ความรู้เรื่อง IP Address

IP Address

คือ หมายเลขประจำตัวที่ไม่ซ้ำกัน ของอุปกรณ์ทุกชิ้นที่เชื่อมต่ออยู่ในเครือข่าย

- ทำหน้าที่ : ระบุตัวตน และเป็น ที่อยู่ เพื่อให้ข้อมูลถูกส่งจากต้นทางไปยังปลายทางได้อย่างถูกต้อง

1. Public IP & Private IP

Public IP Address คือ หมายเลขประจำตัว (Unique Identifier) ของอุปกรณ์หรือเครือข่ายของคุณบนอินเทอร์เน็ตที่ใช้งานได้ทั่วโลก (Globally Routable)

Private IP Address คือ คือช่วงหมายเลขที่สงวนไว้สำหรับการใช้งานภายในเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) เช่น ภายในบ้านหรือองค์กร โดย IP เหล่านี้จะไม่ถูกเราต์ออกสู่เครือข่ายอินเทอร์เน็ตสาธารณะโดยตรง

ช่วง Private IP Address สำหรับแต่ละคลาส (RFC 1918) :

Class	ช่วง Private IP Address	Subnet Mask เริ่มต้น (Default)
A	10.0.0.0 ถึง 10.255.255.255	255.0.0.0 (/8)
B	172.16.0.0 ถึง 172.31.255.255	255.255.0.0 (/16)
C	192.168.0.0 ถึง 192.168.255.255	255.255.255.0 (/24)

รูปภาพจาก : https://www.shiksha.com/online-courses/articles/difference-between-public-and-private-ip-address/

ความสำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์:

- Public IP ทำให้เราสามารถสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูลกับเซิร์ฟเวอร์หรือ

เว็บไซต์ภายนอกได้ซึ่งเป็นรากฐานของการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

- Private IP ถูกใช้ภายในองค์กรหรือบ้านเท่านั้น โดยต้องอาศัยกลไกที่เรียกว่า

NAT (Network Address Translation) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการเก็บหมายเลข IP โดยการ

อนุญาตให้อุปกรณ์หลายร้อยเครื่องใช้ Public IP อันเดียวในการสื่อสารกับโลกภายนอกได้

ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นที่ระดับ Router

2. Netmask (Subnet Mask)

Netmask ใช้บอกว่าตำแหน่งใดของ IP เป็นส่วนของเครือข่าย และตำแหน่งใดเป็นหมายเลขของเครื่องปลายทาง เพื่อให้ระบบเครือข่ายรู้ว่าควรส่งข้อมูลไปที่ไหน ตัวอย่าง Netmask ที่พบได้บ่อย เช่น

- 255.0.0.0

- 255.255.0.0

- 255.255.255.0

รูปภาพจาก : https://www.teltonika-networks.com/newsroom/understanding-netmask-a-comprehensive-guide-to-network-subnetting

ความสำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์:

Netmask มีความสำคัญสูงสุดในการ แยกส่วนประกอบของ IP Address เพื่อให้ระบบสามารถ ตัดสินใจเรื่องเส้นทาง (Routing Decision) ได้:

- กลไกการทำงาน: Netmask กำหนดว่าบิตใดของ IP Address เป็นส่วนของเครือข่ายและ

บิตใดเป็นส่วนของ Host การแยกส่วนนี้เกิดขึ้นโดยการนำ IP Address และ Netmask

มาทำ AND Operation ทางตรรกะในรูปแบบไบนารี ซึ่งเป็นกระบวนการที่เร็วที่สุด

ในการหา Network ID

- CIDR Notation: ในการกำหนด Netmask มักจะใช้สัญกรณ์ CIDR

(Classless Inter-Domain Routing) เช่น /24 ซึ่งเป็นการระบุจำนวนบิตที่เป็นส่วน

ของ Network ID โดยตรง แสดงถึงการจัดการที่ยืดหยุ่นกว่าระบบ Classful ในอดีต

3. Gateway

Gateway คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นทางออกของเครือข่ายภายใน เมื่ออุปกรณ์ต้องการเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายอื่นหรือออกอินเทอร์เน็ต ต้องส่งข้อมูลผ่าน Gateway ก่อน หากไม่มีการตั้งค่า Gateway อุปกรณ์จะไม่สามารถใช้งานอินเทอร์เน็ตได้ และ Gateway เป็น อุปกรณ์ที่ทำงานที่ Layer 3 (Network Layer) และมีบทบาทสำคัญในการ เชื่อมต่อระบบอัตโนมัติ (Autonomous System) เข้าด้วยกัน

รูปภาพจาก : https://www.youtube.com/watch?v=05jnyWCf4do

ความสำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์:

- จุดเริ่มต้นของเส้นทาง: Gateway คือ Next-Hop Address ที่อุปกรณ์ภายในเครือข่ายต้องส่ง

ข้อมูลไปหา เมื่อปลายทางของข้อมูลอยู่นอก Network ID ของตัวเอง หรือเมื่อข้อมูลถูก

ส่งไปยัง Default Route (เส้นทางหลัก)

- การส่งต่อ (Routing): Gateway มีตารางเส้นทาง (Routing Table) ที่ใช้ในการกำหนด

เส้นทางที่ดีที่สุดในการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลไปยังเครือข่ายอื่น ทำให้การสื่อสารภายนอกเกิดขึ้น

4. DNS (Domain Name System)

DNS เป็นระบบที่ใช้แปลงชื่อเว็บไซต์ให้เป็นหมายเลข IP เช่น เมื่อพิมพ์ชื่อเว็บไซต์ “www.facebook .com” DNS จะค้นหาว่าชื่อนี้มีหมายเลข IP อะไรอยู่เบื้องหลัง ทำให้ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องจำตัวเลขยาว ๆ และช่วยให้เข้าถึงเว็บไซต์ได้สะดวกขึ้น

รูปภาพจาก :https://kb.hostatom.com/content/13086/

ความสำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์:

- การเพิ่มประสิทธิภาพ: DNS Server มีกลไก Caching (การเก็บข้อมูลชั่วคราว)

เพื่อจัดเก็บผลลัพธ์การแปลงชื่อที่เคยสอบถามไปแล้ว ทำให้การสอบถามครั้งต่อไปรวดเร็วขึ้น

มาก ช่วยลดภาระของ DNS Root Server ทั่วโลก

- ความยืดหยุ่นและเสถียรภาพ: ระบบ DNS ใช้โครงสร้างแบบ ลำดับชั้น

Hierarchical Structure) โดยมี Root Server อยู่บนสุด และ มี Authoritative Name

Server ที่รับผิดชอบโดเมนนั้น ๆ โดยตรง ทำให้ระบบมีความยืดหยุ่นและสามารถรับมือกับ

ปริมาณการใช้งานที่สูงได้

5. การแบ่ง Subnet (Subnetting)

การทำ Subnet คือ การแบ่งเครือข่ายใหญ่ให้ย่อยออกเป็นหลายๆเครือข่าย เพื่อให้การจัดการง่ายขึ้น ลดความแออัดของข้อมูล และเพิ่มความปลอดภัยของข้อมูล การกำหนด Subnet จะต้องใช้ Netmask หรือรูปแบบตัวเลข เช่น /24 หรือ /28 เพื่อบอกขนาดของเครือข่ายย่อยแต่ละอัน

ความสำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์:

- ควบคุม Broadcast Domain: การแบ่ง Subnet ช่วยจำกัดขนาดของ Broadcast Domain

ให้อยู่ในขอบเขตที่เล็กลง ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายโดยรวมดีขึ้น

- การวางแผน Address: การคำนวณ Subnet ที่แม่นยำ (โดยการยืมบิต) ทำให้

สามารถกำหนดจำนวน IP ที่ใช้งานได้จริงในแต่ละวง (Total Hosts - Network

Address - Broadcast Address) เพื่อให้สอดคล้องกับจำนวนอุปกรณ์ที่ต้องการจริง ๆ

รูปภาพจาก : https://gcore.com/learning/what-is-a-subnet-how-subnetting-works

ตัวอย่างการคำนวณ:

1. IP 192.168.72.158 netmask 255.255.255.224 อยู่ network วงไหน มี broadcast address หมายเลขอะไร

1.1 ) อยู่ network วงไหน = วงที่ 5 128 - 159 เพราะ IP ตัวสุดท้ายคือ 158 และมันอยู่ใน network วงที่5 IP จากมาเป็น 192.168.72.128

วิธีการหา

1 ) อันดับแรกคือการหาค่า Block size หาจากการนับค่า 3 อ็อกเท็ตแรก (255.255.255.224)

2 ) ต่อมาเอา 256 ที่หาเอามาลบกับ 224 ( อ็อกเท็ตอันที่ 4 ) จะได้ 256 - 224 = 32

3 ) เอา 32 ที่หามานับตั้งแต่เลข 0 ไปจนถึง 31 นั้นคือ 1 Network หรือ วงที่ 1 และเริ่มนับวงต่อไปคือ 32 ไปจนถึง 63 ไปเรื่อยๆๆ ที่ทำแบบนี้เพราะต้องหาค่า IP ตัวสุดท้ายจากโจทย์คือ 192.168.72.158

นั้นคือ 158 และ 158 อยู่ในวงที่ 5 octet 128 - 159 พอหาเสร็จก็เอาเลขแรก octet ( 128 - 159 )

ไปเปลี่ยน IP ตัวหลังสุดเป็น 192.168.72.128

/27 มาจากไหน ( Netmask )?

มาจากการหาเลขฐาน 2 เอา (255.255.255.224)

เอา 4 ตัวนี้ มาหาเลขฐาน 2 ได้เลยทันที่

การหาเลขฐาน 2

1.2 ) มี broadcast address หมายเลขอะไร = 159 เพราะ IP ตัวสุดท้ายที่โจทย์ให้มาคือ 158 มันอยู่ในช่วงของ 128 - 159

159 คือ ตัวสุดท้ายของ network วงที่5 หรือ 192.168.72.159

เสริม : หา Broadcast address ไปทำไม? เราหาไปเพื่อให้มันบอกขอบเขตของเครือข่ายและให้มันบอกว่า network อันนี้มีเครื่องที่ใช้ได้กี่ตัวได้กี่ตัว

เสริม : รู้ไหมทำไมต้อง Broadcast?
เราต้องรู้ Broadcast Address (ที่อยู่สุดท้ายของวง) เพื่อให้สามารถส่งแพ็กเก็ตถึง ทุกอุปกรณ์ ในวงเครือข่ายเดียวกันได้พร้อมกัน เหตุผลที่ต้อง Broadcast คือ:

1. เพื่อค้นหา MAC Address (ARP):
- อุปกรณ์ที่มี IP นั้นจะส่ง MAC Address กลับมาเป็นการตอบกลับแบบ Unicast
(ส่งตรง)
- เมื่ออุปกรณ์รู้แค่ IP Address ของปลายทางที่อยู่ในวงเดียวกัน แต่ไม่รู้ MAC Address (ที่อยู่จริงของฮาร์ดแวร์) อุปกรณ์จะส่งข้อความ ARP Request แบบ Broadcast ออกไปถามทุกคนว่า "ใครมี IP Address นี้บ้าง? โปรดแจ้ง MAC Address ของคุณมา"

2. เพื่อขอรับ IP Address (DHCP):
- อุปกรณ์ที่เพิ่งเชื่อมต่อเข้าเครือข่ายและยังไม่มี IP Address จะต้องส่งข้อความ DHCP Discover แบบ Broadcast ออกไปเพื่อค้นหา DHCP Server ที่พร้อมจะจัดสรรหมายเลข IP ให้

เสริม:

Gateway มีหน้าที่เป็นเส้นทางหลักให้เครือข่ายภายในสามารถสื่อสารกับเครือข่ายภายนอกได้

เสริม:

DNS ทำงานโดยการ แปลงชื่อเว็บไซต์ให้เป็น หมายเลข IP Address

สรุปคำตอบ

Network Address 192.168.72.128 Broadcast Address 192.168.72.159 ใช้งานได้ (Host Range) 192.168.72.129 – 192.168.72.158 ( จำง่ายๆคือ +1 -1 ) จำนวน Host ใช้งานได้ 30 hosts (2 ถูกจอง: Network + Broadcast)

2. 192.168.10.67/24 กับ 192.168.10.67/28 เหมือนหรือต่างกันอย่างไร

2.1 ) ไม่เหมือนกัน เพราะ Netmas /24 และ /28 ของ 192.168.10.67 ทั้งสองอันไม่เท่ากัน เลยทำให้ค่าอย่างอื่นไม่เท่ากันไปด้วย

การคำนวณหาว่าเราอยู่เน็ตเวิร์ควงไหน (Network ID)

เราคำนวณหา Network ID เพื่อกำหนดขอบเขตของเครือข่ายที่เราอยู่ ซึ่งมันสำคัญมากในการตัดสินใจส่งข้อมูล (Routing Decision) ว่า ปลายทางอยู่ในวงเดียวกันหรือไม่ การคำนวณนี้ใช้หลักการทางตรรกะที่เรียกว่า Bitwise AND Operation ระหว่าง IP Address กับ Subnet Mask ของอุปกรณ์นั้น

หลักการ:

แปลง IP และ Subnet Mask เป็นเลขฐานสอง
ทำ AND Operation (บิตที่เป็น $1$ ทั้งคู่เท่านั้นถึงจะได้ $1$ )
ผลลัพธ์คือ Network ID (Host ID ทั้งหมดจะเป็น $0$ )

ตัวอย่างการคำนวณ:

สมมุติ: IP $192.168.1.10$ และ Subnet Mask $255.255.255.0$

Octet	IP Address (ฐานสอง)	Subnet Mask (ฐานสอง)	Network ID (AND Result)	Network ID (ฐานสิบ)
1	11000000	11111111	11000000	192
2	10101000	11111111	10101000	168
3	00000001	11111111	00000001	1
4	00001010	00000000	00000000	0

ผลลัพธ์: Network ID คือ 192.168.1.0

- คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่มี Network ID เดียวกันนี้ จะถือว่าอยู่ใน เครือข่ายวงเดียวกัน และสามารถสื่อสารกันได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่าน Route

- Broadcast Address คือ 192.168.1.255 (เกิดจากการเปลี่ยนส่วน Host ID ที่เป็น $0$ ทั้งหมด ให้เป็น $1$ ทั้งหมด) หมายเลขนี้คือเป้าหมายที่ต้องคุยด้วยเมื่อต้องการ Broadcast

แหล่งข้อมูล

ค้นหาบล็อกนี้

ความรู้เรื่อง IP Address