Nghiên cứu đề xuất triển khai IPv6 trong hệ thống LTE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRẦN HIẾU NGUYỄN TRẦN HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI IPv6 KỸ THUẬT VIỄN THÔNG TRONG HỆ THỐNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 2016A Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRẦN HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI IPv6 TRONG HỆ THỐNG LTE Chuyên nghành: Kỹ thuật viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NGỌC VĂN Hà Nội - 2018 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG - HỆ THỐNG MẠNG LTE VÀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG ĐỊA CHỈ IP 1.1 Tổng quan 1.2 Hệ thống mạng LTE 1.2.1 Kiến trúc mạng LTE 1.2.2 Các điểm tham chiếu LTE (LTE reference points) 1.2.3 Các chồng giao thức LTE (control and user plane protocol) 1.3 Vấn đề sử dụng tài nguyên địa IP 12 1.3.1 Xu hướng tăng trưởng số lượng người sử dụng Internet 12 1.3.2 Xu hướng phát triển mạng băng rộng 13 1.4 Kết luận: 15 CHƯƠNG - GIAO THỨC THẾ HỆ MỚI IPv6 VÀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI16 2.1 Tổng quan 16 2.1.1 Một số ưu điểm IPv6 so với IPv4 16 2.1.2 Sự khác biệt việc sử dụng địa IPv6 so với IPv4 18 2.1.3 Biểu diễn địa IPv6 19 2.1.4 Cấu trúc địa IPv6 21 2.1.5 Định danh giao diện (interface identifier) địa IPv6 23 2.1.6 Phân loại địa IPv6 25 2.2 Sơ trạng triển khai IPv6 nói chung cho mạng 4G/LTE nói riêng 27 i 2.2.1 Trên giới 27 2.2.2 Trong nước 30 2.3 Kết luận 33 CHƯƠNG - GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI SANG IPv6 CHO MẠNG LTE VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 34 3.1 Tổng quan giải pháp chuyển đổi sang IPv6 34 3.2 Kinh nghiệm, khuyến nghị triển khai IPv6 cho LTE giới 37 3.2.1 Giải pháp SKTelecom (Hàn Quốc) 38 3.2.2 Một số khuyến nghị, kinh nghiệm triển khai LTE giới 39 3.3 Một số kỹ thuật tiêu biểu sử dụng trình chuyển đổi 40 3.3.1 Kỹ thuật NAT64/DNS64 41 3.3.2 Kỹ thuật 464XLAT (hỗ trợ IPv4 IPv6) 47 3.4 So sánh hiệu IPv4 IPv6 mạng IPv6 LTE 50 3.4.1 Mơ hình mạng 4G/LTE dùng việc so sánh hiệu 51 3.4.2 Các nghiên cứu đo lường hiệu suất IPv6 52 3.4.3 Phân tích kỹ thuật chuyển đổi IPv6 53 3.4.4 Đo kiểm hiệu 62 3.4.4.1 Môi trường đo kiểm 62 3.4.4.2 Lựa chọn tên miền 63 3.4.4.3 Kết 63 3.5 KẾT LUẬN 66 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 LỜI CẢM ƠN 69 ii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 3G 3GPP 3GPP2 4G E-RAN Third Generation Mobile Communications System 3rd Generation Partnership Project 3rd Generation Partnership Project Fourth Generation Mobile Communication System Evolved Radio Access Network E-UTRAN Enhanced Universal Terrestrial Radio Access EPC Network Evolved Packet Control FEC Forward Error Correction FDD Frenquency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access GERAN GSM EDGE Radio Access Network GPRS General Packet Radio Service GGSN Gateway GPRS Support Node HLR Home Location Register HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access HSS Home Subscriber Server HSUPA High Speed Uplink Packet Access ICMP Internet Control Messaging Protocol IPv4 IPv6 ISP IANA ITU IETF