv6:
|
Tiêu chí |
IPv4 |
IPv6 |
|
Độ dài địa chỉ |
32 bit |
128 bit |
|
Cách biểu diễn |
Thập phân, ngăn cách bằng dấu chấm |
Thập lục phân, ngăn cách bằng dấu hai chấm |
|
Không gian địa chỉ |
Khoảng 4,29 tỷ địa chỉ |
≈ 3,4×10³⁸ |
|
NAT |
Được sử dụng phổ biến |
Không phụ thuộc NAT theo cách IPv4 thường dùng |
|
Cấu hình |
Có thể dùng DHCP hoặc cấu hình thủ công |
Có thêm cơ chế tự cấu hình |
|
Broadcast |
Có |
Không sử dụng broadcast theo cách của IPv4 |
|
IPsec |
tùy chọn, cài bổ sung |
được hỗ trợ sẵn trong chuẩn (không viết “bắt buộc”) |
|
Header |
20–60 byte, độ dài thay đổi |
cố định 40 byte |
IPv6 được phát triển chủ yếu để đáp ứng nhu cầu về không gian địa chỉ lớn hơn khi Internet ngày càng mở rộng và số lượng thiết bị kết nối tăng lên. Với địa chỉ dài 128 bit, IPv6 cung cấp không gian địa chỉ lớn hơn rất nhiều so với IPv4, đồng thời được thiết kế với một số cơ chế hỗ trợ việc cấu hình và vận hành mạng hiện đại.
IPv4 vẫn đang được sử dụng rộng rãi trong các mạng gia đình, doanh nghiệp và trên Internet. IPv4 và IPv6 hiện có thể cùng tồn tại trong một hệ thống thông qua nhiều cơ chế chuyển tiếp. Trong đó, Dual Stack là cách phổ biến: thiết bị và hệ thống mạng đồng thời hỗ trợ cả địa chỉ IPv4 và IPv6 để có thể giao tiếp với các mạng tương ứng.
Bạn có thể dễ dàng xem địa chỉ IP của máy tính bằng một vài dòng lệnh nhanh chóng. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết cho từng hệ điều hành.
Trên Windows, bạn có thể sử dụng Command Prompt và lệnh ipconfig để xem thông tin mạng.
Các bước như sau:
Bạn có thể kiểm tra IPv4 trên Linux theo các bước sau:
Kiểm tra IPv4 trên macOS bằng cách:
Địa chỉ IP trên máy tính (IP Private) sẽ khác với IP mà Internet nhìn thấy (IP Public). Bạn có thể kiểm tra IP Public bằng cách gõ lệnh curl ifconfig.me hoặc truy cập các trang web tra cứu IP trực tuyến.
Nếu IP trên máy thuộc các dải 192.168.x.x, 10.x.x.x hoặc từ 172.16.x.x đến 172.31.x.x, máy tính của bạn đang nằm sau lớp NAT.
Nếu bạn thấy địa chỉ hiển thị là 169.254.x.x, điều đó có nghĩa là DHCP đang gặp lỗi và chưa cấp được IP hợp lệ.
Trần Đức Tâm là chuyên gia về hạ tầng Internet, Domain, Hosting, Cloud và chuyển đổi số, với nhiều năm kinh nghiệm phát triển các dịch vụ Internet tại Việt Nam và Nhật Bản. Ông hiện là Giám đốc Khối Kinh doanh Hạ tầng Internet tại GMO-Z.com RUNSYSTEM, từng giữ các vị trí lãnh đạo tại Onamae.com, Tenten.vn và Z.com Việt Nam. Các bài viết của ông tập trung vào tên miền, hosting, VPS, email doanh nghiệp, SSL và hạ tầng Internet.
Port hay cổng giao tiếp, là một điểm kết nối ảo hoặc vật lý giúp máy tính nhận và gửi dữ liệu với các thiết bị khác hoặc mạng Internet. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ bản chất của cổng Port là gì, các tính năng quan trọng và phân loại những cổng […]
Server là hệ thống máy tính chuyên dụng đóng vai trò lưu trữ, xử lý và cung cấp dữ liệu liên tục qua mạng internet. Được ví như “trái tim” của hạ tầng số, Server giúp các website, ứng dụng và hệ thống doanh nghiệp vận hành trơn tru 24/7. Vậy server là gì, hoạt […]
Lỗi 502 Bad Gateway là một trong những sự cố HTTP phổ biến khiến website không thể truy cập được, gây ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm người dùng và uy tín của website. Bài viết dưới đây của Tenten sẽ giải thích rõ 502 Bad Gateway là gì, phân tích các nguyên nhân […]
DNS đóng vai trò như cuốn “danh bạ” giúp máy tính dịch địa chỉ trang web thành dãy số IP để kết nối Internet. Nếu muốn sử dụng một máy chủ DNS khác hoặc thử khắc phục một số vấn đề về kết nối, bạn có thể chủ động đổi DNS trên Windows 11. Bài […]
Touch VPN Extension là tiện ích mở rộng trình duyệt giúp ẩn địa chỉ IP, vượt tường lửa và bảo vệ dữ liệu cá nhân an toàn. Vậy Touch VPN Extension có những tính năng nổi bật nào, có an toàn không và cách cài đặt ra sao? Cùng khám phá chi tiết trong bài […]
IPSec (Internet Protocol Security) là tập hợp các giao thức bảo mật giúp mã hóa và xác thực dữ liệu trên mạng Internet. Bài viết dưới đây của Tenten sẽ giúp bạn hiểu rõ IPSec là gì, cách thức hoạt động, các giao thức, chế độ hoạt động cũng như ưu và nhược điểm của […]
OpenStack là một trong những nền tảng mã nguồn mở phổ biến được sử dụng để xây dựng và quản lý hạ tầng điện toán đám mây. Bài viết dưới đây của Tenten sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn OpenStack là gì, cách hoạt động, ưu nhược điểm và ứng dụng của nền tảng này.’ […]
SSH, hoặc được gọi là Secure Shell, là một giao thức điều khiển từ xa cho phép người dùng kiểm soát và chỉnh sửa server từ xa qua Internet
Amazon Lightsail có lẽ là cái tên khá xa lạ với nhiều người dùng, và thật vậy, đây là một dịch vụ đám mây mà Amazon xây dựng dành riêng cho các newbie chân ướt chân ráo trong lĩnh vực đám mây. Vậy Amazon Lightsail là gì? Nó có những tính năng thú vị nào? […]
Hyper – V là một nền tảng ảo hóa được phát triển bởi Microsoft, cho phép bạn tạo và quản lý máy chủ ảo trên hệ điều hành Windows. Hyper V được tích hợp sẵn trong các phiên bản Windows Server và là một tính năng của hệ điều hành Windows 10 dành cho máy […]