Máy tính Subnet: Tính toán CIDR IPv4 & IPv6, Mặt nạ và Dải máy trạm
Công cụ máy tính subnet này tiếp nhận địa chỉ IPv4 hoặc IPv6 dưới dạng ký hiệu CIDR và phân tích tức thì địa chỉ mạng, địa chỉ broadcast, dải máy trạm khả dụng, subnet mask, wildcard mask, biểu diễn bit nhị phân và chia tách khối mạng thành các tiền tố nhỏ hơn theo VLSM. Nhập 192.168.1.10/24 hoặc 192.168.1.10 255.255.255.0; mọi kết quả được tính toán trực tiếp trong trình duyệt của bạn.
Cách hiểu và đọc ký hiệu tiền tố CIDR
Số đứng sau dấu gạch chéo thể hiện số lượng bit 1 liên tục trong subnet mask. Các bit này xác định phần mạng (network); các bit còn lại xác định máy trạm (host) bên trong nó. Một tiền tố /24 có 24 bit mạng và 8 bit host, do đó nó bao gồm 2^8 = 256 địa chỉ IP. Công thức tổng quát là 2^(32 − tiền tố) địa chỉ đối với IPv4 và 2^(128 − tiền tố) đối với IPv6.
192.168.1.10/24 và 192.168.1.10 255.255.255.0 mô tả cùng một mạng con, và công cụ tính chấp nhận cả hai định dạng. Một subnet mask có các bit 1 không liên tục (ví dụ 255.255.0.255) sẽ bị từ chối báo lỗi thay vì chuẩn hóa ngầm, bởi vì không có giao thức định tuyến hiện đại nào chấp nhận nó là hợp lệ.
Ví dụ tính toán: 10.0.5.130/25 để lại 7 bit host, do đó khối mạng chứa 128 địa chỉ và bắt đầu tại mốc bội số 128 gần nhất bên dưới: mạng 10.0.5.128, broadcast 10.0.5.255, dải khả dụng 10.0.5.129 đến 10.0.5.254 (126 máy trạm).
Địa chỉ mạng, địa chỉ broadcast và dải máy trạm khả dụng
Mỗi mạng con IPv4 tiêu chuẩn đều dành riêng hai địa chỉ cho hệ thống. Địa chỉ có tất cả các bit host bằng 0 là địa chỉ mạng, dùng để đại diện cho toàn bộ subnet trong bảng định tuyến; địa chỉ có tất cả các bit host bằng 1 là địa chỉ directed broadcast, dùng để gửi gói tin tới mọi máy trạm trong phân đoạn. Cả hai địa chỉ này đều không thể gán cho card mạng, do đó công thức tính số host khả dụng là: 2^(32 − tiền tố) − 2.
Một mạng /24 cung cấp 256 − 2 = 254 địa chỉ khả dụng, /26 cung cấp 64 − 2 = 62, /30 chỉ có 4 − 2 = 2. Các ngoại lệ duy nhất là /31 và /32 được trình bày bên dưới. Trừ thêm một địa chỉ cho cổng mặc định (gateway), một mạng /29 chỉ còn 5 địa chỉ cho máy trạm.
Subnet mask và wildcard mask (mặt nạ ký tự đại diện)
Subnet mask biểu diễn độ dài tiền tố dưới dạng số thập phân có dấu chấm: /26 là 255.255.255.192, vì 26 bit 1 chiếm ba octet đầu cộng với 2 bit cao nhất của octet thứ tư (128 + 64 = 192). Wildcard mask là phần bù nghịch đảo bit của nó, đối với /26 là 0.0.0.63. Quy tắc chuyển đổi nhanh là lấy 255 trừ đi từng octet của subnet mask.
Hai loại mặt nạ này không thể dùng thay thế cho nhau: danh sách kiểm soát truy cập (ACL) của Cisco, Juniper và lệnh network trong OSPF yêu cầu wildcard mask; trong khi cấu hình IP mạng, phạm vi DHCP và bảng định tuyến bắt buộc dùng subnet mask. Việc viết nhầm 0.240.255.255 vào chỗ của 0.0.15.255 là lỗi kinh điển khiến ACL lọc sai lưu lượng truy cập.
Bảng tra cứu nhanh các tiền tố IPv4 phổ biến: /24 đến /30
Tiền tố — Subnet mask — Wildcard mask — Tổng địa chỉ — Host khả dụng:
/24— 255.255.255.0 — 0.0.0.255 — 256 — 254/25— 255.255.255.128 — 0.0.0.127 — 128 — 126/26— 255.255.255.192 — 0.0.0.63 — 64 — 62/27— 255.255.255.224 — 0.0.0.31 — 32 — 30/28— 255.255.255.240 — 0.0.0.15 — 16 — 14/29— 255.255.255.248 — 0.0.0.7 — 8 — 6/30— 255.255.255.252 — 0.0.0.3 — 4 — 2
Mỗi bước tăng tiền tố sẽ giảm một nửa dung lượng địa chỉ. Khi mở rộng ngược lên trên, /23 chứa 510 host khả dụng, /22 chứa 1,022 và /16 chứa 65,534 host. Để quy hoạch kích thước mạng con, hãy cộng 2 vào số máy trạm cần thiết rồi làm tròn lên lũy thừa 2 gần nhất: cần 60 host, 60 + 2 = 62, làm tròn lên 64 — tức là tiền tố /26.
