Tải bản đầy đủ

INTERNET PROTOCOL VERSION 4, 6 AND TRANSITION MECHANISMS (có code)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

INTERNET PROTOCOL VERSION 4, 6
AND TRANSITION MECHANISMS


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
IANA

Internet Assigned Numbers Authority

IPv4


Internet Protocol version 4

IPv6

Internet Protocol version 6

ISP

Internet Service Provider

LAN

Local Area Network

MTU

Maximum Transfer Unit

NAT – PT

Network Address Translation – Protocol Translation

OSI

Open Systems Interconnection

OSPF

Open Shortest Path First

QoS

Quality of Service

TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol

TTL



Time To Live

UDP

User Datagram Protocol

VoIP

Voice over Internet Protocol


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/58

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU CHUNG

Chương 1 giới thiệu chung về đề tài, phạm vi thực hiện đề tài, mức độ hoàn thành
đề tài, và mặt hạn chế của đề tài.
1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đặc biệt là trong lĩnh vực mạng
máy tính không chỉ đòi hỏi phải giải quyết vấn đề về lưu lượng cho mạng mà còn
phải giải quyết yêu cầu cung cấp địa chỉ cho các thiết bị mạng kết nối Internet.
Trên lý thuyết, không gian IPv4 bao gồm hơn 4 tỉ địa chỉ (thực tế thì ít hơn). Tuy
nhiên đứng trước sự phát triển mạnh mẽ về số lượng thiết bị mạng như vậy thì việc
xảy ra nguy cơ thiếu hụt không gian địa chỉ IPv4 là điều sẽ không tránh khỏi.
Những hạn chế trong công nghệ và những nhược điểm không thể khắc phục của
IPv4 đã thúc đẩy sự ra đời của một thế hệ địa chỉ Internet mới là IPv6. IPv6 được
thiết kế với hy vọng khắc phục những hạn chế vốn có của địa chỉ IPv4.
Hiện IPv6 đã được chuẩn hóa từng bước và đưa vào sử dụng thực tế. Tuy nhiên quá
trình chuyển đổi hệ thống mạng từ IPv4 sang IPv6 còn gặp nhiều vấn đề do thiết bị
không đồng bộ, các nhà cung cấp dịch vụ Internet với các hạ tầng mạng khác nhau,
kiến thức người sử dụng và quản lý mạng còn hạn chế.
Do đó, em chọn đề tài “Internet protocol version 4, 6 and transition mechanisms”
nhằm tiếp cận công nghệ mới, xây dựng mô hình ứng dụng mẫu làm bước đệm để
thâm nhập sâu hơn vào công nghệ này.
1.2 Phạm vi của đề tài
Phạm vi đề tài nhằm mục đích tìm hiểu công nghệ IPv4, IPv6, các công nghệ
chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 trong thời gian này đó là Dual – Stack, Tunneling,
Translation. Mô phỏng các kỹ thuật chuyển đổi như Dual – Stack, Tunneling, NAT
– PT (optional) trên phần mềm mô phỏng GNS3. Thực hiện xây dựng mô hình
mạng trên thiết bị mạng thực tế để đánh giá các thông số như throughput, average
delay giữa hai công nghệ IPv4 và IPv6. Qua đó có một cái nhìn tổng quan hơn về
công nghệ IPv6 sắp được triển khai trong tương lai.
Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/58

1.3 Mức độ hoàn thiện đề tài
Thông qua quá trình thực hiện đề tài, phần nào nắm được các lý thuyết về IPv4,
IPv6, kỹ thuật chuyển đổi Dual – Stack, Tunneling, Translation. Hoàn thành xây
dựng mô hình mô phỏng Dual – Stack, Tunneling trên phần mềm mô phỏng GNS3
nhằm kiểm chứng lại lý thuyết về các kỹ thuật trên. Đã đánh giá được cơ bản các
thông số throughput, average delay thông qua quá trình dựng lab tại Công Ty
TNHH TV & DV Chuyên Việt – Trung tâm tin học VnPro.
1.4 Hạn chế của đề tài
Do còn hạn chế về mặt thời gian thực hiện đồ án, và thiết bị sử dụng khi thiết lập
lab thực tế nên đề tài chỉ dừng lại ở mức tìm hiểu cũng như học tập.
Hạn chế về mặt thiết bị có khả năng ảnh hưởng đến các thông số throughput,
average delay.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/58

CHƯƠNG 2.

