Đồ án tốt nghiệp đại học đề tài cơ chế chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG -o0o - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI TỪ IPv4 SANG IPv6 Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ IPv4 1.1 Cấu trúc địa IPv4 1.1.1 Thành phần khuôn dạng địa IPv4 1.1.2 Đánh địa IPv4 1.1.3 Địa mạng mặt nạ mạng .13 1.1.3.1 Phương pháp phân chia địa mạng 13 1.1.3.2 Một số địa đặc biệt .13 1.2 Khn dạng gói tin IP 14 1.3 Giải pháp định tuyến theo địa IP 17 1.3.1 Các phần tử hệ thống định tuyến 17 1.3.3 Xử lý gói tin tới đích 19 1.3.4 Định tuyến mạng Internet (IP Routing) 20 1.3.3.1 Bảng tìm đường 20 1.3.3.2 Giao thức tìm đường (IP Protocol) 20 1.3.3.3 Số đo sử dụng Internet 21 1.4 Vấn đề cạn kiệt nguồn tài nguyên IPv4 chế triển khai mạng IPv6 .21 1.4.1 Sự bùng nổ nhu cầu địa IPv4 khiến thời gian dự báo IPv4 cạn kiệt bị thu ngắn lại 22 1.4.2 Động thái quốc gia tổ chức quản lý địa quốc tế tình hình .24 1.4.3 Chính sách thúc đẩy phát triển IPv6 26 1.4.4 Tình hình tài nguyên địa Việt Nam 28 1.4.5 Khuyến nghị VNNIC trước vấn đề tài nguyên 30 1.5 Kết luận 30 2.1 Đặc điểm IPv6 31 2.1.1 Kiểu định dạng tiêu đề 31 HoàngNgọcToàn H07VT-TD i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 2.1.2 Không gian địa mở rộng 31 2.1.3 Cơ sở hạ tầng định tuyến đánh địa phân cấp hiệu 32 2.1.4 Cấu hình địa Stateful Stateless 32 2.1.5 Bảo mật 32 2.1.6 Hỗ trợ tốt cho QoS 32 2.1.7 Giao thức cho tương tác Node láng giềng 33 2.1.8 Có khả mở rộng 33 2.2 Sự khác biệt IPv4 IPv6 33 2.3 Đánh địa IPv6 35 2.3.1 Không gian địa IPv6 35 2.3.3 Prefix IPv6 36 2.3.4 Các dạng địa IPv6 .36 2.3.4.1 Địa unicast IPv6 .37 2.3.4.2 Địa Multicast IPv6 40 2.3.4.3 Địa Node Solicited 41 2.3.4.4 Địa Anycast IPv6 42 2.3.5 Sự tương thích địa 42 2.3.6 Địa IPv4 tương đương IPv6 43 2.4.2 So sánh khuôn dạng IPv4 IPv6 .46 2.4.3 Các tiêu đề mở rộng IPv6 47 2.5 Kết Luận 48 Chương 3: CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI TỪ IPv4 SANG IPv6 49 3.1 Triển khai mạng IPv6 IPv4 49 3.1.1 Các vấn đề chung 49 3.1.2 Mục đích 49 3.2 Các chế chuyển đổi .50 3.2.1 Lớp IP song song (Dual IP layer) 52 3.2.2 Đường hầm IPv6 qua IPv4 52 3.2.2.1 Đường hầm tự động(Automatic Tunneling) 54 HoàngNgọcToàn H07VT-TD i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 3.2.2.2 Đường hầm cài đặt sẵn(Configured Tunneling) 54 3.2.3 6to4 55 3.3 Kết Luận 56 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 HoàngNgọcToàn H07VT-TD i Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt A ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa AH Authentication Header Tiêu đề xác thực B BGP BoS Border Gateway Protocol Bottom of Stack Giao thức cổng đường biên Đáy ngăn xếp C CoS Class of Service Lớp dịch vụ C Customer Khách hàng D DNS DS DHCP Domain Name System Dual Stack Hệ thống tên miền Hai lớp stack song song Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình địa động E EIGP External Gateway Protocol Giao thức cổng ngồi G GRE Generic Routinh Encapsulation Gói định tuyến chung I IPv4 IPv6 IGMP IPSec ICMP Internet Protocol Version Internet Protocol Version Internet Group Management Protocol IP Security Internet Control Message Protocol Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD Phiên giao thức Internet Phiên giao thức Internet Giao thức