IPv4-Mapped IPv6 đƣợc tạo nên từ 32 bit địa chỉ IPv4 theo cách thức gắn 80 bit 0 đầu tiên, tiếp theo là 16 bit có giá trị hexa FFFF với 32 bit địa chỉ IPv4. Địa chỉ IPv4- Mapped đƣợc sử dụng để biểu diễn một node thuần IPv4 thành một node IPv6 để phục vụ trong công nghệ biên dịch địa chỉ IPv4 – IPv6 (ví dụ công nghệ NAT-PT, phục vụ giao tiếp giữa mạng thuần IPv4 và mạng thuần IPv6). Địa chỉ IPv4-mapped không bao giờ đƣợc dùng làm địa chỉ nguồn hay địa chỉ đích của một gói tin IPv6.
Hình 1.20 Cấu trúc địa chỉ IPv4-Mapped IPv6.
Format : 0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z
Trong đó w,x,y,z là các địa chỉ IPv4.
Ví dụ : 0:0:0:0:0:FFFF:192.168.1.2 1.9 Thống kê các dạng địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 đƣợc biểu diễn dƣới dạng chữ số Hexa nên có phần khó nhớ hơn địa chỉ IPv4. Những mục trƣớc đã đề cập và mô tả nhiều dạng địa chỉ IPv6. Phần này, sẽ tóm tắt và thống kê các dạng địa chỉ IPv6 đã và đang đƣợc sử dụng.
Bảng 1.4 Bảng thống kê các dạng địa chỉ IPv6.
Bit Dạng địa chỉ Chú thích
:: Địa chỉ không định danh Thể hiện Node hiện tại không có địa chỉ IPv6 nào đƣợc gán.
::1 Địa chỉ Loopback Thay thế dãi địa chỉ 127.0.0 của IPv4.
FE80::/10 Địa chỉ Link-local Giao tiếp giữa các node trong cùng đƣờng liên kết. FEC0::/10 Địa chỉ Site-local Đã bị hủy bỏ.
2000::/3 Địa chỉ định danh toàn cầu. Đƣợc cấp phát bởi các tổ chức quản lý Internet. FF::/8 Địa chỉ Multicast. Sử dụng trong nhiều mục
đích và thay thế địa chỉ Broadcast của IPv4.
::w.x.y.z Địa chỉ IPv4-Compatible IPv6 Dùng trong công nghệ tunnel động.
::FF:w.x.y.z Địa chỉ IPv4-Mapped IPv6 Dùng trong biên dịch địa chỉ IPv6-IPv4.
Chương 1 đã trình bày từ khái quát đến chi tiết về không gian địa chỉ và cấu trúc gói tin của IPv6. Địa chỉ IPv6 được đánh số lại và biểu diễn dưới dạng Hexa với không gian địa chỉ lớn hơn, bên cạnh đó là cách thức phân bố địa chỉ hợp lý hơn, giúp các nhà cung cấp Internet dễ dàng quản lý không gian địa chỉ và tối ưu hóa băng thông, khả năng định tuyến trên mạng. Các điểm chính trong chương :
Cấu trúc gói tin 128 bit cho không gian địa chỉ IPv6 rất lớn.
Loại bỏ được các nhược điểm của mạng IPv4 như NAT, bảo mật kém.
Tái đánh số địa chỉ IP, sử dụng hệ cơ số Hexa để biểu diễn địa chỉ.
Sự phân cấp địa chỉ toàn cầu rõ ràng dựa trên prefix.
Header tối ưu hơn.
Địa chỉ Unicast, Multicast, Anycast.
Các địa chỉ đặc biệt: địa chỉ không định danh, địa chỉ Loopback, địa chỉ IPv4- Compatible, địa chỉ IPv4-Mapped.
