Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu về đặc điểm, cấu trúc IPv6 và các ưu điểm của nó

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là mộttập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việctruyền dữ liệu, và cung cấp cho các

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với nền công nghệ thông tin đã phát triển mạnh mẽ và rộngkhắp ở mọi nơi trên toàn thế giới Với nhu cầu tìm kiếm và trao đổi thôngtin đã làm mạng internet phát triển nhanh chóng cả về quy mô lẫn chấtlượng các công nghệ truyền dẫn

Địa chỉ IPv4 được thiết kế có chiều dài 32 bit và có thể cung cấpkhoảng 4 tỉ địa chỉ cho hoạt động mạng toàn cầu Địa chỉ IPv4 đã đồnghành với việc phát triển như vũ bão của hoạt động Internet trong hơn haithập kỉ qua Song nguồn tài nguyên IPv4 đã cạn kiệt trước tốc độ tiêu thụquá nhanh của toàn cầu với địa chỉ IP cố định Bên cạnh sự thiếu hụt nguồnIPv4, xu hướng hội nhập mạng viễn thông và Internet với khái niêm mạngthế hệ mới “ Next Generation Network ” đã khiến IPv4 bộc lộ một số hạnchế trong cấu trúc thiết kế, khiến những nhà nghiên cứu, những tổ chức tiêuchuẩn hóa chịu trách nhiệm về hoạt động mạng toàn cầu nhận thấy cần có

sự phát triển lên một tầm cao hơn của giao thức Internet IPv6 ( InternetProtocol version 6 ) là phiên bản địa chỉ Internet mới, được thiết kế để thaythế cho phiên bản IPv4, với hai mục đích cơ bản:

- Tạo ra một số lượng lớn địa chỉ IP để hoạt động internet phát triểnmạnh mẽ hơn đảm bảo nhu cầu của con ngươi trên toàn thế giới.Thay thếcho nguồn IPv4 cạn kiệt

- Khắc phục các nhược điểm trong thiết kế của địa chỉ IPv4

- Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, em nghiên cứu về: Đặc điểm, cấutrúc IPv6 và các ưu điểm của nó

Do thời gian và kiến thức có hạn nên đồ án không tránh khỏi nhữngthiếu sót, em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến và giúp đỡ của thầy

cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IP VÀ TCP/IP

1.1 Giao thức TCP/IP

TCP/IP ( Transmission Control Protocol/ Internet Protocol ), là một bộcác giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức, giao thức mà internet vàhầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó TCP/IP dùng choquá trình truyền và sửa lỗi đối với các dữ liệu Bộ giao thức này được đặt tên

theo hai giao thức chính của nó là TCP ( Giao thức Điều khiển Giao vận ) và

IP ( Internet Protocol ).

TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầngnhư hình 1:1

 Tầng truy cập mạng (Network Access Layer)

 Tầng Internet (Internet Layer)

 Tầng giao vận (Host-to-Host Transport Layer)

 Tầng ứng dụng (Application Layer)

OSI TCP/IP

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là mộttập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việctruyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ đượcđịnh nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn.

Về mặt logic, các tầng trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệutrừu tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệuthành các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý

Hình 1 2: TCP/IP và các giao thức tương ứng

Tầng truy cập mạng:

Tầng truy cập mạng là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP Nó cũngđược gọi là lớp Host-to-Network Bao gồm các liên kết vật lý như các thiết bị

Card và chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động,truy nhập đường truyền vật lý qua các thiết bị card mạng đó.

Tầng Internet:

Tầng Internet ( còn gọi là tầng mạng ) xử lý quá trình truyền gói tin trênmạng từ nguồn đến được đích Giao thức của tầng này bao gồm: IP( InternetProtocol ), ICMP ( Internet Control Message Protocol ), IGMP( InternetGroup Message Protocol)

Tầng giao vận:

Tầng giao vận điều khiển luồng giữa hai trạm thực hiện các ứng dụngcủa tầng trên Tầng này có hai giao thức chính: TCP( Transmission ControlProtocol ) và UDP ( User Datagram Protocol )

TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơchế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thíchhợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time-out

để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảotính tin cậy nên tầng trên sẽ không quan tâm đến nữa

UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửicác gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đếnđược tới đích Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên

Tầng ứng dụng:

Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiếntrình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rấtnhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là: Telnet; Sửdụng trong việc truy cập mạng từ xa, FTP( File Transfer Protocol ): Dịch vụtruyền tệp, Email: dịch vụ thư điện tử, WWW ( World Wide Web )

điểu khiển được gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy rangược lại, dữ liệu được truyền từ tầng dưới lên và qua mối tầng thì phầnheader tương ứng được lấy đi khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không cònphần header như hình 1:3.

Data

Network

Interface

Ethernet Header

IP Header

TCP Header

Data Ether

net

Hình 1 3: Đóng gói dữ liệu trong TCP/IP

Trong hình vẽ này ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệu được mang cácthuật ngữ khác nhau:

Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng dữ liệu được gọi là StreamTrong tầng giao vận, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầng dưới gọi làTCP segment

Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IPdatagram

Trong tầng truy cập mạng, dữ liệu được truyền đi gọi là frame

1.2 Giao thức liên mạng IP

Giao thức IP là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máychủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liên mạng chuyển mạch gói

Dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối được gọi là cácgói Cụ thể, IP không cần thiết lập các đường truyền trước khi một máy chủgửi các gói tin cho một máy khác mà trước đó nó chưa từng liên lạc với.

Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo ( còn gọi

là cố gắng cao nhất ), nghĩa là nó hầu như không đảm bảo gì về gói dữ liệu.

Gói dữ liệu có thể đến nơi mà không còn nguyên vẹn, nó có thể đến khôngtheo thứ tự ( so với các gói khác được gửi giữa hai máy nguồn và đích đó ), nó

có thể bị trùng lặp hoặc bị mất hoàn toàn Nếu một phần mềm ứng dụng cầnđược bảo đảm, nó có thể được cung cấp từ nơi khác, thường từ các giao thứcgiao vận nằm phía trên IP

Các thiết bị định tuyến liên mạng chuyển tiếp các gói tin IP qua các mạngtầng liên kết dữ liệu được kết nối với nhau Việc không có đảm bảo về gửi dữliệu có nghĩa rằng các chuyển mạch gói có thiết kế đơn giản hơn ( Lưu ý rằngnếu mạng bỏ gói tin, làm đổi thứ tự hoặc làm hỏng nhiều gói tin, người dùng

sẽ thấy hoạt động mạng trở nên kém đi Hầu hết các thành phần của mạng đều

cố gắng tránh để xảy ra tình trạng đó Đó là lý do giao thức này còn được gọi

là cố gắng cao nhất Tuy nhiên, khi lỗi xảy ra không thường xuyên sẽ không

có hiệu quả đủ xấu đến mức người dùng nhận thấy được )

Giao thức IP rất thông dụng trong mạng internet công cộng ngày nay.Giao thức tầng mạng thông dụng nhất ngày nay là IPv4; Đây là giao thức IPphiên bản 4 IPv6 được sử dụng kế tiếp IPv4 do Internet đã cạn kiệt địa chỉIPv4 Do IPv4 sử dụng 32 bit để đánh địa chỉ ( tạo được khoảng 4 tỷ địa chỉ );IPv6 dùng địa chỉ 128 bit, cung cấp tối đa khoảng 3.4×1038 địa chỉ Các phiênbản từ 0 đến 3 hoặc bị hạn chế, hoặc không được sử dụng Phiên bản 5 đượcdùng làm giao thức dòng thử nghiệm Còn có các phiên bản khác, nhưng

Trên Internet thì địa chỉ IP của mỗi người là duy nhất và nó sẽ đại diệncho chính người đó, địa chỉ IP được sử dụng bởi các máy tính khác nhau đểnhận biết các máy tính kết nối giữa chúng.

1.2.1 Cấu trúc IP ( hình 1.4 )

Version

Headerlength

Type of

Time To

Source AddressDestination AddressOptions and Padding

Hình 1.4: Khuôn dạng gói tin IP

Version ( 4 bits ): Chỉ phiên bản hiện hành của IP được cài đặt

IHL ( 4 bits ): Chỉ độ dài phần header tính theo đơn vị từ

Type of Service ( 8 bits ): Đặc tả tham số về yêu cầu dịch vụ

Total length ( 16 bits ): Chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tính theo byte.Dựa vào trường này và trường header length ta tính được vị trí bắt đầu của dữliệu trong IP datagram

Indentification ( 16 bits ): Là trường định danh, cùng các tham số khácnhư địa chỉ nguồn ( Source address ) và địa chỉ đích ( Destination address ) để

định danh duy nhất cho mỗi datagram được gửi đi bởi một trạm Thôngthường phần định danh được tăng thêm một khi một datagram được gửi đi.

Flag ( 3 bits ): Các cờ,sử dụng trong khi phân đoạn các datagram

- Bit 0: Reseved ( chưa sử dụng, có giá trị 0 )

- Bit 1: ( DF) =0: Bị phân đoạn

=1: Không phân đoạn

- Bit 2: (MF) =0: Phân đoạn cuối

sẽ bị hủy bỏ và sẽ không báo lại cho trạm gửi

Protocol ( 8 bits ): Chỉ giao thức tầng trên kế tiếp

Header Checksum ( 16 bits ): Để kiểm soát lỗi cho vùng IP header

Source address ( 32 bits ): Địa chỉ IP trạm đích

Option ( độ dài thay đổi ): Khai báo các tùy chọn do người gửi yêu cầu,thường là:

1.2.2 IPv4 ( Internet Protocol version 4 )

IPv4 là giao thức Internet phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển củacác giao thức Internet Đây là phiên bản đầu tiên của IP được sử dụng rộng rãi.IPv4 cùng với IPv6 ( giao thức Internet phiên bản 6 ) là nòng cốt của giao tiếpinternet Hiện tại, IPv4 vẫn là giao thức được triển khai rộng rãi nhất trong bộgiao thức của lớp internet

`

Hình 1.4.1 :cấu trúc ip v4

IPv4 là giao thức hướng dữ liệu, được sử dụng cho hệ thống chuyểnmạch gói Đây là giao thức truyền dữ liệu hoạt động dựa trên nguyên tắc tốtnhất có thể, trong đó, nó không quan tâm đến thứ tự truyền gói tin cũng nhưkhông đảm bảo gói tin sẽ đến đích hay việc gây ra tình trạng lặp gói tin ở đíchđến Việc xử lý vấn đề này dành cho lớp trên của chồng giao thức TCP/IP.Tuy nhiên, IPv4 có cơ chế đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu thông qua sử dụngnhững gói kiểm tra

