Bất kỳ ai đã sử dụng máy tính nối mạng đều có thể hiểu chức năng của các địa chỉ Giao thức Internet [gọi tắt là IP]. IP là một số nhận dạng đại diện cho một máy tính hoặc thiết bị trên mạng. IP máy tính của bạn giống như địa chỉ gửi thư của nhà bạn
Người dùng cuối thực sự không cần biết nhiều về IP hơn thế. Tuy nhiên, người đưa thư phải biết nhiều hơn về địa chỉ gửi thư so với người gửi thư. Vì những lý do tương tự, quản trị viên mạng hoặc bất kỳ ai định cấu hình thiết bị XTM và Firebox của WatchGuard cần biết chi tiết kỹ thuật đằng sau địa chỉ IP để nhận ra các khả năng rộng hơn trong việc quản lý mạng
Bài viết Nguyên tắc cơ bản về bảo mật, "Giao thức Internet cho người mới bắt đầu", mô tả địa chỉ IP là gì, phi kỹ thuật. Ngược lại, bài viết này tập trung vào việc mô tả toán học đằng sau một địa chỉ IP, cho đến chi tiết nhị phân cuối cùng. Nếu bạn đã quen thuộc với các chi tiết kỹ thuật đằng sau địa chỉ IP, vui lòng bỏ qua bài viết này. Tuy nhiên, nếu bạn tò mò về cách máy tính nhìn thấy IP hoặc nếu bạn cần tìm hiểu nhanh về toán nhị phân, hãy đọc tiếp
Cách chúng tôi xem địa chỉ IP
Bạn biết rằng địa chỉ IP là các số đại diện cho một thiết bị trên mạng, vì địa chỉ gửi thư đại diện cho vị trí nhà của bạn. Nhưng để thực sự gán và sử dụng địa chỉ IP, bạn phải hiểu định dạng của những "số nhận dạng số" này và các quy tắc liên quan đến chúng
Trước tiên hãy tập trung vào cách con người đọc và viết địa chỉ IP. Đối với chúng tôi, một địa chỉ IP xuất hiện dưới dạng bốn số thập phân được phân tách bằng dấu chấm. Ví dụ: bạn có thể sử dụng 204. 132. 40. 155 làm IP cho một số thiết bị trong mạng của bạn. Bạn có thể nhận thấy rằng bốn số tạo nên một IP luôn nằm trong khoảng từ 0 đến 255. Đã bao giờ bạn tự hỏi tại sao?
Bạn cũng có thể đã nghe mọi người đề cập đến bốn giá trị số trong một địa chỉ IP là "octet". Octet trên thực tế là thuật ngữ chính xác để mô tả bốn số riêng lẻ tạo nên một địa chỉ IP. Nhưng có vẻ kỳ quặc không khi một từ có nghĩa gốc là "tám" lại mô tả một số từ 0 đến 255?
Máy tính suy nghĩ theo hệ nhị phân
Máy tính nhìn mọi thứ dưới dạng nhị phân. Trong hệ nhị phân, mọi thứ được mô tả bằng hai giá trị hoặc trạng thái. bật hoặc tắt, đúng hoặc sai, có hoặc không, 1 hoặc 0. Một công tắc đèn có thể được coi là một hệ thống nhị phân, vì nó luôn bật hoặc tắt
Có vẻ phức tạp như vậy, nhưng ở cấp độ khái niệm, máy tính không gì khác hơn là những chiếc hộp chứa hàng triệu "công tắc đèn". " Mỗi công tắc trong máy tính được gọi là bit, viết tắt của chữ số nhị phân. Một máy tính có thể bật hoặc tắt từng bit. Máy tính của bạn thích mô tả bật là 1 và tắt là 0
Chính nó, một bit đơn lẻ là vô dụng, vì nó chỉ có thể đại diện cho một trong hai thứ. Hãy tưởng tượng nếu bạn chỉ có thể đếm bằng số không hoặc một. Một mình, bạn không bao giờ có thể đếm qua một. Mặt khác, nếu bạn có một nhóm bạn cùng nhau, những người cũng có thể đếm bằng 0 hoặc 1 và bạn cộng tất cả số của những người bạn đó lại với nhau, thì nhóm bạn của bạn có thể được tính bao nhiêu tùy ý, chỉ phụ thuộc vào số lượng bạn bè của bạn. . Máy tính hoạt động theo cách tương tự. Bằng cách sắp xếp các bit theo nhóm, máy tính có thể mô tả các ý tưởng phức tạp hơn là chỉ bật hoặc tắt. Cách sắp xếp phổ biến nhất của các bit trong một nhóm được gọi là byte, là một nhóm gồm tám bit
số học nhị phân
Hành động tạo các số lớn từ các nhóm đơn vị nhị phân hoặc bit được gọi là số học nhị phân. Học số học nhị phân giúp bạn hiểu cách máy tính của bạn nhìn thấy IP [hoặc bất kỳ số nào lớn hơn một]