TỔNG QUAN VỀ IPv4 VÀ IPv6

Chương 2 giới thiệu chi tiết những đặc điểm chung của giao thức IPv4, IPv6. Đánh
giá các ưu nhược điểm của 2 giao thức.
1.5 Giao thức IP (Internet Protocol)
IP là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy nguồn và đích để
truyền dữ liệu trong hạ tầng mạng. Giao thức IP nằm ở lớp Internet của mô hình
TCP/IP hay còn gọi là lớp Network của mô hình OSI. Các thực thể của lớp này chủ
yếu thực hiện việc định tuyến, tìm đường đi tối ưu của mạng để vận chuyển một lưu
lượng nào đó.
Ngày nay, IP gần như là giao thức lớp 3 thống trị, và được sử dụng rộng rãi trong
mọi hệ thống mạng trên phạm vi toàn thế giới. IP thông dụng nhất trong hạ tầng
mạng ngày nay là IPv4; đây là giao thức IP phiên bản 4. IPv6 được đề nghị sẽ kế
tiếp IPv4.
1.6 Những đặc điểm chung của giao thức IPv4
Giao thức IPv4 có một số đặc điểm chung đáng chú ý như sau:
 IPv4 hoạt động ở lớp Internet của mô hình TCP/IP hay còn gọi là lớp
Network của mô hình OSI. IP thực hiện cơ chế truyền tải ở lớp ba thông qua
sơ đồ mạng đã được định tuyến.
 Giao thức IP sử dụng cơ chế định địa chỉ theo kiểu phân cấp (hierarchical
addressing), trong đó phần network-id của địa chỉ sẽ giống như tên của một
con đường và phần host-id của địa chỉ IP sẽ như số nhà của một căn nhà trên
con đường ấy.
 IP là một giao thức connectionless điển hình, tức là dữ liệu của IP sẽ được
thiết bị lớp ba truyền đi ngay lập tức nếu có thể (best effort), không có bất kỳ
cơ chế thiết lập kết nối, không có cơ chế báo nhận hay điều khiển luồng nào
được sử dụng với IP.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/58

 Không có cơ chế khôi phục lại gói tin bị mất trên đường đi. Việc này được
giao lại cho các giao thức lớp trên.
Cấu trúc gói tin của giao thức IP được chia thành hai phần đó là phần header và
phần data. Trong đó header là phần chứa thông tin quản lý của gói tin và data chính
là dữ liệu cần truyền tải được đóng gói trong gói tin IP. Nếu so sánh gói tin IP như
một kiện hàng thì header chính là phần ghi lại thông tin về hàng hóa còn data chính
là hàng hóa được vận chuyển. Hình 1-1 bên dưới mô tả cấu trúc của IP header:

Hình 2-1: IPv4 Header [1]

Trong đó:


Version (4 bits): Trường này cho biết version của giao thức IP đang sử dụng.
Hiện nay chỉ có hai version của giao thức IP là 4 và 6. Header phía trên là
của giao thức IPv4 nên giá trị của trường này luôn là 4 (0100).



Internet Header Length (4 bits): Trường này cho biết kích thước tình theo
đơn vị word – 32 bit của IP header. Giá trị nhỏ nhất của trường này là 5
(0101) do đó gói tin có độ dài là 5×32 = 160 bits = 20 bytes.



Service Type (8 bits): Trường này được sử dụng cho mục đích đánh dấu dữ
liệu phục vụ cho tác vụ QoS với các gói tin IP. QoS (Quality of Service) là
tập hợp các kỹ thuật cho phép cấp phát tài nguyên một cách thích hợp cho

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/58

các loại dữ liệu khác nhau, từ đó có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng
cho các loại dữ liệu này. Ví dụ Voice over IP (VoIP) sử dụng kiểu truyển best
– effort sẽ được đánh dấu với giá trị là 0, đây là độ ưu tiên cao nhất trong
trường này.


Packet Length (16 bits): Cho biết độ dài của toàn bộ gói tin IP (Bao gồm cả
phần header và data) được tính theo byte.