IPv4 sử dụng 32 bits để đánh địa chỉ, theo đó, số địa chỉ tối đa có thể sửdụng là 4,294,967,296 (232) Tuy nhiên, do một số được sử dụng cho các mụcđích khác như: Cấp cho mạng cá nhân ( xấp xỉ 18 triệu địa chỉ ), hoặc sử dụnglàm địa chỉ quảng bá (xấp xỉ 16 triệu), nên số lượng địa chỉ thực tế có thể sử

dụng cho mạng Internet công cộng bị giảm xuống Với sự phát triển khôngngừng của mạng Internet, nguy cơ thiếu hụt địa chỉ đã được dự báo, tuy nhiên,nhờ công nghệ NAT (Network Address Translation - Chuyển dịch địa chỉmạng) tạo nên hai vùng mạng riêng biệt: Mạng riêng và Mạng công cộng, địachỉ mạng sử dụng ở mạng riêng có thể dùng lại ở mạng công công mà không

hề bị xung đột, qua đó trì hoãn được vấn đề thiếu hụt địa chỉ

Header của gói tin IPv4 bao gồm 13 trường, trong đó 12 trường là bắtbuộc Trường thứ 13 ( được tô màu đỏ trong bảng ) là tùy chọn, đúng với têncủa nó:Options Các trường này trong header được lưu trữ với byte có ý nghĩacao ( the most significant byte ) ở địa chỉ thấp ( big endian ), nói cách khác bit

có ý nghĩa cao luôn ở địa chỉ thấp Bit quan trọng nhất là bit số 0, vì vậytrường phiên bản ( version ) được lưu trong 4 bit đầu tiên của byte đầu tiên

0 Version Header

length

DiferentiatedServices

Total Length

64 Time to Live Protocol Header Checksum

160 Options ( if Header Length>5 )

Hình 1 5: Header của IPv4

- Version( Phiên bản ): Trường đầu tiên trong header của gói tin IPchính là trường phiên bản dài 4 bit Với IPv4, nó có giá trị bằng 4

- Header Length (Độ lớn của header): Trường thứ hai ( 4 bit ) là độ

header Giá trị nhỏ nhất cho trường này là 5, do đó gói tin có độ dài là 5×32 =

160 bit Vì đây là số 4 bit nên độ dài lớn nhất có thể được của gói tin là 15 từ (15×32 bit ) tức là 480 bit

- Differentiated Services ( Phân biệt dịch vụ ): Ban đầu được địnhnghĩa là trường TOS, hiện tại trường này được định nghĩa là differentiatedservices và trong để phù hợp với IPv6 Các công nghệ mới xuất hiện yêu cầucác dòng dữ liệu thời gian thực ( real-time data streaming ) và do đó trường

DS sẽ được sử dụng Ví dụ voice over IP ( VoIP ) được dùng để trao đổi dữliệu là tiếng nói

1.3 Những hạn chế của IPv4

Giao thức tầng mạng trong bộ giao thức TCP/IP hiện tại đang là IPv4( Internet- working protocol verision 4 ) IPv4 cung cấp truyền thông host-to-host giữa những hệ thống trên Internet Mặc dù IPv4 được thiết kế khá tốt, sựthông đại thông tin đã tiến triển từ lúc khởi đầu IPv4 vào những năm 1970,nhưng IPv4 có những điểm yếu khiến cho nó không đồng bộ cho sự phát triểnnhanh của Internet như sau:

- IPv4 có 2 level cấu trúc địa chỉ ( netid và hostid ) phân nhóm vào 5 lớp( A, B, C, D và E ) Sự sử dụng những ô địa chỉ là không hiệu quả Ví dụ nhưkhi có một tổ chức được cấp cho 1 địa chỉ lớp A, 16 triệu địa chỉ từ ô địa chỉđược phân phối duy nhất cho tổ chức sử dụng Nếu 1 tổ chức được cấp cho 1địa chỉ lớp C, mặt khác chỉ có 256 địa chỉ được phân phối cho tổ chức, đâykhông phải là một số đủ Cũng vậy, nhiều triệu địa chỉ bị lãng phí trong nhóm

D và E Phương thức phân địa chỉ này đã dùng hết những ô địa chỉ của IPv4,

và mau chóng sẽ không còn địa chỉ nào còn để cấp cho bất kỳ một hệ thốngmới nào muốn kết nối vào Internet Mặc dù sách lược subnet và supernet đãgiảm bớt những vấn đề về địa chỉ, nhưng subnet và suprnet đã làm cho đườngtruyền trở lên khó khăn hơn

- Internet phải thích nghi được với sự chuyển giao audio và video thờigian thực Loại chuyển giao này yêu cầu những sách lược trì hoãn ít nhất và sựđặt trước của tài nguyên không được cung cấp trong thiết kế.