Chia mạng con linh hoạt với kỹ thuật VLSM
Kỹ thuật mặt nạ mạng con độ dài thay đổi (VLSM) cho phép phân bổ tiền tố nhỏ nhất vừa vặn cho từng phòng ban thay vì chia khối mạng thành các phần bằng nhau gây lãng phí. Hai quy tắc cốt lõi: cấp phát mạng lớn nhất trước tiên, và bắt đầu mỗi mạng con tại một mốc địa chỉ là bội số của chính kích thước của nó. Ví dụ chia khối 10.10.0.0/24:
10.10.0.0/25— 126 host khả dụng — VLAN người dùng10.10.0.128/26— 62 host khả dụng — Hệ thống VoIP10.10.0.192/27— 30 host khả dụng — Máy in và văn phòng10.10.0.224/28— 14 host khả dụng — Điểm truy cập Access Point10.10.0.240/29— 6 host khả dụng — Quản trị thiết bị mạng10.10.0.248/30— 2 host khả dụng — Liên kết router tới firewall10.10.0.252/30— 2 host khả dụng — Đường liên kết dự phòng
Tổng cộng là 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 4 = 256 địa chỉ — trọn vẹn dải /24, không chồng lấn và không có khoảng trống. Sự căn chỉnh là yếu tố quyết định: một mạng /26 chỉ được phép bắt đầu tại .0, .64, .128 hoặc .192. Chế độ xem phân tách liệt kê chi tiết từng mạng con kèm địa chỉ mạng, IP đầu/cuối và broadcast.
Các dải IP riêng tư theo RFC 1918 và các khối bảo lưu
Ba dải địa chỉ IPv4 được tiêu chuẩn RFC 1918 dành riêng cho mạng nội bộ và không bao giờ được định tuyến trên internet công cộng:
10.0.0.0/8— 10.0.0.0 đến 10.255.255.255 — 16,777,216 địa chỉ172.16.0.0/12— 172.16.0.0 đến 172.31.255.255 — 1,048,576 địa chỉ192.168.0.0/16— 192.168.0.0 đến 192.168.255.255 — 65,536 địa chỉ
Dải /12 thường bị hiểu nhầm nhiều nhất: chỉ từ 172.16 đến 172.31 là IP riêng, còn 172.32 trở đi là IP công cộng. Các khối đặc biệt khác cần biết: 100.64.0.0/10 (CGNAT nhà mạng, RFC 6598), 169.254.0.0/16 (link-local APIPA) và 127.0.0.0/8 (loopback). Máy tính sẽ tự động gắn nhãn loại địa chỉ bạn nhập, và trang địa chỉ IP của tôi là gì sẽ hiển thị IP công cộng thực tế của bạn.
Các trường hợp đặc biệt: /31 và /32
Một mạng /31 chỉ có hai địa chỉ và không có chỗ cho địa chỉ mạng hay broadcast riêng biệt, do đó tiêu chuẩn RFC 3021 cho phép sử dụng cả hai địa chỉ này cho hai đầu của đường kết nối điểm-điểm (point-to-point). Sử dụng /31 thay vì /30 trên các đường liên kết router giúp tiết kiệm một nửa số lượng IP trên quy mô toàn mạng. Hầu hết các router đều hỗ trợ; tuy nhiên một số hệ điều hành (như giao diện Windows cũ) vẫn có thể chặn cấu hình này trên card mạng.
/32 là một địa chỉ IP đơn lẻ (tổng 1 địa chỉ, khả dụng 1, không có broadcast). Đây là dạng chuẩn cho giao diện ảo Loopback, máy khách VPN, định tuyến máy chủ riêng biệt và các quy tắc tường lửa khóa IP. IPv6 áp dụng nguyên lý tương tự với /127 cho liên kết điểm-điểm (RFC 6164) và /128 cho địa chỉ đơn.
Điểm khác biệt căn bản khi chia mạng con IPv6
IPv6 áp dụng cùng nguyên lý toán học tiền tố cho không gian 128 bit, được viết dưới dạng 8 nhóm số thập lục phân với ký hiệu :: để rút gọn các nhóm số 0 liên tiếp. Trên thực tế có ba thay đổi lớn:
Không còn địa chỉ broadcast. Giao thức đa hướng (multicast) đã thay thế hoàn toàn broadcast — ví dụ ff02::1 truyền tới tất cả các nút trong liên kết — do đó không cần trừ đi địa chỉ nào và máy tính báo cáo tổng số địa chỉ.
/64 là kích thước chuẩn cố định cho mạng LAN. Cơ chế tự cấu hình không trạng thái (SLAAC) xây dựng địa chỉ dựa trên định danh giao diện 64 bit, do đó tiền tố dài hơn /64 sẽ làm hỏng SLAAC. Không bao giờ chia nhỏ dưới /64 ở mạng có thiết bị người dùng; ngoại lệ duy nhất là /127 giữa hai router. Nhà mạng thường cấp phát dải /56 (256 mạng /64) hoặc /48 (65,536 mạng /64).
