Subnetting là gì? Hướng dẫn cách tính và chia mạng con

Khi máy tính, camera và thiết bị khách cùng kết nối vào hệ thống, doanh nghiệp cần phân bổ địa chỉ IP rõ ràng để thuận tiện quản lý và kiểm soát truy cập. Subnetting giúp chia mạng thành các nhóm phù hợp với nhu cầu sử dụng. Cùng Viettel IDC khám phá cơ chế hoạt động và cách tính, chia mạng con qua những ví dụ cụ thể.

Subnetting là gì?

Subnetting (chia mạng con) là kỹ thuật phân chia một mạng IP thành nhiều mạng nhỏ hơn, gọi là subnet. Kỹ thuật này giúp phân bổ địa chỉ IP theo từng nhóm thiết bị, phòng ban hoặc khu vực, tạo thuận lợi cho quản trị và kiểm soát kết nối.

Cơ chế hoạt động của Subnetting

Subnetting hoạt động bằng cách chuyển một số bit thuộc phần host sang phần mạng, từ đó chia một dải địa chỉ IP thành các mạng con nhỏ hơn. Với IPv4, địa chỉ IP gồm 32 bit; subnet mask xác định những bit nào thuộc phần mạng và những bit nào dành cho host. Ký hiệu CIDR như /24 hay /26 biểu thị số bit thuộc phần mạng.

Ví dụ, mạng 192.168.1.0/24 có 24 bit mạng và 8 bit host, tương ứng 256 địa chỉ IP. Khi mượn 2 bit host để chia mạng, tiền tố mới trở thành /26, tương ứng subnet mask 255.255.255.192. Kết quả là 4 mạng con, mỗi mạng có 64 địa chỉ IP và 62 địa chỉ gán được cho thiết bị, sau khi trừ địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast.

Thiết bị sử dụng địa chỉ IP cùng subnet mask để xác định đích đến có nằm trong cùng mạng con hay không. Nếu cùng subnet, thiết bị gửi dữ liệu trực tiếp đến đích trên mạng cục bộ. Nếu khác subnet, dữ liệu được chuyển đến gateway để định tuyến sang mạng đích. Nhờ cơ chế này, quản trị viên phân bổ các dải IP riêng cho từng nhóm thiết bị, đồng thời kết hợp firewall hoặc ACL để kiểm soát truy cập giữa các mạng con.

Tại sao cần sử dụng Subnetting?

Khi số lượng thiết bị và phạm vi kết nối tăng lên, doanh nghiệp cần chia mạng thành các subnet để tổ chức hệ thống phù hợp với nhu cầu vận hành:

- Phân bổ địa chỉ IP hợp lý: Chọn kích thước mạng con theo số thiết bị của từng bộ phận, hạn chế lãng phí địa chỉ.

- Tách mạng theo nhu cầu sử dụng: Cấp dải IP riêng cho phòng ban, máy chủ hoặc thiết bị IoT để quản lý rõ ràng.

- Giới hạn lưu lượng broadcast: Khi kết hợp với VLAN hoặc các phân đoạn mạng riêng, broadcast được giới hạn trong từng mạng con, giảm lưu lượng không cần thiết.

- Hỗ trợ kiểm soát truy cập: Tạo cơ sở để áp dụng firewall hoặc ACL, quy định nhóm thiết bị nào được truy cập từng tài nguyên.

- Đơn giản hóa xử lý sự cố: Dễ xác định nhóm thiết bị và khu vực mạng cần kiểm tra khi xảy ra lỗi kết nối.

- Chủ động mở rộng hệ thống: Lập kế hoạch cấp phát dải IP cho thiết bị mới, phòng ban hoặc chi nhánh bổ sung.

Ưu điểm và nhược điểm của Subnetting

Subnetting giúp tổ chức mạng và phân bổ địa chỉ IP hợp lý hơn, nhưng cũng đòi hỏi quản trị viên tính toán chính xác và cấu hình đồng bộ. 

Ưu điểm

- Sử dụng địa chỉ IP hiệu quả: Phân bổ các subnet có kích thước phù hợp với nhu cầu, đặc biệt khi áp dụng VLSM.

- Quản lý thiết bị thuận tiện: Các dải IP riêng giúp nhận diện thiết bị theo phòng ban, khu vực hoặc chức năng.