Hệ thống thông tin di động hệ ba Đề án đối tác hệ ba Đề án thứ đối tác hệ thứ Hệ thống thông tin di động hệ thứ Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất phát triển Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầu tăng cường Phát triển điều khiển gói liệu Hiệu chỉnh lỗi trước Song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Mạng truy nhập vơ tuyến GSM EDGE Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp Nút hỗ trợ cổng nối GPRS Bộ ghi định vị thường trú Truy cập gói đường xuống tốc độ cao Truy cập gói tốc độ cao Máy chủ quản lý thuê bao thường trú Truy cập gói đường lên tốc độ cao giao thức điều khiển tầng IP, sử dụng để trao đổi thông tin điều khiển dịng liệu, thơng báo lỗi thông tin trạng thái giao thức TCP/IP Internet Protocol version / Chồng giao thức kết nối Internet phiên Internet Protocol version Chồng giao thức kết nối Internet phiên Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ kết nối Internet Internet Assigned Numbers Tổ chức cấp phát, quản lý tài nguyên Authority Internet toàn cầu International Telecommunications ITU tổ chức chuyên mơn Union Liên Hiệp Quốc nhằm tiêu chuẩn hố viễn thông quốc tế Internet Engineering Task Force Tạm dịch Lực Lượng Quản Lý Kỹ Thuật, tổ chức mở thành lập từ năm 1993 ISOC Có chức nghiên cứu, phát triển định chuẩn dùng Internet, thúc đẩy iii phát triển tiêu chuẩn Internet Phát triển dài hạn Nhiều đầu vào nhiều đầu Nhiều đầu vào đầu LTE MIMO MISO Long Term Evolution Multiple Input Multiple Output Multiple Input Single Output MME MMSE Mobility Management Entity Minimum Mean Square Error MS TCP Mobile Station Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol UE UTRAN User Equipment UMTS Teresstrial Radio Access Network Vietnam Internet Network Trung tâm Internet Việt Nam Information Center VNNIC Thực thể quản lý di động Sai lỗi bình phương trung bình cực tiểu Trạm gốc TCP giao thức cốt lõi giao thức TCP/IP Sử dụng TCP, ứng dụng máy chủ nối mạng tạo "kết nối" với nhau, mà qua chúng trao đổi liệu gói tin UDP giao thức cốt lõi giao thức TCP/IP Dùng UDP, chương trình mạng máy tính gửi liệu ngắn gọi datagram tới máy khác Thiết bị người sử dụng Mạng truy nhập vơ tuyến UMTS iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Các đặc tả kỹ thuật 4G/LTE Hình Kiến trúc mạng LTE Hình Chức thành phần LTE Hình Mơ hình tham chiếu LTE Hình Chồng giao thức LTE (LTE protocol layers) Hình Chồng giao thức User plane protocol 11 Hình Chồng giao thức Control plane protocol 12 Hình Số lượng người dùng Internet giới (theo Internet Live Stats) 13 Hình Thống kê số lượng thiết bị di động đến 2021 (nguồn Cisco VNI Mobile) 14 Hình 10 Thống kê lưu lượng thiết bị đến 2021 (nguồn Cisco VNI Mobile) 14 Hình 11 Tốc độ phát triển mạng băng rộng (nguồn Cisco VNI Mobile) 15 Hình 12 Cách biểu diễn địa IPv6 từ dạng nhị phân sang hexa 20 Hình 13 Ví dụ biểu diễn địa IPv6 dạng rút gọn 21 Hình 14 Cấu trúc thường thấy địa IPv6 22 Hình 15 Ánh xạ từ EUI-48 sang EUI-64 24 Hình 16 Tự động cấu hình 64 bít định danh giao diện từ địa MAC 25 Hình 17 Các loại địa IPv6 27 Hình 18 Top 10 nhà mạng triển khai IPv6 (nguồn World IPv6 Launch) 