Dung lượng đạt quy mô thiên văn. Chỉ riêng một mạng /64 đã chứa 18,446,744,073,709,551,616 địa chỉ. Các dải cơ bản: 2000::/3 định tuyến toàn cầu, fc00::/7 mạng nội bộ ULA, fe80::/10 liên kết cục bộ.
Những giới hạn mà máy tính subnet này không xử lý
Công cụ này thực hiện các phép tính số học và phân tích giao thức thuần túy chứ không quét dò mạng: nó không thể xác định khối mạng có đang hoạt động hay không, có bị trùng lặp trong nội bộ hay có tuyến đường định tuyến đến hay không. Hệ thống không thực hiện bất kỳ lệnh ping hay quét trực tuyến nào.
Để kiểm tra tổ chức nào thực tế đang sở hữu và quản lý một dải IP công cộng, hãy sử dụng công cụ tra cứu địa chỉ IP để xem hồ sơ đăng ký Whois/RDAP chính thức.
Frequently asked questions
Nhà mạng cấp cho tôi dải IP /29 và /30 — có bao nhiêu IP khả dụng?
Có 6 và 2 IP khả dụng. Dải /29 có 8 địa chỉ, trừ địa chỉ mạng và broadcast còn 8 − 2 = 6 IP; dải /30 có 4 địa chỉ, trừ 2 còn 4 − 2 = 2 IP khả dụng. Trên đường liên kết /30, router của nhà mạng thường chiếm 1 IP, để lại 1 IP cho thiết bị của bạn. Công thức tính cho IPv4 từ /0 đến /30 là 2^(32 − tiền tố) − 2.
Cách tính địa chỉ broadcast và số bit host từ subnet mask 255.255.128.0?
255.255.128.0 tương ứng tiền tố /17 — có 17 bit mạng, 15 bit host, 32,768 địa chỉ tổng và 32,766 IP khả dụng. Chuyển octet thứ ba là 128 sang nhị phân (10000000) sẽ thấy có 1 bit 1, cộng với 16 bit đầu thành 17. Địa chỉ broadcast là địa chỉ cuối cùng của khối: ví dụ với 172.16.0.0/17 thì broadcast là 172.16.127.255.
Nhà mạng cấp IP với subnet mask /31 nhưng Windows báo lỗi không hợp lệ — có dùng được không?
Có thể dùng được trên đường liên kết điểm-điểm giữa hai router. Tiêu chuẩn RFC 3021 cho phép gán cả 2 địa chỉ của mạng /31 cho thiết bị. Các router Cisco, Juniper hay Linux hỗ trợ đầy đủ; tuy nhiên giao diện cấu hình mạng của Windows chặn mặt nạ này. Hãy cấu hình dải /31 trên router thay vì trên máy tính.
Mục đích của việc gán subnet mask 255.255.255.255 là gì?
Nó khóa giao diện mạng vào chính xác một địa chỉ IP duy nhất (/32), tổng 1 địa chỉ, không cần trừ mạng hay broadcast. Thường gặp trên card mạng ảo VPN, giao diện Loopback, định tuyến máy chủ riêng và các quy tắc tường lửa, giúp hệ thống chuyển toàn bộ dữ liệu ra ngoài qua gateway.
Làm thế nào để chọn subnet mask khi cần quy hoạch khoảng 60 host mỗi mạng?
Cộng thêm 2 địa chỉ (mạng và broadcast), sau đó làm tròn lên lũy thừa 2 gần nhất. 60 + 2 = 62, làm tròn lên 64 (tức 2^6, cần 6 bit host), do đó chọn tiền tố /26 (mask 255.255.255.192, 62 host khả dụng). Với 5 host, 5 + 2 = 7, làm tròn lên 8, chọn /29 (6 host khả dụng).
Mạng VLAN là 10.5.0.1/20 (mask 255.255.240.0), wildcard mask trong ACL là 0.240.255.255 có đúng không?
Không đúng, wildcard mask chính xác là 0.0.15.255. Wildcard mask được tính bằng cách lấy 255 trừ từng octet: 255−255 = 0, 255−255 = 0, 255−240 = 15, 255−0 = 255. Dải /20 này bao phủ từ 10.5.0.0 đến 10.5.15.255. Viết nhầm thứ tự sẽ khiến ACL lọc sai hoàn toàn lưu lượng mạng.
Nếu chuyển sang IPv6, nhà mạng có tính tiền hoặc cấp riêng từng IP cho từng thiết bị trong nhà?
Không, nhà mạng sẽ ủy quyền một dải tiền tố (thường là /56 hoặc /48), và router của bạn sẽ chia nó thành các mạng /64. Một mạng /64 chứa hơn 18 tỷ tỷ địa chỉ, do đó 100 thiết bị kết nối cũng chỉ chiếm một phần siêu nhỏ. Các thiết bị tự tạo địa chỉ qua SLAAC và không bao giờ bị tính phí theo số lượng máy.