Giao thức IP

Những kiến thức cơ bản nhất của giao thức iphttp://tailieu.vncty.com/

Giao thức IP (Internet Protocol - Giao thức Liên mạng) là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy chủ 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 các gói (packet hoặc datagram). Cụ thể, IP không cần thiết lập các đường truyền trước khi một máy chủ gửi 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 không theo 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 cần được bảo đảm, nó có thể được cung cấp từ nơi khác, thường từ các giao thức giao vận nằm phía trên IP. Các thiết bị định tuyến liên mạng chuyển tiếp các gói tin IP qua các mạng tầng liên kết dữ liệu được kết nối với nhau. Việc không có đảm bảo về gửi dữ liệu có nghĩa rằng các chuyển mạch gói có thiết kế đơn giản hơn. (Lưu ý rằng nếu 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; phiên bản từ 0 đến 3 hoặc bị hạn chế, hoặc không được sử dụng. Phiên bản 5 được dùng làm giao thức dòng (stream) thử nghiệm. Còn có các phiên bản khác, nhưng chúng thường dành là các giao thức thử nghiệm và không được sử dụng rộng rãi. Kề từ khi chính thức đựơc đưa vào sử dụng và được định nghĩa trong kiến nghị RFC791 năm 1981 đến nay, cho tới bây giờ phiên bản này vẫn đang được sử dụng rộng rãi và cũng đã góp phần tạo ra sự phát triển bùng nổ của các mạng máy tính. Network Information Center (NIC) Định tuyến và địa chỉ IP Có lẽ các khía cạnh phức tạp nhất của IP là việc đánh địa chỉ và định tuyến. Đánh địa chỉ là công việc cấp địa chỉ IP cho các máy đầu cuối, cùng với việc phân chia và lập nhóm các mạng con của các địa chỉ IP. Việc định tuyến IP được thực hiện bởi tất cả các máy chủ, nhưng đóng vai trò quan trọng nhất là các thiết bị định tuyến liên mạng. Các thiết bị đó thường sử dụng các giao thức cổng trong (interior gateway protocol, viết tắt là IGP) hoặc các giao thức cổng ngoài (external gateway protocol, viết tắt là EGP) để hỗ trợ việc đưa ra các quyết định chuyển tiếp các gói tin IP (IP datagram) qua các mạng kết nối với nhau bằng giao thức IP. Giao thức này hiện nay là rất phổ biến: internet protocol, song hành với PCI, hiện nay ở Việt Nam có công ty Ebiz đang rất thành công trong lĩnh vực này cùng với sự liên kết với tập đoàn FPT. Nói thêm về Router, hay thiết bị định tuyến hoặc bộ định tuyến, là một thiết bị mạng máy tính dùng để chuyển các gói dữ liệu qua một liên mạng và đến các đầu cuối, thông qua một tiến trình được gọi là định tuyến. Định tuyến xảy ra ở tầng 3 tầng mạng của mô hình OSI 7 tầng. Router dùng để làm gì : Theo cách nói thông thường, một router hoạt động như một liên kết giữa hai hoặc nhiều mạng và chuyển các gói dữ liệu giữa chúng. Router đưa vào bảng định tuyến (routing table) để tìm đường đi cho gói dữ liệu. Bảng định tuyến được quản trị mạng cấu hình tĩnh (static), nghĩa là được thiết lập 1 lần và thường do quản trị mạng nhập bằng tay, hoặc động (dynamic), nghĩa là bảng tự học đường đi và nội dung tự động thay đổi theo sự thay đổi của tô pô mạng. Một cách giúp xây dựng bảng định tuyến là theo hướng dẫn của CCNA. Router không phải một thiết bị chuyển mạch (network switch). Các lớp giao thức định tuyến :Dựa vào quan hệ của các dòng router với các hệ thống tự trị, có nhiều lớp giao thức định tuyến như sau: • Giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc xuất hiện ở những mạng không có hoặc ít phương tiện truyền dẫn. • Interior Gateway Protocols (IGPs) trao đổi thông tin định tuyến trong một AS. Các ví dụ thường thấy là: o IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) o EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) o OSPF (Open Shortest Path First) o RIP (Routing Information Protocol) o IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) Chú ý: theo nhiều tài liệu của Cisco, EIGRP không phân lớp như giao thức trạng thái kết nối. • Exterior Gateway Protocols (EGPs) định tuyến giữa các AS. EGPs gồm: o EGP (giao thức cũ để nối mạng Internet trước đây, bây giờ đã lỗi thời) o BGP (Border Gateway Protocol: phiên bản hiện tại, BGPv4, có từ khoảng năm 1995) Cấu trúc IPv4 IPv4 là địa chỉ IP dùng 32 bit chia thành 4 octet, mỗi octet có 8 bit tương đương với 1 byte. Mỗi octet được cách nhau bởi dấu "." và các bit được đánh dấu từ trái sang phải. IPv4 có 3 thành phần chính: Class bit Net ID Host ID Bit 1 32 Trong đó: Class bit là bit nhận dạng lớp Net ID là địa chỉ mạng Host ID là địa chỉ máy chủ Trong thực tế 32 bit này sẽ được biểu diễn bằng hệ thập phân để thuận tiện khi sử dụng. + Class ID Là những bit nhận dạng lớp. Trong IPv4 có 5 lớp: A,B,C,D,E (D,E chỉ dùng để nghiên cứu) Trong mỗi lớp người ta lấy số bit đánh dấu khác nhau. Ví dụ: Lớp A người ta lấy 1 bit đầu là 0, lớp B lấy 2 bit đầu là 10 và lớp C là 110 để đánh dấu lớp. Tất cả những bit này đều nằm trong octet 1. + Net ID Gồm các bit trong 1 hoặc nhiều octet tùy thuộc vào các lớp khác nhau để mã hóa địa chỉ. Trong lớp A: Người ta lấy các bit trong octet 1(trừ đi Class bit) để mã hoá Net ID => trong Class A chúng ta có 7 bit để mã hoá Net ID, tức là mã hoá được 2 7 =128 địa chỉ mạng. Trong lớp B: Người ta lấy các bit trong 2 octet 1 và 2(trừ Class bit) để mã hóa Net ID tức là có 14 bit mã hóa được 2 1 4=16384 địa chỉ mạng. Trong lớp C: tương tự Class A và B chỉ khác người ta lấy các bit trong 3 octet 1,2,3 để mã hóa mà thôi. + Host ID Tương ứng với mỗi lớp mà người ta lấy tất cả các bit còn lại để mã hóa Host ID. Ví dụ: • Class A có 24 bit đễ mã hóa Host ID (mã hóa được 2 2 4=16777216 địa chỉ. • Class B có 16 bit • Class C có 8 bit Như vậy, mỗi class có số lượng mạng và máy chủ thay đổi ít nhiều khác nhau tùy nhu cầu sử dụng mà phân chia. Để tránh tình trạng lãng phí do sự mất cân đối này người ta cho ra đời khái niệm Subnet Mask để giải quyết tình trạng trên. Không gian địa chỉ IPv4  Với 32 bit, địa chỉ IPv4 có thể tạo nên 232 con số định danh thiết bị. Tuy nhiên theo phương thức truyền tải thông tin theo giao thức Internet, không phải toàn bộ số đó được dùng để đánh số thiết bị mạng. Hơn nữa, địa chỉ IPv4 được thiết kế vào thời điểm số lượng thiết bị ít, vấn đề tiết kiệm không gian địa chỉ chưa được quan tâm. Ví dụ chỉ với mục đích cho chức năng loopback đã phải dung vùng địa chỉ 127.0.0.0/8.  Đối diện với thực trạng lượng địa chỉ IP tăng với tốc độ chóng mặt, người ta đã quy định trong không gian địa chỉ IPv4 một số vùng địa chỉ private với mục đích kết nối trong phạm vi nội bộ của 1 tổ chức ( site ) mà không định tuyến ra mạng toàn cầu. Như vậy các vùng địa chỉ này có thể được dùng trùng lặp ở nhiều mạng mà không gây ra hiện tượng xung đột định tuyến toàn cầu.  Hiện nay những vùng địa chỉ sau đây được quy định là địa chỉ private: _ 10.0.0.0/8 _ 172.16.0.0/12 _ 192.168.0.0/16 Việc sử dụng những vùng địa chỉ này nảy sinh nhu cầu kết nối những mạng địa chỉ private với mạng toàn cầu. Công nghệ biên dịch địa chỉ NAT ( Network Address Transmission ) của IPv4 được thiết kế để khắc phục vấn đề này. Tuy tiết kiệm không gian địa chỉ IPv4 nhưng mô hình NAT cũng có những nhược điểm lớn. Đặc biệt là khó thực hiện kết nối điểm – điểm và gây trễ, ảnh hưởng nhiều đến nhiều dạng dịch vụ ( mạng riêng ảo – VPN, dịch vụ thời gian thực. Làm khó khăn và ảnh hưởng tới nhiều dạng dịch vụ (VPN, dịch vụ thời gian thực). Thậm chí đối với nhiều dạng dịch vụ cần xác thực port nguồn/ đích, sử dụng NAT là không thể được. Trong khi đó, các ứng dụng mới hiện nay, đặc biệt các ứng dụng client-server ngày càng đòi hỏi kết nối trực tiếp end-to-end. Bên cạnh đó việc gói tin không được giữ nguyên tình trạng từ nguồn tới đích và bị can thiệp trong quá trình truyền tải dẫn đến tồn tại lỗ hổng bảo mật. Các hạn chế hiện tại của IPv4 Tuy nhiên đến thời điểm hiện tại, chính việc phát triển ồ ạt các ứng dụng và công nghệ cũng như các thiết bị di động khác đã làm bộc lộ những yếu điểm của IPv4: - Thiếu địa chỉ IP Theo tính toán, sớm thì 2008, muộn nhất là 2011, thế giới sẽ hết địa chỉ Internet IPv4 và không thể cấp phát mới. Một trong những nguyên nhân dẫn tới việc IPv4 có thể cạn kiệt nhanh hơn hiện nay đó là các nước có xu hướng xin nhiều địa chỉ lên và tích trữ; Tình hình thuê bao Internet băng rộng bùng nổ như ADSL, kết nối Internet qua truyền hình cáp (cable TV) ., những dạng thức kết nối này đòi hỏi tỉ lệ 1IP/1 người sử dụng; Rồi yêu cầu xin cấp địa chỉ IPv4 cho dịch vụ di động (3G) đã xuất hiện . Trong những năm 1990, CIDR được xây dựng dựa trên khái niệm mặt nạ địa chỉ (address mask). CIDR đã tạm thời khắc phục được những vấn đề nêu trên. Khía cạnh tổ chức mang tính thứ bậc của CIDR đã cải tiến khả năng mở rộng của IPv4. Mặc dù có thêm nhiều công cụ khác ra đời như kỹ thuật subnetting (1985), kỹ thuật VLSM (1987) và CIDR (1993), các kỹ thuật trên đã không cứu vớt IPv4 ra khỏi một vấn đề đơn giản: không có đủ địa chỉ cho các nhu cầu tương lai. Có khoảng 4 tỉ địa chỉ IPv4 nhưng khoảng địa chỉ này là sẽ không đủ trong tương lai với những thiết bị kết nối vào Internet và các thiết bị ứng dụng trong gia đình có thể yêu cầu địa chỉ IP. Do đó, một vài giải pháp tạm thời, chẳng hạn như dùng RFC1918 trong đó dùng một phần không gian địa chỉ làm các địa chỉ dành riêng và NAT là một công cụ cho phép hàng ngàn host truy cập vào Internet chỉ với một vài IP hợp lệ để tận dụng tốt hơn không gian địa chỉ của IPv4. Đại diện của Trung Tâm Internet Việt Nam (VNNIC) cho biết, đến thời điểm này, Việt Nam chưa sử dụng nhiều tài nguyên Internet và cũng chưa có nguy cơ quá tải. Tuy nhiên việc cạn kiệt IPv4 trên thế giới sẽ ít nhiều gây ảnh hưởng đến Việt Nam. Vị đại diện này cho biết thêm, hiện VNNIC đang thử nghiệm cung cấp địa chỉ IPv6. Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) là đơn vị duy nhất hiện đang thực hiện triển khai thử nghiệm IPv6 tại Việt Nam. - Quá nhiều các rounting entry (bản ghi định tuyến) trên các backbone router : Với tình hình hiện tại, do không có sự phân cấp địa chỉ IPv4 nên số lượng các rounting entry trở nên rất lớn, lên tới 110.000 bản ghi. Mỗi router phải duy trì bảng thông tin định tuyến lớn, đòi hỏi router phải có dung lượng bộ nhớ lớn. IPv4 cũng yêu cầu router phải can thiệp xử lý nhiều đối với gói tin IPv4, ví dụ thực hiện phân mảnh, điều này tiêu tốn CPU của router và ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý (gây trễ, hỏng gói tin)(Việc này làm chậm quá trình xử lý của router, làm giảm tốc độ của mạng) - Hạn chế về tính bảo mật và kết nối đầu cuối – đầu cuối. Trong cấu trúc thiết kế của IPv4 không có cách thức bảo mật nào đi kèm, IPv4 không cung cấp các phương tiện hỗ trợ mã hóa dữ liệu. Kết quả là bảo mật ở mức ứng dụng được dùng phổ biến nhưng không bảo mật lưu lượng truyền tải giữa các máy. Với IPv4, đã có nhiều giải pháp khắc phục nhược điểm này như IPSec, DES, 3DES… nhưng các giải pháp này đều phải cài đặt thêm và có nhiều phương thức khác nhau đối với mỗi loại sản phảm chứ không được hỗ trợ ở mức bản thân của giao thức. Nếu áp dụng IPSec ( IP Security – phương thức bảo mật phổ biến tại tầng IP ) thì mô hình bảo mật chủ yếu là bảo mật lưu lượng giữa các mạng, việc bảo mật lưu lượng đầu cuối – đầu cuối được sử dụng rất hạn chế. Nói thêm về IPSec: IPSec là phương thức bảo mật phổ biến tại tầng IP, nó thực hiện chức năng xác thực nơi gửi và mã hóa đường kết nối, do vậy đảm bảo có kết nối bảo mật. IPSec có 2 phương thức làm việc: “phương thức đường hầm – tunnel mode” và “phương thức truyền tải – transport mode”. Tunnel mode áp dụng IPSec bằng cách: thiết bị thực hiện IPSec ( firewall…) sẽ thêm 1 Header mới và lấy toàn bộ gói tin IP trước kia làm phần dữ liệu ( payload ). Chế độ này thường được sử dụng trong VPN sử dụng 2 thiết bị thực hiện bảo mật giữa 2 mạng. Transport mode áp dụng IPSec cho truyền gói tin IP bởi host, được sử dụng trong bảo mật kết nối đầu cuối – đầu cuối giữa các node. - Nhu cầu về các ứng dụng thời gian thực hay vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS : Các thách thức mới từ việc nảy sinh các dịch vụ viễn thông, các yêu cầu truyền thời gian thực cho các dịch vụ multimedia, video, âm thanh qua mạng, sự phát triển của thương mại điện tử đã đặt ra việc đảm bảo QoS cho các ứng dụng này. QoS trong IPv4 cũng được xác định trong trường TOS và phần nhận dạng tải trọng của gói tin IP. Tuy nhiên trường TOS này có ít tính năng. Nói thêm về QOS :Trong hoạt động mạng, chất lượng ( Quality ) tức là truyền tải dữ liệu tốt hơn bình thường. Nó bao gồm: độ mất dữ liệu, trễ ( hay còn gọi độ dịch – jitter ), băng thông… Dịch vụ ( Service ) là những gì cung cấp cho người sử dụng, có thể là kết nối đầu cuối – đầu cuối, các ứng dụng chủ - khách, truyền tải dữ liệu… Như vậy, chất lượng dịch vụ QoS được nhắc đến là phương thức đo đạc cách thức cư xử đáp ứng của mạng đối với lưu lượng. Thông tin để router thiết lập cách thức xử lý cụ thể đối với gói tin có thể được chuyển tới bằng 1 thủ tục điều khiển hoặc bằng chính thông tin chứa trong gói tin. Một cách lý thuyết, QoS được nhắc đến là phương thức đo đạc cách thức cư xử của mạng (của các router) đối với lưu lượng, trong đó có để ý tới những đặc tính nhất định của những dịch vụ xác định. Thông tin để router thiết lập cách thức cư xử cụ thể đối với gói tin có thể được chuyển tới bằng một thủ tục điều khiển, hoặc bằng chính thông tin chứa trong gói tin.Có thể thấy đây là một định nghĩa không thật sự rõ ràng, khó có thể phân định thật rạch ròi. Tuy nhiên, có một số khái niệm thông thường trong mọi định nghĩa về QoS. Đó là: - Lưu lượng (traffic) và sự phân biệt về dạng thức dịch vụ - Người sử dụng có khả năng đối xử khác nhau đối với một hay nhiều loại lưu lượng. Nói thêm về hỗ trợ QoS trong địa chỉ IPv4 Header của địa chỉ IPv4 có trường Service Type 8 bít có thể giúp phân định mức độ ưu tiên và một số giá trị khác dành cho lưu lượng IPv4 .3 bít đầu xác định độ ưu tiên (precedence) của gói tin . Với 3 bít, có thể có 8 mức độ ưu tiên khác nhau đối với lưu lượng IPv4. 4 bít tiếp theo được gọi là ToS (Type of Service) giúp xác định dịch vụ và một số các thông số khác như độ trễ, thông lượng, độ tin cậy. Tuy nhiên, sử dụng các giá trị của Service Type trong việc phân định loại dịch vụ và mức ưu tiên phục vụ cho QoS có một số vấn đề như sau - Trường này cung cấp một mô hình cố định và hạn chế trong việc phân dạng loại dịch vụ - Gía trị độ ưu tiên: Chỉ mã hoá một cách tương đối mức ưu tiên Địa chỉ IPv4 có những hạn chế như sau trong hỗ trợ QoS: - Phân mảnh gói tin trong IPv4: Việc thực hiện phân mảnh gói tin tại router là một vấn đề điển hình của IPv4. Nó dẫn đến khả năng làm tắc nghẽn mạng, tiêu tốn bằng thông và CPU của thiết bị. - Quá tải về quản lý: ICMPv4 có quá nhiều tuỳ chọn (option) - Định tuyến không hiệu quả: Đây cũng là một hậu quả trực tiếp của việc phân mảnh gói tin. Mặc khác, nó cũng do cấu trúc đánh số và quản lý địa chỉ không hoàn toàn phân cấp. Những yếu tố đó ảnh hưởng đến khả năng hỗ trợ QoS trong IPv4, đặc biệt trong phạm vi rộng lớn. Giới thiệu về IP v6. Giao thức IPng (Next General Internet Protocol) là phiên bản mới của giao thức IP được IETF (Internet Engineering Task Force) đề xướng và năm 1994, IESG (Internet Engineering Steering Group) phê chuẩn với tên chính thức là IPv6. IPv6 là phiên bản kế thừa phát triển từ IPv4. 1. Nguyên nhân ra đời của IPv6 - Internet phát triển mạnh, nhu cầu sử dụng địa chỉ IP tăng dẫn đến không gian địa chỉ ngày càng bị thu hẹp và tình trạng thiếu hụt địa chỉ tất yếu sẽ xảy ra trong vài năm tới. - Việc phát triển quá nhanh của mạng Internet dẫn đến kích thước các bảng định tuyến trên mạng ngày càng lớn. - Cài đăt IPv4 bằng thủ công hoặc bằng giao thức cấu hình địa chỉ trạng thái DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), khi mà nhiều máy tính và các thiết bị kết nối vào mạng thì cần thiết phải có một phương thức cấu hình địa chỉ tự động và đơn giản hơn. - Trong quá trình hoạt động IPv4 đã phát sinh một số vấn đề về bảo mật và QoS. Khi kết nối thành mạng Intranet cần nhiều địa chỉ khác nhau và truyền thông qua môi trường công cộng. Vì vậy đòi hỏi phải có các dịch vụ bảo mật để bảo vệ dữ liệu ở mức IP. - Mặc dù có các chuẩn đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong IPv4 trường IPv4 TOS (Type of Service), nhưng hạn chế về mặt chức năng, cần thiết hỗ trợ tốt hơn cho các ứng dụng thời gian thực. -Vì vậy việc cần thiết phải thay thế giao thức IPv4 là tất yếu. Thiết kế IPv6 nhằm mục đích tối thiểu hóa ảnh hưởng qua lại giữa các giao thức lớp trên và lớp dưới bằng cách tránh việc bổ sung một cách ngẫu nhiên các chức năng mới. 2.Các đặc trưng của IPv6 IPv6 được chọn thay thế cho giao thức IPv4 không chỉ do IPv4 không còn phù hợp với yêu cầu phát triển hiện tại của mạng Internet mà còn vì những ưu điểm của giao thức IPv6: -Đơn giản hoá Header: Một số trường trong Header của IPv4 bị bỏ hoặc chuyển thành các trường tuỳ chọn. Giảm thời gian xử lý và tăng thời gian truyền. -Không gian địa chỉ lớn: Độ dài địa chỉ IPv6 là 128 bit, gấp 4 lần độ dài địa chỉ IPv4. gian địa chỉ IPv6 không bị thiếu hụt trong tương lai. -Khả năng địa chỉ hoá và chọn đường linh hoạt: IPv6 cho phép nhiều lớp địa chỉ với số lượng các node. Cho phép các mạng đa mức và phân chia địa chỉ thành các mạng con riêng lẻ. Có khả năng tự động trong việc đánh địa chỉ. Mở rộng khả năng chọn đường bằng cách thêm trường “Scop” vào địa chỉ quảng bá (Multicast). -Tự động cấu hình địa chỉ: Khả năng tự cấu hình của IPv6 được gọi là khả năng cắm và chạy (Plug and Play). Tính năng này cho phép tự cấu hình địa chỉ cho giao diện mà không cần sử dụng các giao thức DHCP. -Khả năng bảo mật: IPsec bảo vệ và xác nhận các gói tin IP: Mã hóa dữ liệu: Phía gửi sẽ tiến hành mã hóa gói tin trước khi gửi. Toàn vẹn dữ liệu: Phía nhận có thể xác nhận gói tin nhận được để đảm bảo rằng dữ liệu không bị thay đổi trong quá trình truyền. Xác nhận nguồn gốc dữ liệu: Phía nhận có thể biết được phía gửi gói tin. Dịch vụ này phụ thuộc vào dịch vụ toàn vẹn dữ liệu. Antireplay: Phía nhận có thể phát hiện và từ chối gói tin gửi lại. -Chất lượng dịch vụ QoS (Quanlity Of Service): Chất lượng dịch vụ QoS trong IPv4 không cao.Trong Header IPv4 chứa địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, truyền có độ tin cậy không cao. IPv6 Header có thêm một số trường mới để xử lý và xác định lưu lượng trên mạng. Do cơ chế xác nhận gói tin ngay trong Header nên việc hỗ trợ QoS có thể thực hiện được ngay cả khi gói tin được mã hóa qua IPsec. - Giao thức phát hiện lân cận NDP (Neighbor Discovery Protocol) của IPv6 là một dãy các thông báo ICMPv6 cho phép quản lý tương tác giữa các node lân cận, thay thế ARP trong IPv4. Các thông báo ICMPv4 Router Discovery và ICMPv4 Redirect được thay bởi các thông báo Multicast, Unicast Neighbor Discovery. - Khả năng mở rộng: Thêm vào trường Header mở rộng tiếp ngay sau Header, IPv6 có thể được mở rộng thêm các tính năng mới một cách dễ dàng. - Tính di động: IPv4 không hỗ trợ cho tính di động, IPv6 cho phép nhiều thiết bị di động kết nối vào Internet theo chuẩn của PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) qua mạng công cộng nhờ sóng vô tuyến. Các ưu điểm của IPv6 so với IPv4 Để có cái nhìn tổng quan nhất, tớ tổng hợp lại một số các đặc điểm chinh như sau: Do các vấn đề đặt ra ở trên nên một phiên bản của giao thức đã được giới thiệu. Xuất phát điểm của IPv6 có tên gọi là IPng (Internet Protocol Next Generation). Sau đó, IPng được gán với phiên bản 6 và lấy tên chính thức IPv6. Quan điểm chính khi thiết kế IPv6 là từng bước thay thế IPv4, không tạo ra sự biến đổi quá lớn với các tầng trên và dưới. - Mở rộng của không gian địa chỉ : Địa chỉ của IPv6 bao gồm 128bit so với 32 bít của địa chỉ IPv4. Với phạm vi của địa chỉ IPv6, việc cung cấp địa chỉ trở nên thoải mái hơn rất nhiều. Về mặt lý thuyết, 128bit địa chỉ có khả năng cung cấp 2 128 = 340 282 366 920 938 463 374 607 431 768 211 456 địa chỉ, nhiều hơn địa chỉ của IPv4 khoảng 8 tỷ tỷ tỷ lần (vì 232 lấy tròn là 4x109 còn 2128 lấy tròn là 340x1036). Số địa chỉ này nếu rải đều trên bề mặt trái đất thì trung bình mỗi mét vuông sẽ có khoảng 665 570 tỷ tỷ địa chỉ. Số lượng địa chỉ này sẽ đáp ứng được sự bùng nổ của các thiết bị IP trong tương lai. Ngoài ra IPv6 còn cung cấp phương thức mới tự động cấu hình địa chỉ và xây dựng một phép kiểm tra tính duy nhất của địa chỉ IP. - Kết cấu địa chỉ định tuyến được phân cấp hiệu quả: Địa chỉ IPv6 được thiết kế để tạo ra cơ sở định tuyến phân cấp, hiệu quả và có khả năng tập hợp lại dựa trên sự phân cấp thành nhiều mức của các nhà cung cấp dịch vụ (ISP). Như vậy các bảng định tuyến trên các router backbone sẽ gọn nhẹ hơn nhiều. - Đơn giản hóa dạng thức của Header: Mặc dù chiều dài bit của địa chỉ IPv6 gấp 4 lần chiều dài bit địa chỉ IPv4 nhưng kích thước Header IPv6 chỉ gấp 2 lần Header IPv4. Phần Header của IPv6 được giảm xuống tới mức tối thiểu bằng việc chuyển tất cả các trường phụ thuộc hoặc không cần thiết xuống phần header mở rộng nằm ngay sau phần header của IPv6 Phần Header cơ bản có kích thước cố định giúp tăng hiệu quả router. Việc đặt các tùy chọn sang phần Header mở rộng cho phép nâng cao tính linh hoạt, có thể đáp ứng được nếu trong tương lai có thêm các tùy chọn mới. Việc tổ chức hợp lý phần header này làm tăng hiệu quả xử lý tại các router trung gian. IPv6 header và IPv4 header là không tương thích với nhau, do đó các node phải được cài đặt 2 phiên bản IP mới có thể xử lý được các header khác nhau này - Tự động cấu hình địa chỉ : Tương tự như IPv4, IPv6 cũng cung cấp khả năng cấu hình địa chỉ tự động bởi DHCP, ngoài ra còn đưa thêm khả năng tự động cấu hình địa chỉ khi không có DHCP Server. Trong một mạng, các host có thể tự động cấu hình địa chỉ của nó bằng cách sử dụng IPv6 Prefix nhận được từ router(gọi là địa chỉ link- local). Hơn nữa trong một mạng mà không có router thì host cũng có thể tự động cấu hình địa chỉ link-local để liên lạc với các host khác. - Bảo mật : Hỗ trợ IPSec đã được hỗ trợ ở ngay bản thân của IPv6. Yêu cầu bắt buộc này như là một tiêu chuẩn cho an ninh mạng, đồng thời mở rộng khả năng làm việc được với nhau của các loại sản phẩm. Trong IPv6 thực thi IPSec được định nghĩa như là 1 đặc tính bắt buộc của địa chỉ IPv6 khi các thủ tục bảo mật của IPSec được đưa thành 2 đặc tính là 2 Header mở rộng của địa chỉ IPv6: Authentication Header – AH ( phần đầu xác thực ) và Encapsulating Security Payload – ESP ( phần đầu mã hóa ). Hai Header này có thể được sử dụng cùng lúc hoặc riêng rẽ để cung cấp các mức bảo mật khác nhau. IPSec được coi là 1 trong những đặc tính cơ bản của địa chỉ IPv6. Tuy nhiên tại thời điểm hiện nay, dù nhiều hệ điều hành có hỗ trợ IPSec nhưng việc sử dụng IPSec trong IPv6 cho kết nối đầu cuối – đầu cuối là chưa phổ biến. Một trong những nguyên nhân gây nên là do mô hình kết nối có tường lửa hiện nay và thói quen sử dụng những thủ tục bảo mật tại tầng ứng dụng. Mục tiêu sắp tới là hoàn thiện sửa đổi các tiêu chuẩn hóa liên quan đến IPSec như về AH, ESP và tiến đến mọi node IPv6 đều có khả năng sử dụng IPSec, đưa IPSec phổ dụng cùng với sự phổ biến ngày càng nhiều của địa chỉ IPv6. - Chất lượng dịch vụ tốt hơn (QoS) : Phần header của IPv6 được đưa thêm một số trường mới. Trường nhãn luồng (Flow Label) ở IPv6 header được dùng để đánh nhãn cho các luồng dữ liệu. Từ đó các router có thể có những xử lý khác nhau với các gói tin thuộc các luồng dữ liệu khác nhau. Do trường Flow Label nằm trong IPv6 header nên QoS vẫn được đảm bảo khi phần tải trọng được mã hóa bởi IPSec. Hỗ trợ QoS trong địa chỉ IPv6: IPv6 header có hai trường dữ liệu Traffic Class (8 bít) và Flow label (20 bít). Một host có thể sử dụng Flow Label và Traffic trong IPv6 header để phân dạng gói tin trong đó host yêu cầu IPv6 router có những cách cư xử đặc biệt nào đó. Ví dụ, host có thể yêu cầu chất lượng dịch vụ khác mặc định cho những dịch vụ thời gian thực. Traffic Class: Trường Traffic Class thực hiện chức năng tương tự trường “Service Type” của địa chỉ ipv4. Trường này được sử dụng để biểu diễn mức ưu tiên của gói tin. Node gửi gói tin cần thiết lập giá trị phân loại độ ưu tiên nhất định cho gói tin IPv6, sử dụng trường Traffic Class. Router khi xử lý chuyển tiếp gói tin cũng sử dụng trường này cho mục đích tương tự. Đối với thế hệ địa chỉ IPv6, trường Traffic Class với số bít nhiều hơn sẽ giúp phân định tốt hơn mức độ ưu tiên cho gói tin. Flow Label : Trường Flow label sử dụng để định danh một dòng dữ liệu giữa nguồn và đích. Flow Label được sử dụng trong IPv6 sẽ hỗ trợ tốt hơn thực thi QoS. Khái niệm một dòng (flow):Một dòng (flow) là một chuỗi các gói tin được gửi từ một nguồn tới một đích nhất định (có thể là unicast hay multicast). Nguồn sẽ yêu cầu các router có các cư xử đặc biệt đối với các gói tin thuộc một flow. Việc cần phải cư xử như thế nào đối với gói tin có thể được truyền tới router bằng một thủ tục điều khiển, hoặc cũng có thể là thông tin chứa trong chính gói tin của dòng, ví dụ như header mở rộng hop-by-hop của gói tin. Giữa một nguồn và một đích có thể có nhiều dòng. Việc kết hợp giữa địa chỉ nguồn và một số Flow label khác 0 sẽ xác định duy nhất một dòng. Những gói tin không thuộc dòng nào cả sẽ được thiết lập toàn bộ các bít Flow Label có giá trị 0. Mọi gói tin thuộc cùng một dòng phải được gửi với cùng địa chỉ nguồn, cùng địa chỉ đích, và cùng có một số Flow label khác 0. Router xử lý gói tin sẽ thiết lập trạng thái xử lý đối với một label cụ thể và có thể lựa chọn lưu trữ thông tin (cache), sử dụng giá trị địa chỉ nguồn và flow label làm khoá. Đối với những gói tin sau đó, có cùng địa chỉ nguồn và giá trị flow label, router có thể áp dụng cách thức xử lý dựa trên thông tin hỗ trợ từ vùng cache. Một nguồn IPv6 có thể sử dụng 20 bít flow label trong IPv6 header để xác định gói tin gửi đi trong một dòng nhất định, yêu cầu cách thức cư xử đặc biệt của router. Ví dụ nguồn yêu cầu chất lượng dịch vụ không mặc định hoặc dịch vụ thời gian thực. Tại thời điểm hiện nay, việc sử dụng trường này trong thực thi QoS vẫn nằm ở mức thử nghiệm, các tiêu chuẩn hoá trường này còn chưa hoàn thiện. Hiện nay chưa có một cấu trúc thông dụng cho việc sử dụng nó. IETF đang tiếp tục tiêu chuẩn hoá và đưa ra những yêu cầu rõ ràng hơn cho Internet về hỗ trợ trường Flow Label. Nhiều router, host chưa hỗ trợ việc sử dụng trường label. Đối với những router và host này, toàn bộ các bít của trường label sẽ được thiết lập giá trị 0 và các host, router này bỏ qua trường đó khi nhận được gói tin. Bên cạnh những cải tiến trong IPv6 header, cùng với những ưu điểm khác của IPv6 như: không phân mảnh, định tuyến phân cấp, đặc biệt gói tin IPv6 được thiết kế với mục đích xử lý thật hiệu quả tại router. Tất cả tạo ra khả năng hỗ trợ tốt hơn cho chất lượng dịch vụ QoS. Tuy nhiên để đạt tới trạng thái hoàn thiện và sử dụng rộng rãi thống nhất, còn cần thời gian và công sức của những tổ chức nghiên cứu và tiêu chuẩn hoá. - Khả năng mở rộng tốt : IPv6 có khả năng mở rộng tốt bằng việc sử dụng phần header mở rộng ngay sau phần IPv6 header. Điều này cho phép thêm vào các chức năng mạng mới. Không giống như IPv4, phần lựa chọn chỉ có 40 byte thì với IPv6, phần mở rộng chỉ bị hạn chế bởi kích thước của gói tin IPv6. ---------------------------Tham kh ảo------------------------------------------------------------ Một số giao thức cơ bản của bộ giao thức TCP/IP 1).Giao thức điều khiển truyền TCP (Transmission Control Protocol) TCP là một giao thức hướng liên kết (Connection Oriented), tức là trước khi truyền dữ liệu, thực thể TCP gởi và thực thể TCP nhận thương lượng để thiết lập một kết nối logic tạm thời, tồn tại trong quá trình truyền số liệu. TCP nhận thông tin từ tầng trên, chia dữ liệu thành nhiều gói theo độ dài quy định và chuyển giao các gói tin xuống cho các giao thức tầng mạng (Tầng IP) để định tuyến. Bộ xử lý TCP xác nhận từng gói, nếu không có xác nhận gói dữ liệu sẽ được truyền lại. Thực thể TCP bên nhận sẽ khôi phục lại thông tin ban đầu dựa trên thứ tự gói và chuyển dữ liệu lên tầng trên. TCP cung cấp khả năng truyền dữ liệu một cách an toàn giữa các thành trong bộ liên mạng. Cung cấp các chức năng kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi đến đích và truyền lại dữ liệu khi có lỗi xảy ra. TCP cung cấp các chức năng chính sau : - Thiết lập, duy trì, giải phóng liên kết giữa hai thực thể TCP. - Phân phát gói tin một cách tin cậy. - Tạo số thứ tự (Sequencing) các gói dữ liệu. - Điều khiển lỗi.