29 Hình 19 Biểu đồ phát triển IPv6 số công ty hàng đầu giới 30 Hình 20 Tỉ lệ triển khai IPv6 Việt Nam (tháng 12/2017, nguồn APNIC) 30 Hình 21 Số lượng người dùng IPv6 (tháng 12/2017, nguồn Cisco) 31 Hình 22 Tỉ lệ lưu lượng IPv6 FPT VNPT (nguồn World IPv6 Launch) 31 Hình 23 Mơ hình sử dụng NAT64/DNS64 43 Hình 24 Minh họa kết nối mạng IPv6-IPv4 44 Hình 25 Hoạt động DNS64 kết nối IPv6-IPv4 44 Hình 26 Hoạt động NAT64 kết nối IPv6-IPv4 45 Hình 27 Cơ chế hoạt động NAT64/DNS64 46 Hình 28 Mơ hình IPv4 + 464XLAT 47 Hình 29 Mơ hình IPv6 + 464XLAT 48 v Hình 30 Phương thức chuyển đổi địa 464XLAT 48 Hình 31 Topology mạng 3GPP khơng dây 49 Hình 32 Kiến trúc mạng IPv6 LTE Hàn Quốc (sử dụng 464XLAT) 51 Hình 33 Thủ tục kết nối TCP kết nối tới web server IPv6 55 Hình 34 Timeline kết nối TCP IPv6 56 Hình 35 Thủ tục kết nối TCP tới máy chủ web IPv4 57 Hình 36 Timeline kết nối TCP IPv4 58 Hình 37 Thủ tục kết nối TCP tới máy chủ web IPv4 sử dụng 464XLAT 59 Hình 38 Thủ tục kết nối TCP từ IPv6 tới IPv4 bị fallback 60 Hình 39 Timeline kết nối từ IPv6 sang IPv4 bị fallback 61 Hình 40 Kết đo hiệu kết nối IPv4 IPv6 64 Hình 41 RTT kết nối IPv6 tới web server đích 65 Hình 42 RTT kết nối IPv4 tới web server đích 65 vi DANH MỤC BẢNG Bảng Các điểm tham chiếu LTE Bảng Một số thông tin việc thử nghiệm/triển khai LTE IPv6 40 vii MỞ ĐẦU Trước trình bày vấn đề nghiên cứu đề tài này, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Văn tận tình hướng dẫn, cảm ơn tác giả báo, tài liệu, cung cấp kiến thức, thông tin hữu ích để em hồn thiện phần nghiên cứu Gần đây, nhiều cụm từ "Thời đại bùng nổ thông tin", "Internet bùng nổ", "thương mại điện tử bùng nổ", "bùng nổ blog giải trí", "bùng nổ trị chơi trực tuyến", "di động phát triển bùng nổ", "3G làm bùng nổ Mobile Internet", hay nhắc đến nhiều Phần cho thấy lĩnh vực CNTT - Viễn thông - Internet - Di động giai đoạn phát triển mạnh mẽ tiếp tục "bùng nổ" tương lai Mạng di động 2G nâng cấp lên 3G tiến lên 4G/LTE, ứng dụng Internet di động ngày phong phú, điện thoại di động "cục gạch" ngày cải tiến thành điện thoại thơng minh duyệt web khắp nơi, tốc độ truy cập mạng cải thiện đáng kể, lượng nội dung số tạo "ào ạt", đơn vị đo exabyte phải tăng lên zettabyte (tương đương 1024 exabyte) địa IP phiên (IPv4) sử dụng gần triệt để - đến thời điểm cạn kiệt - thay IPv6 Công nghệ IPv6 mang đến giải pháp cứu cánh cho cộng đồng mạng toàn giới Được phát triển tảng IPv4, mục tiêu IPv6 tăng khơng gian địa Internet có thêm số cải tiến liên quan tới vấn đề bảo mật, di động,… Chính vậy, đồng ý hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Ngọc Văn, em tập trung thực đề tài ”Nghiên cứu, đề xuất triển khai IPv6 hệ thống LTE”, với mục tiêu đưa phương án giải vấn đề thiếu hụt địa IP triển khai ứng dụng, công nghệ liên quan tới Internet, đặc biệt lĩnh vực di động LTE Luận văn gồm chương: Chương 1: Hệ thống mạng LTE vấn đề sử dụng địa IP Chương 2: Giao thức hệ IPv6 tình hình triển khai Chương 3: Giải pháp chuyển đổi sang IPv6 cho mạng LTE đánh giá hiệu Do nhiều yếu tố khách quan chủ quan, Luận văn khó tránh khỏi sai sót, hạn chế Em mong nhận góp ý thầy, cô để Luận văn Bằng