Mạng máy tính Tìm hiểu về địa chỉ IPv4 và giao thức NAT (Network Address Translation)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN
MẠNG MÁY TÍNH

ĐỀ TÀI:
Tìm hiểu về địa chỉ IPv4 và giao thức NAT (Network
Address Translation)

Sinh viên thực hiện

:

Giảng viên hướng dẫn :
Ngành

:

Lớp

:

Khóa

:

Hà Nội, tháng10 năm 2021


PHIẾU CHẤM ĐIỂM

STT Họ và tên sinh viên
1

Nội dung thực hiện

Điểm

- Tìm hiểu về địa chỉ IPv4. Liệt
kê các trường trong phần mào đầu
của gói tin IPv4 và nêu rõ tác
dụng của từng trường. Các loại
địa chỉ IPv4
- Nhược điểm của địa chỉ IP v4 là
gì?
- Cho biết tính năng NAT
(Network Address Translation) có
tác dụng gì?
- Cách cấu hình địa chỉ IP v4 cho
các máy tính theo cách đặt IP tĩnh
và IP động

2

Họ và tên giảng viên
Giảng viên chấm 1:

Giảng viên chấm 2:

Chữ ký

Ghi chú

Chữ
ký


MỤC LỤC

Trang
I. TÌM HIỂU VỀ ĐỊA CHỈ IPv4 …………………..………………… 1
1.Giới thiệu chung ……….…………………………………..…. .1
1.1 Giới thiệu về địa chỉ IPv4 .…………………………….. 1
1.2 Cấu trúc địa chỉ IPv4. ………………………….…….…1
1.3 Phân lớp địa chỉ IPv4.……………………….…………..2
2. IPv4 header ( Phần mào đầu ) ………………….……….….....5
3. Các loại địa chỉ IPv4 …………………….…….………….…..7
4.Nhược điểm của địa chỉ IPv4 ...…………...………….……….7
II. GIAO THỨC NAT…………………………………………………… 8
1. Tìm hiểu đơn giản giao thức NAT …………………………….. 8
2. Tác dụng của tính năng NAT.....…………...………….……..….9
III. CẤU HÌNH ĐỊA CHỈ IPv4 CHO MÁY TÍNH……………………..10
1. Tìm hiểu về IP Tĩnh và IP Động………………………………..10
2. Cấu hình địa chỉ IP Tĩnh………………………………………..11
TÀI LIỆU KHAM KHẢO


LIỆT KÊ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Giải thích tiếng anh

IP

Internet Protocol

NAT

Network Address Translation

IANA

Internet Assigned Numbers Authority

Giải thích tiếng việt

Giao thức Internet
Địa chỉ mạng
Tổ chức cấp phát số hiệu
Internet

OSPF
TCP

UDP

ICMP

Open Shortest Path First

Giao thức định tuyến

Transmission Control Protocol

OSPF
Giao thức điều khiển

User Datagram Protocol

Internet Control Message Protocol

truyền vận
Giao thức Datagram của
Người dùng
Giao thức Thông báo
Kiểm soát Internet


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình

Trang

(1): Cấu trúc địa chỉ IPv4……………………..……………………..2
(2): Địa chỉ lớp A………………………………………………..…..2
(3): Địa chỉ lớp B………………………………………………..…..3
(4): Địa chỉ lớp C………………………………………………..…..4
(5): Cấu trúc header của IPv4…..…………………………..………5
(6): NAT là gì? ……………………………………………………..9

(7): Tác dụng của NAT trong mạng…………………....…………..10
(8): Khởi động cửa sổ Run…………………………………………11
(9): Chọn Properties cho kết nối cần thiết lập để thay đổi…………12
(10): Click địa chỉ IPv4…………………………………………….12
(11): Thay đổi địa chỉ IP………………………………………….. 13



