BÁO CÁO-NGHIÊN CỨU IPV4-AMP-IPV6

Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa Lời cảm ơn Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo thạc sỹ Hà Mạnh Đào đã trực tiếp hớng dẫn chúng em xây dựng và hoàn thành đồ án. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trung tâm công nghệ cao Bách Khoa HTC đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 06 năm 2005 Học viên Nguyễn Quốc Tuấn Tạ Hoàng Anh Nguyễn Thị Thuý Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 1 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa Lời giới thiệu Phiên bản IPv6 là một phiên bản mới của Internet. Nó đợc xây dựng trên cơ sở của giao thức IPv4 nhằm tận dụng các u điểm và khắc phục hạn chế của IPv4. Thay đổi của IPv6 chủ yếu sau: Mở rộng khong gia dia chi .: IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bít, không gian địa chỉ lớn của IPv6 đợc thết kế dự phòng đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xơng sống Internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Tính biến đổi đợc lộ trình nhiều sắc thái đợc cải thiện gần thêm một phạm vi giải quyết tới những địa chỉ nhiều sắc thái. Sự đơn giản hoa khuôn dạng đầu mục (Header): Header của IPv6 đợc thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt đợc bằng cách chuyển các trờng không quan trọng và các trờng lựa chọn sang các header mở rộng đợc đặt phía sau của IPv6 header. Khuôn dạng header mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các ruoter. Tiến bộ hỗ trợ cho những mở rộng và những tuỳ chọn: Thay đổi trong cách mà những tuỳ chọn đầu mục IP đợc mã hoá kể cả hiệu quả hơn đẩy tới ít hơn những giới hạn về khó khăn trên những tuỳ chọn mới trong tơng lai. Khả năng ghi nhãn luồng: Một khả năng mới đợc thêm để cho phép sự ghi nhãn của những gói thuộc về tới giao thông chảy đặc biệt cho ngời gửi nào những yêu cầu đặc biết điều khiển, nh không mặc định chất lợng của dịch vụ hoặc thời gian thực dịch vụ. Những khả năng chứng thự và riêng t: Những mở rộng để chứng thực sự toàn vẹn dữ liệu đợc chỉ rõ cho IPv6. Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 2 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa Chơng 1 Những hạn chế của IPv4 và đặc điểm của IPv6 1.1 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 đợc thiết kế khá tốt, sự thông đại thông tin đã tiến triển từ lúc khởi đầu IPv4 vào những năm 1970, nhng IPv4 có những sự thiếu hụt khiến cho nó không đồng bộ cho sự phát triển nhanh của Internet, gồm những thứ 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 nh khi cos một tổ chức đợc cấp cho 1 địa chỉ lớp A, 16 triệu địa chỉ từ ô địa chỉ đợc phân phối duy nhất cho tổ chức sử dụng. Nếu 1 tổ chức đợc cấp cho 1 địa chỉ lớp C, mặt khác chỉ có 256 địa chỉ đợc phân phối cho tổ chức, đây không phải là một số đủ. Cũng vậy, nhiều triệu địa chỉ bị lãng phí trong nhóm D và E. Phơng 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 thống mới nào muốn kết nối vào Internet. Mặc dù sách lợc subnet và supernet đã giảm bớt những vấn đề về địa chỉ, nhng subnet và suprnet đã làm cho đờng truyền trở lên khó khăn hơn. + Internet phải thích nghi đợc với sự chuyển giao audio và video thời gian thực. Loại chuyển giao này yêu cầu Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 3 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa những sách lợc trì hoãn ít nhất và sự đặt trớc của tài nguyên không đợc cung cấp trong thiết kế. + Internet phải thích nghi đợc với sự mã hoá và sự chứng nhận của dữ liệu cho một số ứng dụng. Không một sự mã hoá và sự chứng nhận nào đợc cung cấp trong IPv4. - Để khắc phục thiếu sót trên IPv6 đợc biết đến nh là IPng (Internet working Protocol, next generation), đợc đề xớng và nay là một chuẩn. 