- Hỗ trợ phân vùng bảo mật: Kết hợp firewall hoặc ACL để kiểm soát lưu lượng giữa các nhóm thiết bị.

- Giảm phạm vi broadcast: Khi triển khai trên các VLAN hoặc phân đoạn mạng riêng, lưu lượng broadcast được giới hạn trong từng phân đoạn.

Nhược điểm

- Thiết kế mạng phức tạp hơn: Cần tính đúng subnet mask, dải host và số địa chỉ dự phòng cho mỗi mạng con.

- Dễ phát sinh lỗi cấu hình: Sai subnet mask, gateway hoặc cấp phát chồng lấn dải IP sẽ gây lỗi kết nối.

- Cần định tuyến giữa các subnet: Thiết bị khác mạng con cần router hoặc switch Layer 3 để giao tiếp.

- Khó mở rộng nếu tính toán thiếu: Subnet quá nhỏ sẽ nhanh hết địa chỉ, dẫn đến phải điều chỉnh phương án cấp phát.

- Tăng khối lượng quản trị: Quản trị viên phải duy trì cấu hình định tuyến, DHCP và chính sách truy cập cho nhiều mạng con.

Hướng dẫn cách tính và chia Subnetting

Để chia một mạng IPv4 thành các mạng con, bạn cần xác định số subnet hoặc số host cần sử dụng, sau đó chọn số bit phù hợp. Mượn càng nhiều bit từ phần host, số subnet tạo ra càng lớn nhưng số địa chỉ trong mỗi subnet càng giảm.

Công thức tính subnet và số host

Giả sử mạng ban đầu có prefix /p, bạn mượn thêm n bit host để chia thành các subnet có cùng kích thước. Các công thức được xác định như sau:

- Số subnet tạo ra: 2ⁿ.

- Prefix mới: q = p + n.

- Số bit host còn lại: h = 32 − q.

- Tổng số địa chỉ IP mỗi subnet: 2ʰ.

- Số host khả dụng mỗi subnet: 2ʰ − 2.

Hai địa chỉ bị trừ là địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast. Công thức host khả dụng áp dụng cho subnet IPv4 thông thường; /31 dùng cho liên kết điểm đến điểm và /32 là các trường hợp riêng.

Nếu cần ít nhất S mạng con, chọn số bit mượn nhỏ nhất sao cho 2ⁿ ≥ S. Nếu mỗi mạng cần H địa chỉ host, chọn số bit host nhỏ nhất sao cho 2ʰ − 2 ≥ H, rồi tính prefix bằng 32 − h. Nhu cầu host cần tính cả địa chỉ gateway và phần dự phòng mở rộng.

Ví dụ chia mạng 192.168.1.0/24 thành 4 subnet

Giả sử doanh nghiệp muốn chia mạng 192.168.1.0/24 thành bốn mạng con bằng nhau. Quá trình tính toán và xác định dải địa chỉ được thực hiện như sau:

- Bước 1: Tính số bit cần mượn. Vì 2² = 4, bạn cần mượn 2 bit từ phần host.

- Bước 2: Tính prefix mới: 24 + 2 = 26. Các subnet sử dụng prefix /26, tương ứng subnet mask 255.255.255.192.

- Bước 3: Tính số bit host còn lại: 32 − 26 = 6. Mỗi subnet có 2⁶ = 64 địa chỉ IP và 64 − 2 = 62 địa chỉ host khả dụng.

- Bước 4: Xác định bước nhảy ở octet cuối: 256 − 192 = 64. Các mạng con lần lượt bắt đầu tại 0, 64, 128 và 192.

Từ kết quả trên, dải địa chỉ của bốn subnet được phân chia như sau:

Quản trị viên chọn một địa chỉ host khả dụng trong mỗi subnet làm gateway. Chẳng hạn, subnet đầu dùng 192.168.1.1 làm gateway thì còn 61 địa chỉ để cấp cho các thiết bị khác.