Trong số học nhị phân, mỗi bit trong một nhóm đại diện cho lũy thừa của hai. Cụ thể, bit đầu tiên trong một nhóm đại diện cho 20 [Ghi chú của biên tập viên cho các chuyên ngành không phải toán học. các nhà toán học quy định rằng bất kỳ số nào được nâng lên lũy thừa của 0 đều bằng 1], bit thứ hai biểu thị 21, bit thứ ba biểu thị 22, v.v. Thật dễ hiểu nhị phân vì mỗi bit kế tiếp trong một nhóm chính xác gấp đôi giá trị của bit trước đó
Bảng sau biểu thị giá trị cho mỗi bit trong một byte [hãy nhớ rằng một byte là 8 bit]. Trong toán học nhị phân, các giá trị của các bit tăng dần từ phải sang trái, giống như trong hệ thống thập phân mà bạn đã quen thuộc
Bit thứ 8 Bit thứ 7 Bit thứ 5 Bit thứ 4 Bit thứ 3 Bit thứ 2 Bit thứ 1128 [27]64 [26]32 [25]16 [24]8 [23]4 [22]2 [21]1 [20]
Bây giờ chúng ta đã biết cách tính giá trị cho từng bit trong một byte, việc tạo ra các số lớn ở dạng nhị phân chỉ đơn giản là bật một số bit nhất định và sau đó cộng các giá trị của các bit đó lại với nhau. Vậy một số nhị phân 8 bit như 01101110 đại diện cho cái gì? . Hãy nhớ rằng, máy tính sử dụng 1 để biểu thị "bật" và 0 để biểu thị "tắt"
128 [27]64 [26]32 [25]16 [24]8 [23]4 [22]2 [21]1 [20]01101110
Trong bảng trên, bạn có thể thấy rằng các bit có giá trị 64, 32, 8, 4 và 2 đều được bật. Như đã đề cập trước đó, tính toán giá trị của số nhị phân có nghĩa là tính tổng tất cả các giá trị cho các bit "bật". Vì vậy, đối với giá trị nhị phân trong bảng, 01101110, chúng ta cộng với nhau 64+32+8+4+2 để có được số 110. Số học nhị phân khá dễ dàng khi bạn biết điều gì đang xảy ra
Cách máy tính nhìn thấy địa chỉ IP
Vì vậy, bây giờ bạn đã hiểu một chút về nhị phân [ý định chơi chữ], bạn có thể hiểu định nghĩa kỹ thuật của địa chỉ IP. Đối với máy tính của bạn, địa chỉ IP là một số 32 bit được chia nhỏ thành bốn byte
Hãy nhớ ví dụ về IP ở trên, 204. 132. 40. 155? . Đây là cách máy tính của bạn nhìn thấy IP đó
11001100. 10000100. 00101000. 10011011
Hiểu nhị phân cũng cung cấp cho bạn một số quy tắc liên quan đến IP. Chúng tôi tự hỏi tại sao bốn phân đoạn của IP được gọi là octet. Chà, bây giờ bạn đã biết rằng mỗi octet thực sự là một byte hoặc 8 bit, sẽ hợp lý hơn khi gọi nó là một octet. Và hãy nhớ làm thế nào các giá trị cho mỗi octet trong một IP nằm trong phạm vi từ 0 đến 255, nhưng chúng tôi không biết tại sao? . Nếu bạn bật tất cả các bit trong một byte [11111111] và sau đó chuyển đổi byte đó thành số thập phân [128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1] thì tổng số bit đó là 255
Sao tôi phải quan tâm?
Bây giờ bạn đã hiểu hệ nhị phân và cách máy tính nhìn thấy địa chỉ IP, bạn có thể nghĩ, "Điều đó thật thú vị, nhưng vấn đề là gì?" . Trên thực tế, chúng tôi cố tình viết IP ở dạng thập phân để con người dễ hiểu và dễ nhớ hơn. Tuy nhiên, các quản trị viên mạng phải biết về mặt kỹ thuật những gì đang diễn ra để thực hiện bất cứ điều gì ngoại trừ mạng đơn giản nhất.
Trong bài viết gồm hai phần "Hiểu về mạng con", Rik Farrow mô tả một trong những khái niệm quan trọng nhất cần thiết để tạo mạng TCP/IP, mạng con. Như bạn sẽ thấy, hiểu nhị phân là một yêu cầu cơ bản cho mạng con. Giống như người đưa thư phải hiểu hệ thống chuyển phát bưu điện để đảm bảo mọi thư đều đến đích, bạn sẽ thấy rằng việc có thể xem địa chỉ IP theo cách máy tính của bạn sẽ giúp bạn thực hiện công việc tốt hơn với tư cách là quản trị viên mạng -