0932 nghiên cứu giao thức định tuyến cho ipv6 ứng dụng trong mạng iot luận văn tốt nghiệp

1 LỜICAMĐOAN Tôixin c a m đoannội d u n g L u ậ n vănt ôi v i ế t hồnt ồn l ch í n h xácvàtrungthực.Cáctàiliệuthamkhảosửdụngcónguồngốcđƣợctríchdẫn rõ ràng Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm có dấu hiệu ch p từcác tài liệu khác Luận văn đƣợc tìm hiểu, nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn củaTS.HuỳnhCôngTú, thầy ngƣời động viên, giúp đỡ tạo điềukiện thuận lợi đểtơi hồn thành.Tuy thời gian vàkhả năngc ó hạn chắn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận đƣợc gópývàbổsungđểluậnvăn đƣợchồn chỉnhhơn trongthờigianđến Bình Định,ngày20 tháng04năm2021 Ngƣờithựchiện NguyễnThông LỜICẢMƠN Trong thời gian thực luận văn, em có hội đƣợc nghiên cứu,học tập cập nhật kiến thức chuyên ngành mơn đãđƣợc học trƣờng Cùng với đó, phƣơng pháp giảng dạy khoa học gắn vớithựctiễncôngtáccủacácThầygiảngviêntrongkhoakỹthuậtcôngnghệtrƣờng Đại học Quy nhơn Qua em xin chân thành cảm ThầyhƣớngdẫnTS.HuỳnhCơngTúđãgiúpđỡemhồnthànhluậnvănnày Bình Định,ngày20tháng04năm2021 Ngƣờithựchiện NguyễnThơng ơn MỤCLỤC LỜICAM ĐOAN i LỜICẢM ƠN ii DANHMỤC KÝHIỆUVÀ TỪ VIẾTTẮT .vi DANHMỤC CÁCHÌNHVẼ ix DANHMỤC CÁC BẢNG .xii MỞĐẦU 1 Lý dochọnđềtài Tổngquanvềtìnhhình triểnkhai IPv6trên thếgiớivàtạiViệt Nam .2 2.1 TìnhhìnhtriểnkhaiIPv6trênthếgiới 2.2 Tìnhhìnhtriểnkhai IPv6tạiViệt Nam 2.3 Tìnhhìnhnghiêncứu vềgiaothứcđịnh tuyếnchoIoT Mụcđíchvànhiệmvụnghiêncứu: .6 3.1 Mụcđíchnghiêncứu 3.2 Nhiệmvụ nghiêncứu 3.3 Đối tƣợng vàphạmvi nghiên cứu Phƣơngphápluậnvàphƣơngphápnghiêncứu .7 Bố cụcdựkiếncủaluậnvăn Ýnghĩakhoah ọ c thực tiễncủa đềtài Chƣơng1.TỔNGQUANVỀGIAOTHỨCIPv6 1.1 KháiquátchungvềIPv6[3] 1.2 Đặc điểmcủa IPv6[3] 10 1.3 Cách thứcbiểudiễn,cấutrúcvà dạngđịachỉIPv6[3] 11 1.3.1 Biểu diễnđịa IPv6 11 1.3.2 Cấutrúc mộtđịa IPv6 12 1.3.3 Cácdạngđịa IPv6 13 1.4 Tổng quanvềgiaothức bảomật IPSec[17] 28 1.5 Giaothứcbảomật IPSectrong mạng IPv6[17] .32 1.5.1 Màođầu gói tin IPv6 .32 1.5.2 Tíchhợp bảomật IPSectrongđịachỉ IPv6 37 1.5.3 Nguyênt ắ c h o t đ ộ n g c ủ a c c g i a o t h ứ c b ả o m ậ t t r o n g đ ị a c h ỉ IPv6 39 Kếtluậnchƣơng1 48 Chƣơng2 M Ộ T S Ố C H U Ẩ N G I A O T I Ế P I o T V À C Á C C Ô N G N G H Ệ CHUYỂNĐỔISANGIPv6 49 2.1 Mộtsố chuẩngiao tiếp chomạng IoT[15] .49 2.1.1 Bluetooth .49 2.1.2 Zigbee 50 2.1.3 Z-wave 50 2.1.4 6LoWPAN 51 2.1.5 Thread 52 2.1.6 Wifi 52 2.1.7 LoRa 53 2.2 Cáccôngnghệchuyển đổi IPv4 sangIPv6 [10] 55 2.2.1 Dual-stack 56 2.2.2 Côngnghệđƣờnghầm(Tunnel) .56 2.2.3 Côngnghệbiêndịch .59 Kếtluậnchƣơng2 61 Chƣơng3 M Ô P H Ỏ N G G I A O T H Ứ C Đ Ị N H T U Y Ế N I P v Ứ N G D Ụ N G TRONGMẠNGIoT 62 3.1 Giaothứcđịnhtuyến RPL .62 3.2 HệđiềuhànhContiki[1,2] .64 3.3 Đánhgiáthôngsố kỹthuậtcủagiaothức địnhtuyếnRPL 65 3.3.1 Tỷlệchuyểnphátbảntindữliệu[1] 65 3.3.2 Cơngsuấttiêuthụ trungbình củatồnmạng [1] .66 3.3.3 Thờigian sốngcủamạng [13] 66 3.3.4 Số lầnthayđổinút chatrungbìnhtrong tồnmạng [1] .67 3.4 Mơp h ỏ n g m n g t ổ n h a o c ô n g s u ấ t t h ấ p d ù n g g i a o t h ứ c đ ị n h t u y ế n RPL 67 3.5 Kếtquảđánh giágiaothứcđịnhtuyếnRPL 74 Kếtluậnchƣơng3 79 KẾTLUẬNVÀHƢỚNGPHÁTTRIỂN 80 TÀILIỆUTHAMKHẢO 81 QUYẾTĐỊNHGIAOĐỀTÀI LUẬNVĂNTHẠCSĨ(Bản sao) DANHMỤCKÝ HIỆUVÀTỪVIẾTTẮT Kýhiệu Tiếng Anh 6LoWPAN IPv6 Protocol over LowPowerWirelessPANs TiếngViệt Sử dụng giao thức IPv6 trongcácmạngPANkhôngdâycôn g AH AuthenticationHeader suấtthấp Màođầuxácthực APNIC Asia-PacificNetwork Trung tâmthơngtinmạngchâu InformationCentre Á-TháiBìnhDƣơng ARP AddressResolutionProtocol Thủ tụcphângiảiđịa CTP CollectionTreeProtocol Giaothức câythuthập dữliệu thựcthi DAO DestinationAdvertisement Đốitƣợngquảngbáđích Object DDR DataDeliveryRatio Tỷlệchuyểnphátbảntindữliệu DHCP DynamicHostConfiguration Giaothứccấuhình động máy Protocol chủ DIO DODAGInformationObject DODAGđốitƣợngthơngtin DIS DODAGInformation DODAGkhuyếnkhíchthơngtin Solicitation DNS DomainNameSystem Hệthống tên miền DODAG DestinationOrientedDirect Đồthịkhơngcóchutrìnhđƣợc AcyclicGraph địnhhƣớng ESP EncryptedSecurityPayload Màođầu mã hóa ETX ExpectedTransmission Truyền kỳvọng IANA InternetAssignedNumbers Tổchứccấp phát sốhiệuInternet Authority ICMP InternetControlMessage Giaothứcxửlýcácthôngbáo Protocol trạngthái cho IP ICV IntegrityCheck Value Giátrịkiểmtratínhtồn vẹn IEEE InstituteofElectricaland HộiKỹsƣĐiệnvàĐiệntử ElectronicsEngineers IETF InternetEngineeringTaskForce Hiệphội đặc trách kỹthuật Internet IoT InternetofThings Internet Vạn Vật IP InternetProtocol Giaothức Internet IPSec IPSecurityArchitecture Giaothứcbảo mật Internet IPv4 InternetProtocolversion4 Giaothức Internetphiênbản4 IPv6 InternetProtocolversion6 Giaothức Internetphiênbản6 LAN LocalAreaNetwork Mạng cụcbộ LLN Low-PowerandLosyNetworks Mạng tổn hao cơng suấtthấp LTE LongTermEvolution Tiếnhóa dàihạn M2M Machine-to-Machine Tƣơngtácgiữamáyvớimáy NAT NetworkAddressTransiation Chuyểnđổiđịachỉmạng NAT-PT NetworkAddressTransiation- Chuyểnđổiđịachỉmạng– ProtocolTransiator chuyểnđổigiao thức QoS QualityofService Chấtlƣợngdịchvụ RFC RequestforComments TàiliệuchuẩnchoInternet RIPng RIPnextgeneration GiaothứcRIPđƣợcxâydựngcho việcđịnhtuyến IPv6 RPL RoutingProtocolforLow- Giaothứcđịnh tuyếnIpv6dành PowerandLossyNetworks cho mạng tổn hao côngsuấtthấp SN SequenceNumber Số thứtự SPI SecurityParametersIndex Chỉ mụcthamsốbảomật TCP TransmissionControlProtocol Giaothứcđiềukhiểngiaovận TTL Timeto live Thờigiantồntại UDP UserDatagramProtocol Giaothứcdữliệungƣờidùng VNNIC VietnamInternetNetwork Trung tâmInternetViệtNam InformationCenter DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ Hìnha Tình hìnhtriển khaiIPv6trên tồn thếgiới [16] .3 Hìnhb.TOPcácđơnvị,doanhnghiệptriểnkhaiIPv6tiêubiểutạiViệtNam(Cậpnhật 04/2021nguồnAPNIC[16]) Hìnhc.BiểuđồtỉlệứngdụngIPv6tạiViệtNam(Cậpnhật04/2021,nguồnAPNIC [16]) Hình1.1.Sựbiến đổicủaInternet 10 Hình1.2.CấutrúcthƣờngthấycủamộtđịachỉIPv6 12 Hình1.3.Cấutrúcđịachỉlink-local 16 Hình1.4.CấutrúcđịachỉSite-local 17 Hình1.5.CấutrúcđịachỉUnicast tồn cầu 19 Hình1.6.Phâncấpđịnh tuyếnđịachỉIPv6Unicast tồncầu 19 Hình1.7.CấutrúcđịachỉIPv6 multicast 22 Hình 1.8.Phạmvi (scope)của địachỉIPv6 23 Hình 1.9 Multicasttrongphạmvi link .25 Hình1.10.C ấ u thành địachỉsolicited-nodemulticasttừđịachỉunicast 27 Hình1.11.IPSecchếđộTunnel mode .31 Hình 1.12.Cấu trúcgói tin IPv6 33 Hình1.13.Địnhdạng góitin IPv6 .34 Hình1.14.CácgiátrịcủatrƣờngNextHeader 35 Hình 1.15.Màođầumởrộng củađịachỉIPv6 .36 Hình1.16.ĐịnhdạngcủaExtensionHeader .37 Hình1.17.IPSectrong chếđộTransport 38 Hình1.18.IPSectrong chếđộTunnel 39 Hình1.19.Địnhdạng màu đầu IPSecAH 39 Hình 1.20.Hai chếđộ xácthựccủaAH .41 Hình1.21.MàođầuđƣợcxácthựctrongchếđộIPv6AHTransport(Phần màunâuđậmlàphầndữliệudƣợcxácthực) 42 Hình1.22.MàođầuđƣợcxácthựctrongchếđộIPv6AHTunnel(Phầnmàunâuđậml àphầndữliệuđƣợcxácthực) .42 Hình 23.MơtảAHxác thực vàđảmbảotínhtồn vẹndữliệu 43 Hình1.24.Địnhdạng mào đầu IPsecESP 44 Hình1 25.Màođầu đƣợcm ã hóatrongchế độI Pv6E SP Transport (Phần màunâuđậmlàphầndữliệuđƣợcmãhóa) 45 Hình1.26.MàođầuđƣợcmãhóatrongchếđộIPv6ESPTunnel(Phầnmàunâusậm làphầndữliệuđƣợcmãhóa) 46 Hình 1.27.Nguyên tắc hoạtđộng củaESPHeader 46 Hình 2.1.Gói RadiocủaLoRa 54 Hình 2.2.Ngănxếpkép 56 Hình2.3.Cơchếmơigiớiđƣờnghầm 58 Hình 2.4.Cơchế6to4 [14] .59 Hình 2.5 Dịchđịachỉ mạng-Dịchgiaothức .60 Hình3.1.Mơhình cấu trúcmạng DODAG[1] 63 Hình 3.2.Thựcthigiao thứcRPLtrênhệđiềuhành Contiki 65 Hình 3 Mạng thu thập liệu với nút can thiệp Các vòng tròn hiển thịphạmvigiaothoa 71 Hình 3.4.Cấutrúcthơng điệp củanút gửi 73 Hình 3.5 Nhậtkýnộibộ 73 Hình3.6.Bảnghi thơngđiệp nút chìm 73 Hình3.7.Bảnghi thơng điệp xuất 73 Hình3.8.So sánh cơngsuấttiêu thụtrungbình [1] .75 Hình 3.9.Sơđồbố trí cácnút mạng 76