Identification (16 bits): Trường này dùng để định danh gói tin từ nguồn gửi
gói tin đi. Nếu như gói tin IPv4 bị phân mảnh, mọi phân mảnh sẽ giữ lại giá
trị của trường này, mục đích để phía nhận có thể nhóm lại các mảnh và phục
hồi gói tin.



Flags (3 bits): Trường này cũng phục vụ cho mục đích phân mảnh gói tin.
Bao gồm 3 bits, bit đầu tiên không sử dụng, bit thứ hai nếu là 0 thì gói tin
cho phép phân mảnh hoặc nếu là 1 thì không cho phép phân mảnh, bit thứ ba
nếu là 1 thì không phải mảnh cuối cùng còn nếu là 0 thì là mảnh cuối.



Fragment Offset (13 bits): Nếu việc phân mảnh xảy ra, trường này cho biết vị
trí offset của các mảnh so với gói tin gốc để có thể ghép lại thành gói tin
hoàn chỉnh.



Time to Live (8 bits): TTL được sử dụng để chống loop gói tin IP khi xảy ra
lỗi định tuyến trên sơ đồ mạng. Cứ mỗi khi gói tin IP đi qua một node lớp 3
(ví dụ như router), giá trị TTL này lại được giảm đi 1 đơn vị. Khi TTL = 0
gói tin sẽ bị loại bỏ.



Protocol (8 bits): Trường này dùng để nhận dạng giao thức nào đang được
truyền tải trong phần data của gói tin IP. Các giao thức được truyền tải bởi
giao thức IP đều được gán cho một giá trị Protocol – ID được quy đỉnh bởi
IANA (Internet Assigned Numbers Authority), là tổ chức quốc tế quản lý địa
chỉ IP và số hiệu mạng.
Ví dụ: Nếu protocol – id = 6, phần data của gói tin IP đang đóng gói một
TCP segment; nếu protocol – id = 17, phần data của gói tin IP đang đóng gói

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/58

một UDP datagram; nếu protocol – id = 89, phần data của gói tin IP đang
đóng gói một gói tin của giao thức định tuyến OSPF,…
Tương tự như trường port của các giao thức TCP và UDP, trường protocol
cho phép một thiết bị lớp 3 nhận dạng được giao thức được truyền tải bởi
giao thức IP mà không cần phải mở gói IP ra để kiểm tra.


Header Checksum (16 bits): Trường này được sử dụng để kiểm tra lỗi của IP
header, sẽ được giới thiệu chi tiết ở phần sau.



Các trường Source Adress (16 bits) và Destination Address (16 bits): Cho
biết địa chỉ gửi và nhận gói tin IP.



Options và Padding (16 bits): Trường Options cho phép thêm vào những tính
năng mới cho gói tin IP. Vì cấu trúc của gói tin IP quy định phải đủ 32 bits
nên trường Padding được thêm vào để đảm bảo điều này.

1.1.1 Phân mảnh gói tin (Fragmentation Offset)
Khi một router nhận được gói tin, nó sẽ xác định địa chỉ đích và cổng ra (outgoing
interface) để vận chuyển dữ liệu và trên mỗi interface như vậy có một chỉ số được
gọi là MTU (Maximum Transfer Unit). Nếu gói tin quá lớn so với số MTU này, và
bit thứ 2 của trường Flags được thiết lập là 0 thì gói tin lúc này sẽ được phân mảnh.
Gói tin được phân chia thành các mảnh, mỗi mảnh như vậy sẽ đi kèm với IP header
(tối thiểu 20 bytes, và tối đa là 60 bytes) và khi ở đích nhận được những mảnh trên
sẽ nhìn vào IP header để lắp ghép cho đúng.