Internet để các host kết nối, hủy kết nối từ các nhóm multicast Một công nghệ cung cấp bảo mật Giao thức thông điệp điều khiển Đồ án tốt nghiệp đại học ISP Thuật ngữ viết tắt Internet Service Provider Cung cấp dịch vụ Internet L LAN Local Area Network Mạng nội hạt M MAC Media Access Control Điều khiển phương tiện truyền dẫn MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền tối đa N NAT Network Address Translation Công nghệ thay địa O OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường ngắn P P Provider Nhà cung cấp PAT Port Address Translation Giao thức dịch địa cổng PDA Porable Device Assistant Thiết bị số hỗ trợ cá nhân PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm-điểm Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ R RIP Routing IP Protocol Giao thức định tuyến IP RFC Request For Commenst Khuyến nghị T TCP TCP/IP TTL Transission Control Protocol Transmission Control Protocol/IP Time To Live Giao thức điều khiển truyền dẫn Giao thức dùng cho quá trình truyền và sửa lỗi đối với các dữ liệu Thời gian sống V Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt VLSM Variable-Length Subnet Maskinh VPN Virtual Private Network VRF Virtual Routing Forwardinh Gán mặt nạ cho mạng theo chiều dài thay đổi tùy biến Mạng riêng ảo Định tuyến chuyển tiếp ảo U UDP User Datagram Protocol Giao thức liệu người dùng W WAN WLAN Wide Area Network Wireless Local Area Network Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD Mạng diện rộng Mạng vô tuyến nội hạt Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ bảng biểu DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1: Khn dạng tiêu đề địa IPv4 .4 Hình 1.2: Mơ hình phân cấp địa Hình 1.3: Cấu trúc lớp địa IPv4 Hình 1.4 Địa lớp A .7 Hình 1.5 Địa lớp B .8 Hình 1.6 Địa lớpC Hình 1.7: Khn dạng gói tin IPv4 10 Hình 1.8 Cấu trúc định tuyến thông thường 14 Hình 1.9: số lượng địa chỉIPv4 tiêu thụ toàn cầu năm 2000 trở lại 19 Hình 1.10: Số lượng địa IPv4 tiêu thụ khu vực APNIC từ năm 2000 trở lại 19 Hình 1.11 : Số lượng địa IPv4 (theo đơn vị /8) cấp từ APNIC số quốc gia vùng lãnh thổ qua năm 21 Hình1.12 Số lượng địa IPv4 tỉ lệ địa IP/Người sử dụng Internet Việt Nam 27 Hình1.13:Số lượng dụng Internet Việt Nam.địa IPv4 tỉ lệ địa IP/ người sử 27 Hình 2.1: Địa Unicast toàn cầu 36 Hình 2.2: Mơ tả cấu trúc địa link-local 37 Hình 2.3: Mơ tả cấu trúc địa Site-Local 38 Hình 2.4: Mơ tả cấu trúc địa Multicast 39 Hình 2.5: Mơ tả cấu trúc địa Node Solicited .40 Hình 2.6 : Khn dạng gói tin IPv6 44 Hình 2.7: Khn dạng gói tin IPv4/ IPv6 45 Hình 3.1: Minh họa chế Dual IP layer 51 Hình3.2: Minh họa chế đường hầm 51 Hình3.3: Cơ chế đóng gói thực đường hầm 52 Hình3.4: Cơ chế mở gói thực đường hầm .53 Hình 3.5: Cơ chế to4 54 Bảng.2.1: Sự khác biệt IPv4 IPv6 .33 Bảng 2.2: Địa IPv4 tương đương 43 Bảng 2.3: So Sánh khn dạng gói tin IPv4/ IPv 46 Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD Đồ án tốt nghiệp đại học Hoàng Ngọc Tồn – H07VT-TD Danh mục hình vẽ bảng biểu Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan Ipv4 LỜI NÓI ĐẦU Như biết địa IPv6 triển khai phổ biến rộng rãi nước phát triển giới: Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan Tại Việt Nam tham gia lĩnh vực IPv6 vào năm 2004 dự kiến trở thành địa sử dụng tương lai Địa IPv6 mở rộng