- Internet phải thích nghi được với sự mã hoá và sự chứng nhận của dữliệu cho một số ứng dụng Không một sự mã hoá và sự chứng nhận nào đượccung cấp trong IPv4

Để khắc phục thiếu sót trên IPv6 được biết đến như là IPng ( Internet working Protocol, next generation – Giao thức Internet thế hệ kế tiếp ), và hiện nay đã thành một tiêu chuẩn

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TRÚC IPV6

2.1 Cấu trúc địa chỉ IPv6

2.1.1 Cơ bản về địa chỉ IPv6

Một địa chỉ gồm có 16 bytes, đó là 128 bít độ dài Kiểu ký hiệu dấu ( : )trong hệ đếm 16 ( Hexadecimal Colon Notation ):

Để làm cho những địa chỉ trở nên có thể đọc được nhiều hơn, IPv6 trìnhbày rõ trong kiểu ký hiệu dấu ( : ) trong hệ đếm 16 Trong kiểu ký hiệu này,

128 bít được chia thành 8 phần, mỗi phần rộng 2 byte 2 byte trong kiểu kýhiệu hệ đếm 16 yêu cầu 4 chữ số trong hệ đếm 16 này Vì thế cho nên địa chỉgồm có 32 chữ số trong hệ đếm 16 với mỗi 4 chữ số một lại có một dấu “ : ”

Do đó cơ chế nén địa chỉ được dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loạiđịa chỉ dạng này Ta không cần viết các số 0 ở đầu các nhóm, nhưng những số

0 bên trong thì không thể xoá

IPv6 cho phép giảm lớn địa chỉ và được biểu diễn theo ký pháp CIDR

Ví dụ: Biểu diễn mạng con có độ dài tiền tố 80 bít:

Hình 2 4: Địa chỉ kiểu CIDR

2.1.2 Không gian địa chỉ

Không gian địa chỉ có độ dài lớn hơn IPv4 ( 128 bít so với 32 bít ) do đócung cấp không gian địa chỉ lớn hơn rất nhiều Trong khi không gian địa chỉ

32 bít của IPv4 cho phép khoảng 4 tỉ địa chỉ, không gian địa chỉ IPv6 có thể

có khoảng 6.5x1023 địa chỉ trên mỗi mét vuông bề mặt trái đất Địa chỉ IPv6

128 bít được chia thành các miền phân cấp theo trật tự trên Internet Nó tạo ranhiều mức phân cấp và linh hoạt trong địa chỉ hoá và định tuyến hiện không

có trong IPv4

Không gian địa chỉ có nhiều mục đích khác nhau Người ta thiết kế địachỉ IP đã chia không gian địa chỉ thành hai phần, với phần đầu được gọi làkiểu tiền tố Phần giá trị tiền tố này cho biết mục đích của địa chỉ Những mã

số được thiết kế sao cho không có mã số nào giống phần đầu của bất kỳ mã sốnào khác Do đó không có sự cố khi một địa chỉ được trao kiểu tiền tố có thể

dễ dàng xác định được Hình 2.5 sau cho chúng ta thấy dạng của địa chỉ IPv6:

128 bit

Kiểu tiền tố Phần còn lại của địa chỉ

Hình 2.5: Cấu trúc đơn giản của địa chỉ

Không gian IPv6 được chia trên cơ sở các bít đầu trong địa chỉ Trường

có độ dài thay đổi bao gồm các bít đầu tiên trong địa chỉ gọi là “Tiền tố định dạng” ( Format Prefix – FP )

Cơ chế phân bổ địa chỉ như bảng 2.1 sau:

dạng

Tỷ lệ trongkhông gian địa chỉ

Dự phòng cho địa chỉ NSAP 0000 001 1/128

Dự phòng cho địa chỉ IPX 0000 010 1/128

Bảng 2.1: Phân bố địa chỉ IPv6

* Ghi chú: Hiện đã loại bỏ .

2.1.3 Cấp phát địa chỉ IPv6

2.1.3.1 Địa chỉ trên cơ sở người cung cấp

Địa chỉ trên cơ sở người cung cấp được sử dụng chung bởi một host bìnhthường như một địa chỉ unicast Định dạng địa chỉ được diễn tả như sau:

128 bit

010Type ID Provider ID Subscriber ID Subnet ID Node ID

Hình 2.6: Địa chỉ Unicast trên cơ sở người cung cấp

Những trường cho địa chỉ người dùng trên cơ sở cung cấp như sau :

- Chứng thực kiểu ( Type indentifier ): Trường 3 bít này định nghĩa

những địa chỉ như là 1 địa chỉ trên cơ sở người cung cấp

- Chứng thực đăng ký ( Registry indentifier ): Trường 5 bít này trình

bày chi nhánh đã đăng ký địa chỉ Hiện thời thì có 3 trung tâm địa chỉ đượcđịnh nghĩa:

RIPE- NCC ( mã 01000 ): Tại Châu Âu

INTERNIC ( mã 11000 ): Tại Bắc Mỹ

APNIC ( mã 10100 ): Tại Châu Á - Thái Bình Dương

- Chứng thực ( Provider indentifier ): Trường độ dài tuỳ biến này xác

nhận nhà cung cấp ( provider ) cho truy cập internet 16 bit độ dài là khuyếncáo đối với trường này

- Chứng thực thuê bao ( Subscriber indentifier ): Khi một tổ chức đặt

mua Internet dài hạn thông qua 1 nhà cung cấp, nó được cấp phát một thẻnhận dạng người đặt mua ( Subscriber indentification ), 24 bít độ dài làkhuyến cáo đối với trường này

- Chứng thực Subnet ( Subnet indentifier ): Mỗi subscriber có thể có

nhiều subnetwork khác nhau, và mỗi network có thể có nhiều chứng thực.Chứng thực subnet định nghĩa một network cụ thể dưới khu vực củasubscriber 32 bít độ dài là khuyến cáo đối với trường này