1.2 Đặc điểm của IPv6: - Trong IPv6 giao thức Internet đợc cải tiến một cách rộng lớn để thích nghi đợc sự phát triển không biết trớc đợc của Internet. Định dạng và độ dài của những địa chỉ IP cũng đợc thay đổi với những gói định dạng. Những giao thức liên quan, nh ICMP cũng đựơc cải tiến. Những giao thức khác trong tầng mạng nh ARP, RARP, IGMP đã hoặc bị xoá hoặc có trong giao thức ICMPv6. Những giao thức tìm đ- ờng nh RIP, OSPF cũng đợc cải tiến khả năng thích nghi với những thay đổi này. Những chuyên gia truyền thông dự đoán là IPv6 và những giao thức liên quan với nó sẽ nhanh chóng thay thế phiên bản IP hiện thời. Thế hệ mới của IP hay IPv6 có những u điểm nh sau: 1.2.1 Không gian địa chỉ lớn IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bít. Mặc dù 128 bít có thể tạo hơn 3,4*10 38 tổ hợp, không gian địa chỉ của IPv6 đợc thiết kế dự phòng đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xơng sống internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Các địa chỉ hiện đang phân bổ để sử dụng chỉ chiếm một lợng nhỏ và vẫn còn thừa rất nhiều địa chỉ sẵn sàng cho sử dụng trong tơng lai. Với không gian địa chỉ lớn này, các kỹ thuật bảo tồn địa chỉ nh NAT sẽ không còn cần thiết nữa. 1.2.2 Địa chỉ phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả Các địa chỉ toàn cục của Ipv6 đợc thiết kế để tạo ra một hạ tầng định tuyến hiệu qủa, phân cấp và có thể tổng quát hoá dựa trên sự phân cấp thờng thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế. Trên mạng Internet dựa trên IPv6, các router mạng xơng sống Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 4 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa (backbone) có số mục trong bảng định tuyến nhỏ hơn rất nhiều. 1.2.3 Khuôn dạng header đơn giản hoá - Header của IPv6 đợc thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt đợc bằng cách chuyển các trờng không quan trọng và các trờng lựa chọn sang các header mở rộng đợc đặt phía sau của IPv6 header. Khuôn dạng header mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các router. 1.2.4 Tự cấu hình địa chỉ Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình địa chỉ stateful nh khả năng cấu hình server DHCP và tự cấu hình địa chỉ stateless (không có server DHCP). Với tự cấu hình địa chỉ dạng stateless, các trạm trong liên kết tự động cấu hình chúng với địa chỉ IPv6 của liên kết (địa chỉ cục bộ liên kết) và với địa chỉ rút ra từ tiền tổ đợc quảng bá bởi router cục bộ. Thậm trí nếu không có router, các trạm trên cùng một liên kết có thể tự cấu hình chúng với các địa chỉ cục bộ liên kết và giao tiếp với nhau mà không phải thiết lập cấu hình thủ công. 1.2.5 Khả năng xác thực và bảo mật an ninh Tích hợp sẵn trong thiết kế IPv6 giúp triển khai dễ dàng đảm bảo sự tơng tác lẫn nhau giữa các nút mạng. 1.2.6 Hỗ trợ tốt hơn về chất lợng dịch vụ QoS Lu thông trên mạng đợc phân thành các luồng cho phép sử lý mức u tiên khác nhau tại các router. 1.2.7 Hỗ trợ tôt hơn tính năng di động Khả năng di động MobileIP tận dụng đợc các u điểm của IPv6 so với IPv4. 