không gian địa IP, mang lại số tính vượt trội có tính đột phá, việc hồn chỉnh giao thức Mobile IP so với IPv4, hay việc phát triển dựa tảng có sẵn IPv4 để khắc phục nhược điểm IPv4 phát triển cao Dải địa IPv4 sử dụng từ lâu vào thời kỳ khan phát triển ạt ứng dụng cơng nghệ, ngun nhân lớn mà hệ thống mạng giới chuyển đổi sang dải địa với không gian địa rộng lớn hơn, phiên giao thức IP đời, địa IPv6 Địa IPv6 đời mang lại nhiều dịch vụ mới, có tính khả thi cao, đầy hứa hẹn tương lai Tại Việt Nam ngày 14/08/2009, phiên họp thành viên Ban công tác thúc đẩy phát triển IPv6 Quốc gia tổ chức trụ sở trung tâm Internet Việt Nam Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh thơng qua hệ thống truyền hình hội nghị Tại phiên họp, thành viên trao đổi, đóng góp ý kiến cho nội dung dự thảo Kế hoạch hành động quốc gia IPv6 Đặc biệt, phiên họp, thành viên nghe phần trình bày đại diện tập đồn NTT Nhật Bản ứng dụng IPv6 kinh nghiệm triển khai IPv6 Nhật Qua thành viên tham khao để áp dụng Việt Nam Tại phiên họp lần ban công tác thúc đẩy phát triển IPv6 Quốc gia ngày 16/04/2009 Thứ trưởng thường trực Lê Nam Thắng kết luận: “Việt Nam cần thiết phải thực việc chuyển đổi sang nguồn địa hệ IPv6 Việc chuyển đổi phù hợp với xu chung giới không nguồn địa IPv4 cạn kiệt nhanh chóng mà cịn IPv6 mang lại nhiều lợi ích tính bảo mật, chất lượng dịch vụ ” Như để tiếp cận tìm hiểu sâu sắc chuyển đổi địa IPv4 sang IPv6 có ý nghĩa to lớn lĩnh vực công nghệ thông tin viễn thông em mạnh dạn chọn đề tài “Cơ chế chuyển đổi IPv4 sang IPv6” Trong đồ án tốt nghiệp đề cập đến số vấn đề cần nghiên cứu: Địa IPv4/IPv6, cấu trúc, phương pháp đánh địa chỉ, cách thức sử dụng Internet, cách thức vấn đề triển khai IPv6 - IPv4 Bố cục đồ án tốt nghiệp chia làm chương: - Chương I: Tổng quan IPv4: Tập trung sâu vào khía cạnh cấu trúc địa IPv4, khn dạng gói tin IPv4, giải pháp định tuyến theo địa IPv4, Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Tổng quan IPv6 Hình 2.6 : Khn dạng gói tin IPv6 • Phiên : • Lớp vận chuyển : tương tự kiểu dịch vụ ( Type of service) IPv4 • Nhãn luồng: dùng để đánh dấu tất gói tin thuộc luồng liệu VD: tiếng nói, video Trạm nguồn muốn Bộ định tuyến trung gian xử lý thông tin luồng giống - Các gói tin luồng phải có địa nguồn , địa đích số nhãn luồng giống - Số nhãn luồng phát sinh ngẫu nhiên không dùng lại thời gian sống luồng tồn mạng - Nhãn luồng phục vụ cho truyền thơng đa phương tiện • Độ dài tải: Chứa thơng tin hữu ích gói tin • Tiêu đề tiếp theo: - Tiêu đề thêm vào phụ thuộc tùy chọn bổ sung Nó đặt tiêu đề IPv6 với tiêu đề tầng - Tiêu đề đưa vào cần thiết, tránh việc truyền thông tin dư thừa - Một số lựa chọn : + Routing: yêu cầu gói tin phải qua đường Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 45 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Tổng quan IPv6 + Flagment: Trong trường hợp cần phân mảnh + Yêu cầu xử lý đường truyền: hop by hop + Yêu cầu xử lý gói tin đến đích + Thơng tin xác thực để trạm thu nhận biết thơng tin đích thực máy nguồn khơng bị giả danh, khơng bị thay đổi + Mã hóa nội dung gói tin • Giới hạn bước nhảy : số Bộ định tuyến mà gói tin phép qua • Địa nguồn • Địa đích - Địa nguồn địa đích có 128bit 2.4.2 So sánh khn dạng IPv4 IPv6 Hình 2.7 khn dạng gói tin IPv4 IPv6 Trong khn dạng gói