Tìm hiểu về IPV6 và cơ chế chuyển đổi IPV4 sang IPV6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ----------------------- TRẦN ĐÌNH CHUNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU VỀ IPV6 VÀCƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI IPV4 SANG IPV6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ----------------------- BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU VỀ IPV6 VÀCƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI IPV4 SANG IPV6 Giáo viên hướng dẫn : TS Phan Lê Na Sinh viên thực hiện : Trần Đình Chung Lớp : 49K_CNTT Mã sinh viên : 0851070304 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập tại trường Đại học Vinh, được sự chỉ dạy tận tình của thầy cô trong trường nói chung, cũng như các thầy cô khoa Công nghệ thông tin nói riêng, em đã học hỏi được rất nhiều kiến thức về ngành công nghệ thông tin và các kiến thức khác về văn hoá, xã hội … Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô trong trường, các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin và đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn cô giáo Ts Phan Lê Na, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thiện đồ án trong thời gian qua. Em xin cảm ơn! ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI GIỚI THIỆU Phiên bản IPv6 là một phiên bản mới của Internet. Nó được xây dựng trên cơ sở của giao thức IPv4 nhằm tận dụng các ưu điểm và khắc phục hạn chế của IPv4. Thay đổi của IPv6 chủ yếu vào những đặc điểm sau: Mở rộng những khả năng định vị: IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bít, không gian địa chỉ lớn của IPv6 được thết kế dự phòng đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống Internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Tính biến đổi được lộ trình nhiều sắc thái được cải thiện gần thêm một phạm vi giải quyết tới những địa chỉ nhiều sắc thái. Sự đơn giản hòa khuôn dạng đầu mục (Header): Header của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng cách chuyển các trường không quan trọng và các trường lựa chọn sang các header mở rộng được đặt phía sau của IPv6 header. Khuôn dạng header mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các router. Tiến bộ hỗ trợ cho những mở rộng và những tuỳ chọn: Thay đổi trong cách mà những tuỳ chọn đầu mục IP được mã hoá kể cả hiệu quả hơn đẩy tới ít hơn những giới hạn về khó khăn trên những tuỳ chọn mới trong tương lai. Khả năng ghi nhãn luồng: Một khả năng mới được thêm để cho phép sự ghi nhãn của những gói thuộc về tới giao thông “chảy” đặc biệt cho người gửi nào những yêu cầu đặc biết điều khiển, như không mặc định chất lượng của dịch vụ hoặc “ thời gian thực “ dịch vụ. Những khả năng chứng thự và riêng tư: Những mở rộng để chứng thực sự toàn vẹn dữ liệu được chỉ rõ cho IPv6. Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Chương1: Những hạn chế của IPv4 và đặc điểm của IPv6 Error: Reference source not found 1.1. Những hạn chế của IPv4 Error: Reference source not found 1.2. Đặc điểm của IPv6 Error: Reference source not found 1.2.1. Không gian địa chỉ lớn . Error: Reference source not found 1.2.2. Địa chỉ phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả Error: Reference source not found 1.2.3. Khuôn dạng header đơn giản hoá . Error: Reference source not found 1.2.4.Tự cấu hình địa chỉ Error: Reference source not found 1.2.5. Khả năng xác thực và bảo mật an ninh . Error: Reference source not found 1.3. Cấu trúc địa . Error: Reference source not found 1.3.1. Không gian địa chỉ Error: Reference source not found 1.3.2. Cấp phát địa chỉ IPv6: . Error: Reference source not found 1.3.3. Định dạng gói tin trong IPv6 . Error: Reference source not found 1.3.4. Vùng nền tảng ( Base Header) . Error: Reference source not found 1.3.5. So sánh giữa vùng header của IPv4 và IPv6Error: Reference source not found 1.3.6. Vùng header mở rộng Error: Reference source not found 1.3.7. Sự phân miếng (Fragmentation) . Error: Reference source not found Chương 2: ICMPv6 (Internet Control Message Protocol Version 6) . Error: Reference source not found 2.1. Error Reporting (Báo cáo lỗi) Error: Reference source not found 2.1.1. Destination unreachable ( Không thể với tới được nơi đến) . Error: Reference source not found Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.2. Packet too Big ( Gói quá lớn ) Error: Reference source not found 2.1.3. Time Exceeded ( Vượt quá thời gian) Error: Reference source not found 2.1.4. Parameter Problem (Vấn đề tham số) . Error: Reference source not found 2.1.5. Redirection (Sự gửi lại lần nữa) Error: Reference source not found 2.2. Query (Truy vấn) Error: Reference source not found 2.2.1. Echo request and reply (Yêu cầu và đáp ứng lặp lại) . Error: Reference source not found 2.2.2. Router Solicitation And Addvertisement (Yêu cầu và quảng cáo chương trình vận chuyển) Error: Reference source not found 2.2.3. Group Membership (Sự tham gia nhóm): . Error: Reference source not found Chương 3: Sự chuyển tiếp từ IPv4 tới IPv6 . Error: Reference source not found 3.1. Đặt vấn đề Error: Reference source not found 3.2. Các phương thức chuyển đổi . Error: Reference source not found 3.2.1. Chồng hai giao thức (Dual Stack) . Error: Reference source not found 3.2.2. Đường hầm IPv6 qua IPv4 (Tunnel) Error: Reference source not found 3.2.3. 6over4 . Error: Reference source not found 3.2.4. 6to4 . Error: Reference source not found 3.3. Cơ chế chuyển đổi hai giao thức (DSTM) Error: Reference source not found 3.4. Thử nghiệm và cài đặt IPv6 trên Windows Server 2003 Error: Reference source not found KẾT LUẬN Error: Reference source not found TÀI LIỆU THAM KHẢO Error: Reference source not found Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương1: 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 được thiết kế khá tốt, sự thông đại thông tin đã tiến triển từ lúc khởi đầu IPv4 vào những năm 1970, nhưng 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 như khi có một tổ chức được cấp cho 1 địa chỉ lớp A, 16 triệu địa chỉ từ ô địa chỉ được phân phối duy nhất cho tổ chức sử dụng. Nếu 1 tổ chức được cấp cho 1 địa chỉ lớp C, mặt khác chỉ có 256 địa chỉ được 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. 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 thống mới nào muốn kết nối vào Internet. Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Để khắc phục thiếu sót trên IPv6 được biết đến như là IPng (Internet-Working- Protocol, Next Generation), được đề xướng và nay là một chuẩn. 1.2. Đặc điểm của IPv6 - Trong IPv6 giao thức Internet được cải tiến một cách rộng lớn để thích nghi được sự phát triển không biết trước được của Internet. Định dạng và độ dài của những địa chỉ IP cũng được thay đổi với những gói định dạng. Những giao thức liên quan, như ICMP cũng đựơc cải tiến. Thế hệ mới của IP hay IPv6 có những ưu điểm như 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 được thiết kế dự phòng đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống internet đến từng mạng con trong một tổ chức 1.2.2. Địa chỉ phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả - Các địa chỉ toàn cục của Ipv6 được 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 thường thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế. 1.2.3. Khuôn dạng header đơn giản hoá - Header của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. 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 như khả năng cấu hình server DHCP và tự cấu hình địa chỉ stateless (không có server DHCP). 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 tương tác lẫn nhau giữa các nút mạng. 1.3. Cấu trúc địa - Một địa chỉ gồm có 16 bytes, đó là 128 bít độ dài. Kiểu ký hiệu dấu 2 chấm trong hệ đếm 16 ( Hexadecimal Colon Notation): - Địa chỉ IPv6: trở nên có thể đọc được nhiều hơn, IPv6 trình bầy rõ trong kiểu ký hiệu dấu 2 chấm 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 ký hiệu hệ đếm 16 yêu cầu 4 chữ số trong Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hệ đếm 16 này. Vì thế cho nên địa chỉ gồm có 32 chữ 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) - Sự 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 được dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa chỉ dạng này. Không cần viết các số 0 ở đầu các nhóm, nhưng những số 0 bên trong thì không thể xoá. Chưa 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 được sử dụng một lần trong một địa chỉ. Địa chỉ IP có độ dài cố định, có thể tính được số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn, 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 chưa chỉ định. Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT 111111101111101100………………………… 111111111111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chưa 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) - 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: 1080:0:0:0:8::/80 Hình 4 : Địa chỉ CIDR ( CIDR Address) 1.3.1. 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. - Người ta thiết kế địa chỉ IP đã chia không gian địa chỉ thành 2 phần, với phần đầu được gọi là kiểu tiền tố. Phần giá trị tiền tố này cho bíêt 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 số nào khác. Do đó không có sự nhập nhằng khi một địa chỉ được trao kiểu tiền tố có thể dẽ dàng xác định được. Hình 5 cho chúng ta thấy dạng của địa chỉ IPv6. Trần Đình Chung – Lớp 49K – Khoa CNTT