- Chứng thực None ( None indentifier ): Trường cuối cùng định nghĩa

nhận dạng giao điểm kết nối tới subnet Độ dài 8 bít là khuyến cáo với trườngnày để làm nó thích hợp với địa chỉ link 48 bít ( vật lý ) được sử dụng bởiEthernet Trong tương lai địa chỉ link này có lẽ sẽ giống địa chỉ vật lý node

Chúng ta có thể nghĩ về một điạ chỉ cung cấp trung tâm như một đẳngcấp chứng thực có một số tiền tố Như những gì thấy ở hình 2.6, mỗi tiền tốđịnh nghĩa một cấp bậc của hệ thống Kiểu tiền tố định nghĩa kiểu, tiền tố địnhnghiã một cách duy nhất về nhà cung cấp bậc đăng ký, tiền tố nhà cung cấpđịnh nghĩa một cách duy nhất về nhà cung cấp, tiền tố subnet định nghĩa mộtcách duy nhất về subscriber, và tiền tố subnet định nghĩa một cách duy nhất vềsubnet.

subnet

subscriber

provider

ProviderIndentifier

SubscriberIndentifier

SubnetIndentifier

Node Indentifier

Hình 2.7: Hệ thống địa chỉ

2.1.3.2 Địa chỉ dự trữ (Reserved Address)

- Địa chỉ không xác định ( Unspecified Address ): Đây là một địa chỉ mà

phần không phải tiền tố chỉ chứa chữ số 0 Nói một cách khác phần còn lạicủa địa chỉ gồm toàn zero Địa chỉ này được sử dụng khi host không hiểu đượcđịa chỉ của chính nó và gửi một câu hỏi thăm để tìm địa chỉ của nó Tuy nhiêntrong câu hỏi thăm phải định nghĩa một địa chỉ nguồn Địa chỉ không xác định

có thể được sử dụng cho mục đích này Chú ý là địa chỉ không thể được sửdụng làm địa chỉ đích.

Địa chỉ này được trình bày trong hình 2.8:

8 bit 120 bit

00000000 Tất cả toàn bit 0

Hình 2.8: Địa chỉ không xác định

- Địa chỉ vòng ngược ( Loopback Address ): Đây là một địa chỉ được sử

dụng bởi một host để kiểm tra nó mà không cần vào mạng Trong trường hợpnày một thông điệp được tạo ra ở tầng ứng dụng nó gửi tới tầng chuyển tải và

đi qua tầng mạng Tuy nhiên thay vì đi đến mạng vật lý nó trở lại tầng chuyểntải và đi qua tầng ứng dụng Địa chỉ này rất hữu dụng cho việc kiểm tra nhữnggói phần mềm chức năng trong tầng này trước khi thậm chí cả việc kết nốimáy tính vào mạng Địa chỉ được mô tả trong hình 2.9 dưới đây gồm có tiền tố

0000 0000 và theo sau là 119 bit 0 và 1 bit 1

8 bít 120 bít

00000000 00000000000000 0000000000000001

Hình 2 9: Địa chỉ vòng ngược

- Địa chỉ IPv4: Những gì chúng ta thấy được trong suốt quá trình chuyển

đổi từ địa chỉ IPv4 và IPv6, host có thể sử dụng địa chỉ IPv4 của nó đã đượcnhúng vào địa chỉ IPv6 Có hai định dạng địa chỉ được thiết kế cho mục đíchnày: Thích ứng ( compatible ) và hoạ đồ ( mapped )

- Địa chỉ thức ứng ( Compatile Address ): Là một địa chỉ của 96 bit 0

theo sau 32 bit của địa chỉ IPv4 Địa chỉ này được sử dụng khi một máy tính

sử dụng IPv6 muốn gửi một thông điệp sang một máy tính sử dụng IPv6 Tuynhiên gói tin phải đi qua một miền mà ở đó mạng vẫn sử dụng IPv4 Ngườigửi sử dụng địa chỉ thích ứng IPv4 để làm cho thuận tiện việc chuyển gói tinqua miền sử dụng IPv4.

Thí dụ: Địa chỉ IPv4 là 2.13.17.14 (định dạng dấu “ ” trong hệ đếm 10)được chuyển thành 0::020D:110E (định dạng dấu “ : ” trong hệ đếm 16) Địachỉ IPv4 được thêm 96 bít 0 để tạo ra địa chỉ IPv6 128 bít

- Địa chỉ hoạ đồ ( Mapped Address ): Gồm 80 bít 0 theo sau là 16 bít 1

sau nữa là 32 bít của địa chỉ IPv4 Địa chỉ này được sử dụng khi một máy tínhvẫn sử dụng IPv4 Gói tin du lịch phần lớn qua mạng IPv6 nhưng sau hết đượcchuyển tới một host sử dụng IPv4 Địa chỉ IPv4 được thêm 16 bít 1 và 80 bít 0

để tạo địa chỉ IPv6 128 bít

8 bit 88 bit 32 bit

00000000 Tất cả toàn bít 0 Địa chỉ IPv4

a Địa chỉ thích ứngĐịa chỉ IPv6 Địa chỉ IPv4

Địa chỉIPv4

a.Địa chỉ họa đồĐịa chỉ IPv6 Địa chỉ IPv4

0::020D:110E b.Chuyển đổi địa chỉ 2.13.17.14

Hình 2.11: Địa chỉ họa đồ

Một điều thú vị về địa chỉ thích ứng và địa chỉ hoạ đồ là chúng đượcthiết kế bằng một cách mà khi tính toán “ checksum ” chúng ta có thể sử dụnghoặc địa chỉ nhúng hoặc địa chỉ đầy đủ vì những bít 0 hoặc bít 1 thêm vào làbội của 16, không có bất kỳ một tác động nào lên việc tính toán checksum.Địa chỉ này quan trọng vì nếu địa chỉ của gói tin được chuyển từ IPv6 sangIPv4 bởi router, việc tính toán checksum sẽ không được tính toán

2.1.3.3 Địa chỉ cục bộ ( Local Address )

Đây là các địa chỉ sử dụng tiền tố ( 1111 1110 ) :

- Địa chỉ link cục bộ ( Link local Address): Những địa chỉ này được sử

dụng khi một mạng LAN muốn sử dụng giao thức internet nhưng không kếtnối Internet vì lý do an ninh Kiểu địa chỉ này sử dụng tiền tố 1111 1110 10.Đại chỉ link cục bộ đựơc sử dụng trong mạng độc lập và không có ảnh hưởngchung nào Không ai ở ngoài mạng độc lập này có thể gửi thông điệp đếnnhững máy tính gia nhập một mạng sử dụng những địa chỉ này

10 bit 70 bit 48bit

1111111010 Tất cả toàn bit 0 Địa chỉ Node

Hình 2.12: Địa chỉ link cục bộ (Link Local Addres)

- Địa chỉ site cục bộ ( Site Local Address ): Những địa chỉ này được sử

dụng nếu như một site có một số mạng sử dụng giao thức internet nhưngkhông kết nối internet vì những lý do an ninh Kiểu địa chỉ này sử dụng tiền tố

1111 1110 11 Địa chỉ site cục bộ được sử dụng trong mạng độc lập và không

có ảnh hưởng chung nào Không ai ở ngoài mạng độc lập này có thể gửi thông

10 bit 38 bit 32 bit 48 bit

111111101

0

Tất cả toàn bit0

Địa chỉ Subnet Địa chỉ Node

Hình 2.13: Địa chỉ Site cục bộ ( Site Local Address)

2.1.3.4 Địa chỉ Multicast

Địa chỉ multicast được sử dụng để định nghĩa cho một nhóm các hostthay vì chỉ một Tất cả đều sử dụng tiền tố “ 1111 1111 ” trong trường đầutiên Trường thứ hai là cờ ( flag ) định nghĩa một nhóm địa chỉ hoặc cố địnhhoặc tạm thời Một nhóm địa chỉ cố định được định nghĩa bởi nhà cầm quyềnInternet và có thể truy cập bất cứ lúc nào Một nhóm địa chỉ tạm thời, nói mộtcách khác được sử dụng một cách tạm thời Hệ thống tham dự vào một hộinghị từ xa có thể sử dụng một nhóm tạm thời Trường thứ ba định nghĩa phạm

vi hoạt động của nhóm địa chỉ

Hình 2.14: Địa chỉ Multicast

2.1.3.5 Địa chỉ Anycast

Anycast Address là địa chỉ đặc biệt có thể gán cho nhiều interface, gói tinchuyển đến Anycast Address sẽ được vận chuyển bởi hệ thống Routing đếnInterface gần nhất Hiện nay, địa chỉ Anycast được sử dụng rất hạn chế, rất íttài liệu nói về cách sử dụng loại địa chỉ này Hầu như địa chỉ Anycast chỉ đượcdùng để đặt cho Router, không đặt cho Host, lý do là bởi vì hiện nay địa chỉnày chỉ được sử dụng vào mục đích cân bằng tải

Ví dụ : Khi một nhà cung cấp dịch vụ mạng có rất nhiều khách hàngmuốn truy cập dịch vụ từ nhiều nơi khác nhau, nhà cung cấp muốn tiết kiệmnên chỉ để một Server trung tâm phục vụ tất cả, họ xây dựng nhiều Router kếtnối khách hàng với Server trung tâm, khi đó mỗi khách hàng có thể có nhiềucon đường để truy cập dịch vụ Nhà cung cấp dịch vụ đặt địa chỉ Anycast chocác Interfaces là các Router kết nối đến Server trung tâm, bây giờ mỗi kháchhàng chỉ việc ghi nhớ và truy cập vào một địa chỉ Anycast thôi, tự động họ sẽđược kết nối tới Server thông qua Router gần nhất Đây thật sự là một cách xử

lý đơn giản và hiệu quả

2.1.4 Định dạng gói tin trong IPv6

Gói tin trong IPv6 được thấy như trong hình 2.15 Mỗi gói tin bao gồmmột vùng header nền tảng bắt buộc theo sau bởi payload Payload gồm có haiphần: Những vùng Header mở rộng tuỳ ý chọn và dữ liệu từ tầng cao hơn.Vùng Header nền tảng chiếm giữ 40 byte, trong khi đó những vùng Header

mở rộng và dữ liệu từ tầng cao hơn chứa đến 65535 byte thông tin

Hình 2.15: Định dạng gói tin IPv6

Hình 2.16: Định dạng một đơn vị dữ liệu IPv6

Vùng header nền tảng trong hình 2.16 trên cho ta thấy nó có 8 trường,những trường này mô tả như sau:

- Phiên bản ( VER- version ): Trường 4 bít này định nghĩa số phiên bản

của IP Với IPv6 giá trị là 6

- Quyền ưu tiên ( Trafic Class ): Trường 4 bít này định nghĩa sự ưu tiên

của những gói tin đối với sự tắc nghẽn giao thông

- Nhãn lưu lượng ( Flow lable ): Nhãn lưu lượng là một trường 3 byte –

24 bit được thiết kế để cung cấp sự điều khiển đặc biệt đối với những lưulượng đặc biệt của dữ liệu

- Độ dài Payload ( Payload Length ): Trường độ dài Payload 2 byte này

được định nghĩa độ dài tổng cộng của đơn vị dữ liệu IP trừ vùng Header nềntảng

- Vùng Header kế tiếp ( Next Header ): Vùng Header kế tiếp là một

trường 8 bít định nghĩa một đầu mục mà theo sau vùng Header nền tảng trongđơn vị dữ liệu Vùng header kế tiếp là một trong những vùng mở rộng tuỳ ýlựa chọn được sử dụng bởi IP hoặc vùng Header cho một giao thức tầng caohơn như UDP hay TCP Mỗi vùng Header mở rộng lại có chứa trường này

Bảng 2.2 cho chúng ta thấy những giá trị của vùng Header kế tiếp

Mã số Vùng Header kế tiếp

02617434450515960

Tùy chọn nhảy từng bước mộtICMP

TCPUDPRouting nguồn

Sự phân miếngPayload bảo mật mã hoá

Sự chứng thựcTrống ( Không vùng Header kế tiếp )Tùy chọn đích

Bảng 2.2: Giá trị của vùng Header kế tiếp

- Giới hạn nhảy ( Hop Limit ): Trường giới hạn nhảy 8 bít này phục vụ

cho mục đích tương tự trường TTL trong IPv4

- Địa chỉ nguồn ( Source Address ): Trường địa chỉ nguồn là một điạ chỉ

Internet 16 byte ( 128 bit ) mà xác minh nguồn bản gốc của đơn vị dữ liệu

- Địa chỉ đích ( Destination Address ): Trường địa chỉ đích là một địa chỉ

Internet 16 byte ( 128 bit) mà thường xác minh đích cuối cùng của đơn vị dữliệu Tuy nhiên nếu router nguồn được sử dụng thì trường này sẽ chứa địa chỉcủa router kế tiếp

Trường quyền ưu tiên của gói tin IPv6 định nghĩa quyền ưu tiên của từnggói tin có quan hệ với những gói tin khác trong cùng một nguồn Ví dụ khimột trong hai đơn vị dữ liệu liên tiếp phải bị loại bỏ đi vì chật chội, đơn vị dữliệu có quyền ưu tiên nhỏ hơn sẽ bị loại bỏ IPv6 chia giao thông ( traffic ) làm

hai loại: Điều khiển tắc nghẽn ( congestion- controlled ) và điều khiển khôngtắc nghẽn ( nocongestion- controlled ).

Giao thông điều khiển tắc nghẽn ( congestion- controlled traffic ): Nếu

một nguồn tự điều chỉnh giao thông chậm lại khi có tắc nghẽn, giao thông sẽgán cho giao thông điều khiển tắc nghẽn Ví dụ như giao thức TCP sử dụnggiao thức cửa sổ trượt ( Sliding window protocol ), có thể dễ dàng đáp ứnggiao thông Trong giao thông điều khiển tắc nghẽn nó được hiểu là những góitin có thể đến chậm hoặc thậm chí mất hoặc được nhận ngoài yêu cầu Dữ liệuđiều khiển tắc nghẽn được cấp phát quyền ưu tiên từ 0 đến 7 được thể hiện ởbảng 2.3 sau:

Quyền ưu tiên Mô tả

Dự trữGiao thông dữ liệu tham dự khối tới

Dự trữGiao thông tương giaoGiao thông điều khiển

Bảng 2.3: Quyền ưu tiên

Các quyền ưu tiên được mô tả như sau:

- Không có giao thông cụ thể ( No specific traffic ): Quyền ưu tiên 0được cấp phát cho gói tin khi tiến trình không định nghĩa một ưu tiên nào

- Giao thông dữ liệu không được quan tâm ( unattended data tranffic ):Nếu người sử dụng đang không đợi dữ liệu sẽ được nhận, gói tin sẽ đượcquyền ưu tiên hai Email thuộc nhóm này Một người sử dụng gửi email chongười sử dụng khác, nhưng người nhận không biết email đó sẽ đến sớm Thêmvào email thường được lưu trữ trước khi được gửi đi.

- Giao thông dữ liệu tham dự khối lớn ( Attended bulk data tranffi ): Giaothức mà chuyển phần lớn dữ liệu khi người sử dụng đang đợi nhận dữ liệu ( cóthể trì hoãn ) được quyền ưu tiên bốn FTP và HTTP thuộc nhóm này

- Giao thông tương giao ( Interactive tranffic ): Giao thức dạng nhưTELNET cần sự tương giao với người sử dụng cấp sự tương giao với ngườisử dụng được cấp ưu tiên cao thứ 2 (6) trong nhóm

- Giao thông điều khiển (Control traffic): Giao thông diều khiển đượcquyền ưu tiên cao nhất (7) trong loại này Giao thức routing như OSPF và RIP

và giao thức quản trị SNMP sử dụng quyền ưu tiên này

Giao thông điều khiển không tắc nghẽn ( Noncongestion- controlled tranffic ): Kiểu này gán cho kiểu giao thông mà chờ đợi một sự hoãn lại nhỏ

nhất Loại bỏ gói tin không phải là tốt Sự chuyển giao lại trong hầu hết tìnhhuống là có thể thi hành được Nói một cách khác nguồn không sửa lại nóthích nghi với sự tắc nghẽn Audio và video thời gian thực là những ví dụ điểnhình cho dạng giao thông này

Quyền ưu tiên từ 8 đến 15 được cấp phát cho giao thông điều khiển

không tắc nghẽn Mặc dù ở đây không có bất kỳ một sự cấp phát chuẩn đặcbiệt nào cho loại dữ liệu này, quyền ưu tiên thường được cấp phát dự vào sốlượng của dữ liệu nhận có thể bị tác động bởi việc loại bỏ gói tin Dữ liệuchứa ít sự rườm rà ( như audio và video chất lượng thấp ) có thể được đưa mộtquyền ưu tiên cao hơn ( 15 ) Dữ liệu chứa nhiều sự rườm rà ( như video vàaudio chất lượng cao ) có thể bị đưa 1 quyền ưu tiên thấp hơn ( 8 )

Nhãn lưu lượng ( Flow Lable ):

Một dãy các gói tin được gửi từ một nguồn riêng đến đích riêng, cần sựđiều khiển đặc biệt từ router gọi là lưu lượng của những gói tin Sự kết hợpcủa địa chỉ nguồn và giá trị của nhãn lưu lượng định nghĩa một cách duy nhấtmột lưu lượng của những gói tin

Đối với router một lưu lượng là một dãy các gói tin chia sẻ cùng đặc tínhnhư là việc di chuyển cùng một đường, sử dụng cùng một nguồn, có cùng kiểu

an toàn vv… Một router mà hỗ trợ sự điều khiển của nhãn lưu lượng có mộtbảng nhãn lưu lượng Bảng này có một mục vào cho mỗi nhãn lưu lượng hoạtđộng, mỗi mục định nghĩa một dịch vụ được yêu cầu bởi nhãn lưu lượngtương ứng Khi router nhận được một gói tin nó tra cứu bảng nhãn lưu lượngcủa nó để tìm mục vào tương ứng cho giá trị nhãn lưu lượng được định nghĩatrong gói tin Sau đó nó cung cấp cho gói tin những dịch vụ đã đề cập trongmục vào Tuy nhiên chú ý là nhãn lưu lượng tự nó không cung cấp thông tincho những mục vào của bảng nhãn lưu lượng, thông tin được cung cấp bởinhững thứ khác như là tuỳ chọn nhảy từng bước một hay những giao thứckhác

Trong hình thức đơn giản nhất của nó, một nhãn lưu lượng có thể đượcsử dụng để tăng tốc một tiến trình của một gói tin bởi một router Khi routernhận được gói tin thay vì xem bảng tìm đường và đi đến thuật toán tìm đường

để định nghĩa địa chỉ của bước nhảy kế tiếp, nó có thể dễ dàng được nhìn thấytrong một bảng nhãn lưu lượng cho bước nhảy kế tiếp

Trong hình thức rắc rối hơn của nó một nhãn lưu lượng có thể được sửdụng để hỗ trợ quá trình chuyển giao audio và video thời gian thực Audio vàvideo thời gian thực một cách đặc biệt trong hình thức kĩ thuật số đòi hỏi

dữ liệu thời gian thực sẽ không bị tạm hoãn do thiếu nguồn Sự sử dụng dữliệu thời gian thực và chỗ đặt trước của những nguồn đòi hỏi những giao thứckhác như là giao thức thời gian thực ( Real- Time Protocol- RTP ) hay giaothức đặt trước nguồn ( Resource Reservation Protocol- RRP ) trong bổ sungcủa IPv6.

Để cho phép những hiệu quả sử dụng của nhãn lưu lượng ba điều luậtđược đưa ra :

- Nhãn lưu lượng được cấp phát cho một gói tin bởi một host gốc Nhãn

là một số bất kì từ 1 đến 224-1 Nó sẽ không sử dụng lại một nhãn lưu lượngcho một lưu lượng mới khi lượng đang tồn tại vẫn hoạt động

- Nếu như một host không hỗ trợ nhãn lưu lượng, nó sẽ đặt trường này là

0 Nếu như một router không hỗ trợ nhãn lưu lượng, nó đơn giản sẽ phớt lờ đi

- Tất cả những gói tin thuộc cùng một lưu lượng có thể có cùng nguồn,cùng đích, cùng sự ưu tiên và cùng những tuỳ chọn

2.1.5 Vùng Header mở rộng

Độ dài của vùng header được bố trí 40 byte Tuy nhiên, để đem đến nhiềuchức năng hơn cho đơn vị dữ liệu IP vùng header nền tảng có thể cho theo sauđến 6 vùng header mở rộng Nhiều vùng header này là những tuỳ chọn trongIPv4

Địa chỉ nguồnĐịa chỉ đích

Vùng Header kế tiếp Độ dài vùng Header