Hành trình giao thức internet từ IPv4 đến IPv6

DIỄN ĐÀN HÀNH TRÌNH GIAO THỨC INTERNET TỪ IPv4 ĐẾN IPv6 AN NGUYÊN Cách 41 năm vào tháng 9/1981, hai bản thông cáo kỹ thuật RFC 791 và 793 được xuất bản Sự kiện xem là tuyên bố chính thức về sự đời của bộ giao thức TCP/IP, nhân tố góp phần xây dựng nên mạng Internet Hơm nhìn lại q trình phát triển của bợ giao thức Internet hùn thoại cũng tìm hiểu xu hướng phát triển của nó tương lai Số - Tháng 5/2022 26 27 Số - Tháng 5/2022 DIỄN ĐÀN Hình Cerf (trái) và Kahn nhận giải thưởng Presidential Medal Of Freedom năm 2005 Hình Thơng tin RFC 791 793 Câu chuyện bắt đầu Trong thập niên 1970, đã có nhiều nỗ lực nhằm kết nối các máy tính đơn lẻ (Stand-alone) thành những mạng máy tính Hơn nửa tá hệ thống mạng đã đời thời kỳ này như: ARPANet, NPL Mark I, CYCLADES, đó ARPANet bao gồm hệ thống mạng là PRNet và SATNet Một vấn đề lớn xuất hiện thời kỳ này: Tất cả các hệ thống mạng này đều không thể nói chuyện được với Năm 1973, Bob Kahn và Vint Cerf là hai chuyên gia tại ARPA làm dự án “Xây dựng kiến trúc mở về kết nối liên mạng” (Open-architecture interconnection models) nhằm kết nối các hệ thống mạng của quân đội Mỹ với hệ thống mạng của ARPANet Trong phiên họp vào tháng 5/1974, họ đã giới thiệu những mô tả (Spefication) đầu tiên về bộ giao thức Internet Protocol Sau đó, bộ giao thức này được thử nghiệm và thay đổi rất nhiều lần từ phiên bản đến Tháng 9/1981, phiên bản (gọi tên đại diện IPv4) của bộ giao thức TCP/IP được công bố chính thức RFC 791 (dành cho giao thức IP) và RFC 793 (dành cho giao thức TCP) Đây là phiên bản vẫn sử dụng phổ biến cho đến ngày Bộ giao thức TCP/IP từ được giới thiệu thức đã gây được tiếng vang lớn bởi vì nó đại diện cho một kiến trúc mở (open-architecture), không bản quyền (royalty-free) và không độc quyền (non-proprietary) Nó cho phép bất kỳ loại máy tính nào cũng có thể giao tiếp với thông qua bất kỳ loại đường truyền nào Ngoài TCP/IP chỉ đơn giản là thành phần phần mềm được cài đặt các thiết bị phần cứng nên khả triển khai nhanh có tính tương thích cao Ngày 01/01/1983 được xác định là ngày “Flag day” của bộ giao thức TCP/IP toàn bộ hệ thống mạng ARPNet cùng chuyển sang sử dụng giao thức này (thông qua hướng dẫn của RFC 801 trước đó) Dù vậy, đến giữa thập niên 1990 thì bộ giao thức này mới chính thức giành được vương (Winner) thế giới Số - Tháng 5/2022 Vấn đề IPv4 Phần quan trọng giao thức IP “địa IP” - định danh cho máy tính mạng Đối với IPv4, địa số có độ dài 32 bit nhị phân, tương ứng với tổng số địa IPv4 232 = 4.294.967.296 4,2 tỉ địa Một số lớn vào thập niên 1980 Lúc dân số giới tầm 4,7 tỉ người, chưa có phổ biến máy tính cá nhân, chưa có Internet điện thoại di động Hình Tỉ lệ tăng dân số giai đoạn 1980-1983 Năm 1986 mạng NSFNet đời nhằm kết nối trung tâm siêu máy tính (Supercomputer center) trường đại học Mỹ Đến năm 1989, NSFNet có khoảng 1000 hệ thống mạng kết nối (theo RFC 1118) với triệu người dùng Đây coi mạng trục (Backbone) Internet Sang năm 1993, mạng Internet bắt đầu lan rộng quy mơ tồn cầu Cùng lúc cơng nghệ kết nối Internet Dial-up thương mại hóa năm 1992, công nghệ băng rộng (Broadband) đời, kết hợp với mạng WWW (World Wide Web), máy tính cá nhân Tất điều thực khiến cho mạng Internet bùng nổ Các chuyên gia Internet bắt đầu nhận vấn đề IPv4 RFC 1287 (tháng 12/1991) dự đốn có đến 109 (chính xác 107-1010) hệ thống 28 mạng kết nối Internet, đồng nghĩa không gian địa IPv4 bị cạn kiệt Internet mang lại lợi ích cho tất bên tham gia, đặc biệt nhà cung cấp dịch vụ đơn vị sản xuất thiết bị mạng, đua tìm giải pháp tiến hành Hàng loạt giải pháp đề xuất, kể đến giải pháp sau: - RFC 1519 (9/1993): Kỹ thuật CIDR (Classless InterDomain Routing) xóa ý nghĩa việc phân chia địa IPv4 thành lớp mặc định A, B, C thay vào cho phép gom thành dãy mạng lớn gọi Supernet Việc giúp cho việc phân bổ địa IPv4 hiệu bảng Routing table gọn - RFC 1878 (10/1993): Kỹ thuật VLSM (Variable Length Subnet Mask) dựa sở CIDR cho phép chia dãy mạng cấp thành mạng nhỏ (Subnet) nhằm tối ưu việc phân chia hệ thống mạng - RFC 1597 (3/1994): Đây giải pháp hiệu quả, quy định dãy địa nội (Private IP address) cho phép tổ chức, doanh nghiệp khơng cần kết nối sử dụng giao thức TCP/IP Các dãy địa khơng có ý nghĩa Internet dùng lại mạng nội - RFC 1631  (5/1994): Có thể nói NAT (Network Address Translator) giải pháp đột phá nhất, cho phép ánh xạ hay nhiều địa Private thành địa Public Điều giúp việc sử dụng địa IP Public hiệu hơn, hạn chế tình trạng cạn kiệt địa IPv4 Một giải pháp bổ sung khác kỹ thuật CGNAT (Carrier-grade NAT) mô tả RFC 6598 (4/2012) cho phép thực NAT lần nhà mạng giúp tiết kiệm thêm lần - RFC 1541 (10/1993): Một giải pháp nhắc đến DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Giao thức dựa tảng giao thức BOOTP điều khác biệt BOOTP gán địa IP tự động địa cố định, không thay đổi theo thời gian DHCP cấp tự động địa ngẫu nhiên Việc cho phép ISP thu hồi địa khơng dùng để gán lại cho máy tính khác, giúp việc sử dụng địa IP trở nên hiệu Dù có nhiều giải pháp đưa cuối địa IPv4 thức cạn kiệt APNIC khu vực cạn kiệt sớm vào 19/4/2011 cuối vùng RIPE NCC vào ngày 25/11/2019 Hình Thời điểm cạn kiệt đơn vị quản lý địa IP cấp vùng Đến nay, với xuất 4G, 5G với IoT với số lượng địa IPv4 cịn lại tổ chức, nhà mạng giải toán thiếu hụt địa IPv6 – hệ địa Trước viễn cảnh cạn kiệt IPv4, đầu thập niên 1990, nhóm đặc trách kỹ thuật Internet IETF nghĩ đến hệ giao thức IP với tên gọi IPng (Internet Protocol Next Generation) Vào tháng 01/1995, RFC 1752 mô tả IPng xuất Đến tháng 12/1995 RFC 1883 chuyển tên gọi từ IPng sang tên thức IPv6 với mơ tả chi tiết giao thức hệ RFC 2460 (12/1998) xem mô tả đầy đủ IPv6 Với độ dài nâng từ 32 lên 128 bit, địa IPv6 xem không cạn kiệt, tránh vết xe đổ IPv4 Nhắc IPv5, khơng phải phiên IP thức mà đề xuất phát triển giao thức thuộc tầng IP-Layer (tầng OSI) có tên gọi Internet Stream Protocol nhằm đảm bảo chất lượng (QoS) cho việc truyền liệu đa phương tiện (Multimedia) đầu cuối Giao thức đề cập RFC 1190 (10/1990) RFC 1819 (8/1995) Và thứ dừng mức đề xuất thí nghiệm IETF gọi IPv5 dùng tên IPv6 hệ IPv4 Từ đời, giao thức IPv6 thử nghiệm suốt thời gian dài với nhiều dự án khác nhiều khu vực giới Mạng toàn cầu để thử nghiệm, đánh giá thúc đẩy phát triển IPv6 mạng 6BONE triển khai từ năm 1996 đến 2006 Một dấu mốc quan trọng vào 04/2/2008, tổ chức IANA thức giới thiệu ghi (Record) mở rộng có tên AAAA nhằm phân giải tên miền DNS sang địa IPv6 29 Số - Tháng 5/2022 DIỄN ĐÀN Dù vậy, kể từ mô tả cuối IPv6 đời năm 1998, sau thập kỷ, đến năm 2010, việc triển khai IPv6 toàn cầu thực chuyển động tiến triển cách chậm chạp Những nỗ lực thúc đẩy bắt đầu tiến hành Ngày 08/6/2011, tổ chức Internet Society tổ chức ngày IPv6 toàn cầu (World IPv6 Day) lần để kiểm tra, đánh giá hoạt động IPv6 ngày khai trương thức (World IPv6 Launch) diễn sau năm, ngày 06/6/2012 Những nỗ lực có hiệu năm 2015, tỉ lệ triển khai IPv6 tồn cầu tăng lên nhanh, tính đến tháng 5/2022 đạt 40% Hình 5: Tỉ lệ người dùng IPv6 giới Thành công thách thức Internet hệ thống chia sẻ thông tin tồn cầu giao thức TCP/IP giúp kết nối phát triển hạ tầng Không TCP/IP động lực thúc đẩy phát triển kỹ thuật công nghệ quan trọng Ethernet, Wifi, LAN, Broadband, Web, Email, VoIP, 3G, 4G, 5G, IoT, Cloud Các mạng xã hội, phương tiện truyền thông ứng dụng không ngừng phát triển theo thời gian Về mặt xã hội, việc kết nối hệ thống mạng mạng Internet giúp trình giao tiếp người trở nên thuận tiện hơn, hiệu giáo dục nâng cao, dịch vụ liên quan người phát triển đặc biệt dịch vụ công Nhiều cộng đồng mạng (Community Network) xây dựng để chia sẻ mục tiêu chung Khoảng cách số (Digital devide) dần thu hẹp Hình Thống kê số lượng người dùng Internet toàn cầu Số - Tháng 5/2022 Dù vậy, giới không ngừng phát triển, nhu cầu vấn đề phát sinh Hiện hướng công nghiệp 4.0, nhiều thách thức phát triển đặt cơng nghệ thơng tin Vì TCP/IP cần đáp ứng thách thức tương lai Mục tiêu hệ thống Internet giữ vững ổn định tất hệ thống mạng toàn cầu, tiếp tục mở rộng diện, loại bỏ mối đe dọa (Threat), kiện toàn kỹ thuật bảo mật an ninh mạng, đặc biệt bảo đảm an toàn định tuyến toàn cầu (Global Routing) Và bắt đầu kỷ nguyên mới, đại diện trình chuyển đổi số (Digitalization) kết nối thứ (Interconnection of everything) Một số yêu cầu cơng nghệ (Key technology) như: 5G, 6G, trí thơng minh nhân tạo (AI), thực ảo (VR), liệu lớn (Big Data), điện toán đám mây, Internet hệ (NGI), Internet vạn vật (IoT), mạng điều khiển phần mềm (SDN), Multi-cloud network Bên cạnh chiến lược xây dựng tảng số, xã hội số, kinh tế số toàn cầu diễn mạnh mẽ Đòi hỏi tiêu chuẩn kỹ thuật cao hơn, số lượng kết nối nhiều hơn, mật độ kết nối lớn hiệu Giao thức IPv6 đời đáp ứng yêu cầu thách thức đặt Không cho phép số lượng kết nối khơng hạn chế mà cịn giúp kết nối bảo mật hơn, việc mã hóa đơn giản hơn, cho phép bảng định tuyến toàn cầu tối ưu hơn, khả di động (Mobility) uyển chuyển hơn, công tác vận hành khai thác thuận tiện hơn, chất lượng mạng cải thiện đáp ứng mở rộng tương lai Điều lý giải xu hướng chuyển đổi hệ thống mạng IPv4 sang IPv6 diễn mạnh mẽ toàn giới (VNPT, Viettel, FPT Telecom, NetNam ) thức khai trương mạng IPv6 Quốc gia, hình thành sở kết nối song song IPv4/IPv6 hệ thống mạng DNS quốc gia, trạm trung chuyển Internet nước VNIX mạng Internet nhà mạng Để tăng cường ứng dụng IPv6 mạng lưới, dịch vụ quan nhà nước, ngày 14/01/2021, Bộ trưởng Bộ TT&TT phê duyệt “Chương trình thúc đẩy, hỗ trợ chuyển đổi IPv6 cho quan nhà nước giai đoạn 2021 - 2025” theo Quyết định số 38/QĐ-BTTTT Tới tháng 5/2022, tỷ lệ sử dụng IPv6 Internet Việt Nam đạt 50%, đứng thứ khu vực ASEAN, đứng thứ 11 tồn cầu (nguồn APNIC) Hình Số lượng học viên tham gia lớp đạo tạo IPv6 từ VNNIC Hình Tỉ lệ sử dụng IPv6 Việt Nam Đóng góp thành cơng cho việc chuyển đổi IPv6 Việt Nam nhờ đạo, định hướng, hỗ trợ hướng, kịp thời Bộ Thông tin Truyền thông; với tâm chuyển đổi IPv6 doanh nghiệp lớn, tiêu biểu như: Viettel, VNPT, MobiFone, FPT VNNIC trình phát triển IPv6 Việt Nam Tại Việt Nam, ngày 06/01/2009, “Ban công tác thúc đẩy phát triển IPv6 Quốc gia” thành lập để thực nhiệm vụ thúc đẩy phát triển địa IPv6 Việt Nam Thứ trưởng Bộ Thông tin Truyền thông làm Trưởng ban, Trung tâm Internet Việt Nam (VNNIC) đóng vai trị Thường trực ban Ngày 29/03/2011, Bộ trưởng Bộ TT&TT ban hành “Kế hoạch hành động quốc gia IPv6” thực giai đoạn 2011-2019 Ngày 06/5/2013, VNNIC tổ chức buổi lễ “Khai trương IPv6 Việt Nam”, VNNIC phối hợp với ISP 30 sang IPv6, sẵn sàng hoạt động IPv6 (IPv6 only) vào năm 2025 Các chương trình đào tạo IPv6 VNNIC tổ chức thường xuyên Các chủ đề đa dạng từ quy hoạch, chuyển đổi mạng, định tuyến Internet, IPv6 với 3G/4G/5G, IoT, an toàn bảo mật với IPv6 … VNNIC cung cấp nội dung tổ chức khóa đào tạo trực tuyến qua hệ thống E-learning địa https://academy.vnnic.vn Tính đến tháng 5/2022, VNNIC tổ chức 60 chương trình đào tạo, tập huấn IPv6 cho 3.016 học viên (doanh nghiệp, quan nhà nước); có 2.131 cán CNTT từ 20 Bộ, ngành 58 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương Hình Tỉ lệ sử dụng IPv6 doanh nghiệp lớn Việt Nam (nguồn APNIC) Giai đoạn tiếp theo, 2022-2025, công tác triển khai IPv6 Việt Nam thực theo mục tiêu “Chuyển đổi toàn mạng Internet Việt Nam sang ứng dụng địa giao thức Internet hệ (IPv6)”, công tác chuyển đổi IPv6 cho mạng lưới, dịch vụ CQNN theo Chương trình IPv6 For Gov, theo đó: chuyển đổi tồn mạng Internet Việt Nam Việc triển khai chuyển đổi Internet hệ IPv6 Việt Nam sớm triển khai Với đạt mục tiêu đặt cho giai đoạn đến phản ánh mức độ phát triển Internet quốc gia khẳng định vị trường quốc tế VNNIC ln đồng hành q trình chuyển đổi IPv6; góp sức xây dựng Internet hệ đại, an toàn, phát triển bền vững; đảm bảo hạ tầng số để phát triển Chính phủ điện tử chuyển đổi số quốc gia Hành trình phát triển giao thức Internet chặng đường dài đích đến chuyển đổi thành công sang IPv6 ngày rõ nét Sự hưởng ứng tham gia tích cực, sâu rộng đồng tổ chức, doanh nghiệp vào hoạt động thúc đẩy phát triển IPv6 Việt Nam góp phần thành cơng cho “Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030” theo Quyết định số 749/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ n C Tài liệu tham khảo: https://www.howtogeek.com/119619/htg-explains-why-the-internet-is-running-out-ofipv4-addresses-and-why-ipv6-is-important/ https://www.howtogeek.com/751880/the-foundation-of-the-internet-tcpip-turns-40/ https://blogs.igalia.com/dpino/2017/05/30/ipv6-status/ https://blogs.igalia.com/dpino/2017/05/25/ipv4-exhaustion/ 31 Số - Tháng 5/2022 ... đủ IPv6 Với độ dài nâng từ 32 lên 128 bit, địa IPv6 xem không cạn kiệt, tránh vết xe đổ IPv4 Nhắc IPv5, phiên IP thức mà đề xuất phát triển giao thức thuộc tầng IP-Layer (tầng OSI) có tên gọi Internet. .. tiện (Multimedia) đầu cuối Giao thức đề cập RFC 1190 (10/1990) RFC 1819 (8/1995) Và thứ dừng mức đề xuất thí nghiệm IETF gọi IPv5 dùng tên IPv6 hệ IPv4 Từ đời, giao thức IPv6 thử nghiệm suốt thời... lệ triển khai IPv6 toàn cầu tăng lên nhanh, tính đến tháng 5/2022 đạt 40% Hình 5: Tỉ lệ người dùng IPv6 giới Thành công thách thức Internet hệ thống chia sẻ thơng tin tồn cầu giao thức TCP/IP giúp