CIDR là gì? Giải thích chi tiết về khối và ký hiệu CIDR

CIDR là kỹ thuật phân bổ địa chỉ IP hiện đại, thay thế cho phương pháp phân lớp truyền thống, mang lại sự linh hoạt tối ưu trong quản lý địa chỉ IP, hạn chế lãng phí và tăng hiệu quả mở rộng của Internet. Trong bài viết này, mình sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về nguyên tắc hoạt động, kiến trúc cốt lõi và những ưu, nhược điểm của CIDR chi tiết.

Những điểm chính

1. Khái niệm CIDR: Hiểu rõ CIDR là gì và vai trò của CIDR như một phương pháp phân bổ địa chỉ IP linh hoạt và hiệu quả.
2. Khắc phục hạn chế: Nắm được những hạn chế của hệ thống phân lớp truyền thống và cách CIDR đã khắc phục chúng để tránh lãng phí tài nguyên.
3. Cơ chế hoạt động: Biết được cách CIDR hoạt động dựa trên VLSM, ký hiệu CIDR và cơ chế phân bổ các khối địa chỉ.
4. Khối CIDR: Nắm rõ khối CIDR là một tập hợp các địa chỉ IP có cùng một tiền tố mạng chung.
5. Ưu điểm và nhược điểm: Cân nhắc được các ưu điểm vượt trội về tiết kiệm địa chỉ IP và linh hoạt trong quản lý, so với những nhược điểm về độ phức tạp.
6. Ứng dụng trong IPv6: Hiểu rõ vai trò quan trọng của CIDR trong việc quản lý không gian địa chỉ khổng lồ của IPv6.
7. Ứng dụng thực tiễn: Thấy được cách CIDR được áp dụng trong mạng doanh nghiệp, Internet và đặc biệt là trong môi trường đám mây như AWS.
8. Biết đến Vietnix là nhà cung cấp dịch vụ cho thuê máy chủ và hạ tầng lưu trữ website.
9. Câu hỏi thường gặp: Giải đáp các thắc mắc liên quan đến CIDR.

CIDR là gì?

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) là một phương pháp phân bổ và định tuyến địa chỉ IP tiên tiến được giới thiệu vào năm 1993. Sự ra đời của CIDR đánh dấu một bước ngoặt quan trọng, với mục tiêu cốt lõi là cải thiện hiệu quả phân bổ địa chỉ IP, qua đó làm chậm quá trình cạn kiệt tài nguyên địa chỉ IPv4 đang ngày càng hiện hữu.

Về bản chất, CIDR thay thế cho hệ thống phân lớp địa chỉ IP truyền thống, mang đến một cơ chế linh hoạt hơn trong việc phân chia và quản lý không gian địa chỉ. Thay vì bị giới hạn bởi các lớp A, B, C cố định, CIDR cho phép các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và quản trị viên mạng phân bổ các khối địa chỉ IP với quy mô tùy chỉnh, phù hợp chính xác với nhu cầu thực tế của từng tổ chức.

CIDR khắc phục hạn chế của hệ thống cấp địa chỉ IP phân lớp truyền thống

Trước khi CIDR ra đời, Internet vận hành dựa trên hệ thống cấp phát địa chỉ IP phân lớp. Hệ thống này chia toàn bộ không gian địa chỉ IPv4 thành các lớp mạng cố định (Class A, B, và C), mỗi lớp có một kích thước và mặt nạ mạng con (subnet mask) mặc định không thể thay đổi. Cấu trúc này đã dẫn đến những hạn chế như:

• Lãng phí tài nguyên địa chỉ IP: Ví dụ, một tổ chức có nhu cầu kết nối 300 thiết bị sẽ không thể sử dụng một mạng Lớp C (chỉ hỗ trợ tối đa 254 thiết bị). Thay vào đó, họ buộc phải nhận một khối địa chỉ Lớp B, cung cấp tới 65.534 địa chỉ. Hậu quả là hơn 65.000 địa chỉ IP bị bỏ trống nhưng không thể cấp phát cho bất kỳ tổ chức nào khác, gây ra tình trạng cạn kiệt tài nguyên.
• Thiếu linh hoạt trong phân bổ: Số lượng bit dành cho phần mạng và phần máy chủ trong mỗi lớp là cố định, khiến việc thiết kế mạng con không thể tối ưu theo yêu cầu thực tế.
• Bảng định tuyến phình to: Việc phân lớp cố định cũng hạn chế khả năng tổng hợp các tuyến đường, khiến cho bảng định tuyến trên các router lõi của Internet ngày càng phình to, đe dọa đến hiệu suất và khả năng mở rộng của toàn bộ mạng lưới.

Cơ chế hoạt động của CIDR

Nền tảng của CIDR dựa trên sự phân chia linh hoạt địa chỉ IP và một ký hiệu biểu diễn khoa học.