CHƢƠNG 2: TRIỂN KHAI IPv6 TRÊN CƠ SỞ HẠ TẦNG MẠNG IPv4
Triển khai, chuyển đổi và thay thế một giao thức Internet không phải là điều dễ dàng. Trong lịch sử hoạt động Internet toàn cầu, địa chỉ IPv6 không thể tức khắc thay thế IPv4 trong thời gian ngắn mà phải trãi qua một quá trình. Thế hệ địa chỉ IPv6 phát triển khi IPv4 đã hoàn thiện và hoạt động trên mạng lưới rộng khắp toàn cầu. Trong thời gian đầu phát triển, kết nối IPv6 cần thực hiện trên cơ sở hạ tầng mạng của IPv4. Mạng IPv6 và IPv4 sẽ cùng song song tồn tại trong thời gian dài, thậm chí mãi mãi. Trong Chương 2 sẽ trình bày về thực trạng triển khai IPv6 hiện nay, các công nghệ triển khai IPv6 và chuyển đổi giữa IPv6 – IPv4. Đồng thời trong chương này sẽ giới thiệu về các giao thức định tuyến hoạt động trên IPv6 và phân tích giao thức định tuyến OSPFv3.
Chương 2 của khóa luận gồm những nội dung chính sau :
Thực trạng triển khai IPv6.
Một số công nghệ triển khai IPv6.
Các giao thức định tuyến IPv6.
Giao thức định tuyến OSPFv3.
2.1 Thực trạng triển khai IPv6 2.1.1 Trên thế giới 2.1.1 Trên thế giới
Tại châu Á, sự hạn chế về địa chỉ IPv4 đã đặt một cản trở nhất định đối với sự phát triển của Internet tại những khu vực kinh tế quan trọng nhƣ Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Hàn Quốc. Những quốc gia này xác định IPv6 là công nghệ của mạng thế hệ sau, đầy tiềm năng. Việc phát triển IPv6 và vƣơn lên vị trí đi đầu về công nghệ mạng thế hệ sau đƣợc chính phủ các nƣớc định hƣớng rõ ràng. Trung Quốc đặt mục tiêu xây dựng mạng IPv6 lớn nhất toàn cầu.
Tại Châu Âu, ứng dụng địa chỉ IPv6 chƣa có đƣợc sự định hƣớng từ chính phủ, song lại đƣợc phát triển mạnh mẽ bởi rất nhiều dự án nghiên cứu lớn, xây dựng những mạng IPv6 kết nối nhiều quốc gia châu Âu, kết nối châu Âu và các châu lục khác.
Mỹ vốn là nơi khởi nguồn mạng Internet, cũng là quốc gia sở hữu phần lớn không gian địa chỉ IPv4. Do vậy nhu cầu địa chỉ không phải là vấn đề cấp bách. Tuy nhiên do những đặc tính ƣu việt về bảo mật của IPv6, trong năm 2008 bộ Quốc Phòng Mỹ đã quyết định triển khai IPv6 cho toàn bộ hệ thống trong mạng quốc phòng.
2.1.2 Tại Việt Nam
Tại Việt nam, Ban Công tác Thúc đẩy IPv6 Quốc gia đã đƣợc thành lập từ ngày 06/01/2009. Sau gần hai năm nghiên cứu xây dựng trên cơ sở ý kiến đóng góp của giới chuyên gia, bộ ngành liên quan và tham khảo kinh nghiệm triển khai của quốc tế, ban công tác đã hoàn thiện và trình Bộ Thông Tin – Truyền Thông kế hoạch hành động quốc gia về chuyển đổi địa chỉ IPv6.
Với các định hƣớng, mục tiêu, lộ trình cụ thể, bản kế hoạch là cơ sở để các doanh nghiệp Internet xây dựng kế hoạch chuyển đổi, ứng dụng IPv6 cho phù hợp với tình hình thực tế và mạng lƣới của đơn vị mình. Đồng thời, các cơ sở đào tạo về lĩnh vực CNTT trong nƣớc cũng sẽ có kế hoạch cụ thể lồng ghép nội dung về IPv6 trong các chƣơng trình giảng dạy. Cùng với việc ban hành Kế hoạch Hành động Quốc gia, Bộ trƣởng cũng yêu cầu các ISP phải nhanh chóng xây dựng, triển khai kế hoạch hành động IPv6 cụ thể của mình, phù hợp với kế hoạch chung quốc gia. Ban Công tác cần chuẩn bị nguồn nhân lực đƣợc đào tạo cơ bản về IPv6 để đảm bảo cho quá trình chuyển
đổi tại Việt Nam.
Lộ trình chuyển đổi IPv6 tại Việt Nam chia thành ba giai đoạn:
Giai đoạn 1 (Từ 2011- đến 2012): Giai đoạn chuẩn bị
Giai đoạn 2 (Từ 2013- đến 2015): Giai đoạn khởi động
Giai đoạn 3 (Từ 2016- đến 2019): Giai đoạn chuyển đổi
Mục tiêu chung là bảo đảm trƣớc năm 2020, toàn bộ mạng lƣới và dịch vụ Internet Việt Nam sẽ đƣợc chuyển đổi để hoạt động một cách an toàn, tin cậy với địa chỉ IPv6.
2.2 Các phƣơng pháp triển khai IPv6 2.2.1 Định dạng EUI-64 2.2.1 Định dạng EUI-64
Giao tiếp 64-bit định danh trong một địa chỉ IPv6 đƣợc sử dụng để xác định một interface (giao diện) duy nhất trên một link.
Link (đƣờng liên kết) là một môi trƣờng mạng trong đó các node mạng liên lạc bằng cách sử dụng các lớp liên kết (lớp 2 trong mô hình OSI). Interface còn có thể xác định tính duy nhất của nó trên một phạm vi rộng lớn hơn. Trong nhiều trƣờng hợp, một interface nhận dạng bằng cách dựa trên lớp liên kết (hay địa chỉ MAC của interface). Nhƣ trong IPv4, một tiền tố subnet trong IPv6 gắn liền với một link.
Interface định danh đƣợc sử dụng trong địa chỉ global unicast và các loại địa chỉ IPv6 khác phải có 64 bits chiều dài và đƣợc xây dựng trong 1 định dạng do IEEE đƣa ra
là Extended Universal Identifier (EUI) - 64. EUI-64 định dạng ID interface có nguồn
gốc từ 48 bit của địa chỉ MAC trên interface. Do địa chỉ MAC mang tính duy nhất nên chỉ cần chèn thêm chuỗi Hexa là FFFE vào giữa 3 byte của địa chỉ MAC để tạo ra 64 bit của phần interface ID.
Để chắc rằng địa chỉ sinh ra từ địa chỉ Ethernet MAC là duy nhất, bit thứ 7 trong octet đầu tiên (bit U) là 1 hoặc 0 ứng với giá trị duy nhất trong toàn thể hoặc giá trị duy nhất trong cục bộ. Còn bit thứ 8 (bit G) là bit nhóm/cá nhân, với mục đích quản lý các nhóm.
Ví dụ: Ban đầu ta có địa chỉ MAC Adderss 48 bit sau: 0090:2717:FC0F
Hình 2.2 Mô tả định dạng EUI-64.
Bằng cách chèn thêm chuỗi FFFE vào giữa ta đƣợc phần địa chỉ Interface ID hoàn thiện :
Hình 2.3 Mô tả định dạng EUI-64 (tt).
2.2.3 Tự động cấu hình phi trạng thái
a) Định nghĩa :
IPv6 đƣợc thiết kế theo kiểu “plug and play”. Trong một mạng cục bộ, nếu các máy tính kết nối và liên kết đƣợc tới Router thì lúc này diễn ra quá trình gọi là Stateless
Hình 2.4 Stateles Autoconfiguration.
Một router trong mạng cục bộ gửi thông tin về mạng, nhƣ một 64-bit prefix của mạng và default route của mạng. Router sẽ gửi thông tin này cho tất cả các node trong mạng nó kết nối. Một máy tính bất kỳ có thể tự cấu hình bằng cách dùng 64 bit prefix phần mạng mà Router gửi kết hợp với kỹ thuật EUI-64 để tạo ra 64 bit phần host. Quá trình này dẫn đến một địa chỉ 128-bit có thể sử dụng đƣợc đầy đủ và đảm bảo đƣợc tính duy nhất trên toàn cầu.
Có một tiến trình đƣợc gọi là duplicated address translation đƣợc kích hoạt để phát hiện và tránh việc trùng lặp địa chỉ.
Việc tự động cấu hình làm cho tính năng plug-and-play tối ƣu hơn bao giờ hết. Điều này đồng nghĩa với việc cho phép các thiết bị kết nối vào mạng mà không cần bất kỳ cấu hình nào và cũng không cần có bất kỳ máy chủ nào (nhƣ các máy chủ DHCP) . Tính năng này cho phép triển khai các thiết bị mới trên Internet, chẳng hạn nhƣ điện thoại di động, các thiết bị không dây, thiết bị gia dụng, và mạng lƣới giám sát gia đình.
b) Mô tả cách làm việc của Stateless Autoconfiguration
Quá trình Stateless Autoconfiguration diễn ra theo 3 bƣớc sau:
Bƣớc 1: Thiết bị sẽ gửi một gói tin đƣợc gọi là router solicitation cho Router
Hình 2.5 Bước 1 của Stateless Autoconfiguration.
Bƣớc 2: Router phản hồi lại với gói tin router advertisement chứa các thông
tin cần thiết (bao gồm 64 bit prefix phần mạng và địa chỉ Default route.)
Hình 2.6 Bước 2 của Stateless Autoconfiguration.
Bƣớc 3: Thiết bị dùng 64 bit prefix phần mạng mà Router gửi kết hợp với kỹ
thuật EUI-64 để tạo ra 64 bit phần host, kết quả có đƣợc 128 bit địa chỉ IPv6.
2.2.4 DHCPv6
Trong quá trình tự cấu hình phi trạng thái, mỗi node có trách nhiệm cấu hình địa chỉ của chính nó và lƣu lại interface ID của nó và thông tin đƣợc cung cấp bởi giao thức “neighbor discovery”. Trong một mạng nhỏ, quá trình này có ích lợi là đơn giản và dễ
dùng. Bất lợi của nó là quá phụ thuộc vào kỹ thuật multicast, sử dụng không hiệu quả tầm địa chỉ và thiếu bảo mật, thiếu sự kiểm soát chính sách và việc đăng nhập.
Để hỗ trợ các giao tiếp giữa các mạng lớn hơn và phức tạp hơn thì ta phải sử dụng quá trình tự cấu hình stateful. Để hiểu rõ hơn quá trình này, ta phải hiểu rõ các khái niệm sau: stateful autodiscovery, DHCPv6, DHCPv6 client, relay agent.
Stateful autoconfig dựa trên các server để cung cấp các thông tin cấu hình, những server này đƣợc gọi là các DHCPv6 server. Tuy nhiên, với các nhà quản trị thì stateful phức tạp hơn stateless vì nó yêu cầu các thông tin cấu hình phải đƣợc thêm vào cơ sở dữ liệu của DHCPv6 server. Do đó, stateful có khả năng mở rộng tốt hơn cho những mạng lớn.
Stateful có thể đƣợc sử dụng đồng thời với stateless. Ví dụ: một node có thể theo các quá trình stateless trong quá trình khởi động để lấy địa chỉ liên kết cục bộ. Sau đó, nó có thể sử dụng stateful để lấy thêm các thông tin từ DHCPv6 server.
Hình 2.7 Hoạt động của DHCPv6.
gửi ra một DHCP solicit message hay bằng cách lắng nghe một DHCP advertisement. Client sau đó sẽ gửi một unicast DHCPv6 Request. Nếu DHCPv6 server không ở chung subnet với Client thì một DHCP relay hay agent sẽ forward yêu cầu cho một server khác. Server sẽ hồi âm bằng một DHCPv6 Reply chứa thông tin cấu hình cho Client.
Việc sử dụng DHCPv6 có nhiều ích lợi nhƣ:
Kiểm soát : DHCPv6 kiểm soát việc phân phối và gán các địa chỉ từ một điểm kiểm soát tập trung.
Tóm tắt : Do việc phân phối có thứ bậc nên có thể tóm tắt địa chỉ.
Renumbering : Khi một ISP mới đƣợc chọn để thay thế cái cũ thì các địa chỉ mới có thể dễ dàng đƣợc phân phối hơn với dịch vụ DHCPv6.
Bảo mật : Một hệ thống đăng ký host có thể đƣợc sử dụng trong một dịch vụ DHCPv6. Hệ thống đăng ký này có thể cung cấp một cách có chọn lựa các dịch vụ mạng cho các host đăng ký và từ chối truy cập cho các host không đăng ký.
2.3 Mobile IPv6
Mobile IPv6 là một chuẩn nhằm cho phép các node IPv6 có thể di chuyển từ mạng này sang mạng kia mà vẫn duy trì kết nối đang diễn ra. Khi các node IPv6 thay dổi vị trí, nó có thể thay đổi liên kết. Khi node IPv6 thay đổi chính liên kết, địa chỉ Ipv6 cũng có thể thay đổi để duy trì kết nối. Ở đó những cơ cấu cho phép thay đổi địa chỉ khi di chuyển đến link khác, để cho phép tự động cấu hình IPv6. Tuy nhiên khi địa chỉ thay đổi, sự tồn tại kết nối cho các node di động đƣợc sử dụng việc gán địa chỉ từ kết nối trƣớc có thể không đƣợc duy trì kết nối ngoài phạm vi cho phép.
Các lợi ích của Mobile IPv6 là ngay cả khi node di động thay đổi địa điểm và địa chỉ, các kết nốt hiện tại vẫn đƣợc duy trì. Kết nối đến các node di động thƣờng đƣợc thông qua. Mobile IPv6 cung cấp kết nối ở lớp Transport duy trì khi một node di chuyển từ một liên kết đến một địa chỉ bằng cách duy trì hoạt động cho các node di động tại tầng mạng.
2.4 Định tuyến cho liên mạng IPv6
Tƣơng tự nhƣ các IPv4 node, các IPv6 node sử dụng một bảng định tuyến IPv6 cục bộ để quyết định cách để truyền packet đi. Các entry trong bảng định tuyến đƣợc
tạo một cách mặc định khi IPv6 khởi tạo và các entry khác sẽ đƣợc thêm vào khi nhận đƣợc các gói tin Router Advertisement chứa các prefix và các route, hay qua việc cấu hình tĩnh bằng tay.
2.4.1 Bảng định tuyến IPv6
a) Các đặc tính
Một bảng định tuyến sẽ có mặt trên tất cả các node chạy giao thức IPv6. Bảng định tuyến lƣu những thông tin về các subnet (mạng con) của mạng và một next hop (điểm tiếp theo) để có thể đến đƣợc subnet đó. Trƣớc khi bảng định tuyến đƣợc kiểm tra, thì bộ nhớ đích đến sẽ đƣợc kiểm tra xem có những entry nào trong đó khớp với địa chỉ đích có trong IPv6 header của gói tin hay không. Nếu không có thì bảng định tuyến sẽ đƣợc sử dụng để quyết định.
Interface đƣợc sử dụng để truyền gói tin (next hop interface). Interface xác định interface vật lý hay luận lý đƣợc sử dụng để truyền gói tin đến đích của nó hay router tiếp theo.
Địa chỉ next hop: với những đích nằm trên cùng một liên kết cục bộ thì địa chỉ next hop chính là địa chỉ đích của gói tin. Với những đích không nằm cùng subnet thì địa chỉ next hop chính là địa chỉ của một router.
Sau khi interface và địa chỉ của next hop đƣợc xác định thì node sẽ cập nhật bộ nhớ cache mới. Các gói tin tiếp theo sẽ đƣợc truyền đến đích sử dụng cache này để đi tới đích mà không phải kiểm tra bảng định tuyến.
b) Các loại entry trong bảng định tuyến IPv6
Các entry trong bảng định tuyến IPv6 đƣợc sử dụng để lƣu những loại đƣờng sau:
Các đƣờng đƣợc kết nối trực tiếp. Những route này là những prefix cho những