Hình 2-2: Fragmentation packet

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/58

Ví dụ: Một gói tin IP có 5140 bytes (20 bytes header, và 5120 bytes data), muốn
truyền đi trên đường truyền có MTU 1500 bytes. Vậy lúc này, cần phải phân mảnh
gói tin này ra để thực hiện truyền đi.
Mảnh thứ nhất có 1500 bytes, trong đó 20 bytes header và 1480 bytes data. Trong
đó vị trí offset được tính bằng byte đầu tiên của mảnh đó (không tính 20 bytes
header) chia cho đơn vị mặc định của offset data là 8 bytes (0÷8 = 0). Vậy offset
của mảnh thứ nhất là 0.
Cứ tiếp tục cho đến mảnh thứ hai, thứ ba, và thứ tư lần lượt có offset là (1480÷8 =
185; 2960÷8 = 370; 4440÷8 = 555).
Có thể thấy tổng số bytes data là 1480×3 + 680 = 5120 bytes + 20 bytes header =
5140 bytes.
1.1.2 Kiểm tra lỗi (Header Checksum)
Nhằm đảm bảo tính vẹn toàn dữ liệu, trường Header Checksum này được thêm vào
gói tin IP. Nói một cách đơn giản là khi gói tin IP được truyền đi thì sẽ có sự thay
đổi về số lượng bit trong gói tin, vì vậy việc checksum là cần thiết. Dưới đây là một
ví dụ mô tả về kỹ thuật checksum trong gói tin IP dùng phần mềm bắt gói tin
WireShark.

Hình 2-3: Mô tả header checksum

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/58

Có thể thấy phần in đậm màu xanh là toàn bộ gói tin được biểu diễn dưới dạng số
hexa, trong đó:


“45”: Là hai trường đầu tiên của header, trong đó 4 (0100) là trường Version
và 5 (0101) Header Length. Vì trường Header Length được mô tả bằng 32 –
bits word nên thực tế trường này mang giá trị 5×4 bytes = 20 bytes.



“00”: Tượng trưng cho trường Service Type, giá trị này luôn bằng 0.



“0054”: Là giá trị của trường Packet Length, trong trường hợp này là 84.



“7ae1”: Tượng trưng cho trường Indentification.



“0000”: Được chia làm 2 bytes, 3 bits đầu là trường Flags, 13 bits tiếp theo
tượng trưng cho trường Fragment Offset.



“4001”: Có thể chia thành 40 và 01, trong đó 40 là trường TTL, và 01 là
trường Protocol.



“7c74”: Tượng trưng cho trường Header Checksum.



“c0a8 0101”: Đây là trường Source Address tương đương địa chỉ là
192.168.1.1.



“c0a8 0102”: Cuối cùng là trường Destination Address với địa chỉ là
192.168.1.2.

Ý tưởng của việc checksum này là cộng lần lượt 4 số hexa lại với nhau, nhưng
không cộng trường Header Checksum. Sau khi được kết quả cuối cùng chỉ việc đảo
các bits lại với nhau và so sánh với trường Header Checksum. Cùng xem xét ví dụ
sau đây:
4500  0100 0101 0000 0000
0054  0000 0000 0101 0100

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/58

4554  0100 0101 0101 0100, đây là kết quả thứ nhất sau khi cộng hai số hexa phía
trên.
7ae1  0111 1010 1110 0001
c035  1100 0000 0011 0101, kết quả thứ hai.
0000  0000 0000 0000 0000
4001  0100 0000 0000 0001
1 0036  1 0000 0000 0011 0110, kết quả thứ ba có xuất hiện bit nhớ ta thực hiện
cộng tiếp vào 4 bits hexa.
0037  0000 0000 0011 0111, sau khi cộng bit nhớ.
c0a8  1100 0000 1010 1000
c0df  1100 0000 1101 1111, kết quả thứ tư.
0101  0000 0001 0000 0001
c1e0  1100 0001 1110 0000, kết quả thứ năm.
c0a8  1100 0000 1010 1000
1 8288  1 1000 0010 1000 1000, kết quả thứ sáu tiếp tục dư 1 bit nhớ.
8289  1000 0010 1000 1001, sau khi cộng bit nhớ.
0102  0000 0001 0000 0010
838b  1000 0011 1000 1011, đây là kết quả cuối cùng. Thực hiện đảo các bit này
0111 1100 0111 0100 (7c74).
Như vậy kết quả cuối cùng sau khi thực hiện phép toán trên là 7c74 bằng với giá trị
của trường Header Checksum là 7c74 (0111 1100 0111 0100).

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/58

1.1.3 Cấu trúc địa chỉ IP
Địa chỉ IP gồm 32 bits nhị phân, chia thành 4 cụm 8 bits gọi là các octet. Các octet
được biểu diễn dưới dạng thập phân và được ngăn cách nhau bằng các dấu chấm.
Địa chỉ IP được chia thành hai phần đó là phần “network” và phần “host”.