Ứng dụng thực tế của chia Subnetting

Subnetting được ứng dụng để tổ chức địa chỉ IP theo chức năng, vị trí hoặc nhóm thiết bị. Trong hệ thống doanh nghiệp, kỹ thuật chia mạng con phục vụ các nhu cầu sau:

- Phân chia mạng cho phòng ban: Cấp subnet riêng cho Kế toán, Nhân sự và Kỹ thuật để quản lý thiết bị, đồng thời áp dụng quyền truy cập phù hợp qua firewall hoặc ACL.

- Tách mạng máy chủ: Bố trí máy chủ web, cơ sở dữ liệu và hệ thống nội bộ vào các subnet riêng để kiểm soát luồng kết nối giữa các dịch vụ.

- Quản lý mạng tại chi nhánh: Phân bổ dải IP không chồng lấn cho từng địa điểm, thuận tiện khi kết nối các chi nhánh qua VPN và định tuyến.

- Tổ chức mạng cho thiết bị IoT: Dành subnet riêng cho camera, cảm biến hoặc thiết bị chấm công để theo dõi và giới hạn truy cập đến tài nguyên nội bộ.

- Triển khai mạng trên nền tảng Cloud: Chia dải IP của mạng ảo thành các subnet dành cho ứng dụng, dữ liệu và thành phần quản trị, kết hợp bảng định tuyến cùng chính sách bảo mật.

- Thiết lập mạng khách: Kết hợp subnet riêng với VLAN và chính sách truy cập để khách sử dụng Internet mà không truy cập được hệ thống nội bộ.

Ví dụ ứng dụng Subnetting trong mạng doanh nghiệp

Giả sử doanh nghiệp sử dụng dải mạng 10.20.30.0/24 để kết nối ba nhóm thiết bị: khu vực làm việc cần 60 máy tính, hệ thống giám sát có 20 camera và khu vực tiếp khách cần hỗ trợ 10 thiết bị. Quản trị viên áp dụng VLSM để phân bổ subnet theo nhu cầu từng nhóm, đồng thời dành địa chỉ cho gateway và thiết bị bổ sung.

Lựa chọn kích thước mạng con

Dựa trên số thiết bị và địa chỉ gateway cần sử dụng, doanh nghiệp lựa chọn các subnet như sau:

- Khu vực làm việc: Chọn /26 với 62 địa chỉ host khả dụng, đủ cho 60 máy tính và một gateway, còn dư một địa chỉ.

- Hệ thống camera: Chọn /27 với 30 địa chỉ host khả dụng, đủ cho 20 camera và một gateway, còn dư chín địa chỉ.

- Mạng khách: Chọn /28 với 14 địa chỉ host khả dụng, đủ cho 10 thiết bị và một gateway, còn dư ba địa chỉ.

Phân bổ dải IP và gateway

Các mạng con được cấp phát từ lớn đến nhỏ để thuận tiện quản lý. Trong phương án này, địa chỉ host đầu tiên của mỗi subnet được chọn làm gateway:

Phần địa chỉ từ 10.20.30.112 đến 10.20.30.255 chưa được cấp phát, dành cho các subnet bổ sung khi doanh nghiệp mở rộng hệ thống.

Khi triển khai, mỗi subnet được gắn với một VLAN riêng. Router hoặc switch Layer 3 đảm nhiệm định tuyến, kết hợp firewall hoặc ACL để chỉ cho phép máy tính được cấp quyền truy cập camera và giới hạn mạng khách sử dụng Internet. Nhờ đó, doanh nghiệp vừa quản lý rõ từng nhóm thiết bị, vừa kiểm soát kết nối giữa các phân đoạn mạng.

Kết luận

Subnetting giúp doanh nghiệp tổ chức mạng và phân bổ địa chỉ IP phù hợp với từng nhóm thiết bị. Tính đúng số host, dự phòng nhu cầu mở rộng và kết hợp chính sách truy cập sẽ tạo nền tảng cho hệ thống dễ quản lý, đáp ứng nhu cầu vận hành lâu dài.

Để tìm hiểu thêm về các dịch vụ tại Viettel IDC, vui lòng liên hệ đến Viettel IDC:

- Hotline: 1800.8088 (miễn phí cước gọi)

- Fanpage: https://www.facebook.com/viettelidc

- Website: https://viettelidc.com.vn

Viettel IDC – Nhà cung cấp dẫn đầu về giải pháp Trung tâm dữ liệu và Điện toán đám mây tại Việt Nam