Cho mô hình mạng biểu diễn trong hình vẽ đính kèm.

PC14 trong mạng LAN1 cần truy cập PC1 cũng ở mạng LAN1. Địa chỉ nào cần được cập nhật vào bảng ARP của PC14?

Câu hỏi kiểm tra kiến thức về cách thức hoạt động của giao thức ARP (Address Resolution Protocol) trong một mạng LAN. Cụ thể, khi một thiết bị (PC15) cần tìm địa chỉ MAC tương ứng với một địa chỉ IP đã biết (PC18) trong cùng một mạng LAN, nó sẽ gửi một bản tin ARP Request. Bản tin ARP Request này được thiết kế để gửi đến tất cả các thiết bị trong cùng một phân đoạn mạng (broadcast). Địa chỉ MAC đích của bản tin broadcast trong Ethernet là FF-FF-FF-FF-FF-FF. Do đó, request này sẽ được gởi tới địa chỉ FF-FF-FF-FF-FF-FF.

Câu hỏi kiểm tra kiến thức về cách thức hoạt động của Switch trong mạng LAN, cụ thể là cách Switch xử lý và chuyển tiếp các gói tin broadcast (tin nhắn quảng bá) hoặc multicast (tin nhắn đa hướng) trong một mạng LAN khi một thiết bị trong mạng đó gửi tin đến một thiết bị khác trong cùng một mạng LAN.

Khi Switch S2 nhận được gói tin từ PC15, nó sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích của gói tin. Tuy nhiên, câu hỏi nói rằng "PC15 gởi một gói tin đến PC18". Thông thường, khi một PC gửi một gói tin cho một PC khác trong cùng một mạng LAN, nó sẽ gửi một gói tin unicast (tin nhắn đơn hướng) nếu nó biết địa chỉ MAC của PC18, hoặc có thể gửi một gói tin ARP request (nếu chưa biết địa chỉ MAC của PC18) để tìm kiếm. Trong cả hai trường hợp này, Switch S2 sẽ dựa vào bảng MAC của nó để chuyển tiếp gói tin đến đúng cổng kết nối với PC18.

Tuy nhiên, đề bài có một chi tiết quan trọng là "Switch S2 trên mạng LAN2 vừa khởi động lại". Khi một switch vừa khởi động lại, bảng MAC của nó chưa được học đầy đủ. Trong tình huống này, một số switch có thể hoạt động ở chế độ flood (quảng bá) cho đến khi bảng MAC được lấp đầy. Nếu PC15 gửi gói tin unicast đến PC18 và Switch S2 chưa học được địa chỉ MAC của PC18, nó sẽ flood gói tin này ra tất cả các cổng ngoại trừ cổng mà nó nhận được gói tin (tức là cổng kết nối với PC15). Do đó, PC16, PC17 và PC18 sẽ nhận được gói tin. Cổng Fa1 trên router R1 là cổng kết nối với mạng khác, nên không nhận được gói tin broadcast trong mạng LAN2.

Nếu giả định PC15 gửi một gói tin broadcast (ví dụ: ARP request) thì switch sẽ flood ra tất cả các cổng.

Tuy nhiên, cách diễn đạt "gói tin đến PC18" thường ngụ ý là unicast. Nhưng vì switch vừa khởi động lại, hành vi mặc định phổ biến nhất là flood. Do đó, gói tin sẽ được gửi đến tất cả các thiết bị trong LAN trừ PC15.

Xét các phương án:
- PC18: Chỉ đúng nếu switch đã học được MAC của PC18 và không có sự cố.
- PC16, PC17, PC18: Đây là các thiết bị khác trong LAN2.
- PC16, PC17, PC18, cổng Fa1 trên router R1: Cổng Fa1 là giao diện của router, không thuộc LAN2.
- Không có thiết bị nào nhận được gói tin này: Sai, vì PC15 đang gửi.

Trong trường hợp switch vừa khởi động lại, nó sẽ flood gói tin ra tất cả các cổng của LAN2 ngoại trừ cổng nhận. Do đó, PC16, PC17 và PC18 sẽ nhận được gói tin.

Đáp án đúng nhất dựa trên giả định switch hoạt động theo cơ chế flood khi bảng MAC chưa đầy đủ sau khi khởi động lại.

Trong giao thức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), thông điệp DHCP Discover là thông điệp đầu tiên mà một máy khách gửi đi khi nó muốn yêu cầu một địa chỉ IP và các cấu hình mạng khác từ máy chủ DHCP. Mục đích của thông điệp này là để khám phá xem có máy chủ DHCP nào đang hoạt động trong mạng hay không. Để đảm bảo rằng tất cả các máy chủ DHCP có thể nhận được yêu cầu này, thông điệp DHCP Discover luôn được gửi dưới dạng một gói tin broadcast (phát sóng). Broadcast nghĩa là gói tin được gửi đến tất cả các thiết bị trong cùng một phân đoạn mạng (subnet). Các tùy chọn khác như multicast (gửi đến một nhóm thiết bị được định nghĩa trước) hay unicast (gửi trực tiếp đến một địa chỉ đích cụ thể) không phù hợp với mục đích ban đầu của DHCP Discover là tìm kiếm máy chủ.