tin IPv4 IPv6 bao gồm tiêu đề có đặc điểm giống khác nhau, thể bảng 2.3 IPv4 IPv6 Hình 2.7: Khn dạng gói tin IPv4/ IPv6 Dưới bảng so sánh khn dạng IPv4 IPv6 có đặc điểm giống khác nhau: Các trạng thái khuôn dạng Sự khác biệt khuôn dạng IPv6 IPv4 Phiên bản(Version) Cùng trường với số phiên khác Độ dài gói tin tính theo 32 bit(tiêu đề Được loại bỏ IPv6 IPv6 khơng chứa trường Hồng Ngọc Toàn H07VT -TD 46 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Tổng quan IPv6 Length) Tiêu đề Length tiêu đề IPv6 ln ln cố định 40 byte Mỗi tiêu đề mở rộng có kích thước cố định có địa riêng Kiểu dịch vụ(Type of Service) Được thay trường Traffic Class Dộ dài tồn gói tin(Total Length) Được thay trường Payload Length kích thước trọng tải Identification, Fragmentation, Được loại bỏ IPv6 Thơng tin phân mảnh khơng có tiêu đề IPv6 Nó chứa tiêu đề mở rộng phân mảnh Fragment Offset Thời gian sống gói tin(Time to Được thay trường Hop Limit live) Cho biết giao thức sử dụng tầng Được thay trường Next Header trên(Protocol) Kiểm tra lỗi cho đầu goistin(tiêu đề Được loại bỏ IPv6 Trong IPv6 việc phát Checksum) lỗi cấp độ bit cho gói IPv6 thực lớp liên kết Địa nguồn(Source Address) Trường giống khác địa IPv6 có 128 bit Địa đích(Destination Address) Trường giống khác địa IPv6 có 128 bit Lựa chọn(Options) Được loại bỏ IPv6 IPv4 options thay IPv6 extension header Bảng 2.3: So Sánh khn dạng gói tin IPv4/ IPv6 2.4.3 Các tiêu đề mở rộng IPv6 Tiêu đề IPv4 bao gồm tất option Vì thế, định tuyến trung gian phải kiểm tra tồn chúng xử lý chúng chúng diện Điều làm giảm hiệu suất vận chuyển việc chuyển gói IPv4 Với IPv6, option phân phát chuyển sang tiêu đề mở rộng Tiêu đề mở rộng phải xử lý định tuyến trung gian tiêu đề mở rộng Hop-by-Hop Option Điều tăng tốc độ xử lý tiêu đề tăng khả xử lý chuyển tiếp RFC 2460 định nghĩa tiêu đề mở rộng IPv6 sau phải hỗ trợ tất node IPv6: Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 47 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Tổng quan IPv6 - Hop-by-Hop Option tiêu đề - Destination Options tiêu đề - Routing tiêu đề - Fragment tiêu đề - Authentication tiêu đề - Encapsulation Security Trọng tải tiêu đề Trong gói IPv6 thơng thường khơng có mặt tiêu đề mở rộng Nếu việc điều khiển đặc biệt yêu cầu định tuyến trung gian đích nhiều tiêu đề mở rộng thêm vào host gửi Mỗi tiêu đề mở rộng có phạm vi 64 bit Các tiêu đề mở rộng có kích thước thay đổi chứa trường tiêu đề Extension Length phải dùng đệm cần để chắn kích thước chúng bội số 2.5 Kết Luận Trong chương 2, đồ án giới thiệu dạng địa chỉ, cấu trúc đánh địa IPv6, qua thấy khác biệt thay đổi địa IPv6 Đây phiên thiết kế nhằm khắc phục hạn chế IPv4 bổ sung tính cần thiết hoạt động dịch vụ mạng hệ sau Chương đề cập đến việc triển khai mạng IPv6 mạng sử dụng IPv4 Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 48 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 Chương 3: CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI TỪ IPv4 SANG IPv6 3.1 Triển khai mạng IPv6 IPv4 3.1.1 Các vấn đề chung IPv6 giao thức Internet thiết kế nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển dịch vụ mở rộng không gian địa mạng Internet, đồng thời khắc phục hạn chế khác IPv4 không hỗ trợ tính “ mở” giao thức, dịch vụ QoS, chức bảo mật Tuy nhiên hai giao thức IPv4 IPv6 khơng thực tương thích với Mặt khác, hệ thống IPv4 phát triển mạnh mẽ hình thành mạng Internet tồn cầu có quy mơ rộng lớn kiến trúc mạng dịch vụ mạng Do vậy, tương lai gần chuyển đổi mạng từ IPv4 sang IPv6 Để triển khai mạng IPv6 hiệu thiết thực, nhà thiết kế đưa giải pháp triển khai mạng IPv6 mạng IPv4 3.1.2 Mục đích Thách thức mà IPv6 phải đối mặt khả chuyển đổi “ trọn vẹn” gói tin IPv6 từ định dạng theo giao thức IPv6 sang IPv4 để từ vận chuyển hạ tầng mạng IPv4; hầu hết thiết bị kết nối mạng Internet thiết kế cho IPv4 Để thực yêu cầu này, trình triển khai IPv6 phải đảm bảo tính linh động cách tối đa, điều lại mâu thuẫn với quy mô rộng lớn mạng Internet Do vậy, coi điểm q trình thiết kế IPv6, đảm bảo thành công mạng IPv6 Không đảm bảo u cầu khơng có thành cơng mạng IPv6 Ví dụ: Trước có vài giao thức thiết kế để thử thay TCP/IP, XTP thành công khơng có khả chạy song song (dual stack), hay khơng có tính tương thích lẫn họ giao thức cũ Những tính giao thức này, không đủ thuyết phục để người sử dụng chuyển sang dùng IPv6 vậy, với đặc tính ưu việt so với IPv4 chưa đủ để thuyết phục người dùng bỏ mạng IPv4 để xây dựng mạng IPv6, cần phải đảm bảo tính tương thích sở chức IPv4 q trình chuyển đổi sang IPv6 Hồng Ngọc Toàn H07VT -TD 49 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 Để triển khai mạng IPv6 có phương thức diễn đồng thời xây dựng mạng IPv6 hạ tầng mạng IPv4 nay, sau thay dần mạng IPv4 Mục đích chế chuyển đổi đảm bảo số chức sau: • Đảm bảo thực đặc tính ưu việt mạng IPv6 so với mạng IPv4 • Tận dụng hạ tầng sẵn có mạng IPv4 giai đoạn chuyển tiếp sang mạng IPv6 • Tăng cường khả nâng cấp triển khai Việc chuyển đổi host/bộ định tuyến không bị phụ thuộc vào • Tối thiểu hố phụ thuộc trình nâng cấp Một điều kiện bắt buộc để nâng cấp host với IPv6 hệ thống DNS server phải nâng cấp DNS dịch vụ hỗ trợ việc tìm kiếm địa phục vụ cho ứng dụng khác Cách thức cài đặt cấu hình DNS server IPv6 trình bày phần thử nghiệm Các điều kiện định tuyến hỗ trợ giao thức định tuyến BGP4+, hỗ trợ IPv6 … chưa phải bắt buộc • Gán cấp phát loại địa thuận tiện Khi hệ thống IPv4 cài đặt gán địa IPv4; mặt khác địa IPv4 tập của địa IPv6, tiếp tục sử dụng với địa IPv4 sẵn có Chỉ gán địa IPv6 thật cần thiểt cho kết nối tới 6Bone tuân theo kế hoạch phân bổ địa tổ chức • Giá thành khởi điểm thấp Vì khơng cần chuẩn bị cần thiết để nâng cấp hệ thống từ IPv4 sang IPv6 triển khai hệ thống IPv6 Cơ chế thực hoàn toàn IPv4 có Cơ chế chuyển đổi IPv6 kết hợp trạm IPv6 làm việc với trạm IPv4 nới Internet địa IPv4 khơng cịn tồn tại, cho phép trạm IPv6 IPv4 không gian giới hạn để làm việc sau Các chế đảm bảo khoản đầu tư to lớn người dùng việc xây dựng hệ thống mạng IPv4 đồng thời triển khai mạng IPv6 3.2 Các chế chuyển đổi Hiện số lượng mạng IPv4 lớn; hầu hết dịch vụ giao dịch mạng dựa hạ tầng mạng IPv4; xuất nhiều chế chuyển đổi cho phép kết nối host IPv6 qua mạng IPv4 Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 50 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 Việc xây dựng lại giao thức tầng Internet mơ hình TCP/IP dẫn đến nhiều thay đổi Trong vấn đề thay đổi lớn IPv6 với IPv4 việc thay đổi cấu trúc địa Sự thay đổi ảnh hưởng đến vấn đề sau: • Ảnh hưởng tới hoạt động giao thức tầng ( Tầng giao vận tầng ứng dụng) • Ảnh hưởng tới phương thức định tuyến Mặt khác , yêu cầu quan trọng việc triển khai IPv6 phải thực mục tiêu ban đầu đề thiết kế giao thức IPv6 : IPv6 phải làm việc môi trường sử dụng giao thức IPv4 Sẽ có tượng có host dùng IPv6 đồng thời tồn host IPv4 Đồng thời host “thuần” IPv6 phải giao tiếp với host IPv4 đảm bảo địa IPv4 có tính thống toàn cầu Do vậy, để đảm bảo thực tương thích IPv4 IPv6, nhà thiết kế IPv6 xây dựng số chế chuyển đổi khác Các chế chuyển đổi có đặc điểm chung sau: - Đảm bảo host/bộ định tuyến cài đặt IPv6 làm việc với IPv4 - Hỗ trợ khả triển khai host định tuyến hoạt động IPv6 với mục tiêu thay dần host hoạt động IPv4 - Có phương thức chuyển đổi dễ dàng, thực hiên cấp khác từ phía người dùng cuối tới người quản trị hệ thống, nhà quản lý mạng cung cấp dịch vụ Các chế tập giao thức thực host định tuyến, kèm theo phương thức gán địa triển khai, thiết kế để làm trình chuyển đổi Internet sang IPv6 làm việc với rủi ro Hiện nhà thiết kế IPv6 đưa chế chuyển đối cho phép kết nối IPv6 IPv4 sau: • Dual Ip layer: chế đảm bảo host/bộ định tuyến cài đặt IPv4 IPv6 tầng Internet Layer kiến trúc TCP/IP • IPv6 tunnel qua IPv4: Cơ chế thực đóng gói gói tin IPv6 theo chuẩn giao thức IPv4 để mang gói tin kiến trúc IPv4 Có loại tunneling cài đặt sẵn (Configured) tự động (Automantic) Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 51 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 • 6to4: Cơ chế hoạt động dựa host IPv4 sẵn có địa IPv4 từ xây dựng địa IPv6 có cấu trúc đặc biệt; host sử dụng chế không cần phải thông qua ISP có hỗ trợ IPv6 3.2.1 Lớp IP song song (Dual IP layer) Cơ chế đảm bảo host/bộ định tuyến cài đặt giao thức IPv4 IPv6 Với chế “ song song” này, hoạt động host/bộ định tuyến hồn tồn tương thích với IPv4 IPv6 Theo chế này, IPv6 tồn với IPv4 dùng sở hạ tầng IPv4 Sự lựa chọn để sử dụng ngăn xếp (lựa chọn giao thức lớp TCP/IP) dựa vào thông tin cung cấp dịch vụ qua DNS server Hình 3.1: Minh họa chế Dual IP layer 3.2.2 Đường hầm IPv6 qua IPv4 Cơ sở hạ tầng mạng Internet hoạt động IPv4 hoạt động ổn định có quy mơ rộng lớn Tận dụng khả này, nhà thiết kế IPv6 đưa giải pháp thực chế tunneling (đường hầm) IPv4 Hình3.2: Minh họa chế đường hầm Có hai loại chế Tunneling sau: Automatic Configured Tunneling Cả hai chế khác việc định địa cuối q trình đường hầm, cịn lại hoạt động hai chế giống + Điểm khởi tạo đường hầm (điểm đóng gói tin) tạo tiêu đề IPv4 đóng gói truyền gói tin đóng gói Hồng Ngọc Toàn H07VT -TD 52 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 + Node kết thúc q trình đường hầm (điểm mở gói) nhận gói tin đóng gói, xóa bỏ phần tiêu đề IPv4, sửa đổi số trường tiêu đề IPv6 xử lý phần liệu gói tin IPv6 + Node đóng gói cần trì thơng tin trạng thái q trình đường hầm Ví dụ tham số MTU để xử lý gói tin IPv6 bắt đầu thực đường hầm Vì số lượng tiến trình đường hầm tăng lên số lượng lớn, thơng tin thường lặp lại sử dụng kĩ thuật đệm loại bỏ cần thiết Hình3.3: Cơ chế đóng gói thực đường hầm Hồng Ngọc Tồn H07VT -TD 53 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 Hình3.4: Cơ chế mở gói thực đường hầm 3.2.2.1 Đường hầm tự động(Automatic Tunneling) Với phương thức tunneling này, địa đích gói tin đóng gói IPv4 xác định địa đích gói tin IPv6 Do vậy, địa đích gói tin IPv6 đóng gói phải có dạng địa IPv4 tương thích với IPv6 (IPv4 compability IPv6) Đối với gói tin IPv6 mà địa đích dạng địa khơng có dạng tương thích IPv4 khơng thể thực automatic tunneling Cơ chế Automatic Tunneling thường sử dụng cần thực kết nối với host với mạng IPv6 thời gian ngắn, tình ngẫu nhiên Các thơng số liên quan đến Automatic Tunneling • Khả ứng dụng: host • Yêu cầu giao thức IPv4: Yêu cầu có kết nối IPv4 site • Yêu cầu địa IPv4: tối thiểu có địa IPv4 • u cầu giao thức IPv6: khơng cần thiết • Yêu cầu địa IPv6: đại dạng IPv4 compabile • Yêu cầu host: cài đặt dual satck IPv4/IPv6 • Yêu cầu route: none 3.2.2.2 Đường hầm cài đặt sẵn(Configured Tunneling) Với phương thức tunneling này, địa mở gói định thơng tin cấu hình node đóng gói Đối với tunnel dạng này, node phải lưu địa trạm cuối (các trạm mở gói end-point) Khi gói IPv6 chuyển qua tunnel này, địa endpoint cấu hình cho giống với địa đích phần tiêu đề gói tin IPv4 đóng gói Các thơng số u cầu chế Configured Tunneling sau: • Khả ứng dụng :site • Yêu cầu giao thức IPv4: kết nối site sử dụng IPv4 • Địa IPv4: tối thiểu có địa IPv4 site • u cầu giao thức IPv6: khơng cần thiết • u cầu địa IPv6: khơng cần thiết Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 54 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 • Yêu cầu host: IPv6 stack IPv4/IPv6 stack • Yêu cầu định tuyến: IPv4/IPv6 định tuyến 3.2.3 6to4 Hình 3.5: Cơ chế to4 Hiện nay, để triển khai mạng IPv6 tổ chức IGTRANs (Ipng Transition Working Group - nhóm thuộc IETF) đưa giải pháp thứ ba để triển khai mạng IPv6 IPv4 chế 6to4 Một hạn chế lớn hai chế (cơ chế dual – stack chế tunneling) với khách hàng cuối (end- user site) để kết nối với mạng IPv6 cần phải lựa chọn ISP có hỗ trợ dịch vụ IPv6 để giải vấn đề liên quan đến cấp phát địa tunneling Mặt khác phương pháp hạn chế khó khăn chế tunneling hoạt động tạo, quản lý, trì cấu hình tunneling phương pháp tunneling Yêu cầu: • Một host phải có địa IPv4 • Để đảm bảo hoạt động xác 6to4 topo mạng phức tạp, tất host IPv6 phải đảm bảo thuật tốn sau có giá trị: Đó thuật tốn liên quan đến lựa chọn địa thực gửi gói tin IPv6 Vì ta biết node gán nhiều dạng địa IPv6 khác Do vây, dịch vụ tên miền DNS khai triển nhiều ghi tương ứng với địa IPv6 khác host Thuật tốn lựa chọn địa đảm bảo tập địa IPv6 trả host thực query DNS server lựa chọn địa có dạng tiền tố 2002::/16 tập địa trả để gửi gói tin IPv6 kết nối host Hồng Ngọc Tồn H07VT -TD 55 Đồ án tốt nghiệp đại học Cơ chế chuyển đổi từ Ipv4 sang IPv6 3.3 Kết Luận Trong chương này, đồ án giới thiệu chế chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 như: Triển khai mạng IPv6 IPv4, chế chuyển đổi Dual Ip layer, IPv6 tunnel qua IPv4, 6to4 Trong thời gian đầu phát triển, kết nối IPv6 cần thực sở hạ tầng mạng lưới IPv4 Mạng Ipv6 IPv4 song song tồn thời gian dài Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 56 Đồ án tốt nghiệp đại học Kết luận KẾT LUẬN Qua Đồ án tốt nghiệp, em nghiên cứu vấn đề cấu trúc địa IPv4, địa IPv6, nguồn tài nguyên IPv4 ngày cạn kiệt cần thiết địa IPv6 tương lai Đồng thời từ tập trung nghiên cứu chế chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 Qua giúp em hiểu rõ cách thức liên kết Internet Việc phát triển thêm phiên địa đáp ứng nhu cầu phát triển cơng nghệ thơng tin Q trình triển khai phiên địa phiên địa có sẵn khơng đơn giản, để ứng dụng hiệu vào thực tế cần phải nghiên cứu chi tiết Sau thời gian tìm hiểu, em hồn thành đồ án với số nội dung sau: - Giới thiệu tổng quan IPv4: Đi sâu vào khía cạnh cấu trúc địa IPv4, khn dạng gói tin IPv4, giải pháp định tuyến theo địa IPv4, vấn đề cạn kiệt nguồn tài nguyên IPv4 chế triển khai mạng IPv6 - Giới thiệu tổng quan IPv6: Tập trung vào đặc điểm IPv6 từ làm rõ khác biệt IPv4 IPv6 Phân tích để làm bật ưu điểm IPv6 khơng gian địa chỉ, định dạng tiêu đề - Tìm hiểu chế chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6: Triển khai mạng IPv6 mạng IPv4, chế chuyển đổi (lớp IP song song, đường hầm IPv6 qua IPv4, 6to4) Trong trình làm Đồ án tốt nghiệp, cố gắng thời gian trình độ có hạn nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận góp ý bảo thầy bạn để em hồn thiện thêm kiến thức Một lần nữa, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo Th.S Nguyễn Thị Thu Hằng tận tình bảo em trình học tập làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Hoàng Ngọc Toàn Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 57 Đồ án tốt nghiệp đại học Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Trọng Minh- Giáo trình Định Tuyến Trong Mạng Viễn Thông Cấu trúc địa Internet download : http://manguon.com/EBook.aspx?EBookGID=4544 Các vấn đề triển khai mạng IPv6 download : http://manguon.com/EBook.aspx?EBookGID=4544 Introduction to IP Version - Microsoft Corporation Published: September 2003 Updated: March 2004 Vấn đề cạn kiệt địa IPv4 chế chiển khai mạng IPv6 download http://ipv6.vn Nguyễn Thị Hà, đồ án tốt nghiệp: “Triển khai MPLS VPN IPv6(6VPE)”, học viện Cơng nghệ Bưu Chính Viễn Thơng ,2009 Nguyễn Tuấn Anh, đề tài nghiên cứu khoa học: “Các phương thức đường hầm IPv6 qua IPv4”, học viện Công nghệ Bưu Chính Viễn Thơng ,2008 [8] Số lượng địa IPv4 tiêu thụ khu vực APNIC từ năm 2000 trở lại download http://www.apnic.net [9] Số lượng địa IPv4(theo đơn vị 8) cấp từ APNIC số quốc gia vùng lãnh thổ qua năm download http://www.apnic.net [10] Các khuyến nghị chuẩn bị cho tình trạng hết địa IPv4 tính cần thieetscuar việc triển khai địa IPv6 Nhật Bản lấy tại: http://www.jpnic.net/en/research/IPv4exhaustion_trans-pub.pdf [11] Khuyến nghị triển khai địa IPv6 NIC Mexico lấy tai: http://www.nic.mx/es/Noticias_2?NEWS=220 [12] Chính sách thúc đẩy phát triển IPv6 Mỹ download tại: http://www.whitehouse.gov/omb/memoranda/fy2005/m05-22.pdf [13] Chính sách thúc đẩy phát triển IPv6 Malaysia download tại: http://www.nav6.usm.my Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD 58 Đồ án tốt nghiệp đại học Hoàng Ngọc Toàn H07VT -TD Tài liệu tham khảo 59 ... viễn thông em mạnh dạn chọn đề tài ? ?Cơ chế chuyển đổi IPv4 sang IPv6? ?? Trong đồ án tốt nghiệp đề cập đến số vấn đề cần nghiên cứu: Địa IPv4/ IPv6, cấu trúc, phương pháp đánh địa chỉ, cách thức sử... dạng gói tin IPv4/ IPv 46 Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD Đồ án tốt nghiệp đại học Hồng Ngọc Tồn – H07VT-TD Danh mục hình vẽ bảng biểu Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan Ipv4 LỜI NÓI... 48 Chương 3: CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI TỪ IPv4 SANG IPv6 49 3.1 Triển khai mạng IPv6 IPv4 49 3.1.1 Các vấn đề chung 49 3.1.2 Mục đích 49 3.2 Các chế chuyển đổi