Phân tách địa chỉ IP

Mọi địa chỉ IP, dù là IPv4 hay IPv6, đều được cấu thành từ hai thành phần chính có vai trò riêng biệt:

• Địa chỉ mạng: Là phần đầu của địa chỉ IP, hoạt động như một mã định danh duy nhất cho một mạng cụ thể. Tất cả các thiết bị trong cùng một mạng sẽ có chung phần địa chỉ mạng này.
• Địa chỉ máy chủ: Là phần còn lại của địa chỉ IP, có nhiệm vụ xác định một thiết bị hoặc một máy chủ riêng lẻ trong mạng đó.

Sự phân chia ranh giới giữa hai thành phần này chính là yếu tố quyết định quy mô và số lượng thiết bị mà một mạng có thể hỗ trợ.

Nguyên tắc hoạt động của CIDR

CIDR vận hành dựa trên một kỹ thuật nền tảng có tên là Variable Length Subnet Masking (VLSM), hay mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi. Kỹ thuật này cho phép các kỹ sư mạng tùy ý điều chỉnh ranh giới giữa phần địa chỉ mạng và phần địa chỉ máy chủ.

Nhờ đó, họ có thể phân chia không gian địa chỉ IP thành các mạng con (subnets) với kích thước đa dạng, từ rất nhỏ đến rất lớn, đáp ứng chính xác nhu cầu thực tế của từng khu vực trong hệ thống. Việc xác định các tiền tố có độ dài tùy ý này giúp hệ thống CIDR đạt hiệu quả vượt trội trong việc sử dụng tài nguyên IP so với hệ thống cũ.

Ký hiệu và cách biểu diễn địa chỉ CIDR

Để biểu diễn sự linh hoạt này một cách ngắn gọn và khoa học, CIDR sử dụng một ký hiệu đặc trưng, thường được gọi là CIDR Notation.

• Cấu trúc ký hiệu: Ký hiệu này bao gồm địa chỉ IP theo sau là một dấu gạch chéo (‘/’) và một con số. Con số này, hay còn gọi là giá trị hậu tố, đại diện cho tổng số bit được sử dụng cho phần địa chỉ mạng (tiền tố mạng).
• Ví dụ thực tế: Địa chỉ 192.0.2.0/24 có nghĩa là 24 bit đầu tiên của địa chỉ (192.0.2) được dành cho địa chỉ mạng và 8 bit còn lại dành cho địa chỉ máy chủ. Tương tự, địa chỉ 192.168.129.23/17 chỉ ra rằng 17 bit đầu tiên được dùng làm mặt nạ mạng.
• Cơ chế định tuyến: Khi một bộ định tuyến (router) nhận được gói dữ liệu, nó sẽ dựa vào tiền tố mạng này để đưa ra quyết định định tuyến. Trong trường hợp có nhiều tuyến đường trùng khớp, router sẽ ưu tiên chọn tuyến đường có tiền tố mạng dài nhất để đảm bảo gói tin được gửi đến đích chính xác nhất.

Tìm hiểu về các khối CIDR

Một khối CIDR (CIDR Block) là một tập hợp các địa chỉ IP có cùng một tiền tố mạng chung:

• Quy mô khối: Kích thước của khối được quyết định bởi độ dài của tiền tố: Một tiền tố càng ngắn, số bit dành cho máy chủ càng nhiều, tạo ra một khối CIDR lớn hơn với nhiều địa chỉ hơn. Ngược lại, một tiền tố dài hơn sẽ tạo ra một khối CIDR nhỏ hơn với số lượng địa chỉ ít hơn.
• Supernetting: Khả năng kết hợp nhiều khối CIDR liền kề thành một khối lớn hơn duy nhất với một tiền tố mạng chung được gọi là Supernetting (siêu mạng).
• Hệ thống phân bổ: Quá trình phân bổ các khối CIDR được thực hiện theo một hệ thống phân cấp chặt chẽ: IANA phân phối các khối CIDR lớn cho các tổ chức quản lý Internet khu vực (RIRs). Các RIRs sau đó chia nhỏ các khối này để cấp cho các nhà đăng ký Internet cục bộ (LIRs), thường là các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Cuối cùng, các LIRs tiếp tục phân chia để cấp phát cho người dùng cuối.