Để xác định địa chỉ IP nào thuộc mạng 205.16.32.0/255.255.248.0, chúng ta cần phân tích địa chỉ mạng và mặt nạ mạng (subnet mask). Mặt nạ mạng 255.255.248.0 có thể biểu diễn ở dạng nhị phân là 11111111.11111111.11111000.00000000. Số bit 1 đầu tiên (từ trái sang phải) xác định địa chỉ mạng, và các bit 0 xác định phần host. Trong trường hợp này, 255.255.248.0 có nghĩa là 21 bit đầu tiên là của mạng và 11 bit cuối cùng là của host. Để tìm địa chỉ mạng chính xác, chúng ta thực hiện phép toán AND giữa địa chỉ IP bất kỳ với mặt nạ mạng. Tuy nhiên, cách nhanh hơn là xác định dải địa chỉ IP hợp lệ. Với 255.255.248.0, ta thấy octet thứ ba có giá trị 248. Giá trị này nằm trong dải các giá trị được xác định bởi mặt nạ. Các giá trị octet thứ ba có thể có của mạng này là bội số của (256 - 248) = 8. Tức là các dải: 248.0, 249.0, 250.0, 251.0, 252.0, 253.0, 254.0, 255.0. Hoặc nói cách khác, các địa chỉ mạng hợp lệ cho octet thứ ba là các giá trị chia hết cho 8. Dải địa chỉ của mạng này sẽ bắt đầu từ 205.16.32.0. Với mặt nạ 255.255.248.0, các địa chỉ IP trong mạng này sẽ có octet thứ ba nằm trong khoảng từ 32 đến 39 (vì 32 là bội số của 8 gần nhất và 32 + 8 - 1 = 39). Hãy kiểm tra các phương án:
1. 205.16.39.44: Octet thứ ba là 39, nằm trong dải 32-39. Vậy địa chỉ này có thể thuộc mạng.
2. 205.17.32.76: Octet thứ hai là 17, khác với địa chỉ mạng là 16. Không thuộc mạng.
3. 205.16.42.56: Octet thứ ba là 42, lớn hơn 39. Không thuộc mạng.
4. 205.16.31.10: Octet thứ ba là 31, nhỏ hơn 32. Không thuộc mạng.
Do đó, địa chỉ IP 205.16.39.44 thuộc mạng đã cho.

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần chia mạng lớp C 204.204.204.0/24 thành 3 subnet với các yêu cầu về số lượng host: một subnet cần 100 host và hai subnet còn lại mỗi subnet cần 50 host. Đây là bài toán chia subnet với các yêu cầu kích thước khác nhau, do đó chúng ta cần sử dụng phương pháp Variable Length Subnet Masking (VLSM) hoặc chọn kích thước subnet đủ lớn để chứa các yêu cầu.

1. Xác định yêu cầu về số lượng host cho từng subnet:
* Subnet 1: Cần ít nhất 100 host. Số lượng host thực tế có sẵn trong một subnet là $2^n - 2$, trong đó $n$ là số bit host. Ta cần tìm $n$ sao cho $2^n - 2 \ge 100$.
* $n=6 \Rightarrow 2^6 - 2 = 62$ (không đủ).
* $n=7 \Rightarrow 2^7 - 2 = 126$ (đủ).
Vậy, subnet đầu tiên cần ít nhất 7 bit host, tương ứng với subnet mask /25 (255.255.255.128).

* Subnet 2 & 3: Cần ít nhất 50 host cho mỗi subnet. Ta cần tìm $n$ sao cho $2^n - 2 \ge 50$.
* $n=5 \Rightarrow 2^5 - 2 = 30$ (không đủ).
* $n=6 \Rightarrow 2^6 - 2 = 62$ (đủ).
Vậy, hai subnet còn lại cần ít nhất 6 bit host, tương ứng với subnet mask /26 (255.255.255.192).

2. Lên kế hoạch chia subnet:
Chúng ta cần phân bổ các địa chỉ IP từ mạng gốc 204.204.204.0/24 (có 256 địa chỉ IP). Để đáp ứng các yêu cầu, chúng ta sẽ ưu tiên cấp phát cho subnet lớn nhất trước.

* Subnet 1 (100 host): Cần một subnet có ít nhất 126 địa chỉ IP (7 bit host). Chúng ta có thể chọn một subnet /25.

* Subnet 2 & 3 (50 host mỗi subnet): Cần hai subnet có ít nhất 62 địa chỉ IP (6 bit host) cho mỗi subnet. Chúng ta có thể chọn hai subnet /26.

3. Xác định các dải địa chỉ và subnet mask:
Chúng ta sẽ bắt đầu chia từ địa chỉ đầu tiên của mạng gốc 204.204.204.0/24.

* Subnet 1: Sử dụng một subnet /25. Có hai lựa chọn cho subnet /25 từ mạng 204.204.204.0/24:
* 204.204.204.0/25 (phạm vi 204.204.204.0 - 204.204.204.127).
* 204.204.204.128/25 (phạm vi 204.204.204.128 - 204.204.204.255).
Chúng ta có thể chọn 204.204.204.128/25 để dành phần địa chỉ đầu tiên cho các subnet nhỏ hơn.
* Địa chỉ mạng: 204.204.204.128
* Subnet mask: 255.255.255.128 (/25)
* Số host khả dụng: 126 (đủ cho 100 host).
* Phạm vi IP: 204.204.204.129 - 204.204.204.254.

* Các subnet còn lại: Chúng ta còn lại dải địa chỉ 204.204.204.0/24 trừ đi dải 204.204.204.128/25. Như vậy, chúng ta còn dải 204.204.204.0 - 204.204.204.127 (mạng 204.204.204.0/25).
Bây giờ, chúng ta cần chia dải 204.204.204.0/25 thành hai subnet /26.

* Subnet 2: Lấy địa chỉ đầu tiên của dải còn lại và chia thành subnet /26.
* Địa chỉ mạng: 204.204.204.0
* Subnet mask: 255.255.255.192 (/26)
* Số host khả dụng: 62 (đủ cho 50 host).
* Phạm vi IP: 204.204.204.1 - 204.204.204.62.

* Subnet 3: Lấy địa chỉ mạng tiếp theo sau subnet /26 đầu tiên trong dải 204.204.204.0/25.
Dải 204.204.204.0/25 có các subnet /26 như sau:
* 204.204.204.0/26 (phạm vi 204.204.204.0 - 204.204.204.63)
* 204.204.204.64/26 (phạm vi 204.204.204.64 - 204.204.204.127)
* 204.204.204.128/26 (bắt đầu từ đây đã nằm trong dải /25 của subnet 1 chúng ta đã chọn).
Vậy, chúng ta chọn 204.204.204.64/26 cho subnet thứ ba.
* Địa chỉ mạng: 204.204.204.64
* Subnet mask: 255.255.255.192 (/26)
* Số host khả dụng: 62 (đủ cho 50 host).
* Phạm vi IP: 204.204.204.65 - 204.204.204.126.

Kiểm tra kết quả:
* Subnet 1: 204.204.204.128/255.255.255.128 (đủ 100 host).
* Subnet 2: 204.204.204.0/255.255.255.192 (đủ 50 host).
* Subnet 3: 204.204.204.64/255.255.255.192 (đủ 50 host).

Các dải IP được phân bổ như sau:
* Subnet 3: 204.204.204.64 - 204.204.204.127
* Subnet 2: 204.204.204.0 - 204.204.204.63
* Subnet 1: 204.204.204.128 - 204.204.204.255

Thứ tự các subnet trong các đáp án có thể khác nhau, nhưng các subnet mask và địa chỉ mạng là quan trọng.

So sánh với các lựa chọn:
* Đáp án 1: 204.204.204.128/255.255.255.192; 204.204.204.0/255.255.255.128; 204.204.204.64/255.255.255.128. (Sai subnet mask cho subnet 1, 2, 3).
* Đáp án 2: 204.204.204.0/255.255.255.192; 204.204.204.192/255.255.255.128; 204.204.204.64/255.255.255.128. (Sai subnet mask cho subnet 1, 3).
* Đáp án 3: 204.204.204.128/255.255.255.128; 204.204.204.192/255.255.255.192; 204.204.204.224/255.255.255.192. (Các subnet 192 và 224 đều là /26, có 62 host. Subnet 128 là /25 có 126 host. Tuy nhiên, địa chỉ 204.204.204.192 và 204.204.204.224 là các subnet con của 204.204.204.128/25, điều này không đúng với cách chia phân cấp).
* Đáp án 4: 204.204.204.128/255.255.255.128; 204.204.204.64/255.255.255.192; 204.204.204.0/255.255.255.192.
* Subnet 1: 204.204.204.128/255.255.255.128 (/25). Có 126 host usable. Đủ cho 100 host.
* Subnet 2: 204.204.204.64/255.255.255.192 (/26). Có 62 host usable. Đủ cho 50 host.
* Subnet 3: 204.204.204.0/255.255.255.192 (/26). Có 62 host usable. Đủ cho 50 host.
Các dải IP được chia từ 204.204.204.0/24:
* 204.204.204.0 - 204.204.204.63 (/26)
* 204.204.204.64 - 204.204.204.127 (/26)
* 204.204.204.128 - 204.204.204.255 (/25)
Đây là cách chia hợp lý và đáp ứng tất cả các yêu cầu.