Hình 2-4: Phân lớp địa chỉ IPv4 [1]

Việc đặt địa chỉ IP phải tuân theo quy tắc sau:


Các bit phần mạng không được phép đồng thời bằng 0. Ví dụ địa chỉ 0.0.0.1
với phần mạng là 0.0.0 và phần host là 1 là không hợp lệ.



Nếu các bit phần host đồng thời bằng 0 là một địa chỉ mạng. Ví dụ địa chỉ
192.168.1.1 là một địa chỉ có thể gán cho host nhưng địa chỉ 192.168.1.0 là
một địa chỉ mạng không thế gán cho host.



Nếu các bit phần host đồng thời bằng 1 là một địa chị broadcast. Ví dụ
192.168.1.255 là địa chỉ broadcast cho mạng 192.168.1.0.

1.1.4 Các lớp địa chỉ IPv4
Không gian địa chỉ IPv4 được chia thành các lớp chính như hình 1-5 bên dưới:

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/58

Hình 2-5: Dải địa chỉ IPv4 [1]

Lớp A


Địa chỉ lớp A sử dụng một octet đầu tiên làm phần mạng, ba octet sau làm
phần host.



Bit đầu của một địa chỉ lớp A luôn được giữ là 0.



Các địa chỉ mạng lớp A bao gồm 1.0.0.0  126.0.0.0



Mạng 127.0.0.0 được sử dụng làm mạng loopback.



Phần host có 24 bits  mỗi mạng lớp A có (host.

Lớp B


Địa chỉ lớp B sử dụng hai octet đầu làm phần mạng, hai octet sau làm phần
host.



Hai bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 10.



Các địa chỉ mạng lớp B gồm 128.0.0.0  191.255.0.0.



Phần host dài 16 bits do đó một mạng lớp B có ( host.

Lớp C


Địa chỉ lớp C sử dụng ba octet đầu làm phần mạng, một octet sau làm phần
host.



Ba bit đầu của địa chỉ lớp C luôn được giữ là 110.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 17/58



Các địa chỉ mạng của lớp C gồm 192.0.0.0  223.255.255.0.



Phần host dài 8 bits do đó một mạng lớp C có ( host.

Lớp D


Gồm các địa chỉ thuộc dải 224.0.0.0  239.255.255.255.



Được sử dụng để làm địa chỉ multicast.



Ví dụ 224.0.0.5 dùng cho OSPF, 224.0.0.9 dùng cho RIPv2.

Lớp E


Từ 240.0.0.0 trở đi.



Được sử dụng cho mục đích dự phòng.

Để thuận tiện cho việc nhận diện một địa chỉ IPv4 thuộc lớp nào, có thể quan sát
octet đầu tiên của địa chỉ, nếu octet này có giá trị nằm trong khoảng:
1  126: Địa chỉ lớp A.
128  191: Địa chỉ lớp B.
192  223: Địa chỉ lớp C.
224  239: Địa chỉ lớp D.
240  255: Địa chỉ lớp E.
1.1.5 Địa chỉ IP Private và IP Public
Địa chỉ IP được phân thành hai loại đó là private và public.


IP Private: Chỉ được sử dụng trong mạng nội bộ (mạng LAN). Không được
định tuyến trên môi trường Internet. Có thể được sử dụng lặp lại trong các
mạng LAN khác nhau.



IP Public: Là địa chỉ IP sử dụng cho các gói tin đi trên môi trường Internet,
được định tuyến trên môi trường Internet. Địa chỉ public phải là duy nhất cho
mỗi host tham gia vào Internet.

Dải địa chỉ private được quy định trong RFC 1918. Ý nghĩa của địa chỉ private được
sử dụng để bảo tồn địa chỉ IP Public.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/58

Hình 2-6: Dải địa chỉ IPv4 Private [1]

Ngoài những dải địa chỉ private trên, các địa chỉ còn lại là địa chỉ public.
1.7 Giới thiệu về IPv6
Địa chỉ IPv4 dài 32 bit nhị phân cung cấp không gian IP có địa chị (khoảng hơn 4 tỉ
địa chỉ IP). Địa chị IPv6 dài 128 bit nhị phân cung cấp một số lượng địa chị lớn hơn
gấp nhiều lần so với không gian IPv4.

Hình 2-7: Địa chỉ IPv6 [1]

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 19/58

Với không gian địa chỉ lớn như vậy, giao thức IPv6 mang một số đặc điểm nổi trội
so với IPv4:


Các host IPv6 có thể truy nhập được trên toàn cầu
Với không gian địa chỉ khổng lồ của IPv6, số lượng địa chỉ IPv6 public đủ
sức đáp ứng nhu cầu về địa chỉ public cho mọi thiết bị trên thế giới. Mỗi host
trong mạng doanh nghiệp có thể được truy nhập trực tiếp trên toàn cầu.



End – to – end không cần NAT
Trong IPv4, NAT được sử dụng để chuyển đổi IP private thành IP public để
các host private có thể truy nhập được các địa chỉ public trên Internet.
NAT rất hữu ích, nhưng NAT cũng gây ra nhiều vấn đề trong truyền dữ liệu
như làm chậm lại việc chuyển đổi gói tin do phải đọc sâu vào các thông tin
lớp Transport để thực hiện chuyển đổi địa chỉ.
Với IPv6, vì số lượng địa chỉ rất lớn nên các host trên Internet đều có thể
được sử dụng public IP và vì vậy không cần NAT. Không còn NAT, việc trao
đổi dữ liệu trên các hệ thống mạng sẽ trở nên hiệu quả hơn rất nhiều.

Bên cạnh ưu điểm của việc sở hữu không gian địa chỉ to lớn, giao thức IPv6 cũng
cải tiến nhiều điểm trong hoạt động so với IPv4:


Tích hợp các cơ chế Mobile – IP và IP – Security: Với IPv4, để có thể sử
dụng được các tính năng này, các thiết bị mạng phải chạy các hệ điều hành
có tích hợp các tính năng tương ứng. Với IPv6, các tính năng này được tích
hợp sẵn trong giao thức IP.



Không sử dụng địa chỉ Broadcast: IPv6 không sử dụng địa chỉ broadcast như
IPv4. IPv6 chỉ sử dụng phương thức Multicast cho các hoạt động trao đổi dữ
liệu theo nhóm.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 20/58



Sử dụng gói tin với cấu trúc header đơn giản hơn: Số lượng trường thông tin
trong IPv6 header được giảm hẳn so với IPv4, một số trường không còn cần
thiết được lược bỏ, một số trường mới được thêm vào. Với header đơn giản
hơn, hiệu suất của các hoạt động chuyển mạch và định tuyến trên các thiết bị
lớp 3 sẽ tăng đáng kể.

1.1.6 Cấu trúc địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 là một dãy nhị phân dài 128 bits, được thể hiện dưới dạng hexa. Vì cứ
4 bits nhị phân đổi thành một số hexa nên một địa chỉ IPv6 sẽ gồm 32 số hexa. 32
số hexa này lại được chia thành 8 cụm, mỗi cụm có 4 số hexa, gọi là các trường
(filed).
Ví dụ 2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B là một địa chỉ IPv6.
Luật rút gọn địa chỉ IPv6:


Các số 0 dẫn đầu trong một trường được quyền lược bỏ.



Các trường 0 liên tiếp của một địa chỉ IPv6 được phép thay thế bằng một
cụm hai dấu chấm “::”, và chỉ được thay thế một lần duy nhất cho một địa
chỉ.

Ví dụ địa chỉ 2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B có thể được rút gọn
như sau:


2031:0:130F:0:0:09C0:876A:130B.



Hoặc 2031:0:130F::9C0:876A:130B.