Ưu nhược điểm của CIDR

Vai trò của CIDR trong quản lý địa chỉ IPv6

Nguyên tắc hoạt động của CIDR không chỉ giới hạn ở IPv4 mà còn được áp dụng nguyên vẹn và đóng vai trò còn quan trọng hơn trong giao thức IPv6. Với không gian địa chỉ khổng lồ lên tới 128 bit, việc phân bổ một cách có hệ thống và phân cấp là yêu cầu bắt buộc và CIDR chính là công cụ để thực hiện điều đó:

• Ký hiệu CIDR trong IPv6: Ký hiệu vẫn giữ nguyên cấu trúc. Ví dụ, một địa chỉ IPv6 như 2001:0db8::/32 chỉ ra rằng 32 bit đầu tiên (2001:0db8) là tiền tố mạng, phần còn lại dành cho việc định danh thiết bị hoặc chia nhỏ mạng con.
• Phân chia mạng con hiệu quả: CIDR cho phép phân chia một khối địa chỉ IPv6 lớn thành các mạng con nhỏ hơn một cách cực kỳ hiệu quả. Một thông lệ phổ biến là các tổ chức sẽ được cấp một khối tiền tố /48. Từ khối /48 này, họ có thể tạo ra 65.536 mạng con /64 riêng biệt để cấp phát cho từng khu vực mạng LAN, phòng ban hoặc VLAN, mang lại khả năng quản lý và mở rộng gần như vô hạn.

Ứng dụng vào hệ thống mạng Internet và doanh nghiệp

Đối với các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và các tổ chức lớn phải quản lý hàng ngàn, thậm chí hàng triệu địa chỉ IP, CIDR là công cụ vận hành cốt lõi. Trong môi trường doanh nghiệp, CIDR thường được sử dụng kết hợp với công nghệ dịch địa chỉ mạng (NAT). Cụ thể, các khối CIDR được dùng để định nghĩa các dải địa chỉ IP riêng trong mạng nội bộ. Cơ chế NAT sau đó sẽ ánh xạ các địa chỉ riêng này ra một hoặc một vài địa chỉ IP công cộng khi truy cập Internet, giúp tối ưu hóa luồng lưu lượng nội bộ và tiết kiệm đáng kể chi phí cho địa chỉ IP công cộng.

Ứng dụng trong môi trường đám mây (AWS)

Trong kỷ nguyên điện toán đám mây, CIDR là công nghệ nền tảng để xây dựng và định hình hạ tầng mạng ảo:

• Tạo VPC: Khi người dùng tạo một VPC trên các nền tảng như Amazon Web Services (AWS), bước đầu tiên và quan trọng nhất là phải chỉ định một khối CIDR. Khối CIDR này sẽ định nghĩa toàn bộ không gian địa chỉ IP riêng cho VPC đó, tạo ra một môi trường mạng logic, biệt lập và an toàn trên đám mây.
• Quản lý và tổng hợp: Các nhà cung cấp đám mây như AWS cung cấp các công cụ quản lý chuyên dụng như IP Address Manager (IPAM) để giúp các kiến trúc sư mạng tự động hóa việc phân bổ và theo dõi các khối CIDR, kể cả việc mang theo dải IP của riêng mình.
• Cấu hình bảo mật và định tuyến: Quan trọng hơn, ký hiệu CIDR được sử dụng để cấu hình các thành phần mạng và bảo mật cốt lõi. Từ việc thiết lập bảng định tuyến, danh sách kiểm soát truy cập cho đến các nhóm bảo mật, tất cả đều sử dụng các khối CIDR để cho phép hoặc từ chối lưu lượng truy cập, thể hiện vai trò không thể thiếu của CIDR trong việc bảo vệ và vận hành hạ tầng đám mây.

Vietnix – Đơn vị cung cấp dịch vụ thuê máy chủ và hạ tầng lưu trữ website chất lượng cao, bảo mật tốt

Vietnix là đơn vị uy tín trong lĩnh vực cho thuê máy chủ và hạ tầng lưu trữ website tại Việt Nam, được tin tưởng bởi hàng nghìn doanh nghiệp. Với hệ thống máy chủ hiện đại, băng thông lớn và trung tâm dữ liệu đạt chuẩn quốc tế, Vietnix mang đến môi trường vận hành ổn định, tốc độ cao và an toàn tuyệt đối cho mọi website. Đội ngũ kỹ thuật tận tâm luôn đồng hành 24/7, đảm bảo hạ tầng của bạn hoạt động xuyên suốt, giúp doanh nghiệp yên tâm phát triển bền vững trong kỷ nguyên số. Liên hệ ngay để được tư vấn dịch vụ phù hợp!

Thông tin liên hệ:

• Website: https://vietnix.vn/
• Hotline: 1800 1093
• Email: sales@vietnix.com.vn
• Địa chỉ: 265 Hồng Lạc, Phường Bảy Hiền, Thành Phố Hồ Chí Minh

Việc áp dụng CIDR trong quản lý địa chỉ IP giúp nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống mạng và đem đến sự linh hoạt tối ưu cho doanh nghiệp ở mọi quy mô. Hiểu và cấu hình đúng khối CIDR là yếu tố nền tảng để đảm bảo môi trường mạng ổn định, bảo mật và phát triển lâu dài trong kỷ nguyên số hóa ngày càng mạnh mẽ. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết!