Nghiên ứu, đề xuất triển khai ipv6 trong hệ thống lte

53 Trang 5 iii DANH M C KÝ HI U, ỤỆCH VIỮ ẾT TẮT 3G Third Generation Mobile Communications System Hệ thống thông tin di động thế hệ ba3GPP 3rd Generation Partnership Project Đề án của

-

NGUY N TR Ễ Ầ N HI U Ế

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XU T TRI N KHAI IPv6 Ấ Ể

TRONG H Ệ THỐ NG LTE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Hà N - 2018 ộ i

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204902171000000

B GIÁO D Ộ ỤC VÀ ĐÀO TẠ O TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

NGUY N TR Ễ Ầ N HI U Ế

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XU T TRI N KHAI IPv6 Ấ Ể

TRONG H Ệ THỐ NG LTE

Chuyên nghành: Kỹ thuật viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚ NG DẪ N KHOA H C: Ọ

TS NGUY N NG Ễ ỌC VĂN

Hà N - 2018 ộ i

i

M C L Ụ Ụ C

DANH MỤC KÝ HIỆU, CH VIỮ ẾT TẮT iii

DANH MỤC HÌNH V v Ẽ DANH MỤC BẢNG vii

M Ở ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - H TH NG M NG LTE VÀ V N Đ S DỆ Ố Ạ Ấ Ề Ử ỤNG ĐỊA CH 3 ỈIP 1.1 T ng quan 3 ổ 1.2 H ng m ng LTE 4 ệthố ạ 1.2.1 Kiến trúc m ng LTE 4 ạ 1.2.2 Các điểm tham chi u trong LTE (LTE reference points) 7 ế 1.2.3 Các ch ng giao th c trong LTE (control and user plane protocol) 9 ồ ứ 1.3 Vấn đề ử ụng tài nguyên đị s d a chỉ IP 12

1.3.1 Xu hướng tăng trưởng v s ề ố lượng người sử ụ d ng Internet 12

1.3.2 Xu hướng và s phát tri n c a mự ể ủ ạng băng rộng 13

1.4 Kết luận: 15

CHƯƠNG 2 - GIAO TH C TH H M I IPv6 VÀ TÌNH HÌNH TRI N KHAI16 Ứ Ế Ệ Ớ Ể 2.1 T ng quan 16 ổ 2.1.1 Một số ưu điểm của IPv6 so v i IPv4 16ớ 2.1.2 S khác biự ệt về ệc sử ụng đị vi d a ch IPv6 so vỉ ới IPv4 18

2.1.3 Biểu diễn địa chỉ IPv6 19

2.1.4 C u trúc cấ ủa mộ ịt đa ch IPv6 21ỉ 2.1.5 Định danh giao diện (interface identifier) trong địa chỉ IPv6 23

2.1.6 Phân loạ ịi đa chỉ IPv6 25

2.2 Sơ bộ ề v hi n tr ng tri n khai IPv6 nói chung và cho m ng 4G/LTE nói ệ ạ ể ạ riêng 27

ii

2.2.1 Trên thế ớ gi i 27

2.2.2 Trong nước 30

2.3 Kết luận 33

CHƯƠNG 3 - GI I PHÁP CHUYẢ ỂN ĐỔI SANG IPv6 CHO M NG LTE VÀ Ạ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 34

3.1 T ng quan v ổ ềcác giải pháp chuyển đổi sang IPv6 hi n nay 34 ệ 3.2 Kinh nghiệm, khuy n ngh n khai IPv6 cho LTE trên th gi i 37 ế ịtriể ế ớ 3.2.1 Giải pháp của SKTelecom (Hàn Qu 38ốc) 3.2.2 Một số khuy n ngh , kinh nghi m tri n khai LTE trên th gi i 39ế ị ệ ể ế ớ 3.3 Một số ỹ thuậ k t tiêu biểu được sử ụ d ng trong quá trình chuyển đổi 40

3.3.1 K ỹthuật NAT64/DNS64 41

3.3.2 K ỹthuật 464XLAT (h IPv4 và IPv6) 47ỗtrợ 3.4 So sánh hiệu năng IPv4 và IPv6 trong mạng IPv6 LTE 50

3.4.1 Mô hình mạng 4G/LTE dùng trong vi c so sánh hiệ ệu năng 51

3.4.2 Các nghiên cứu đo lường hi u suệ ất IPv6 52

3.4.3 Phân tích k ỹthuật chuyển đổi IPv6 53

3.4.4 Đo kiểm hiệu năng 62

m 62

3.4.4.2 L a ch n tên mi n   63

3.4.4.3 Kt qu 63

3.5 KẾT LUẬN 66

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KH O 68 Ả LỜI CẢM ƠN 69

iii

DANH M C KÝ HI U, Ụ Ệ CH VI Ữ ẾT TẮT

3G Third Generation Mobile

Communications System Hệ thống thông tin di động thế hệ ba 3GPP 3 rd Generation Partnership Project Đề án của các đối tác thế hệ ba

3GPP2 3 rd Generation Partnership Project

2 Đề án thứ 2 của các đối tác thếhệ thứ 3 4G Fourth Generation Mobile

Communication System Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4E-RAN Evolved Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất phát

triển E-UTRAN

EPC

Enhanced Universal Terrestrial Radio Access Network Evolved Packet Control

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu tăng cường

Phát triển điều khiển gói dữ liệu FEC

FDD Forward Error Correction Frenquency Division Duplex Hiệu chỉnh lỗi trướcSong công phân chia theo tần số

FDMA Frequency Division Multiple

Access Đa truy nhập phân chia theo tần sốGERAN GSM EDGE Radio Access

GPRS

GGSN General Packet Radio Service Gateway GPRS Support Node Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợpNút hỗ trợ cổng nối GPRS

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSDPA High Speed Downlink Packet

Access Truy cập gói đường xuống tốc độ caoHSPA High Speed Packet Access Truy cập gói tốc độ cao

HSS Home Subscriber Server Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy cập gói đường lên tốc độ cao ICMP Internet Control Messaging

Protocol là giao thức điều khiển của tầng IP, sửdụng để trao đổi các thông tin điều

khiển dòng dữ liệu, thông báo lỗi và các thông tin trạng thái của bộ giao thức TCP/IP

IPv4 Internet Protocol version 4 /

Internet Protocol version 6 Chồng giao thức kết nối Internet phiênbản 4

bản 6 ISP Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ kết nối Internet IANA Internet Assigned Numbers

Authority Tổ chức cấp phát, quản lý tài nguyênInt ernet toàn cầu ITU International TelecommunicationsUnion ITU là một tổ chức chuyên môn của

Liên Hiệp Quốc nhằm tiêu chuẩn hoá viễn thông quốc tế

IETF Internet Engineering Task Force Tạm dịch là Lực Lượng Quản Lý Kỹ

Thuật, là tổ chức mở được thành lập từ năm 1993 bởi ISOC Có chức năng nghiên cứu, phát triển và quyết định các chuẩn dùng trong Internet, thúc đẩy

iv

và phát triển các tiêu chuẩn Internet LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn

MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra

MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động

MMSE Minimum Mean Square Error Sai lỗi bình phương trung bình

cực tiểu

TCP Transmission Control Protocol TCP là một trong các giao thức cốt lõi

của bộ giao thức TCP/IP Sử dụng TCP, các ứng dụng trên các máy chủ được nối mạng có thể tạo các "kết nối" với nhau, mà qua đó chúng có thể trao đổi dữ liệu hoặc các gói tin.

UDP User Datagram Protocol UDP là một trong những giao thức cốt

lõi của giao thức TCP/IP Dùng UDP, chương trình trên mạng máy tính có thể gửi những dữ liệu ngắn được gọi là datagram tới máy khác

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UTRAN UMTS Teresstrial Radio Access

VNNIC Vietnam Internet Network

Information Center Trung tâm Internet Việt Nam

Hình 5 Chng giao th c LTE (LTE protocol layers) 9

Hình 7 Chng giao th c Control plane protocol 12

Hình 8 S   i dùng Internet trên th  gi i (theo Internet Live Stats) 13

Hình 10 Th ng c a thi t b    n 2021 (ngu n Cisco VNI Mobile) 14

Hình 11 T  phát tri n c a m    ng (ngu n Cisco VNI Mobile) 15  Hình 12 Cách biu dia ch IPv6 t d ng nh phân sang hexa    20

Hình 13 Ví d   v bi u dia ch IPv6 d ng rút g n    21

Hình 14 C ng th y c  a m  a ch IPv6    22

Hình 16 T  ng cnh danh giao di n t a ch MAC    25

Hình 18 Top 10 nhà mng tri n khai IPv6 (ngu n World IPv6 Launch)  29

Hình 19 Bi phát tri n IPv6 c a m t s     u trên th gi i  30

Hình 20 T  l tri n khai IPv6 c a Vi t Nam (tháng 12/2017, ngu n APNIC)    30

Hình 21 S   i dùng IPv6 (tháng 12/2017, ngun Cisco) 31

Hình 22 T   l ng IPv6 c a FPT và VNPT (ngu n World IPv6 Launch) 31  

vi

c chuya ch trong 464XLAT 48

Hình 32 Kin trúc m ng IPv6 LTE t i Hàn Qu c (s d ng 464XLAT)     51

Hình 33 Th  t c kt n i TCP k   t n i ti web server IPv6 55

Hình 35 Th  t c kt n i TCP t  i máy ch web IPv4  57

Hình 37 Th  t c kt n i TCP t  i máy ch web IPv4 s d ng 464XLAT   59

Hình 38 Th  t c kt n i TCP t   IPv6 t i IPv4 khi b fallback.  60

Hình 39 Timeline kt n i t   IPv6 sang IPv4 khi b fallback  61

Hình 40 Kt qu  t n i IPv4 và IPv6 64

Hình 41 RTT k  t n i IPv6 t   65

Hình 42 RTT k  t n i IPv4 t 65

vii

DANH M C B NG Ụ Ả

Bm tham chi u trong LTE 9

B ng 2 M t s thông tin v  vic th nghi m/tri n khai LTE   IPv6 40

"bùng nổ" trong tương lai

Mạng di động 2G được nâng cấp lên 3G và đang tiến lên 4G/LTE, các ứng dụng Internet di động ngày càng phong phú, chiếc điện thoại di động "cục gạch" ngày nào giờ được cải tiến thành các điện thoại thông minh có thể duyệt web khắp nơi, tốc độ truy cập mạng cũng được cải thiện đáng kể, lượng nội dung số được tạo

ra "ào ạt", đơn vị đo exabyte sắp phải tăng lên zettabyte (tương đương 1024 exabyte) và địa chỉ IP phiên bản 4 (IPv4) được sử dụng gần như triệt để sắp đến - thời điểm cạn kiệt và sẽ được thay thế bởi - IPv6

Công nghệ IPv6 mang đến giải pháp cứu cánh cho cộng đồng mạng trên toàn thế giới Được phát triển trên nền tảng IPv4, mục tiêu chính của IPv6 là tăng không gian địa chỉ Internet và có thêm một số cải tiến liên quan tới vấn đề bảo mật, di động,…

Chính vì vậy, được sự đồng ý và hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Ngọc Văn, em đã tập trung thực hiện đề tài ”Nghiên cứu, đề xuất triển khai IPv6 trong hệ thống LTE”, với mục tiêu đưa ra phương án giải quyết vấn đề thiếu hụt địa chỉ IP khi triển khai các ứng dụng, công nghệ mới liên quan tới Internet, đặc biệt trong lĩnh vực di động LTE Luận văn gồm 3 chương:

Chương Hệ thống mạng LTE và vấn đề sử dụng địa chỉ IP1:

Chương Giao thức thế hệ mới 2: IPv6 và tình hình triển khai

Chương 3: Giải pháp chuyển đổi sang IPv6 cho mạng LTE và đánh giá hiệu năng

Do nhiều yếu tố khách quan và chủ quan, Luận văn khó có thể tránh khỏi các sai sót, hạn chế Em mong sẽ nhận được sự góp ý của các thầy, các cô để Luận văn

2

được hoàn thiện hơn Một lần nữa cho em gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Ngọc Văn, hội đồng nghiệm thu đề tài các thầy cô giáo trong Viện Đào tạo sau Đại , học – Viện Điện tử viễn thông Đại Học Bách Khoa Hà Nội,… đã hướng dẫn, hỗ - trợ, tạo điều kiện cho em trong thời gian qua

3

CHƯƠNG 1 - H TH NG M NG LTE VÀ V N Đ S D Ệ Ố Ạ Ấ Ề Ử ỤNG ĐỊ A CH Ỉ IP 1.1 T ng quan ổ

LTE, viết tắt của cụm từ Long Term Evolution, là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển Nó còn được gọi bằng cái tên phổ biến - 4G/LTE, là công nghệ truyền thông không dây tốc độ cao dành cho các thiết bị di động và trạm

-dữ liệu 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối

Trên lý thuyết, LTE hoạt động dựa trên các công nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA - cho phép tăng cường hiệu năng và tốc độ tải mạng nhờ vào việc sử dụng các phương thức vô tuyến khác nhau, DSP (bộ xử lý tín hiệu) mới, bộ điều chỉnh tần số, cùng với những cải tiến ở lõi mạng Những nhà phát triển đã thiết kế LTE theo hướng đơn giản hoá kiến trục mạng thành một hệ thống dựa trên nền IP với độ trễ truyền tải dữ liệu giảm thấp hơn nhiều lần so với chuẩn mạng 3G

Về đặc tính kỹ thuật, dịch vụ mạng 4G/LTE cho tốc độ tải xuống ở mức cao nhất đạt 300 Mbps, và tốc độ tải lên (mức cao nhất) đạt 75 Mbps với độ trễ trong việc truyền tải dữ liệu thấp hơn 5 ms Bên cạnh đó, công nghệ 4G/LTE cũng có khả năng quản lý các thiết bị di động có tốc độ di chuyển nhanh, cũng như những luồng

dữ liệu đa điểm, tại nhiều vị trí khác nhau Về băng tần hỗ trợ, tiêu chuẩn 4G/LTE

có thể hoạt động ở nhiều băng tần khác nhau, cụ thể, ở Bắc Mỹ, băng tần hỗ trợ là 700/800 và 1700/1900, Nam Mỹ là 2500 MHz, ở Châu Âu là 800/1800/2600 MHz, Châu Á là 1800/2600 MHz, và cuối cùng ở Úc là 1800 MHz

Hình 1 c t  k thu t  n c a 4G/LTE 

4

1.2 H ng m ng LTE ệ thố ạ

1.2.1 Kiế n trúc m ng LTE ạ

Kiến trúc mạng LTE được thi t k v i m c tiêu h tr hoàn toàn chuy n ế ế ớ ụ ỗ ợ ể

m ch gói vạ ới tính di động linh ho t, chạ ất lượng d ch v ị ụ cao và độ t i thi u H trễ ố ể ệthống 4G/LTE g m có các thành phồ ần chính như sau [1]:

 Thiế ị ngườ ử ụt b i s d ng UE (User Equipment)

 M ng truy c p vô tuy n EUTRAN (4G-Evolved UMTS Radio Access ạ ậ ếNetwork)

 M ng lõi chuy n m ch gói EPC (Evolved Packet Core) ạ ể ạ

Trong đó phần EUTRAN và EPC k t h p lế ợ ại còn được g i là EPS (Evolved ọPacket System)

Hình 2 Kin trúc m ng LTE 

EPS được thi t k phế ế ẳng hơn, đơn giản hơn so vớ ấi c u trúc h th ng m ng ệ ố ạlõi GPRS (ch v i 2 nút c ỉ ớ ụ thể là nút B - eNodeB và ph n t ầ ử quản lý di động MME/GW), do đã loạ ỏi b các thành ph n không h p lý kh i ki n trúc và phân chia ầ ợ ỏ ế

l i vai trò c a control plane và user plane hạ ủ ợp lý hơn (VD, phần điều khi n m ng vô ể ạtuyến RNC được lo i b khạ ỏ ỏi đường d u và chữ liệ ức năng của nó được th c hi n ự ệtrong các eNodeB) Thành ph n chính c a EPS bao g m Evolved NodeB (eNodeB), ầ ủ ồMobility Management Entity (MME), Serving Gateway (S-GW), Home Subscriber Server (HSS), Packet Data Network Gateway (PDNGW or P-GW) [22]

5

Hình 3 Cha các thành ph n trong LTE 

Evolved NodeB (eNodeB) là trạm cơ bản “base station” trong hệ ng EPS thố

M t trong nh ng chộ ữ ức năng của nó là đểthực hiện nén tiêu đề ở ầ t ng IP [21] Nó x ử

lý các vấn đề:

 Quản lý tài nguyên vô tuy n ế

 Nén tiêu đề IP và mã hóa lu ng d liồ ữ ệu người dùng

 L a ch n mự ọ ột MME cho UE khi không có định tuyến cho UE đó đến MME

 Định tuy n d li u cế ữ ệ ủa người dùng t i S-ớ GW

 L p k ho ch và truy n các b n tin phân trang ậ ế ạ ề ả

 L p k ho ch và truyậ ế ạ ền thông tin broadcast, đo lường và báo cáo đo lường

 L p k ho ch và truy n các b n tin PWS ậ ế ạ ề ả

Mobility Management Entity (MME) có trách nhi m xác thệ ực (authenticating), xác định quyền (authorizing) cho UE và được k t n i v i HSS ế ố ớTrên th c t , MME có các chự ế ức năng giống như SGSN mà không có tính năng

6

chuy n ti p gói tin V ể ế ề cơ bản, MME là phần điều khi n cể ủa SGSN như là mộ ết k t

qu c a phân chia chả ủ ức năng giữa Control và User planes [21] Nó có các chức năng sau:

 Báo hi u NAS ệ

 B o m t báo hi u NAS ả ậ ệ

 Điều khi n ki m soát AS ể ể

 Báo hi u node Inter-ệ CN cho di động gi a các m ng truy nh p 3GPP ữ ạ ậ

 Chế độ có th truy c p UE ch không ho t đ ng (Idle mode) ể ậ ở ế độ ạ ộ

 Theo dõi quản lý danh m c vùng (đ i v i UE ch idle và active) ụ ố ớ ở ế độ

 Lựa chọn PDN-GW S-GW

 Lựa chọn MME khi chuyển giao (handovers) có MME thay đổi

 Lựa chọn SGSN cho vi c chuy n giao sang m ng truy nh p 3G/2G ệ ể ạ ậ

Serving Gateway (S-GW) là neo di động (mobility anchor) cho việc di động

gi a các eNodeB Chữ ức năng chính của nó là định tuy n các gói tin t eNodeB tế ừ ới P-GW ở đường lên, và t P-GW t i eNodeB ừ ớ ở đường xuống Đố ới v i thi t b ế ị người dùng (UE), m t S-GW luôn s n sàng, b t k s ộ ẵ ấ ể ố lượng k t n i m ng Tuy nhiên, S-ế ố ạ

GW có th ể thay đổi do vi c quệ ản lý lưu động (mobility management) Do đó, UE có thể có nhi u S-GWs theo th i gian Chề ờ ức năng của S-GW tương tự như chức năng SGSN trên User Plane [21] Nó có các chức năng sau:

 Định tuy n và chuy n ti p gói tin ế ể ế

 Đánh dấu gói tin m c v n chuyứ ậ ển trong đường lên và đường xu ng Tính ốtoán mức chi cho người dùng và QCI, cho phép tính phí c a UL và DL ủtrên m i UE, PDN, và QCI ỗ

Packet Data Network Gateway (P-GW) là gateway ho c router k t n i UE ặ ế ố

v i mớ ạng ngoài, thường là v Internet So v i GPRS, P-GW và GGSN có chới ớ ức năng tương đương, và P-GW có th ể được s d ng làm GGSN Trong m t s c u ử ụ ộ ố ấhình, S-GW và P-GW được g p thành m t ph n tộ ộ ầ ử, và đôi khi được gọi như SAE-

1.2.2 Các điể m tham chi u trong LTE (LTE reference points) ế

LTE định nghĩa các điểm tham chiếu để liên k t các khái ni m, k t n i hai ế ệ ế ốnhóm chức năng giữa các c th khác nhau c a E-UTRAN và EPC Nhthự ể ủ ững điểm tham chiếu này được li t kê trong B ng 1 (d a trên b n release 8 c a tiêu chu n) ệ ả ự ả ủ ẩ[21]

8

Hình 4 Mô hình tham chi u LTE 

Có nhi u giao diề ện nhưng các giao diện quan tr ng trong h ng EPS là S1 ọ ệthố(S1-MME và S1-U), S11, S5, và SGi Các giao diện này được mô t chi tiả ết như

S3 MME và SGSN Nó cho phép người dùng và bearer trao đổi thông tin khi

di chuy n gi a các m ng 3GPP trong tr ng thái idle ể ữ ạ ạ và/ho c active ặ

S4 S-GW và SGSN Nó cung c p s ấ ự điề u khi n liên quan và h ể ỗ trợ di độ ng S5 S-GW và PDN-

GW Nó đượđộ ng c a UE và n u S-GW c n k t n i v i m t non- ủc s d ng cho viử ụ ế ệc định v l i S-GW do tính di ầ ị ạế ố ớ ộ

collocated PDN- GW S6a MME và HSS Nó cho phép chuy n d u thuê bao và d u xác ể ữ liệ ữ liệ

th ực để xác ực và cho phép ngườ th i dùng truy c p MME ậ

và HSS S10 MME và MME Để đị nh v l ị ại MME và MME để chuy n thông tin ể

MME S11 MME và S- GW Nó là giao di ện điề u khi n (control plane) ể

9

S12 UTRAN và

S-GW Tđượạo đườc thi t l p ế ậng hầm user plane khi đường h m tr c ti p ầ ự ế

Gx PCRF và

PDN-GW Nó cung c p chuyđị nh tính phí thành chính sách và hàm th c thi tính phí ấ ển đổi chính sách QoS và các quy ự

(Charging Enforcement Function - PCEF) trong

PDN-GW

PDN Có th k t n i các m ng m ng d u gói riêng hocông c ng ho c gi a các m ng d u gói trong m ng ể ếộ ốặ ữ ạ ạạ ữữliệliệ ạặc

n i b , ví d ộ ộ ụ như để cung c p các d ch v IMS ấ ị ụ

Rx PCRF và PDN Điể m tham chi u Rx n m gi a AF và PCRF ế ằ ữ

B ng 1 m tham chi u trong LTE 

1.2.3 Các chồ ng giao th c trong LTE (control and user plane protocol) ứ

Chồng giao thức trong LTE được phân thành hai nhóm chính: giao th c user ứplane và giao th c control plane 5] Nhóm giao th c user plane th c hi n vứ [1 ứ ự ệ ận chuy n d u cể ữ liệ ủa người dùng thông qua t ng truy c p (access stratum) và giao ầ ậthức control plane ch u trách nhi m kiị ệ ểm soát, điều khi n các k t n i gi a UE và ể ế ố ữ

m ng và các thiạ ết bị truy c p vô tuy n ậ ế

Hình 5 Ch ng giao th c LTE (LTE protocol layers)  

10

 L p v t lý: Mang t t c thông tin t các kênh v n chuy n MAC qua môi ớ ậ ấ ả ừ ậ ểtrường không khí Chú ý t i viớ ệc điều ch nh liên kỉ ết (AMC), điều khi n ểcông su t, tìm ki m cell (cho mấ ế ục đích đồng b và chuyộ ển giao ban đầu)

và các phép đo khác (bên trong hệ ố th ng LTE và gi a các h th ng) cho ữ ệ ố

l p RRC [15] ớ

 MAC: l p này cung c p m t p h p các kênh logic cho l p con RLC mà ớ ấ ột ậ ợ ớ

nó ghép vào các kênh v n chuy n l p vậ ể ớ ật lý Nó cũng quản lý s a lử ỗi HARQ, điều khi n th t ể ứ ự ưu tiên của các kênh logic cho cùng m t UE và ộ

l p k hoậ ế ạch động giữa các UE, vv [15]

 RLC: Nó v n chuy n các PDU c a PDCP Nó có th hoậ ể ủ ể ạt động ba ch ở ế

độ khác nhau tùy thuộc vào độ tin cậy được cung c p Tùy thu c vào các ấ ộchế độ này nó có th cung c p d ch v s a l i ARQ, phân m nh/ghép các ể ấ ị ụ ử ỗ ảPDU, , phát hiệ ặn l p, v.v [15]

 PDCP: Đố ớ ới v i l p RRC, nó cung c p v n chuy n d li u c a nó v i s ấ ậ ể ữ ệ ủ ớ ự

b o v thông qua vi c mã hoá và toàn v n và v n chuy n các gói tin IP, ả ệ ệ ẹ ậ ể

có nén header ROHC, mã hóa, và tùy thu c vào phân ph i theo chuộ ố ỗi trong RLC, phát hi n trùng l p, và truy n l i các SDUs c a riêng mình ệ ặ ề ạ ủtrong quá trình chuyển giao [15]

 RRC: Nó quan tâm đến thông tin c a h thủ ệ ống broadcast liên quan đến

t ng truy c p và v n chuyầ ậ ậ ển cho các thông điệp c a Non-Access Stratum ủNAS, phân trang, thi t l p và gi i phóng k t n i RRC, qu n lý khoá an ế ậ ả ế ố ảtoàn, chuyển giao, QoS, v.v [15]

Nói cách khác, các lớp k t n i v i chế ố ớ ồng giao thức E-UTRAN là:

 NAS: Giao th c gi a UE và MME Gi a các th c th khác th c hi n ứ ữ ữ ự ể ự ệchứng th c UE và ki m soát an ninh và t o ra m t ph n c a các thông ự ể ạ ộ ầ ủbáo phân trang

 L p IP ớ

Chng giao th c user plane protocol 

11

Hình 4 cho th y ch ng giao th c user plane bao g m giao di n EUTRAN và ấ ồ ứ ồ ệS1 c a m t h ủ ộ ệthống thông thường Truy c p vô tuy n s d ng các giao th c MAC, ậ ế ử ụ ứRLC, và PDCP Ph n user plane c a giao diầ ủ ện S1 được d a trên giao th c GPRS ự ứTunneling Protocol - GTP, s d ng m t k thuử ụ ộ ỹ ật đường hầm đảm b o r ng các gói ả ằtin IP g n v i mắ ớ ột UE được phân ph i tố ới đúng eNodeB kết n i vố ới UE đó GTP đóng gói gói tin IP gốc vào một gói IP bên ngoài trước khi g i t i eNodeB Giao ử ớ

di n S1 có th ệ ể được hoạt động trên các công ngh l p 1/l p 2 khác nhau, ví d ệ ớ ớ ụ như qua các môi trường cáp quang, cáp đồng (leased lines) hay qua k t n i vô tuy n ế ố ế[17]

Hình 6 Ch ng giao th c User plane protocol Chng giao th c control plane protocol 

Chức năng của ch ng giao thồ ức điều khiển là để điều khi n truy c p vô ể ậtuy n, k t n i gi a UE và m ng, t c là, báo hi u gi a E-UTRAN và EPC [17] Mế ế ố ữ ạ ứ ệ ữ ặt

phẳng điều khi n bao g m các giao thể ồ ức điều khi n và h các chể ỗ trợ ức năng trong

m t phặ ẳng người dùng:

12

Hình 7 Ch ng giao th c Control plane protocol  

 Điều khi n/ki m soát k t n i truy c p m ng E-UTRAN, ch ng hể ể ế ố ậ ạ ẳ ạn như

 Điều khi n/ki m soát vi c phân b các tài nguyên mể ể ệ ổ ạng để đáp ứng nhu

cầu thay đổ ủi c a người sử ụ d ng

1.3 V ấ n đ ử ụng tài nguyên đị ề s d a ch ỉ IP

1.3.1 Xu hướng tăng trưở ng v s ề ố lượng ngườ i sử ụng d Internet

Thế ớ gi i ngày nay ch ng ki n s bùng b c a Internet, v s ứ ế ự ổ ủ ới ố lượng người sử

d ng Internet là 3.5 t ụ ỉ người chiếm hơn 42% dân số- toàn c u (4/2017) Theo tầ ốc

độ phát triển như trên, dự đoán đến năm 2018 s lư ng ng i dùng ố ợ ườ Internet t sẽ đạ

mốc hơn 4 tỉ ngườ ử ụi s d ng [12]

13

Hình 8 S  i dùng Internet trên th gi i (theo Internet Live Stats) Song song v i s phát tri n v Internet, mớ ự ể ề ột xu hướng phát tri n m nh m ể ạ ẽkhác chính là s phát ự triể ủa thông tin di độn c ng S ố lượng các thi t b ế ị di động thông minh có k t n i m ng Internet ế ố ạ đang ngày càng tăng lên, đáp ứng nhu c u kầ ết

n i và gi i trí tố ả ốc độ cao t b t c ừ ấ ứ nơi đâu, bấ ứt c thời điểm nào của con người; điều này đòi hỏ ựi s phát tri n song song c a các h thể ủ ệ ống cơ sở ạ ầ h t ng, mạng băng rộng

V i t ng 4.3 t a ch IPv4 hi n có, s phát tri n bùng n c Internet ớ ổ ỉ đị ỉ ệ ự ể ổ ủa đã vượt quá

kh ả năng đáp ứng của không gian địa chỉ

1.3.2 Xu hướ ng và s phát tri ự ể n củ a m ạng băng rộ ng

Theo th ng kê c a Cisco, n ố ủ đế cuối năm 2016, các thiế ị di đột b ng và k t nế ối toàn cầu đã đạt con s 8,0 t thi t bố ỷ ế ị (tăng so v i m c 7,6 t ớ ứ ỷ vào năm 2015), trong

đó thiế ị di động thông thườt b ng chiếm đến 50%, smart phone là 32% và ph n còn ầ

l i là c a các thi t b thông minh khác n ạ ủ ế ị Đế năm 2021, tổng s ốthiế ị di đột b ng trên toàn c u s ầ ẽ tăng lên ự ế, d ki n có kho ng 11,6 t ả ỷthiế ịt b (smartphone chiếm kho ng ả40%) [13]

14

Hình 9 Th ng kê s   ng thit b n 2021 (ngu n Cisco VNI Mobile) 

Tuy s ng ố lượ thiế ị di đột b ng thông minh ch ỉ chiếm 32% t ng s các thi t b ổ ố ế ị

di động toàn c u; tuy nhiên tầ ổng lưu lượng d li u k t nữ ệ ế ối trong năm 2017 c a ủchúng l i chiạ ếm ới t 86% của lưu lượng d ữliệu di động Các th ng kê cho th y, lố ấ ưu lượng d liữ ệu trung bình đượ ạc t o ra t m t smartphone g p 14 l n so v i m t thi t ừ ộ ấ ầ ớ ộ ế

b ị di động thông thường Đó là bởi vì các thi t b thông minh có th cung c p các ế ị ể ấhình thức giải trí đa phương tiện thông qua kết nối ạng băng rộng 3G, 4G, …m

Hình 10 Thng c a thi t b  n 2021 (ngu n Cisco VNI Mobile) 

Nh ng th ng kê m i nh t cho th y tữ ố ớ ấ ấ ốc độ phát tri n c a m ng 3G và 4G ể ủ ạtrong vài năm qua là rất nhanh và sẽ còn phát tri n mể ạnh hơn trong thời gian tới

15

Hình 11 T   phát tri n c a m ng    ng (ngu n Cisco VNI Mobile) 

1.4 K ế t luậ n:

V i các thông tin trên, phớ ần nào đã cho thấy, trong b i c nh các nhà cung ố ả

c p d ch v ấ ị ụ di động trên th giế ới đang không ngừng phát tri n mể ạng di động của mình sang th h mế ệ ạng di động mới như 3G, 3.5G hay 4G/LTE, và cùng với đó là

vi c c n ki t s ệ ạ ệ ố lượng địa ch IPv4 không th cung c p cho m t s ỉ ể ấ ộ ố lượng l n các ớthiế ị điệt b n tho i và các thi t b ạ ế ị di động thông minh s ẽ phát sinh trong tương lai Các nhà cung c p d ch v ấ ị ụ di động bu c ph i có nh ng biộ ả ữ ện pháp đúng đắ để đản m

b o nhu c u s dả ầ ử ụng lưu lượng d ữ liệu ngày càng tăng của khách hàng Thay vì c ố

g ng duy trì tu i th c a m ng IPv4 b ng cách tri n khai các gi i pháp NAT nhắ ổ ọ ủ ạ ằ ể ả ằm

x lý vử ấn đề thiế ụt địu h a ch ỉ IP nhưng không xử lý triệt để ấn đề ạ v c n kiệt địa ch ỉIPv4 Điều các nhà mạng di động c n làm ngay là b t tay vào vi c tri n khai IPv6, ầ ắ ệ ểhướng đến gi i pháp lâu dài, mang tính chiả ến lược và có th m r ng d dàng v i ể ở ộ ễ ớquy mô l n và vi c nghiên c u phát tri n IPv6 trên n n t ng công ngh ớ ệ ứ ể ề ả ệ di động 4G/LTE cũng không nằm ngoài m c đích y ụ ấ

c a giao th IPv4 ủ ức và đem lại những đặc tính m i c n thi t cho d ch v và cho hoớ ầ ế ị ụ ạt

động m ng th h ti p theo Giao th c Internet ạ ế ệ ế ứ mà IETF đã đưa ra, quyết định thúc

đẩy thay th cho IPv4 là IPv6 (Internet Protocol Version 6), giao th c Internet phiên ế ứ

b n 6, cả òn được g i là giao th c IP th h m i (IP Next Generation ọ ứ ế ệ ớ – IPng) Địa ch ỉInternet phiên b n 6 có chi u dài g p 4 l n chiả ề ấ ầ ều dài địa chỉ IPv4, g m 128 bít ồ

Ý tưởng v vi c phát tri n giao th c Internet mề ệ ể ứ ới được gi i thi u t i cu c ớ ệ ạ ộ

họp IETF 25 tháng 7 năm 1994, trong RFC1752, gi i thi u th t c IP phiên b n ớ ệ ủ ụ ả

m i Quá trình phát tri n, xem xét, sớ ể ửa đổi, hoàn thi n hóa các th t Internet ệ ủ ục phiên bản 6 được th c hi n b i nhóm làm vi c v IPv6 c a IETF Sau nhiự ệ ở ệ ề ủ ều năm nghiên c u, nh ng hoứ ữ ạt động cơ bản c a th h a ch ủ ế ệ đị ỉ này đã được định nghĩa và công b ố năm 1998 trong một chu i tài li u tiêu chu n t RFC2460 t i RFC2467 ỗ ệ ẩ ừ ớ[02, 03]

2.1.1 M ộ t số ưu điể m c a IPv6 ủ so với IPv4

a ch g n:

IPv6 có chi u dài bít (128 bít) g p 4 l n IPv4 ề ấ ầ nên đã mở ộ r ng không gian địa chỉ ừ t khoảng hơn 4 tỷ (4.3 * 109) lên t i m t con s kh ng l (2128 = 3.3*1038) ớ ộ ố ổ ồ

Một số nhà phân tích cho r ng, chúng ta không th dùng hằ ể ế ịt đa ch IPv6 ỉ

Kh   ng c u hình (Plug and Play): 

IPv6 cho phép thi t b IPv6 t ng c u hình các thông s ph c v cho viế ị ự độ ấ ố ụ ụ ệc

n i mố ạng như địa ch ỉ IP, địa ch ỉ gateway, địa ch máy ch tên mi n khi k t n i vào ỉ ủ ề ế ố

m ng Do vạ ậy đã giảm thi u vi c ph i c u hình nhân công cho thi t b so v i công ể ệ ả ấ ế ị ớ

vi c ph i th c hi n v IPv4 Các thao tác c u hình này có th không ph c tệ ả ự ệ ới ấ ể ứ ạp đối

v i máy tính song v i nhu c u gớ ớ ầ ắn địa ch cho m t s ỉ ộ ố lượng l n các thi t b ớ ế ị như camera, sensor, thiế ịt b gia dụng… sẽ ph i tiêu t n nhiả ố ều nhân công và khó khăn trong qu n ả lý [02]

Kh o m t k    t n  u cu   i u cu i:

17

Địa ch Iỉ Pv6 được thi t k tích h p sế ế để ợ ẵn tính năng bảo m t trong giao th c ậ ứnên có th d dàng th c hi n b o m t t thi t b gể ễ ự ệ ả ậ ừ ế ị ửi đến thi t b ế ị nhận (đầu cuối –

đầu cu i) IPv4 không h tr số ỗ ợ ẵn tính năng bảo m t trong giao th c, vì v y r t khó ậ ứ ậ ấ

thực hi n b o m t k n i t ệ ả ậ ết ố ừ thiế ị ửi đết b g n thi t b nh n Hình th c b o m t ph ế ị ậ ứ ả ậ ổ

bi n trên m ng IPv4 là b o mế ạ ả ật kế ối giữt n a hai m ng [02] ạ

Qunh tuy n t 

IPv6 được thi t k có cế ế ấu trúc đánh địa ch và phân cỉ ấp định tuy n th ng ế ố

nh t, d a trên m t s mấ ự ộ ố ức cơ bản đố ới v i các nhà cung c p d ch v C u trúc phân ấ ị ụ ấ

c p này giúp tránh khấ ỏi nguy cơ quá tải bảng thông tin định tuy n toàn c u khi ế ầchiều dài địa ch IPv6 lên tỉ ới 128 bít Trong khi đó, sự gia tăng của các m ng trên ạInternet, s ố lượng IPv4 s d ng, và vi IPv4 kử ụ ệc hông được thi t k phân cế ế ấp định tuy n ngay t ế ừ đầu đã khiến cho kích thước bảng định tuy n toàn c u ngày càng gia ế ầtăng, gây quá t i, vưả ợt quá kh ả năng xử lý c a các thi t bị địủ ế nh tuy n [02] ế

D dàng th c hin Multicast:

Các k t n i gi a máy tính t i máy tính trên ế ố ữ ớ Internet để cung d ch v mị ụ ạng

hi n t i h u h t là k t n i Unicast (k t n i gi a m t máy tính ngu n và m t máy ệ ạ ầ ế ế ố ế ố ữ ộ ồ ộtính đích) Để cung c p d ch v cho nhi u khách hàng, máy ch s ph i m nhiấ ị ụ ề ủ ẽ ả ở ều

kết nối tới các máy tính khách hàng

Nhằm tăng hiệu năng của m ng, ti t kiạ ế ệm băng thông, giảm t i cho máy ch , ả ủcông ngh ệ multicast được thi t k m t máy tính ngu n có th k t nế ế để ộ ồ ể ế ối đồng thời

đến nhiều đích Từ đó thông tin không bị ặ ại, băng thông củ l p l a m ng s giạ ẽ ảm đáng

kể, đặc bi t v i các ng d ng truy n t i thông tin r t lệ ớ ứ ụ ề ả ấ ớn như truyền hình (IPTV), truy n hình h i ngh (video conference), ng dề ộ ị ứ ụng đa phương tiện (multimedia)

Trên th c t , c u hình và tri n khai multicast v IPv4 rự ế ấ ể ới ất khó khăn, phứ ạc t p trong khi đối với IPv6 thì vi c này d ệ ễ dàng hơn nhiều [02]

18

IPv4 được thi t k t i thế ế ạ ời điểm ch có các m ng nh , bi t rõ nhau k t nỉ ạ ỏ ế ế ối

v i nhau Do v y b o mớ ậ ả ật chưa phải là m t vộ ấn đề được quan tâm Song hi n nay, ệ

b o m t m ng Internet thành mả ậ ạ trở ột vấn đề ất lớ r n, là mối quan tâm hàng đầu [02]

H  tr  t ng:

Thời điểm IPv4 được thi t kế ế, chưa tồ ạn t i khái ni m v ệ ềthiế ị IP di đột b ng Trong th h m ng m i, d ng thi t b này ngày càng phát triế ệ ạ ớ ạ ế ị ển, đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet có s h tự ỗtrợ ốt hơn [02]

Các v 

DHCP được s d ng trong IPv4 nh m gi m c u hình th công TCP/IP cho ử ụ ằ ả ấ ủhost IPv6 được thi t k v i kh ế ế ớ ả năng tự độ ng c u hình mà không c n s d ng máy ấ ầ ử ụ

chủ DHCP, h tr ỗ ợ hơn nữa trong việc gi m c u hình th ả ấ ủcông

Trong IPv4 m i giao di n ch có mỗ ệ ỉ ộ ịt đ a ch IP còn trong IPv6 m i giao diỉ ỗ ện

có th g n ng thể ắ đồ ời gắn nhiều địa ch Node IPv6 dù ch có m t card mỉ ỉ ộ ạng cũng sẽ

có nhi u giao diề ện Đây có thể là giao diện vật lý, ho c là các giao di n o dành cho ặ ệ ảcông nghệ đường h m (tunnel) [03] ầ

2.1.2 S ự khá c bi ệ t về ệc sử ụ vi d ng đ ị a ch IPv6 so v ỉ ớ i IPv4

Trong việc đánh số ế thi t bị ằng đị b a ch IPv6, so v i đ a ch IPv4 ỉ ớ ị ỉ có hai điểm khác biệt cơ bản sau:

a ch IPv6 có nhi u lo i   

Không gian địa ch IPv6 phân thành nhi u loỉ ề ại địa ch khác nhau M i lo i ỉ ỗ ạ

địa ch có chỉ ức năng nhất định trong ph c v giao ti p Có lo i ch s d ng trong ụ ụ ế ạ ỉ ử ụgiao ti p n i b trên mế ộ ộ ột đường k t n i Có lo i s d ng trong giao ti p toàn cế ố ạ ử ụ ế ầu tương đương như địa ch IPv4 hi n nay Có lo i khi host s d ng ch giao ti p v i ỉ ệ ạ ử ụ ỉ ế ớ

m t host khác duy nh t Có lo i khi host s d ng s giao tiộ ấ ạ ử ụ ẽ ếp đồng th i v i nhiờ ớ ều host khác [02] K t qu ế ảlà:

 Để ộ m t thi t b IPv6 hoế ị ạt động bình thường, nó phải được gắn đồng th i ờnhi u loề ại địa chỉ khác nhau

19

 Trong cấu trúc địa ch IPv6 c n có m t cách thỉ ầ ộ ức nào đó để nh n d ng ậ ạcác loạ ịi đa ch IPv6 ỉ

Mt giao din có th ng th  i gn nhia ch  IPv6

Nếu đặt câu h i, chúng ta gỏ ắn bao nhiêu địa ch cho m t node trên mỉ ộ ạng IPv4 Internet Có th nhể ận được câu tr lả ời như sau, một máy tính IPv4 v i mớ ột card m ng ch ạ ỉ được g n mắ ột địa ch IPv4 ỉ và xác định trên m ng Internet bạ ằng địa chỉ này Như vậy đồng nghĩa với địa ch IPv4 ỉ được g n cho các node Ch có router ắ ỉIPv4 được g n trên m i giao diắ ỗ ện (tương đương một card m ng) mạ ộ ịt đa ch IPv4 vì ỉrouter có trách nhiệm làm c u n i liên lạầ ố c gi a các m ng khác nhau ữ ạ

Thế ệ đị h a ch IPv6 có nhỉ ững thay đổi cơ bản v ề mô hình địa chỉ Địa ch ỉIPv6 được g n cho các giao di n, không ph i g n cho các node, b i vì m t giao ắ ệ ả ắ ở ộ

di n có th gệ ể ắn đồng th i nhiờ ều địa ch , cùng lo i ho c khác lo i Mỉ ạ ặ ạ ỗi địa ch khi ỉđược g n cho m t giao di n s có th i gian s ng h p l ắ ộ ệ ẽ ờ ố ợ ệ tương ứng Node IPv6 dù chỉ có m t card mộ ạng cũng sẽ có nhi u giao diề ện Đây có thể là giao di n v t lý, ệ ậ

hoặc là các giao diệ ản o dành cho công ngh ệ đường h m (tunnel) [02] ầ

2.1.3 Biểu diễn đị a ch ỉ IPv6

Người ta không bi u diể ễn địa ch IPv6 ỉ dướ ại d ng s thố ập phân Địa ch IPv6 ỉđược vi t ho c theo 128 bít nh phân, ho c thành m t dãy ch s hexa decimal Tuy ế ặ ị ặ ộ ữ ốnhiên, n u vi t m t dãy s 128 bít nh phân qu là không thu n tiế ế ộ ố ị ả ậ ện, và để nh ớchúng thì không th Do vể ậy, địa ch IPv6 ỉ được bi u diể ễn dướ ại d ng m t dãy ch s ộ ữ ốhexa

Để ể bi u di n 128 bít nh phân IPv6 thành dãy ch s ễ ị ữ ố hexa decimal, người ta chia 128 bít này thành các nhóm 4 bít, chuyển đổ ừi t ng nhóm 4 bít thành s hexa ốtương ứng và nhóm 4 s hexa thành m t nhóm phân cách b i dố ộ ở ấu “:” Kết qu , m t ả ộ

địa ch IPv6 ỉ được bi u di n thành m t dãy s g m 8 nhóm s hexa cách nhau b ng ể ễ ộ ố ồ ố ằ

dấu “:”, mỗi nhóm g m 4 ch s hexa [02] ồ ữ ố

Quy t c 1: Trong m t nhóm 4 s hexa, có th b b t nh ng s 0 bên trái Ví ắ ộ ố ể ỏ ớ ữ ố

d c m s ụ ụ ố “0000” có thể ết thành “0”, cụ vi m s ố “09C0” có thểviết thành “9C0”

Quy t c 2: Trong c a ch IPv6, m t s nhóm li n nhau ắ ả đị ỉ ộ ố ề chứa toàn s 0 có ốthể không vi t và ch viế ỉ ết thành “::” Tuy nhiên, chỉ được thay th m t lế ộ ần như vậy trong toàn b mộ ột địa ch IPv6ỉ Điều này r t d hi u N u chúng ta th c hi n thay ấ ễ ể ế ự ệthế hai hay nhi u l n các nhóm s 0 bề ầ ố ằng “::”, chúng ta sẽ không th biể ết được s ốcác s 0 trong m t cố ộ ụm “::” để ừ đó khôi phụ ại chính xác đị t c l a ch IPv6 ỉ ban đầu [02]

Trong ví d ụ như hình dướ , i địa ch ỉ

“2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B” áp dụng quy t c thu g n th nh t ắ ọ ứ ấ

có th vi t lể ế ại thành “2031:0:130F:0:0:9C0:876A:130B” Áp dụng quy t c rút gắ ọn

thứ hai có th vi ại thành “2031:0:130F::9C0:876A:130B” ể ết l

21

Hình 13 Ví d v bi u di   a ch  IPv6   d ng rút g n 

Địa ch IPv6 ỉ còn được bi u di n theo cách th c liên h vể ễ ứ ệ ới địa ch IPv4 32 ỉbít cu i cố ủa địa ch IPv6 ỉ tương ứng địa ch IPv4 ỉ được bi t theo cách vi t thông ế ếthường c a đ a ch IPv4ủ ị ỉ , như trong ví dụtrên [02]

Bi u di n m t d   a ch IPv6

Tương tự như IPv4, m t dộ ải địa ch IPv6 ỉ được viết dưới d ng mạ ột địa ch ỉIPv6 đi kèm vớ ố bít xác địi s nh s bít ph n m ng (bít ti n tố ầ ạ ề ố), như sau: Địa ch ỉIPv6 bít m ng /số ạ Ví dụ:

 Vùng địa ch ỉ FF::/8 tương ứng v i dớ ải địa ch bỉ ắt đầu t ừFF00:0:0:0:0:0:0:0 đến FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

 Vùng địa ch ỉ 2001:DC8:0:0::/64 tương ứng v i dớ ải địa ch bỉ ắt đầu t ừ2001:0DC8:0:0:0:0:0:0 đến 2001:0DC8:0:0:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

2.1.4 C u trúc c a m ấ ủ ột đị a ch ỉ IPv6

C u trúc chung c a mấ ủ ột địa ch IPv6 ỉ thường thấy như sau (mộ ố ạng địt s d a chỉ IPv6 không tuân theo c u trúc này): ấ

t (prefix) Các bít ti n t này s quyố ề ố ẽ ết định địa ch ỉ thuộc lo i nào và s ạ ố lượng địa chỉ đó trong không gian chung IPv6

Ví d : 8 bít ti n t ụ ề ố “1111 1111” tức “FF” xác định dạng địa ch multicast ỉ

Địa ch multicast chiỉ ếm 1/256 không gian địa ch IPv6 Ba bít ti n t ỉ ề ố “001” xác

định dạng địa ch ỉ unicast định danh toàn cầu, tương đương với địa ch IPv4 chúng ỉ

ta vẫn thường s d ng hi n nay [02] ử ụ ệ

nh danh giao di n (interface ID): 

Ngoạ ừ ạng địi tr d a ch multicast và m t s dỉ ộ ố ạng địa ch cho mỉ ục đích đặc

biệt, địa ch IPv6 s d ng trong giao ti p toàn cỉ ử ụ ế ầu, cũng như link local (là đị- a ch ỉdùng trong giao ti p gi a các IPv6 node trên mế ữ ột đường k t n i), site-ế ố local (địa ch ỉđược thi t k cho giao ti p trong ph m vi mế ế ế ạ ột site) đều có 64 bít cuối cùng đượ ửc s

dụng để xác định m t giao di n duy nh t trên mộ ệ ấ ột đường k t n i (tế ố ương đương với

m t mộ ạng con “subnet”)

23

Như vậy, m t phân m ng con nh nh t cộ ạ ỏ ấ ủa địa ch IPv6 s ỉ ẽ có kích thước /64 [02]

2.1.5 Đị nh danh giao di ện (interface identifier) trong đị a ch IPv6 ỉ

Định danh giao di n là 64 bít cu i cùng trong mệ ố ột địa ch IPv6 S nh danh ỉ ố địnày s ẽ xác định m t giao di n trong ph m vi m t mộ ệ ạ ộ ạng con (subnet) Định danh giao di n ph i là s duy nh t trong ph m vi m t subnet [02]ệ ả ố ấ ạ ộ 64 bít định danh này

có thể được cấu thành t ng theo m t trong nh ng cách thự độ ộ ữ ức sau đây:

 Ánh xạ ừ ạ t d ng th c đ a ch ứ ị ỉEUI-64 của giao di n ệ

 T ng t o m t cách ng u nhiên ự độ ạ ộ ẫ

 G n giao di n b ng th tắ ệ ằ ủ ục gắn địa ch DHCPv6 ỉ

T ự độ ng tạo 64 bít định danh giao diệ n từ đị a ch MAC c a card mỉ ủ ạng

Hiện nay, card mạng được định danh duy nh t toàn c u theo cách thấ ầ ức định danh EUI-48 và EUI-64 Địa ch ỉ đánh theo cách thức này xác định duy nh t mấ ột card m ng trên toàn cạ ầu, được gọi là địa chỉ MAC [02]

D ng th c EUI-48:  

D ng thạ ức đánh địa ch ỉ EUI 48 dùng 48 bít Trong đó, 24 bít đầ ử ụng để- u s d

định danh nhà s n xu t thi t b và 24 bít sau là ph n m rả ấ ế ị ầ ở ộng, để đị nh danh card

m ng Vi c k t h p m t s nh danh 24 bít duy nh t c a m t nhà s n xu t card ạ ệ ế ợ ộ ố đị ấ ủ ộ ả ấ

m ng, và m t s nh danh 24 bít duy nh t c a card nhà s n xuạ ộ ố đị ấ ủ ả ất đó cung cấp ra th ịtrường, s t o nên m t con s ẽ ạ ộ ố 48 bít, xác định m t card m ng duy nh t trên toàn ộ ạ ấ

cầu, được gọi là địa ch MAC (hay còn gỉ ọi địa ch vỉ ật lý, địa ch ỉ Ethernet), viết dướ ại d ng hexa [02]

D ng th c EUI-64:  

Nhằm t o nên mạ ột không gian định danh thi t b lế ị ớn hơn cho các nhà sản

xuất, IEEE đưa ra một phương thức đánh s m i cho các giao di n m ng g i là ố ớ ệ ạ ọ

24

EUI-64, trong đó giữ nguyên 24 bít định danh nhà s n xu t thi t b và ph n m r ng ả ấ ế ị ầ ở ộtăng lên thành 40 bít Nếu giao di n mệ ạng được định danh theo d ng thạ ức này, địa

chỉ ph n c ng cầ ứ ủa nó sẽ ồ g m 64 bít

Ánh x  t EUI-48 sang EUI-64:

D ng thạ ức định danh EUI-48 được ánh x thành EUI-64 b ng cách thêm 16 ạ ằbít có giá tr 11111111 11111110 (viị ết dướ ại d ng hexa là OxFFFE) vào gi a 48 bít ữ

của EUI-48

Hình 15 Ánh x t EUI-48 sang EUI-64  

C u thành 64 bít nh danh giao di n IPv6 t a ch MAC:      

64 bít định danh giao diện trong địa ch IPv6 ỉ đượ ự độc t ng t o nên t 64 bít ạ ừ

định danh d ng EUI-64 c a giao di n m ng theo quy tạ ủ ệ ạ ắc như sau:

Trong s ố 24 bít xác định nhà cung c p thi t b , có mấ ế ị ột bít được quy định là bít U (xxxx xxUx xxxx xxxx xxxx xxxx) Thông thường bít này có giá tr ị 0 Người

ta tiến hành đảo bít bít U này (t 0 thành 1 và t 1 thành 0), và l y 64 bít sau khi ừ ừ ấthực hiện như vậy làm 64 bít định danh giao diện trong địa chỉ IPv6

Ví d : Tụ ạo 64 bít định danh giao di n cệ ủa địa ch IPv6 t a ch MAC 00-ỉ ừ đị ỉ90-27-17- -0F: FC

25

 Tách địa ch MAC 48 bít EUI-48 (00-90- - - -0F) làm 2 phỉ 27 17 FC ần, thêm vào 16 bít FFFE để ở tr thành d ng th c EUI-64 (00-90-27- - - - -ạ ứ FF FE 17 FC0F)

 Tiến hành đảo bít U c a d ng th c EUI-64 trên, s ủ ạ ứ ẽ thu được 64 bít định danh giao di n: 02-90-27- - -17- -0F ệ FF FE FC

Hình 16 T ng c  nh danh giao di n t a ch MAC    

T ự độ ng tạo 64 bít định danh giao diệ n một cách ng u nhiên ẫ

Khi s dử ụng phương thức dialup để ế ố k t n i vào Internet qua m ng c a mạ ủ ột nhà cung c p dấ ịch vụ ỗi lầ ết nối, ngườ ử ụ, m n k i s d ng s nhẽ ận được mộ ịt đa ch IPv4 ỉkhác nhau Nếu căn cứ vào địa ch IP, vi c tìm kiỉ ệ ếm lưu lượng c a mủ ột ngườ ửi s

dụng dialup thường khó khăn [02]

Trong địa ch IPv6, 64 bí nh danh giao di n có th t ng t o nên t a ỉ t đị ệ ể ự độ ạ ừ địchỉ card m ng Nạ ếu 64 bít định danh giao diện luôn luôn đượ ạc t o nên t a ch ừ đị ỉcard m ng, hoàn toàn có th truy cạ ể ứu được lưu lượng c a m t node nhủ ộ ất định, t ừ đó xác định được ngườ ử ụi s d ng và vi c s d ng Internetệ ử ụ Để đả m b o vả ấn đề ề v quy n ềriêng tư, IETF đưa ra một cách th c khác (mô t ứ ả trong RFC3041) để ạo 64 bít đị t nh danh giao di n, trên nguyên t c s d ng thu t toán g n m t s ng u nhiên làm 64 ệ ắ ử ụ ậ ắ ộ ố ẫbít định danh giao diện Định danh đó là tạm th i và s ờ ẽ thay đổi theo th i gian [02] ờ

2.1.6 Phân loại đị a ch ỉ IPv6

26

Theo cách thức gói tin được g i tử ới đích, trong địa ch IPv4, t n t i khái ỉ ồ ạ

ni m ba loệ ạ ịi đa chỉ:

 Broadcast: Địa ch ỉ broadcast được node s dử ụng để ử g i m t gói tin t i ộ ớ

đồng th i toàn b các node IPv4 ong mờ ộ tr ột mạng Trong vùng địa ch c a ỉ ủ

m t mộ ạng, địa ch vỉ ới các bít xác định host toàn 1 s ẽ được s d ng làm ử ụ

địa ch broadcast Ví d trong mỉ ụ ạng 203.119.9.0/27, địa ch broadcast s ỉ ẽ

là 203.119.9.31

 Unicast: Địa ch unicast IPv4 chính là dỉ ạng địa ch ỉ chúng ta gắn cho thi t ế

b mị ạng để ế ố k t n i vào m ng Internetạ Địa ch ỉ này xác định duy nh t mấ ột IPv4 node trên mạng Internet toàn cầu Gói tin gửi đến địa ch ỉ đích unicast s n duy nh t m t node IPv4 ẽchỉ đế ấ ộ

 Multicast: Khi thiế ết k IPv4, IETF dành riêng vùng địa ch l p D (t ỉ ớ ừ224.0.0.0 đến 239.255.255.255) s d ng cho m t công ngh truy n t i ử ụ ộ ệ ề ảgói tin g i là multicast Công ngh multicast cho phép g i m t gói tin IP ọ ệ ử ộ

đồng th i t i mờ ớ ột nhóm xác định các thi t b m ng Các thi t b m ng này ế ị ạ ế ị ạ

có thể thu c nhi u t chộ ề ổ ức và định v ị ởcác vị trí đ a lý khác nhau ị

Địa ch IPv6 không còn duy trì khái ni m broadcast [03] Theo cách th c gói ỉ ệ ứtin được gửi đến đích, IPv6 bao g m ba loồ ại địa ch ỉ sau:

 Unicast: Địa ch ỉ unicast xác định m t giao di n duy nh t Trong mô hình ộ ệ ấ

định tuy nế , các gói tin có địa ch ỉ đích là địa ch unicast ch ỉ ỉ được g i t i ử ớ

m t giao di n duy nhộ ệ ất Địa ch ỉ unicast đượ ử ục s d ng trong giao ti p mế ột – ộ m t

 Multicast: Địa ch ỉ multicast định danh m t nhóm nhi u giao di n Gói tin ộ ề ệ

có địa ch ỉ đích là địa ch multicast s ỉ ẽ được g i t i t t c các giao di n ử ớ ấ ả ệtrong nhóm được gắn địa ch ỉ đó Địa ch ỉ multicast được s d ng trong ử ụgiao ti p mế ột – nhi u ề

27

Trong địa ch IPv6 không còn t n t i khái niỉ ồ ạ ệm địa ch broadcast M i ch c ỉ ọ ứnăng của địa ch broadcast trong IPv4 ỉ được đảm nhi m thay th bệ ế ởi địa ch IPv6 ỉmulticast Ví d ụ chức năng broadcast trong một m ng cạ ủa địa ch IPv4 ỉ được đảm nhi m b ng m t loệ ằ ộ ại địa ch ỉ multicast IPv6 có tên gọi địa ch multicast m i node ỉ ọ

ph m vi link (FF02::1) [03] ạ

 Anycast: Anycast là khái ni m mệ ới của địa ch IPv6ỉ Địa ch anycast ỉcũng xác định t p h p nhi u giao diậ ợ ề ện Tuy nhiên, trong mô hình định tuyến, gói tin có địa ch ỉ đích anycast chỉ được g i t i m t giao di n duy ử ớ ộ ệ

nh t trong t p h p Giao diấ ậ ợ ện đó là giao diện “gần nhất” theo khái niệm

của thủ ục đị t nh tuy n ế

Hình 17 Các loa ch  IPv6

Như đã trình bày, không gian IPv6 được phân chia thành r t nhi u dấ ề ạng địa chỉ M i dỗ ạng địa ch có chỉ ức năng nhất định trong ph c v giao ti p Có d ng ch ụ ụ ế ạ ỉ

s d ng trong giao ti p n i b ử ụ ế ộ ộ trên ột đườ m ng k t n i, có d ng s d ng trong kế ố ạ ử ụ ết

n i toàn c u Do vố ầ ậy, địa ch IPv6 unicast và IPv6 multicast l i bao g m nhiỉ ạ ồ ều dạng

địa ch khác nhau Các dỉ ạng địa ch này có ph m vi hoỉ ạ ạt động nh t đ nh ấ ị

2.2 Sơ bộ ề v n tr hiệ ạ ng ể tri n khai IPv6 nói chung và cho m ng 4G/LTE nói ạ

riêng

2.2.1 Trên th i ế giớ

28

Tình hình chung:

Đến nay, đa số các quốc gia đã triển khai và s d ng IPv6, và tri n khai IPv6 ử ụ ểcho các h ng quan trệ thố ọng cũng như cho thương mại (VD: như Mỹ đã sử ụ d ng IPv6 cho m ng qu c phòng, mạ ố ạng di động,…; Nhật B n ả đã cung cấp các d ch v ị ụthương mại trên n n IPv6 ề như IPTV, mạng di động,…) Không những th , r t nhi u ế ấ ềthiết b h ợị ỗ tr IPv6 bao g m thi t b m ng, thi t b n t gia d ng, camera, ồ ế ị ạ ế ị điệ ử ụ

thậm chí c ế ị ử ụả thi t b s d ng cho nghành công nghi p IoT, công nghi p 4ệ ệ 0 cũng sử

d ng IPv6 ụ

Tính đến tháng 12/2017, mức độ ứ ng d ng IPv6 chung trên Internet toàn c u ụ ầ

đạt khoảng 23% lưu lượng IPv6 Tốc độ triển khai tăng gấp đôi sau mỗi năm Theo đánh giá của các chuyên gia v ề Internet, số người dùng IPv6 s ẽ vượt quá 50% trên toàn th giế ới vào năm 2019 và đây cũng là thời điểm mà mức độ ử ụ s d ng IPv4 b t ắ

đầu suy giảm Cũng vớ ốc đội t này, tới năm 2020, tỉ ệ l truy c p IPv6 toàn c u qua ậ ầGoogle đạ ần như 100%.t g

Theo đánh giá 6 tháng cuối năm 2017, tốc độ tri n khai IPv6 th giể ế ới cũng như khu vực Châu Á – Thái Bình Dương đang có chiều hướng tăng trưởng m nh ạhơn

Trin khai IPv6 cho mng 4G/LTE:

Việc tri n khai, s d ng IPv6 cho mể ử ụ ạng băng rộng 4G/LTE đã và đang phát triển nhanh chóng trên toàn th gi i Theo báo cáo mớế ớ i nh t c a World IPv6 ấ ủLaunch, hiện nay có hơn 250 nhà mạng trên th gi i tham gia th nghi m và triế ớ ử ệ ển khai chuyển đổi IPv6 cho mạng băng rộng 4G/LTE rong đó T , 10 nhà mạng được đánh giá cao nhất là [14]:

29

Hình 18 Top 10 nhà m ng tri n khai   IPv6 (ngu n World  IPv6 Launch)

T i Mạ ỹ, trung bình lưu lượng IPv6 c a b n mủ ố ạng di động l n nh t (Verizon ớ ấWireless, T-Mobile USA, Sprint Wireless, AT&T Wireless) đã vượt qua ngưỡng 50% Xu th chung trong vi c cung c p d ch v 4G/LTE t i M là s d ng m ng ế ệ ấ ị ụ ạ ỹ ử ụ ạthuần IPv6 M t trong nh ng ví d n hình là Verizon Wireless khi chính th c ộ ữ ụ điể ứchạy thu n IPv6 cho mầ ạng di động 4G/LTE t ngày 30/6/2017 và t t b hoừ ắ ỏ ạt động

c IPv4 trên m ng này ủa ạ

T i Nh t B n, ba hãng cung c p d ch v ạ ậ ả ấ ị ụ di động l n nh t là NTT, KDDI và ớ ấSoftbank đã triển khai ng d ng IPv6 ứ ụ

Reliance Jio là mạng di động IP LTE đầu tiên ở Ấn Độ và là m ng nhanh ạ

nh t tấ ừng vượt quá 50 triệu thuê bao Tính đến tháng 6/2017, g n 90% thuê bao ầLTE 4G của Reliance Jio đang sử ụ d ng IPv6 - chi m khoế ảng 70% lưu lượng IPv6

của Ấn Độ Vi c tri n khai ng d ng IPv6 trên di n r ng cệ ể ứ ụ ệ ộ ủa Reliance JIO đã nâng

t ng th t l ổ ể ỉ ệ lưu lượng IPv6 của Ấn Độ lên mức 52% vào cuối năm 2017 và đưa Ấn

Độ ở tr thành qu c gia có mố ức độ ứ ng d ng IPv6 cao nh t khu v c Châu Á, th 2 ụ ấ ự ứtoàn cầu [14]

30

Hình 19 Bi phát tri n  IPv6  c a mt s u trên th gi i 

2.2.2 Trong nướ c

Tình hình chung:

Trong 2017, t l ng d ng IPv6 t i Viỉ ệ ứ ụ ạ ệt Nam tăng trưởng 200% so v i cùng ớ

k ỳ năm ngoái Tính đến tháng 12/2017, t l ng d ng IPv6 c a Viỉ ệ ứ ụ ủ ệt Nam đạt khoảng 10%, đứng th 3 khu v c ASEAN, th 5 khu v c Châu Á (sau ứ ự ứ ự Ấn Độ, Nhật

B n, Malaysia, Thái Lan) (ngu n APNIC) [10] v i khoả ồ ớ ảng 3.600.000 người dùng IPv6 (nguồn Cisco Lab)

Hình 20 T l   trin khai IPv6  c a Vi t Nam (tháng 12/2017, ngu n APNIC)  