Tiêu đề IP đợc thêm vào sau khi nó nhận đợc thông tin của lớp chuyển vận hoặc từ lớp ứng dụng, sau đó nó đợc đa xuống tầng liên kết dữ liệu để truyền đi trên một phơng tiện nhất định. Cấu trúc tiêu đề IPv4 đợc chỉ rõ trên hình 2.2.
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Version IHL TOS Total length
Identification Flags Fragment offset
TTL Protocol Header checksum
Source IP address Destination IP address
Options and padding
:::
Hình 2.2: Tiêu đề IPv4
Các trờng chức năng của tiêu đề gói tin IP gồm có:
Version: Chỉ ra phiên bản của giao thức hiện hành (IPv4), đợc sử dụng để máy gửi, máy nhận, các bộ định tuyến cùng thống nhất về định dạng datagram.
IHL (Identifed Header Length): Trờng xác nhận độ dài tiêu đề cung cấp thông tin về độ dài tiêu đề của gói tin, thông thờng tiêu đề có độ dài 20 octets.
TOS (Type Of Service): Trờng kiểu phục vụ dài 8 bit gồm 2 phần: trờng u tiên và kiểu phục vụ. Trờng u tiên gồm 3 bit dùng để gán mức u tiên cho các gói tin, cung cấp cơ chế cho phép điều khiển các gói tin qua mạng. Các bit còn lại dùng xác định kiểu lu lợng gói tin khi nó chuyển qua mạng, nh đặc tính trễ, độ thông qua và độ tin cậy. Vào khoảng cuối năm 1990, IETF đã định nghĩa lại ý nghĩa của các bít trong trờng TOS để thể hiện một tập hợp các dịch vụ khác biệt. Thông qua 6 bit đầu tiên thiết lập 64 điểm mã (codepoint) để ánh xạ vào một số dịch vụ cơ sở, 2 bit còn lại để trống. Tuy nhiên trờng dữ liệu này đợc sử dụng nh thế nào? thì còn tuỳ thuộc rất nhiều vào kiến trúc mạng, vì chính bản thân mạng Internet không đảm bảo chất lợng phục vụ QoS, nên đây đơn thuần chỉ là tiêu chí yêu cầu chứ không phải là tiêu chí đòi hỏi đối với các bộ định tuyến. Việc sử dụng trờng TOS để nâng cao chất lợng dịch vụ sẽ đợc đề cập trong các phần sau của luận văn.
TL (Total length): Trờng hiển thị tổng độ dài gói tin dài 16 bit, sử dụng để xác định chiều dài của toàn bộ gói IP. Chiều dài lớn nhất một gói IP cho phép là 65535 octets.
Identification: Trờng nhận dạng dài 16 bit, đợc máy chủ sử dụng để phát hiện và nhóm các đoạn bị chia nhỏ của gói tin. Các bộ định tuyến sẽ chia nhỏ các gói tin nếu nh đơn vị truyền tin lớn nhất của gói tin MTU (Maximum Transmission Unit) lớn hơn MTU của môi trờng truyền. MTU của môi trờng truyền đợc định nghĩa nh là kích cỡ của gói IP lớn nhất mà nó có thể đợc mang
máy chủ đích. Sự chia cắt gói tin tạo thêm công việc cho các bộ định tuyến và các máy chủ đầu cuối. Một kỹ thuật có tên là tìm tuyến đờng cho đơn vị truyền gói tin lớn nhất (Path MTU Discovery) đợc đa ra, tạo khả năng cho một máy chủ gửi tin có thể tìm ra một MTU lớn nhất có thể, theo con đờng từ nguồn tới đích mà không cần bất kỳ quá trình chia cắt gói tin nào khác.
Flags : Trờng cờ chứa 3 bít đợc sử dụng cho quá trình điều khiển phân đoạn, bít đầu tiên chỉ chị tới các bộ định tuyến cho phép hoặc không cho phép phân đoạn gói tin, 2 bít giá trị thấp đợc sử dụng để điều khiển phân đoạn, kết hợp với trờng nhận dạng và trờng phân đoạn để xác định gói tin nhận đợc sau quá trình phân đoạn.
Fragment Offset : Trờng phân đoạn mang thông tin về số lần chia một gói tin, kích thớc của gói tin phụ thuộc vào mạng cơ sở truyền tin, tức là độ dài gói tin không thể vợt qua MTU của môi trờng truyền.
TTL (Time-to-live): Trờng thời gian sống của gói tin sử dụng để ngăn các gói tin lặp vòng trên mạng, có vai trò nh một bộ đếm ngợc nhằm tránh hiện tợng trễ gói tin quá lâu trên mạng. TTL cũng sử dụng để xác định phạm vi điều khiển, qua việc xác định xem một gói có thể đi đợc bao xa trong mạng. Bất kỳ gói tin nào có vùng TTL đạt giá trị bằng 0 thì gói tin đó sẽ bị bộ định tuyến huỷ bỏ và thông báo lỗi sẽ đợc gửi về trạm phát gói tin.
Protocol : Trờng này đợc dùng để xác nhận giao thức lớp kế tiếp mức cao hơn đang sử dụng dịch vụ IP, thể hiện dới dạng con số thập phân.
H-Check sum: Trờng kiểm tra tổng dài 16 bit, đợc tính toán trong tất cả các tr- ờng của tiêu đề IPv4 (TOS, HL, TTL...). Mỗi khi gói qua bộ định tuyến, các tr- ờng lựa chọn có thể bị thay đổi và trờng TTL sẽ bị thay đổi giá trị. Cho nên một gói tin khi qua các bộ định tuyến thì trờng kiểm tra tổng cần phải đợc tính toán và cập nhật lại để đảm bảo độ tin cậy của thông tin định tuyến.
Source Address- Destination Address : Trờng địa chỉ nguồn và địa chỉ đích đợc các bộ định tuyến và các gateway sử dụng để định tuyến các đơn vị số liệu, luôn luôn đi cùng với gói tin từ nguồn tới đích.
Options và Padding: Có độ dài thay đổi, dùng để thêm thông tin chọn và chèn đầy đảm bảo số liệu bắt đầu trong phạm vi 32 bit.
Diễn đàn IP phiên bản 6 đợc bắt đầu vào tháng 7-1999 bởi 50 nhà cung cấp Internet hàng đầu với mục đích phát triển giao thức IPv6, nó sẽ cải thiện chất lợng và bảo mật của Internet, thiết lập một cơ cấu cho thế kỷ mới. IPv6 đặc biệt quan trọng khi các thiết bị tính toán di động tiếp tục gia tăng trong thập kỷ tới.
Do sự thay đổi về bản chất của internet và mạng thơng mại mà giao thức liên mạng IP trở nên lỗi thời. Trớc đây, Internet và hầu hết mạng TCP/IP cung cấp sự hỗ trợ các ứng dụng phân tán khá đơn giản nh truyền file, mail, truy nhập từ xa qua TELNET, song ngày nay internet ngày càng trở thành đa phơng tiện, môi trờng giàu tính ứng dụng, dẫn đầu là dịch vụ WWW (World Wide Web). Tất cả sự phát triển này đã bỏ xa khả năng đáp ứng các chức năng và dịch vụ của mạng IP. Một môi trờng liên mạng cần phải hỗ trợ lu lợng thời gian thực, kế hoạch điều khiển tắc nghẽn linh hoạt và các đặc điểm bảo mật mà IPv4 hiện không đáp ứng đợc đày đủ.
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Version Traffic Class Flow Label
Payload Length Next Header Hop Limit
Source address ::: Destination address ::: Data :::
Hình 2.3: Khuôn dạng tiêu đề IPv6 Version: Chỉ ra phiên bản IPv6 (4 bits).
Traffic Class: Lớp lu lợng (8 bits), sử dụng để phân phối mức u tiên lu lợng Internet.
Flow Label: Nhãn luồng (20 bits), đợc dùng để xác định cách xử lý đặc biệt từ nguồn tới đích theo thứ tự gói.
Payload Length: Độ dài tải tin (16 bits). Xác định độ dài của số liệu trong gói. Khi thiết lập về 0 thì đó là cách chọn tải lớn khi chuyển theo từng chặng .
Next Header: Tiêu đề kế tiếp (8 bits). Xác định giao thức đóng gói tiếp theo. Các giá trị tơng thích với các giá trị dùng trong trờng giao thức IPv4.
Hop Limit: Giới hạn bớc nhảy (8 bits), ở mỗi bộ định tuyến, khi chuyển gói giá trị này sẽ giảm đi 1, nếu giá trị của trờng này là 0 thì gói sẽ bị loại bỏ. Trờng chức năng giới hạn bớc nhảy thay cho trờng TTL trong tiêu đề IPv4.
Source address: Địa chỉ nguồn IPv6 (16 bytes).
Destination address: Địa chỉ đích IPv6 (16 bytes).
Thế giới đang đối mặt với việc thiếu địa chỉ IP cho các thiết bị mạng, địa chỉ dài 32 bit không đáp ứng đợc sự bùng nổ của mạng. Thêm nữa, IPv4 là giao
tuyến và hỗ trợ lu lợng, IPv6 đợc thiết kế bao gồm những chức năng và định dạng mở rộng hơn IPv4 để giải quyết vấn đề này. Tất cả các địa chỉ sử dụng trong Internet đều phải duy nhất. Với phơng thức định địa chỉ hiện nay thì việc thiếu địa chỉ sẽ xảy ra sớm hơn. IPv6 là một giao thức thay thế có khả năng duy
trì sự phát triển của Internet, giải quyết vấn đề không gian địa chỉ IP: 3,4x1038
so với khoảng 4 tỉ địa chỉ IPv4 và những thuộc tính khác của Internet.
IPv6 không chỉ có khả năng mở rộng địa chỉ mà còn hỗ trợ kiến trúc mạng hình thang, phát triển bảo mật và tính toàn vẹn dữ liệu, nâng cao chất l- ợng dịch vụ QoS và tính bảo mật, định tuyến đơn giản và đặc tính tự động định cấu hình.
Với không gian địa chỉ vô cùng lớn nó cho phép các nhà thơng mại triển khai các hệ thống thiết bị mạng để bàn và di động một cách hiệu quả. Sự linh hoạt trong định tuyến với các địa chỉ của nút, thiết bị định vị theo cấu trúc cây và khả năng tự định cấu hình và phát hiện các thiết bị xung quanh.
Tổng hợp đặc điểm của IPv 6:
o Không gian địa chỉ cho phép phân cấp và giải quyết đợc sự thiếu địa chỉ.
o Định dạng tiêu đề và kích cỡ chuẩn để dễ dàng xử lý gói trong kiến trúc
phần cứng 64 bit.
o Nén tiêu đề và dữ liệu.
o Chuẩn về QoS và các dịch vụ khác.
o Bảo mật (chứng thực, tính toàn vẹn, sự tin cậy và quản lý khoá).
o Tự động định dạng cấu hình.
o Cập nhật các giao thức định tuyến (RIPv6, OSPFv6, BGP4+, IDRPv6).
o Các khả năng Multi-homing.
o Ngăn xếp đối ngẫu để hoạt động tơng thích với IPv4.
o Hỗ trợ mạng thông tin di động.