Giao thức Internet (Internet Protocol, IP) mô tả việc sử dụng địa chỉ IP để định danh các thiết bị kết nối với Internet. Địa chỉ IP có cấu trúc phân cấp giúp cho việc định tuyến dữ liệu trên Internet trở nên dễ dàng hơn.
Rất nhiều hệ thống địa chỉ cũng có cấu trúc phân cấp. Hãy xem xét một số điện thoại tại Hoa Kỳ như sau:
\text{+1 (541) 754-3010}
Ta có thể chia số điện thoại trên thành phần như sau:
| Mã quốc gia | Mã vùng | Mã nội hạt | Số điện thoại cụ thể |
Cấu trúc phân cấp như trên giúp hệ thống điện thoại gửi cuộc gọi đến đúng đường dây một cách dễ dàng và hiệu quả.
Cấu trúc phân cấp của địa chỉ IPv4
Cả địa chỉ IPv4 và IPv6 đều có cấu trúc phân cấp. Để dễ hình dung hơn, chúng ta sẽ xem xét cấu trúc phân cấp của địa chỉ IPv4.
Giả sử ta có địa chỉ IP như sau:
Trong địa chỉ IP trên, chuỗi bit đầu tiên định danh mạng, chuỗi bit còn lại định danh từng nút riêng lẻ trong mạng.
Địa chỉ IP trên có thể được chia thành phần như sau:
| Mạng Comcast | Một máy tính gia đình nào đó |
Hai octet đầu tiên (hay bit đầu tiên) định danh mạng do nhà cung cấp dịch vụ Internet là Comcast quản lý. Hai octet cuối cùng ( bit cuối cùng) định danh một máy tính gia đình đang kết nối với mạng của Comcast.
Phần đầu của địa chỉ IP định danh mạng, phần sau định danh một nút trong mạng đó.
Nếu hai octet cuối cùng thay đổi thì địa chỉ IP sẽ trỏ đến một máy tính khác cũng kết nối với mạng của Comcast. Nếu hai octet đầu tiên thay đổi thì địa chỉ IP có thể thuộc về một nhà cung cấp dịch vụ Internet khác.
Giao thức Internet sử dụng hệ thống địa chỉ có cấu trúc phân cấp để giúp định tuyến từ địa chỉ nguồn đến địa chỉ đích dễ dàng hơn. Với địa chỉ đã có sẵn, khi một gói tin được gửi đến mạng, bộ định tuyến mạng có thể tiếp tục gửi nó đến đúng nút mạng. Chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn về định tuyến trong bài học tiếp theo.
Mạng con
Quản trị viên mạng có thể chia địa chỉ IP thành nhiều mạng con nhỏ hơn theo nhu cầu cụ thể.
Chúng ta hãy bắt đầu với địa chỉ IP dưới đây:
Địa chỉ IP trên có phần như sau:
| Mạng của Đại học Michigan | Khoa Y | Máy tính phòng thí nghiệm |
Hai octet đầu tiên định danh toàn bộ hệ thống mạng máy tính của Đại học Michigan. Octet thứ ba định danh mạng của khoa Y. Octet thứ tư định danh một máy tính cụ thể trong phòng thí nghiệm và thuộc mạng của khoa Y.
Để cải thiện hiệu quả định tuyến trong mạng, quản trị viên có thể bổ sung thêm những cấp độ mới vào cấu trúc phân cấp của địa chỉ IP.
Phân chia các octet
Trong thực tế, địa chỉ IP thường được phân chia từ giữa các octet.
Để hiểu rõ hơn cách thức phân chia, chúng ta sẽ biểu diễn địa chỉ IP từ ví dụ trên dưới dạng nhị phân như sau:
Như vậy, địa chỉ IP được chuyển thành chuỗi bit như sau:
Khi đó, ta có thể thiết lập sao cho bit đầu tiên định tuyến đến toàn bộ mạng của Đại học Michigan, bit tiếp theo định tuyến đến một khoa cụ thể của Đại học Michigan và bit cuối cùng định tuyến đến những máy tính riêng lẻ.
| Mạng của Đại học Michigan | Khoa Y | Máy tính phòng thí nghiệm |
Hệ thống phân cấp này cho phép mạng của Đại học Michigan phân biệt giữa () khoa và () máy tính trong mỗi khoa.
Việc phân chia mạng con ngay từ giữa các octet có thể sẽ hơi khó hiểu với người dùng. Tuy nhiên, với bản thân máy tính thì mọi chuyện không có gì khác biệt vì máy vẫn luôn lưu trữ địa chỉ IP dưới dạng nhị phân.
Như chúng ta đã thấy, khi có thể tạo ra cấu trúc phân cấp tại bất kỳ điểm nào trong địa chỉ IP, quy mô của các cấp độ trong hệ thống phân cấp sẽ trở nên đa dạng hơn.