Một số ví dụ khác:


FF01:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001  FF01::1



0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001  ::1

Địa chỉ IPv6 cũng được chia thành hai phần “network” và “host” giống như IPv4
nhưng sử dụng tên gọi khác là phần “prefix” và “interface – id”. Cấu trúc phân chia
địa chỉ IPv6 như hình 2-8 bên dưới:

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21/58

Hình 2-8: Phân cấp địa chỉ IPv6 [7]

Không gian IPv6 được quy hoạch theo khối ngay từ đầu. Các khối IP lớn sẽ được
cấp cho các cơ quan quản lý IP cấp vùng (các Registry như ARIN, APNIC,…). Các
cơ quan này lại chia thành các khối nhỏ hơn và cấp xuống cho các ISP. Các ISP lại
tiếp tục thực hiện cho nhỏ và cấp xuống cho các doanh nghiệp. Cuối cùng doanh
nghiệp sẽ chia nhỏ khối IP được cập thành các subnet.
Địa chỉ IPv6 không sử dụng subnet – mask trong khai báo địa chỉ mà chỉ sử dụng
định dạng prefix – length. Ví dụ 2001:1111:2222::1/128.
1.1.7 Các loại địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 được chia thành 3 loại chính: Unicast, Multicast, và Anycast.
Địa chỉ Unicast
Là địa chỉ sử dụng trên host, được sử dụng để trao đổi dữ liệu unicast. Dải địa chỉ
IPv6 lại được chia thành 3 dải khác nhau:
 Global Unicast: Là dải IP được cấp phát và sử dụng cho các host trên
Internet, dải này tương đương với dải IP Public của không gian IPv4. Mọi địa
chỉ Global Unicast. Mọi địa chỉ Global Unicast đều bắt đầu bằng 3 bits
“001”, và như vậy các địa chỉ loại này thuộc về dải 2000::/3.
 Link – local Unicast: Địa chỉ link – local là địa chỉ chỉ sử dụng trên nội bộ
đường link, các gói tin với các địa chỉ link – local không thế đi ra khỏi một
đường link. Các địa chỉ link – local có thể trùng nhau miễn là chúng được đặt
trên các link khác nhau.
Các địa chị link – local thuộc về dải FE80::/10.
 Unique – local Unicast: Là dải địa chỉ tương đương với dải IP Private trong
không gian IPv4. Giống như IPv4 Private, các địa chỉ unique – local chỉ
được sử dụng trong nội bộ mạng doanh nghiệp, có thể sử dụng đi sử dụng lại

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 22/58

từ mạng nội bộ này sang mạng nội bộ khác và không được sử dụng trên môi
trường Internet.
Địa chỉ Unique – local là toàn bộ dải FC00::/7
Trước đây dải này có tên là dải Site – local, với các IP thuộc prefix
FEC0::/10. Dải Unique – local ra đời đã thay thế cho dải Site – local, dải Site
– local không còn được sử dụng nữa.
Địa chỉ Multicast
Trong IPv6, các địa chỉ multicast là tất cả IP nằm trong dải FF00/8. Nói cách khác,
một địa chỉ IPv6 multicast luôn luôn có byte đầu tiên có giá trị là FF. Dải IP này
tương đương với các IP lớp D của không gian IPv4.
Một vài địa chỉ IPv6 Multicast thường gặp theo bảng 2-1:
Bảng 2-1: Ứng dụng địa chỉ multicast

Ứng dụng
Tất cả các host trên link
Tất cả các router trên link
OSPFv3
RIPng
EIGRPv6
Địa chỉ Anycast
Chính là dải địa chỉ Global Unicast (2000::/3) nhưng mỗi địa chỉ trên dải này được
phép đặt trên nhiều host. Thường được gắn cho router, ứng dụng xác định các router
của ISP.
1.1.8 Luật EUI – 64
Một phương pháp khác để đặt IPv6 trên một cổng router là sử dụng luật EUI – 64.
Luật này cho phép router sử dụng địa chỉ MAC trên cổng để làm phần interface – id
của địa chỉ IPv6.
Nguyên tắc luật EUI – 64:


Đảo ngược giá trị bit thứ 7 của địa chỉ MAC.



Chèn thêm hai byte “FFFE” vào giữa 3 bytes đầu và 3 bytes sau của địa chỉ
MAC để đạt được độ dài 64 bits.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23/58

Hình 2-9: Luật EUI – 64

1.1.9 IPv6 Header
Trong IPv6 một số trường được giữa nguyên, lược bỏ, hoặc thêm vào so với IPv4.

Hình 2-10: Sự thay đổi IPv6 và IPv4 Header [8]

Trong đó:


Version (4 bits): Chỉ khác giá trị so với IPv4



Traffic Class (8 bits): Chức năng như Service Type trong IPv4.



Payload Length (16 bits): Xác định chiều dài phần payload.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 24/58



Hop Limit (8 bits): Thay thế trường TTL



Next Header (8 bits): Thay thế trường Protocol.



Source, Destination address (128, 128 bits): Địa chỉ nguồn, địa chỉ đích.



Flow Label (20 bits): Xác định một dòng flow, phục vụ QoS. Tuy nhiên
trường Flow Lable này chưa được định nghĩa chính thức. Vì vậy trường này
luôn được xác lập là 0.

Ưu điểm của IPv6


Ưu điểm lớn nhất của địa chỉ IPv6 đó là giải quyết được vấn đề thiếu địa chỉ
IP toàn cầu.



Tăng hiệu năng xử lý của router khi xử lý gói tin do loại bỏ trường Header
Checksum. Mỗi khi đi qua một next – hop trường TTL giảm đi vì vậy router
phải thực hiện checksum lại.

1.8 Kết luận
Tuy có thể giải quyết được vấn đề cạn kiệt địa chỉ IP và có nhiều ưu điểm xuất sắc
nhưng trong một thời gian nữa IPv6 vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn cho IPv4.
 Bài toán về chi phí: Mua thiết bị hỗ trợ IPv6, nghiên cứu, đào tạo, triển khai,

 Nhiều ứng dụng, website chưa hỗ trợ IPv6.
Hiện tại cũng không có bất kỳ một quy định ràng buộc nào yêu cầu chuyển đổi từ
IPv4 sang IPv6. Trong thời gian quá độ này, có nhiều phương pháp được đưa ra để
hỗ trợ cho quá trình chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6.

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 25/58

CHƯƠNG 3.

CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI GIAO TIẾP GIỮA IPv6 VÀ
IPv4

Chương 3 tìm hiểu chi tiết về các kỹ thuật chuyển đổi như Dual – Stack, Tunneling,
NAT – PT, so sánh ưu nhược điểm của từng kỹ thuật.
1.9 Tổng quan về công nghệ chuyển đổi IPv6 – IPv4
Chuyển đổi sử dụng từ thủ tục IPv4 sang thủ tục IPv6 không phải là một điều dễ
dàng. Trong trường hợp thủ tục IPv6 đã được tiêu chuẩn hóa hoàn thiện và hoạt
động tốt, việc chuyển đổi có thể được thúc đẩy thực hiện trong một thời gian nhất
định đối với một mạng nhỏ, mạng của một tổ chức. Tuy nhiên khó có thể thực hiện
ngay được đối với một mạng lớn. Đối với mạng Internet toàn cầu, có thể nói là
không thể. Thủ tục IPv6 phát triển khi IPv4 đã được sử dụng rộng rãi, mạng lưới
IPv4 Internet hoàn thiện, hoạt động dựa trên thủ tục này. Trong quá trình triển khai
thế hệ địa chỉ IPv6 trên mạng Internet, không thể có một thời điểm nhất định mà tại
đó, địa chỉ IPv4 được hủy bỏ, thay thế hoàn toàn bởi thế hệ địa chỉ mới IPv6. Hai
thế hệ mạng IPv4, IPv6 sẽ cùng tồn tại trong một thời gian rất dài. Trong quá trình
phát triển, các kết nối IPv6 sẽ tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của IPv4.
Do vậy cần có những công nghệ phục vụ cho việc chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang
địa chỉ IPv6. Những công nghệ chuyển đổi này, cơ bản có thể phân thành ba loại
như sau:


Sử dụng chồng giao thức kép (Dual – Stack): Mạng sẽ vừa chạy IPv4 song
song với IPv6 trong quá trình chuyển đổi.



Các kỹ thuật đường hầm (Tunneling): Giúp cho các host IPv6 có thể trao đổi
dữ liệu với nhau thông qua hệ thống mạng IPv4.



NAT – PT: Giúp cho một host IPv6 có thể trao đổi dữ liệu với một host IPv4.
Cần lưu ý rằng đây không phải là kỹ thuật NAT địa chỉ đơn thuần như IPv4,
đây là một kỹ thuật chuyển đổi cấu trúc gói tin từ IPv6 sang IPv4 và ngược
lại.
1.10 Dual – Stack

Internet Protocol version 4, 6 and transition mechanism


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×