cách bắt gói liệu giao diện mạng để truyền lưu lượng Internet, thu thập gói tin IPv6 phân tích thủ tục kết nối Timestamp cho thời gian kết nối trích xuất từ gói tin “bắt - captured” [04] +) IPv6 to IPv6: Khi UEv6 cố gắng để kết nối đến máy chủ có địa IPv6, kết nối IPv6 end-to-end thiết lập Hình minh họa thủ tục kết nối chi tiết đến máy chủ web IPv6 Khi người dùng cố gắng truy cập trang web định, ứng dụng gửi yêu cầu DNS tới máy chủ DNS Không giống thiết bị IPv4, IPv6 UE gửi hai DNS yêu cầu cho tên miền nhất, loại truy vấn AAAA (cho địa IPv6) loại truy vấn A (cho địa IPv4) (1~4) Mặc dù địa IPv4 khơng sử dụng kịch này, tạo hai loại yêu cầu DNS khác khả dự phòng Sau nhận phản hồi, phiên TCP thiết lập cách bắt tay 3-way handshake (5~7) Hình 33 Thủ tục kết nối TCP kết nối tới web server IPv6 55 Hình cho thấy timeline cho kết nối TCP Hình Do hai yêu cầu DNS liên tục, làm tăng RTT đến máy chủ DNS, dự phịng (fallback) khơng xảy Hình 34 Timeline kết nối TCP IPv6 +) IPv6 to IPv4: Kiểu kết nối thiết lập UEv6 cố gắng kết nối với máy chủ có địa IPv4 Hình minh hoạ thủ tục kết nối chi tiết đến máy chủ web IPv4 Khi người dùng cố gắng truy cập máy chủ web sử dụng tên miền, UE gửi yêu cầu DNS AAAA tới máy chủ DNS (①) [04] Tuy nhiên, trường hợp này, miền khơng có ghi địa IPv6, có ghi địa IPv4 DNS64 sau chuyển đổi địa IPv4 sang địa 56 IPv6 trả UE (②) UE gửi yêu cầu DNS A đến máy chủ DNS nhận hồi đáp với địa IPv4 tên miền yêu cầu (③~④) Sau nhận địa IPv4, UE gửi gói IPv6 TCP SYN đến địa IPv6 dịch sang IPv4 (⑤) Gói sau chuyển tiếp đến máy chủ PLAT mạng LTE Máy chủ PLAT sau chuyển địa đích IPv6 trở lại địa IPv4 gửi gói tin đến đích ban đầu (⑥) Khi máy chủ PLAT nhận gói IPv4 TCP SYN / ACK (⑦), chuyển đổi địa gói tin trở lại địa IPv6 gửi tới UE (⑧) Bằng cách này, IPv6 UE thiết lập kết nối TCP đến máy chủ web IPv4 Hình 35 Thủ tục kết nối TCP tới máy chủ web IPv4 So với thời gian kết nối TCP IPv6 (hình 32: Timeline kết nối TCP IPv6), thời gian yêu cầu thời gian phản hồi DNS hiển thị mẫu khác thời gian kết nối TCP IPv4 (Hình dưới) [04] Yêu cầu AAAA nhiều thời gian để nhận phản hồi yêu cầu thời gian ngắn Lý hành xử DNS64 Trong trường hợp này, gửi u cầu DNS AAAA mà khơng có ghi IPv6 DNS64 gửi yêu cầu AAAA tương tự tới máy chủ DNS có thẩm quyền nhận phản hồi NXDOMAIN có nghĩa tên miền 57 Internet khơng tồn Sau đó, DNS64 gửi u cầu ghi A DNS với tên miền tới máy chủ DNS có thẩm quyền nhận phản hồi với địa IPv4 Sau trả lời cho UE, máy chủ DNS nhận yêu cầu từ UE Vì máy chủ DNS biết địa IPv4 tương ứng, nên trả lời cho UE mà khơng cần truy vấn đến máy chủ DNS có thẩm quyền Do đó, yêu cầu AAAA nhiều thời gian để xử lý yêu cầu A thời gian [04] Hình 36 Timeline kết nối TCP IPv4 +) IPv4 to IPv4: Nếu ứng dụng sử dụng địa IPv4, tên miền, để kết nối đến máy chủ, gói IPv4 TCP SYN tạo Trong UE, giao diện ảo clat4, tạo CLAT deamon [9], có địa IPv4 sử dụng để truyền tải gói tin IPv4 CLAT daemon nhận gói tin TCP SYN (①) thực dịch địa NAT46 cách viết lại địa IPv6 cho gói tin Trong bước này, 58 CLAT deamon sử dụng tiền tố well-known 64: ff9b ::/96 Tiền tố cần thỏa thuận UE mạng IPv6 LTE Khi UE khởi tạo kết nối với mạng IPv6 LTE, thực thủ tục heuristic để kiểm tra xem DNS có triển khai DNS64 hay không Trong thủ tục này, UE DNS64 (và NAT64) chấp nhận tiền tố Các bước khác giống trường hợp IPv6 đến IPv4, ngoại trừ hoạt động CLAT UE Gói IPv6 nhận UE (⑤) chuyển tới CLAT deamon dịch trở lại IPv4, sau chuyển tiếp tới ứng dụng IPv4 (⑥) [04] Hình 37 Thủ tục kết nối TCP tới máy chủ web IPv4 sử dụng 464XLAT +) IPv6 to IPv4 Fallback: Khi UEv6 có giao diện ảo IPv4, coi thiết bị chạy dual-stack, tất gói liệu truyền từ đến thiết bị sử dụng IPv6 Nếu domain có hai loại ghi AAAA A, UE chọn địa IPv6 cho kết nối Bởi ưu tiên địa IPv4 thấp địa IPv6, UE sử dụng IPv6 để bắt đầu kết nối TCP, gửi gói TCP SYN Khi kết nối IPv6 với máy chủ sẵn, UE cố gắng sử dụng địa IPv4 59 để kết nối với máy chủ Thủ tục gọi fallback Thủ tục fallback chi tiết mơ tả hình [04] Hình 38 Thủ tục kết nối TCP từ IPv6 tới IPv4 bị fallback Bởi máy chủ web khơng đáp ứng gói tin IPv6 TCP SYN (⑤), UE khơng thể nhận gói tin SYN / ACK Sau gửi gói tin SYN, UE chờ đợi TCP hết thời gian xảy fallbacks tới IPv4 Tuy nhiên, phép đo này, sử dụng ứng dụng trình duyệt web Chrome thực thuật tốn Happy Eyeballs, loại chế lưu nhanh chờ 300 ms sau gửi gói TCP SYN Nếu nhận gói TCP SYN / ACK từ máy chủ, gửi gói ACK kết thúc thủ tục bắt tay Nếu khơng, chuyển sang IPv4 gửi lại gói tin IPv4 TCP SYN tới máy chủ web tiến hành thủ tục bắt tay Trong Hình dưới, phải 304 ms cho UE để dự phòng cho IPv4 chờ đợi TCP hết thời gian, việc triển khai happy eyeballs [04] 60 Hình 39 Timeline kết nối từ IPv6 sang IPv4 bị fallback Cải tiến Theo phân tích thủ tục kết nối TCP, tìm thấy hai điểm gây “lãng phí” thời gian [04] +) Thủ tục giải tên miền cho IPv6 IPv4 thực theo Theo quan sát, yêu cầu DNS Một gửi sau nhận đáp ứng AAAA Bằng cách gửi hai loại yêu cầu song song, tiết kiệm thời gian RTT tới máy chủ DNS 61 +) Phải khoảng 300 ms để trở IPv4 sau kết nối TCP bắt đầu Bằng cách gửi hai gói tin IPv6 IPv4 TCP SYN đồng thời chấp nhận phiên phản hồi tới trước, đợi 300 ms để fallback chọn kết nối nhanh Các lãng phí (overhead) gây hai nỗ lực kết nối đồng thời khơng nghiêm trọng, có thêm gói tin TCP SYN truyền Trên thực tế, ứng dụng trình duyệt web Chrome gửi hai gói SYN đồng thời sử dụng phiên IP để kết nối nhanh hơn, kể trường hợp bị fallback [04] 3.4.4 Đo kiểm hiệu Như mô tả phần trước, UE sử dụng phép đo thiết bị chạy dual-stack, với trợ giúp 464XLAT Sau đó, điều quan trọng tìm phiên thích hợp người dùng kết nối với dịch vụ chạy dualstack, dựa trải nghiệm người dùng Trong phần này, đề tài trình bày kết đo kiểm hiệu IPv6 IPv4 phân tích lý khác biệt hiệu Thời gian thành lập kết nối TCP sử dụng làm thước đo hiệu So sánh hiệu IPv4 IPv6 cho thấy giao thức tốt cho trải nghiệm người dùng 3.4.4.1 Môi trường đo kiểm Chúng đo thời gian thiết lập kết nối TCP từ UE đến tên miền xác định trước Để đo lường, sử dụng điện thoại thông minh Samsung Galaxy Note để đo phát triển ứng dụng Android đơn giản đưa danh sách tên miền đối số đo thời gian kết nối TCP cho tên miền danh sách [04] Quy trình chi tiết phép đo sau:  Giải tên miền để có danh sách địa IP cách gửi yêu cầu DNS tới máy chủ DNS  Ghi lại thời điểm đánh dấu (timestamp)  Gọi hàm connect() để bắt đầu khởi tạo kết nối TCP  Gọi hàm select () đợi socket có khả ghi (writable) 62  Ghi lại thời điểm đánh dấu (timestamp)  Đóng kết nối Thời gian thiết lập kết nối TCP định nghĩa khác biệt hai thời điểm đánh dấu 2) 5) Thời gian gửi yêu cầu DNS nhận phản hồi DNS không tính phép đo u cầu DNS cho tất tên miền gửi tới máy chủ DNS thời gian yêu cầu / thời gian phản hồi DNS thay đổi theo trạng thái nhớ cache máy chủ DNS [04] 3.4.4.2 Lựa chọn tên miền Vấn đề lựa chọn tên miền cho phép đo điều quan trọng Chúng cần danh sách trang web chạy dual-stack HE, nhà cung cấp dịch vụ Internet backbone IPv6 tunnel broker hàng đầu Mỹ, trì danh sách trang web tiếng có chạy IPv6 Nó dựa danh sách trang web phổ biến từ Alexa chứa tên miền có địa IPv6 trực tiếp địa chuyển đổi DNS64 Từ danh sách này, loại trừ tên miền nằm mạng với tên miền khác danh sách khơng có ghi DNS IPv4 Sau đưa vào trang web m.daum.net, trang web dual-stack khác Hàn Quốc, trang web phổ biến Hàn Quốc máy chủ DNS họ trả lời yêu cầu DNS AAAA từ máy chủ DNS ủy quyền Cuối cùng, chọn 40 tên miền cho phép đo [04] 3.4.4.3 Kết Thực đo mười lần cho tên miền Thời gian trung bình để thiết lập kết nối TCP trình bày Hình Trong số 40 trang web, kết nối TCP IPv4 nhanh kết nối TCP IPv6 34 trang web Chỉ có trang web đo cho kết nhanh sử dụng IPv6 Khoảng cách thời gian kết nối trung bình IPv4 IPv6 lệnh 110.10 ms 63 Hình 40 Kết đo hiệu kết nối IPv4 IPv6 Để tìm lý cho khác vậy, chọn bốn tên miền có kết đo khác biệt (so với tên miền khác) từ danh sách hiển thị, đo RTT trang web cho hop đến máy chủ web đích có địa IPv4 IPv6 cách sử dụng công cụ traceroute (2 hình dưới) So với giá trị RTT IPv4, giá trị RTT IPv6 tăng lên nhanh chóng hop Bằng cách hỏi địa IP hop hop dịch vụ định vị địa lý IP, phát hop nằm Hàn Quốc hop nằm Mỹ Bốn trang web lưu trữ Hoa Kỳ thời gian sau đưa qua Thái Bình Dương sử dụng IPv6 [04] Dịch vụ Web đặt Hàn Quốc (m.daum.net) cho thấy thời gian thiết lập kết nối tương đối ngắn so với trang web khác Cho đến hop số nằm mạng LTE, giá trị RTT cho miền gần Dựa kết đo, kết luận thời gian kết nối IPv4 IPv6 mạng LTE gần giống khác biệt việc mạng IPv6 chưa triển khai đồng bộ, tồn giới 64 Hình 41 RTT kết nối IPv6 tới web server đích Hình 42 RTT kết nối IPv4 tới web server đích 65 3.5 KẾT LUẬN Hiện nay, cộng đồng sử dụng Internet phải đối mặt với cạn kiệt nguồn tài nguyên địa IPv4, việc triển khai hệ địa IPv6 yêu cầu tất yếu Cùng với thách thức làm để trình chuyển sang IPv6 diễn ổn định, thuận lợi mà đảm bảo người sử dụng Internet gần không nhận thấy thay đổi Với giải pháp Dual-stack, NAT64/DNS64, 464XLAT,… hồn tồn xây dựng hệ thống mạng IPv6 mà đảm bảo giao tiếp với hệ thống mạng IPv4 cách thuận tiện Các nhà cung cấp dịch vụ chạy máy chủ họ IPv4 NAT64/DNS64 giúp kết nối máy chủ với người dùng sử dụng IPv6 Chúng thấy IPv4 kết nối nhanh IPv6 hầu hết trường hợp hạ tầng kết nối IPv6 chưa triển khai rộng rãi, đồng hệ thống, toàn giới Trong báo này, điều tra thủ tục kết nối TCP cho kết hợp phiên IP điểm cuối khác mạng IPv6 LTE: từ IPv6 đến IPv6, từ IPv6 sang IPv4, từ IPv4 sang