1.2.8 Khả năng mở rộng Thiết kế của IPv6 có dự phòng cho sự phát triển trong tơng lai đồng thời dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu. 1.3 Cấu trúc địa chỉ IPv6 Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 5 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa 1.3.1 Địa chỉ IPv6 Một địa chỉ gồm có 16 byte, đó là 128 bít độ dài. Kiểu ký hiệu dấu 2 chấm trong hệ đếm 16 ( Hexadecimal Colon Notation): Để làm cho những địa chỉ trở nên có thể đọc đợc nhiều hơn, IPv6 trình bầy rõ trong kiểu ký hiệu dấu 2 chấm trong hệ đếm 16. Trong kiểu ký hiệu này, 128 bít đợc chia thàng 8 phần, mỗi phần rộng 2 byte. 2 byte trong kiểu ký hiệ hệ đếm 16 yêu cầu 4 chữ số trong hệ đếm 16 này. Vì thế cho nên địa chỉ gồm có 32chữ số trong hệ đếm 16 với mỗi 4 chữ số một lại có một dấu : chấm(Hình1) 128 bít= 16 bytes= 32chữ số trong hệ đếm 16 FDEC : : 7654 3210 ADBF 2922 FFFF Hình 1: Địa chỉ IP phiên bản 6 ( IPv6 Address) *Su rút gọn: + Mặc dù là địa chỉ IP ngay cả khi ở trong định dạnh hệ số đếm 16, vẫn rất dài, nhiều chữ số 0 trong một địa chỉ. Thí dụ: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A Do đó cơ chế nén địa chỉ đợc dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa chỉ dạng này. Ta không cần viết các số 0 ở đầu các nhóm, nhng những số 0 bên trong thì không thể xoá. Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 6 111111101111101100 111111111111 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa Cha rút gọn 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A Đã rút gọn 1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A Hình 2 : Sự rút gọn địa chỉ (Abbreviated Address) Hơn nữa ta có thể sử dụng ký hiệu :: để chỉ một chuỗi các số 0. Tuy nhiên ký hiệu trên chỉ đợc sử dụng một lần trong một địa chỉ. Địa chỉ IP có độ dài cố định, ta có thể tính đợc số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn. Ta có thể áp dụng ở đầu hay ở cuối địa chỉ. Cách viết này đặc biệt có lợi khi biểu diễn các địa chỉ multicast, loopback hay các điạ chỉ cha chỉ định. Cha rút gọn 1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A Đã rút gọn 1080::8:800:200C:417A Hình 3: Sự rút gọn địa chỉ có số 0 liên tiếp (Abbreviated Address with consecutive zeros) Việc khôi phục lại sự rút gọn địa chỉ là rất đơn giản: thêm số 0 vào cho đến khi nhận đợc địa chỉ nguyên bản (4 chữ số trong 1 phần , 32 chữ số trong một địa chỉ) IPv6 cho phép giảm lớn địa chỉ và đợc biểu diễn theo ký pháp CIDR. Ví dụ: Biểu diễn mạng con có độ dài tiền tố 80 bít: Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 7 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa 1080:0:0:0:8::/80 Hình 4 : Địa chỉ CIDR ( CIDR Address) 1.3.2 Không gian địa chỉ Không gian địa chỉ có độ dài lớn hơn IPv4( 128 bít so với 32 bít) do đó cung 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 6.5*10 23 địa chỉ trên mỗi mét vuông bề mặt trái đất. Địa chỉ IPv6 128 bít đợc chia thành các miền phân cấp theo trật tự trên Internet. Nó tạo ra nhiều 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. Ngời ta thiết kế địa chỉ IP đã chia không gian địa chỉ thành 2 phần, với phần đầu đợc gọi là kiểu tiền tố. Phần giá trị tiền tố này cho bíêt mục đích của địa chỉ. Những mã số đợc thiết kế sao cho không có mã số nào giống phần đầu của bất kỳ mã số nào khác. Do đó không có sự nhập nhằng khi một địa chỉ đợc trao kiểu tiền tố có thể dẽ dàng xác định đợc. Hình 5 cho chúng ta thấy dạng của địa chỉ IPv6: 128 bít Biến Biến Kiểu tiền tố Phần cón lại của địa chỉ Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 8 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa Hình 5 : Cấu trúc địa chỉ ( Address Structure) Không gian IPv6 đợc chia trên cơ sở các bít đầu trong địa chỉ. Trờng 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 nh sau: Phân bố Tiền tồ định dạng Tỷ lệ trong không gian địa chỉ Dự phòng 0000 0000 1/256 Dự phòng 0000 0001 1/256 Dự phòng cho địa chỉ NSAP 0000 001 1/128 Dự phòng cho địa chỉ IPX 0000 010 1/128 Cha cấp phát 0000 011 1/128 Cha cấp phát 0000 1 1/32 Cha cấp phát 0001 1/16 Địa chỉ dựa trên vị trí địa lý ( Hiện đã loại bỏ) 001 1/8 Cha cấp phát 101 1/8 Cha cấp phát 110 1/8 Cha cấp phát 1110 1/16 Cha cấp phát 1111 0 1/32 Cha cấp phát 1111 10 1/64 Cha cấp phát 1111 110 1/128 Cha cấp phát 1111 1110 0 1/512 Địa chỉ liên kết cục bộ 1111 1110 10 1/1024 Địa chỉ site cục bộ 1111 1110 11 1/1024 Địa chỉ multicast 1111 1111 1/256 Hình 6 : Cơ chế phân bổ địa chỉ 1.3.3 Cấp phát địa chỉ IPv6 1.3.3.1 Địa chỉ unicast trên cơ sở ngời cung cấp Địa chỉ trên cơ sở ngời cung cấp đợc sử dụng chung bởi 1 host bình thờng nh 1 địa chỉ unicast. Định dạng địa chỉ đợc diễn tả nh sau: Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 9 Trung tâm phát triển CNTT-ĐHQG TP. Hồ chí minh Trung tâm đào tạo công nghệ cao Bách Khoa 128 bits 8 bits 3 bits 5 bits Hình 7: Địa chỉ trên cơ sở ngời cung cấp (Provider-based Address) Những trờng cho địa chỉ ngời dùng trên cơ sở cung cấp nh sau : + Chứng thực kiểu (Type indentifier): Trờng 3 bít này định nghĩa những địa chỉ nh là 1 địa chỉ trên cơ sở ngời cung cấp. + Chứng thực đăng ký (Registry indentifier) : Tr- ờng 5 bít này trình bày chi nhánh đã đăng ký địa chỉ. Hiện thời thì có 3 trung tâm địa chỉ đợc định nghĩa: RIPE- NCC (mã 01000): Tại Châu Âu. INTERNIC (mã 11000): Tại Bắc Mỹ. APNIC (mã 10100): Tại Châu á - Thái Bình Dơng + Chứng thực hà cung cấp (Provider indentifier): Trờng độ dài tuỳ biến này xác nhận nhà cung cấp (provider) cho truy cập Internet 16 bit độ dài là khuyến cáo đối với trờng này. Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào 10 0000 Cố định 0001 Tạm thời Provider Indentifler Subscriber Indentifler Subnet Indentifle r Node Indentifler 010 Registry [...]... một kiểu nh đã đợc mô tả trong ICMPv4 8 bít 8 bít 8 bít 8 bít Mã Tổng kiểm tra Thông tin khác Dựa vào Hình 34 : Khuôn dạng chung của thông điệp ICMP 2.1 Error Reporting (Báo cáo lỗi) Nh chúng ta thấy một trong nhiệm vụ chính của ICMP là báo cáo lỗi Năm kiểu lỗi đợc đa ra : Destination 36 Giáo viên hớng dẫn : Th.S Hà Mạnh Đào ... nghệ cao Bách Khoa Hình 32 : So sánh giữa mạng lới phiên bản 4 và 6 Trong ICMPv4 ta chia thông điệp ICMP thành 2 loại Nhng dù sao đi nữa mỗi loại cũng có nhiều kiểu thông điệp hơn trớc Thông điệp ICMP Báo cáo lỗi Truy vấn Hình 33 : Kiểu thông điệp ICMPv6 Mặc dù khuôn dạng chung của một thông điệp ICMP thì khác với mỗi kiểu thông điệp, 4 byte đầu tiên thì phổ biến cho tất cả nh đã chỉ ra trong hình 34... khiển của nhãn lu lợng có 1 bảng nhãn lu lợng Bảng này có 1 mục vào cho mỗi nhãn lu lợng hoạt động, mỗi mục định nghĩa 1 dịch vụ đợc yêu cầu bởi nhãn lu lợng tơng ứng Khi router nhận đợc 1 gói tin nó tra cứu bảng nhãn lu lợng của nó để tìm mục vào tơng ứng cho giá trị nhãn lu lợng đợc định nghĩa trong gói tin Sau đó nó cung cấp cho gói tin những dịch vụ đã đề cập trong mục vào Tuy nhiên chú ý là nhãn lu