I. TÌM HIỂU VỀ ĐỊA CHỈ IPv4
1. Giới thiệu chung
1.1 Giới thiệu về địa chỉ IPv4
IP là viết tắt của từ Internet Protocol tức có nghĩa là Giao thức Internet,
thực sự vậy để các máy tính nhận dạng được nhau thì mỗi máy tính sẽ được gắn
bởi một địa chỉ IP. Như vậy sẽ không thể gắn cho hai máy sử dụng cùng một địa
chỉ IP vào toàn bộ địa chỉ IP trên toàn thế giới được quản lý bởi IANA, phân
phối cho từng quốc gia và doanh nghiệp đưa vào sử dụng.
Ipv4 viết tắt cho Internet Protocol Version 4, dịch ra có nghĩa là giao
thức Internet phiên bản thứ 4. Ipv4 đã được bộ quốc phòng Hoa Kỳ chuẩn hóa.
Giao thức Internet IP đã trải qua nhiều phiên bản khác nhau và phiên bản Ipv4 là
phiên bản đầu tiên được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và hiện vẫn cịn đang
là nịng cốt của Internet trên tồn thế giới.
Ipv4 là giao thức mang tính hướng dữ liệu và được sử dụng cho hệ thống
chuyển mạch gói.Điểm mạnh của Ipv4 khơng quan tâm đến thứ tự truyền gói
tin, cũng khơng đảm bảo gói tin sẽ đến đích hay là có xảy ra tình trạng lặp gói
tin ở đích đến hay khơng. Nó chỉ có cơ chế đảm bảo tính tồn vẹn dữ liệu bằng
việc sử dụng những gói kiểm tra được thiết lập đi kèm với nó
Địa chỉ Ipv4 là 1 địa chỉ đơn nhất đang được sử dụng bởi các thiết bị
điện tử hiện nay để nhận diện và liên lạc với nhau trên Internet. Để đánh địa chỉ,
Ipv4 sử dụng 32bit và chia ra làm 4 octet (mỗi octet có 8 bit = 1 byte). Dấu
chấm được sử dụng để ngăn các octet với nhau

1.2 Cấu trúc địa chỉ IPv4

Địa chỉ Ipv4 gồm 32 bit nhị phân, chia thành 4 cụm 8 bit (gọi là các
1


octet). Các octet được biểu diễn dưới dạng thập phân và được ngăn cách nhau
bằng

các

dấu

chấm.Tuơng

ứng

với

các

bit

là:

11000000.10101000.00000001.00001000
Như vậy, với 32 bit, giới hạn của địa chỉ IPv4 là từ 0.0.0.0 đến 255.255.255.255.
Địa chỉ IP được chia thành hai phần: phần mạng (network) và phần host.

Hình 1: Cấu trúc địa chỉ IPv4

1.3 Phân lớp địa chỉ IPv4
Không gian địa chỉ IPv4 gồm 5 lớp :
- Lớp A:

Hình 2: Địa chỉ lớp A
2


• Địa chỉ lớp A sử dụng một octet đầu làm phần mạng, ba octet sau
làm phần host.
• Bit đầu của một địa chỉ lớp A luôn được giữ là 0.
• Các địa chỉ mạng lớp A gờm: 1.0.0.0 -> 126.0.0.0.
• Mạng 127.0.0.0 được sử dụng làm mạng loopback.
• Phần host có 24 bit => mỗi mạng lớp A có (224 – 2) host.
- Lớp B:

Hình 3: Địa chỉ lớp B

• Địa chỉ lớp B sử dụng hai octet đầu làm phần mạng, hai octet sau
làm phần host
• Hai bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 1 0.
• Các địa chỉ mạng lớp B gờm: 128.0.0.0 -> 191.255.0.0. Có tất cả
214 mạng trong lớp B.
• Phần host dài 16 bit do đó một mạng lớp B có (216 – 2) host.

- Lớp C:

3

Hình 4: Địa chỉ lớp C.

• Địa chỉ lớp C sử dụng ba octet đầu làm phần mạng, một octet sau
làm phần host.
• Ba bit đầu của một địa chỉ lớp C ln được giữ là 1 1 0.
• Các địa chỉ mạng lớp C gờm: 192.0.0.0 -> 223.255.255.0. Có tất cả
221 mạng trong lớp C.
• Phần host dài 8 bit do đó một mạng lớp C có (28 – 2) host.

- Lớp D:

• Gờm các địa chỉ thuộc dải: 224.0.0.0 -> 239.255.255.255
• Được sử dụng làm địa chỉ multicast.
• Ví dụ: 224.0.0.5 dùng cho OSPF; 224.0.0.9 dùng cho RIPv2.

- Lớp E:
• Từ 240.0.0.0 trở đi.
• Được dùng cho mục đích dự phịng.
4


- Lưu ý:
• Các lớp địa chỉ IP có thể sử dụng đặt cho các host là các lớp A, B,
C.
• Để thuận tiện cho việc xác định địa chỉ IP thuộc lớp nào, có thể
quan sát octet đầu của địa chỉ, nếu octet này có giá trị nằm trong
khoảng:
o 1 -> 126: địa chỉ lớp A.
o 128 -> 191: địa chỉ lớp B.

o 192 -> 223: địa chỉ lớp C.
o 224 -> 239: địa chỉ lớp D.
o 240 -> 255: địa chỉ lớp E.

2. IPv4 header ( Phần mào đầu )
Hoạt động của Internet dựa trên các thủ tục, là tập các quy trình
phục vụ cho giao tiếp. Trong thủ tục Internet, những thông tin như địa chỉ IP
của nơi gửi và nơi nhận gói tin, và những thơng tin cần thiết khác được đặt phía
trước dữ liệu. Phần thơng tin đó được gọi là phần mào đầu (header).

Hình 5: Cấu trúc header của IPv4

5


Ta sẽ tìm hiểu qua tất cả các trường:
- Version: trường này cho ta biết phiên bản nào của IP ta đang sử dụng, do
sử dụng Ipv4 nên ở trường này ta sẽ thấy giá trị 4.
- Header length: trường này 4 bits cho ta biết chiều dài của IP header dưới
dạng 32 bit gia tăng. Chiều dài tối thiểu là 20 bytes với 32 bits gia tăng ta
sẽ có được giá trị là 5. Giá trị lớn nhất có thể với 4 bits là 15 do đó với 32
bits gia tăng ta sẽ có giá trị tối đa là 60 bytes.
- Type of service: trường này được sử dụng cho Qos, có 8 bits dùng để
đánh dấu gói tin để có thể áp cho gói tin đó một cách thức xử lý nhất định.
- Total length: trường này 16 bits cho biết kích cỡ của tồn bộ IP packets.
Kích cỡ tối thiểu là 20 bytes và tối đa là 65535 đó là giá trị cao nhất ta có
tạo với 16 bits.
- Identification: nếu mà IP packet bị phân mảnh thì packet bị phân mảnh đó
sẽ sử dụng chung 16 bits nhận diện để xác định chúng thuộc về IP packet
nào.

- IP Flag: 3 bits này sử dụng cho phân mảnh:
- Bit đầu tiên luôn đặt là 0.
- Bit thứ 2 được gọi là DF (Don’t Fragment) bit và cho biết rằng gói tin này
sẽ khơng bị phân mảnh.
- Bit thứ 3 gọi là MF (More Fragment ) bit và được đặt trên tất cả các gói bị
phân mảnh ngoại trừ gói cuối cùng.
- Fragment Offset: trường 13 bits này định vị trí của cái gói phân mảnh
trong gói bị phân mảnh ban đầu.
- Time to live: khi mà gói tin đi qua 1 router, TTL của nó sẽ giảm 1 giá trị.
Một khi nó chỉ cịn giá trị 0, router sẽ loại bỏ gói tin và gửi bản tin ICMP
exceeded đến cho bên gửi. TTL có 8 bits nên giá trị tương ứng là 255.
6


- Protocol: trường này có 8 bits, nó cho ta biết giao thức nào được đóng gói
trong IP packet. Ví dụ: TCP có giá trị 6, UDP có giá trị 17.
- Header checksum: trường 16 bits này dùng để lưu trữ một checksum của
header. Bên nhận có thể sử dụng checksum để kiểm tra có bất kì lỗi nào
xảy ra với header hay khơng.
- Source address: có 32 bits địa chỉ IP ng̀n.
- Destination address: 32 bits địa chỉ đích.
- IP option: trường này ít được sử dụng. Là một tùy chọn và giá trị của nó
thay đổi phụ thuộc vào tùy chọn mà ta sử dụng.
3. Các loại địa chỉ IPv4
Các loại địa chỉ Ipv4:
-

unicast,

-

broadcast

-

multicast.
Trong đó unicast là địa chỉ IP cho phép thiết bị gửi dữ liệu đến 1 nơi

nhận duy nhất. Địa chỉ IP broadcast lại cho phép gửi dữ liệu đến các host trong 1
mạng con. Còn địa chỉ IP multicast cho phép thiết bị gửi dữ liệu đến 1 tập xác
định trước các host.
4. Nhược điểm của địa chỉ IPv4
Nhược điểm lớn nhất của Ipv4 là cấu trúc thiết kế của nó khơng có bất
cứ cách thức bảo mật nào cả. Ipv4 cũng hoàn toàn khơng có phương tiện mã hóa
dữ liệu. Vì vậy, lưu lượng truyền tải dữ liệu giữa các host với nhau sẽ không
được bảo mật, chỉ được bảo mật phổ biến ở mức ứng dụng mà thôi. Nếu áp dụng
phương thức bảo mật phổ biến IPSec tại tầng IP thì mơ hình bảo mật chủ yếu là
bảo mật lưu lượng giữa các mạng còn việc bảo mật đầu cuối thường sử dụng rất
hạn chế.
7


Việc thiếu hụt không gian địa chỉ cũng là 1 trong những hạn chế rất lớn
của Ipv4. Để đánh địa chỉ, phiên bản Ipv4 chỉ sử dụng 32bit, do đó khơng gian
của nó chỉ có khoảng 236 địa chỉ. Sự bùng nổ Internet đến thời điểm hiện tại
khiến cho tài nguyên Ipv4 được sử dụng gần như là cạn kiện. Vì thế phiên bản
này khơng đủ đáp ứng so với nhu cầu hiện nay.
Để khắc phục thiếu hụt không gian địa chỉ cũng như hạn chế của Ipv4.
Ipv6 (Internet Protocol Version 6) đã ra đời để làm điều này và hiện tại tổ chức
Internet IETF đang thúc đẩy việc thay thế Ipv4 bằng Ipv6. Chiều dài của địa chỉ

Ipv6 là 128bit, gấp 4 lần chiều dài địa chỉ Ipv4 nên không gian và địa chỉ lớn
hơn.

II. GIAO THỨC NAT (Network Address Translation)
1. Tìm hiểu đơn giản giao thức NAT
NAT cũng giống như một nhân viên lễ tân tại một văn phịng lớn. Nếu
bạn muốn gặp một ai đó trong cơng ty đều phải thông qua và làm theo hướng
dẫn của nhân viên lễ tân. Hoặc nếu bạn muốn gọi điện nói chuyện với một ai đó
nhưng người đó khơng có mặt ở công ty hoặc họ đang bận họp,... bạn có thể để
lại tin nhắn cho lễ tân sau đó họ sẽ chuyển tiếp tin nhắn tới người mà bạn cần
nói chuyện để thơng báo. Trong một trường hợp khác bạn có thể nói chuyện với
lễ tân và yêu cầu họ nối máy đến người bạn cần gặp.

8


Hình 6: NAT là gì?

Hay có thể hiểu khi một người muốn nói chuyện với bạn, nhưng họ chỉ
biết số điện thoại văn phòng nơi bạn làm việc. Họ sẽ gọi điện đến văn phòng của
bạn và yêu cầu nhân viên lễ tân chuyển tiếp cuộc gọi đến bạn. Lúc này nhân
viên lễ tân sẽ tiến hành kiểm tra trên bảng tra cứu để tìm ra tên của bạn và các
thơng tin mở rộng khác. Và sau đó họ sẽ chuyển tiếp cuộc gọi đến cho bạn trên
phần mở rộng của bạn.

2. Tác dụng của tính năng NAT
NAT giống như một Router, chuyển tiếp các gói tin giữa những lớp
mạng khác nhau trên một mạng lớn. NAT dịch hay thay đổi một hoặc cả hai địa
chỉ bên trong một gói tin khi gói tin đó đi qua một Router, hay một số thiết bị
khác. Thông thường NAT thường thay đổi địa chỉ thường là địa chỉ riêng ( IP

Private ) của một kết nối mạng thành địa chỉ công cộng (IP Public).

9


Hình 7: Tác dụng của NAT trong mạng

NAT cũng có thể coi như một Firewall (tường lửa) cơ bản. NAT duy trì
một bảng thơng tin về mỗi gói tin được gửi qua. Khi một máy tính trên mạng kết
nối đến 1 website trên Internet header của địa chỉ IP nguồn được thay thế bằng
địa chỉ Public đã được cấu hình sẵn trên NAT sever, sau khi có gói tin trở về
NAT dựa vào bảng record mà nó đã lưu về các gói tin, thay đổi địa chỉ IP đích
thành địa chỉ của PC trong mạng và chuyển tiếp đi.

III. CẤU HÌNH ĐỊA CHỈ IPv4 CHO MÁY TÍNH
1. Tìm hiểu về IP Tĩnh và IP Động
- IP Tĩnh: Đúng như tên gọi của nó, địa chỉ IP tĩnh được hiểu là địa chỉ IP
cố định, không thể thay đổi. IP tĩnh thường áp dụng với mạng cáp quang
dành cho doanh nghiệp.

10


- IP Động: IP động là địa chỉ tự động thay đổi theo một số điều kiện nhất
định.
IP động được chia làm 2 loại:
•

IP Lan ta thường thay đổi giữa IP động, IP tĩnh trong mục Network
and Sharing Center trên máy tính.

•

IP public thay đổi khi ta khởi động lại modem hoặc tắt bật 3G.

2. Cấu hình địa chỉ IP Tĩnh
Bước 1: mở hộp thoại run bằng cách nhấn tổ hợp phím windows + R.
Rời gõ vào đó ncpa.cpl.

Hình 8: Khởi động cửa sổ Run

Bước 2: Trong cửa sổ "Network Connections", nhấn chuột phải vào
adapter muốn thiết lập một địa chỉ IP tĩnh và sau đó chọn lệnh "Properties".

11


Hình 9: Chọn Properties cho kết nối cần thiết lập để thay đổi

Bước 3: Trong cửa sổ thuộc tính của adapter, chọn "Internet Protocol
Version 4 (TCP/IPv4)" và sau đó nhấp vào nút "Properties".

12


Hình 10: Click địa chỉ IPv4

Bước 4: Mặc định máy tính của bạn là IP động. Để thiết lập IP tĩnh bạn
chọn dịng Use the following IP Adress. Ơ thiết lập IP cho phép bạn nhập địa chỉ
IP vào. Nhấn ok.

13


Hình 11: Thay đổi địa chỉ IP

Với 4 bước như trên thì chúng ta đã có thể cấu hình IP tĩnh cho thiết bị của mình
một cách chủ động hơn.

TÀI LIỆU KHAM KHẢO

(1): />

118495
(2): />(3): />(4): />(5): />(6): />
15