IPv4 Chúng tơi tìm cách rút ngắn thời gian kết nối IPv6 cách gửi truy vấn DNS AAAA A lúc kết nối với máy chủ chạy dual-stack Sau đó, chúng tơi đo hiệu suất IP stack cách đo tốc độ kết nối TCP cho 40 trang web phổ biến Chúng phát rằng, hầu hết trường hợp (85% trang web đo), thời gian kết nối nhiều thời gian cho IPv6 so với IPv4 Một lý IPv6 chưa triển khai đồng mạng toàn giới Chắc chắn ràng IPv6 triển khai ngày nhiều, tốc độ kết nối ngày nhanh 66 KẾT LUẬN Năm 2017, với mục tiêu cung cấp dịch vụ IPv6 tới người sử dụng, hoạt động triển khai cung cấp dịch vụ IPv6 đẩy mạnh, tạo nên kết triển khai IPv6 bật Việt Nam Tính đến nay, tỉ lệ truy cập qua IPv6 Việt Nam tăng trưởng vượt bậc với 3.600.000 người dùng IPv6 (nguồn Cisco Lab), Việt Nam vượt lên đứng thứ Khu vực ASEAN, thứ khu vực Châu Á (sau Ấn Độ, Nhật Bản, Malaysia, Thái Lan – nguồn APNIC) Kết có doanh nghiệp (DN) triển khai dịch vụ IPv6 tới người sử dụng, tiêu biểu FPT Telecom triển khai cung cấp dịch vụ IPv6 cho khoảng 900.000 khách hàng hộ gia đình sử dụng dịch vụ băng rộng cố, tỉ lệ truy cập quốc tế qua IPv6 FPT Telecom đạt khoảng 34% (nguồn APNIC) Xu chuyển đổi IPv4 sang IPv6 xu tất yếu giới Sự tăng trưởng mạnh kết nối, phát triển dịch vụ, xu hướng Internet vạn vật (IoT - Internet of Things), BYOD (Bring Your Own Device), SMAC (social, mobile, analytics and cloud) nhu cầu kết nối Internet nhiều với chất lượng dịch vụ ngày cao Do việc chuyển đổi IPv6 tất yếu để làm tảng phát triển Internet, đem lại nhiều lợi ích, dịch vụ đa dạng cho người dùng với chất lượng tốt hơn, an toàn Đặc biệt việc triển khai, phát triển mạng di động băng rộng hệ 4G/LTE Đề tài nghiên cứu phần cho thấy vấn đề 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [01] [02] [03] [04] [05] [06] [07] [08] [09] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] Jonne Soininen and Jouni Korhonen, “Survey of IPv6 Support in 3GPP Specifications and Implementations” VOL 17, NO 3, THIRD QUARTER 2015 Iljitsch van Beijnum, “Running IPv6” Distributed to the book trade worldwide by Springer-Verlag New York, Inc., 233 Spring Street, 6th Floor, New York, NY 10013 ISBN : 1-59059-527-0 Benedikt Stockebrand "IPv6 in Practice", Library of Congress Control Number: 2006934616 ISBN-10 3-540-24524-3 Springer Berlin Heidelberg New York ISBN-13 978-3-540-24524-7 Springer Berlin Heidelberg New York Jonghwan Hyun∗, Jian Li†, Hwankuk Kim‡, Jae-Hyoung Yoo∗ and James Won-Ki Hong∗† ∗ Department of Computer Science and Engineering, Korea, “IPv4 and IPv6 Performance Comparison in IPv6 LTE Network” Email: {noraki, styoo, jwkhong}@postech.ac.kr, 2015 IEICE H Alzoubi, M Rabinovich, and O Spatscheck, “Performance implications of unilateral enabling of IPv6,” in Passive and Active Measurement, 2013, vol 7799, pp 115–124 S Zander, L L Andrew, G Armitage, G Huston, and G Michaelson, “Mitigating sampling error when measuring Internet client IPv6 capabilities,” in Proceedings of the 2012 ACM Conference on Internet Measurement Conference, ser IMC ’12, 2012, pp 87–100 C Huitema, “Rfc 4380: Teredo: Tunneling IPv6 over udp through network address translations (nats),” IETF, Tech Rep., 2006 [Online] Available: www.ietf.org/rfc/rfc4380.txt Ilsun You · Yuh-Shyan Chen, Editorial: Special Issue on “Advances in Mobile IPv6 and Network-Based Localized Mobility Management” Published online: 28 October 2011 Yuh-Shyan Chen · Tong-Ying Juang, “A Secure Relay-Assisted Handover Protocol for Proxy Mobile IPv6 in 3GPP LTE Systems” Published online: 26 October 2011 https://stats.labs.apnic.net/IPv6/VN http://www.rfwireless-world.com/Tutorials/LTE-system-interfaces.html http://www.rfwirelessworld.com/Tutorials/LTE-EPC-network-interfaces.html http://www.Internetlivestats.com https://www.cisco.com/assets/sol/sp/vni/forecast_highlights_mobile/ http://www.worldIPv6launch.org/ Freescale Semiconductor, Inc 2008 "Long Term Evolution Protocol Overview" Document Number: LTEPTCLOVWWP REV http://xahoithongtin.com.vn/vien-thong-cntt/201801/vnpt-la-doanh-nghiep-tieu-bieu-trien-khaiIPv6-592208/ LTE – The UMTS Long Term Evolution From Theory to Practice, Second Edition by Issam Toufik, Stefania Sesia https://www.slideshare.net/apnic/IPv6-transition-techniques https://www.vnnic.vn/IPv6/congnghe/gi%E1%BA%A3i-ph%C3%A1p-nat64dns64?lang=en http://cesti.gov.vn/tai-lieu/182877/20/-K%E1%BB%B9-thu%E1%BA%ADt-IPv4-over-IPv6 464XLAT Nguy%E1%BB%85n-Tr%E1%BA%A7n-Hi%E1%BA%BFu,-ChuH%E1%BB%93ng-Ph%C3%BAc T Ali-Yahiya, “Understanding LTE and its Performance”, ISBN 978-1-4419-6457-1 DOI 10.1007/978-1-4419-6457-1 Copyright 2011 Alcatel-Lucent’s LTE solution, “The LTE Network Architecture” Christine.De_Monfreid@alcatel-lucent.fr, +33 3077 5914 2009 Alcatel-Lucent, All rights reserved.CPG0599090904 V Bajpai and J Schonwalder, “Measuring tcp connection establishment times of dual-stacked web services,” in Network and Service Management (CNSM), 2013 9th International Conference on, Oct 2013, pp 130–133 68 LỜI CẢM ƠN Bám theo yêu cầu đặt ra, đề tài nghiên cứu được:  Nghiên cứu tổng quan kiến trúc, hệ thống mạng 4G/LTE  Nhu cầu sử dụng địa IP LTE  Tổng quan IPv6 tình hình triển khai IPv6 nước  Hiện trạng triển khai IPv6 cho mạng di động băng rộng 4G/LTE  Tổng quan giải pháp chuyển đổi sang IPv6 cho LTE  Kinh nghiệm triển khai IPv6 cho LTE giới  So sánh hiệu IPv4 IPv6 cho mạng LTE IPv6 Trong nội dung nghiên cứu không tránh khỏi thiếu sót mong nhận góp ý thầy, hội đồng Cuối cùng, lần nữa, em xin trân trọng cám ơn quan tâm, định hướng, hỗ trợ TS Nguyễn Ngọc Văn, góp ý chân thành hội đồng tác giả liên quan tới báo/tài liệu… mà em tham khảo để hoàn thành luận văn! 69 ... Ngọc Văn, em tập trung thực đề tài ? ?Nghiên cứu, đề xuất triển khai IPv6 hệ thống LTE? ??, với mục tiêu đưa phương án giải vấn đề thiếu hụt địa IP triển khai ứng dụng, công nghệ liên quan tới Internet,... Protocol IPv4 IPv6 ISP IANA ITU IETF Hệ thống thông tin di động hệ ba Đề án đối tác hệ ba Đề án thứ đối tác hệ thứ Hệ thống thông tin di động hệ thứ Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất phát triển Mạng... BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRẦN HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI IPv6 TRONG HỆ THỐNG LTE Chuyên nghành: Kỹ thuật viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT