T ro n g h ơ n h ai th ập kỷ, chú n g ta đ ã ch ứ n g kiế n sự p h á t triể n m ạ n h m ẽ và trở n ê n vô cùn g thô n g d ụ n g củ a Internet to à n cầ u vớ i gia o th ứ c IPv4. K h ở i đ ầ u từ n h ữ n g m ạ n g n g hiê n cứ u n h ỏ đ ã trở th à n h m ạ n g Internet to àn cầ u m ạ n h m ẽ , to lớ n , kế t n ối p hi địa lý, p hi kh oả n g cá ch . Cù n g vớ i sự p h á t triể n vũ b ã o củ a m á y tín h và cô n g n g h ệ th ô n g tin , kế t n ố i m ạ n g đ ã trở n ê n nh a n h hơ n , m ạ n h h ơ n h à n g n g à n lầ n th ờ i kỳ b a n đ ầ u , cù n g vớ i sự đ a d ạ n g củ a cô n g n g h ệ tru yề n d ẫ n , kế t n ối và d ịch vụ cu n g cấ p trê n m ạ n g . K h á i niệ m m ạ n g th ế h ệ sa u “N e xt G e n era tio n N e tw o rk” xu ấ t h iệ n vớ i xu h ƣ ớ n g h ội n h ập m ạ n g viễ n th ôn g và Internet n g à y cà n g trở n ên rõ n é t, n h ằ m cu n g cấ p m ộ t n ề n tả n g cơ sở h ạ tầ n g d u y n h ấ t vớ i dịch vụ đa d ạ ng .
T ro n g b ối cả n h p há t triể n củ a Internet, gia o th ứ c IPv4 vớ i 3 2 bit đ ịa ch ỉ vẫ n tiế p tụ c đ ƣ ợ c sử d ụ n g , h iện đ a n g p h ụ c vụ tố t ch o h o ạ t đ ộ n g m ạ n g to à n cầ u . T u y n hiê n , IPv4 đ ã b ộ c lộ m ộ t số hạ n ch ế , kh iế n nh ữ n g n h à n g h iê n cứ u , n h ữ n g tổ ch ứ c tiê u ch u ẩ n h ó a ch ịu trách n hiệ m về h o ạ t đ ộ n g m ạ n g to à n cầu n h ận th ấ y cầ n có sự ph á t triển lê n m ộ t tầ m ca o h ơ n củ a gia o th ứ c Internet.
II.1. S ự cạn kiệt đ ịa ch ỉ IPv4
N h ữ n g th ậ p kỷ vừ a q ua , do tố c đ ộ p h á t triển m ạ n h m ẽ củ a Internet, kh ô n g gia n địa chỉ IPv4 đ ã đ ƣ ợ c sử d ụ ng trê n 60 % . N h ữ n g tổ ch ứ c q u ả n lý địa chỉ q u ố c tế đ ặ t m ụ c tiê u “sử d ụng h iệ u q u ả” lê n hà n g đ ầu . N h ữ n g cô n g n g h ệ g ó p ph ầ n giả m n h u cầ u địa ch ỉ IP nh ƣ N A T , D H C P (Dynamic Host Configuration Protocol) cấ p đ ịa chỉ tạ m th ờ i đ ƣ ợ c sử d ụ n g rộn g rãi. T u y n hiê n , hiệ n n a y, n h u cầu địa ch ỉ tă n g rấ t lớ n:
Internet ph á t triển tại n h ữ n g kh u vự c d â n cƣ đ ô n g đ ả o n h ƣ T ru n g Q u ố c, Ấ n Đ ộ
N h ữ n g d ạ n g d ịch vụ m ớ i đò i h ỏi khô n g g ia n đ ịa chỉ IP cố địn h (tỉ lệ sử d ụ n g địa chỉ/kh á ch h àn g là 1 :1) và kế t nối d ạ n g đ ầ u cu ối – đ ầ u cu ố i: d ịch vụ xDSL, cu n g cấ p dịch vụ Internet q u a đ ƣ ờ n g cáp truyề n h ìn h , việ c p h á t triể n cá c m ạ n g g iá o d ụ c, g a m e trự c tu yế n , th iết bị d i đ ộ ng tha m g ia và o m ạ n g Internet, tru yề n tải th oại, a udio , vid e o trê n m ạ n g …
H ình 2: S ự biến đổi của Internet
T h ờ i điể m kh ô n g gia n đ ịa chỉ IPv4 cạ n kiệ t h iệ n đ a ng là m ộ t vấ n đ ề ch ƣ a th ố n g n h ấ t và g â y nhiề u tran h cãi. Đ ã có n h iề u d ự á n d ự b á o th ờ i g ia n cò n lại củ a địa chỉ IPv4 că n cứ trên số liệ u tiê u dù n g đ ịa chỉ IPv4 tro n g q u á kh ứ . T u y nhiê n , việ c gia tă n g sử d ụ n g địa chỉ IPv4 đã là m ch o b iểu đ ồ sử d ụ n g đ ịa chỉ IPv4 to à n cầ u n g à y cà n g d ố c. C à n g sử d ụ n g kho ả n g th ờ i g ia n gầ n đâ y là m că n cứ d ự b á o (đ ộ dố c ca o h ơ n) th ì kh o ả n g th ờ i gian cò n lạ i IPv4 đ ƣ ợ c d ự b á o cà n g n g ắ n lại. Tháng 0 7 /2 0 0 5 , tạ p ch í IP J (Internet P ro to co l Jo urn a l) củ a C isco đă n g b ài phân tích, đ ƣ ợ c n hiề u ý kiế n đ ồ n g tình, dự b á o thờ i điể m cá c cá c tổ ch ứ c q u ả n lý khô n g còn địa ch ỉ cấ p ch o h oạ t đ ộ n g Internet to à n cầ u là kh o ả n g n ă m 2 0 1 0 . B à i b á o d ự a trê n số liệ u về cấ p p h á t đ ịa ch ỉ củ a cá c R IR , số liệ u tiê u th ụ địa chỉ IPv4 to àn cầ u và số lƣ ợ n g địa chỉ IPv4 còn lại hiệ n n a y. T ro n g đ ó , cá c R IR cấ p p h á t đi 2 2 kh ối /8 tron g vòn g 1 8 th á n g g ầ n n h ấ t, và kh ô n g gia n địa chỉ IPv4 cò n lại 8 4 kh ối /8 (b a o g ồ m đ ịa chỉ cò n lại củ a IANA và các RIR). Tuy nhiên, tố c đ ộ tă ng vọ t về kh ô n g gia n địa chỉ cá c R IR p h â n b ổ trong n hữ n g n ă m g ầ n đ â y, sự xu ấ t h iệ n cá c dịch vụ m ớ i n h ƣ d i đ ộ n g , Internet qu a tru yề n h ìn h cá p … , sẽ tá c đ ộ n g m ạ n h đ ế n kh oả n g thờ i gia n còn lại củ a địa chỉ IPv4.
Di đ ộ n g Không dây Khác Máy ch ủ PC Dây đ ồ n g IPv4 Không dây Ô tô Di đ ộ n g T h iế t b ị g ia đ ìn h PC Máy ch ủ C ả m b iế n Dây đ ồ n g Cáp quang PLC ... IPv6 TV
II.2. H ạn ch ế về cô n g n g h ệ và n h ƣ ợ c đ iểm củ a IPv4
C ấu trú c đ ịn h tu yến kh ô n g h iệu q u ả
Đ ịa chỉ IPv4 có cấ u trú c địn h tu yế n vừ a phâ n cấ p , vừ a kh ôn g p h ân cấ p . M ỗ i bộ địn h tu yế n (ro u ter) ph ải d u y trì b ả n g th ôn g tin định tu yế n lớ n , đò i h ỏi ro u te r ph ải có d u n g lƣ ợ n g b ộ n hớ lớ n . IPv4 cũ n g yê u cầ u ro u te r p h ải ca n thiệ p xử lý n hiều đ ối vớ i g ói tin IPv4, ví dụ th ự c hiệ n p h â n m ả n h , đ iề u n à y tiê u tố n C P U củ a ro u ter và ả n h h ƣ ở n g đ ế n h iệ u q u ả xử lý (gâ y trễ , h ỏn g g ói tin ).
H ạn ch ế về tín h b ảo m ật và kết n ố i đ ầu cu ố i – đ ầu cu ố i
T ro n g cấ u trú c th iế t kế củ a IPv4 kh ô n g có cá ch th ứ c b ả o m ậ t n à o đ i kèm. IPv4 không cung cấ p ph ƣ ơ n g tiệ n h ỗ trợ m ã h ó a d ữ liệ u . K ế t qu ả là hiện n a y, b ảo m ậ t ở m ứ c ứ n g d ụ n g đ ƣ ợ c sử d ụ n g p h ổ biế n , kh ô n g b ả o m ậ t lƣ u lƣ ợ n g tru yề n tải giữ a cá c máy. N ế u á p d ụ n g IPSec (Internet Protocol Security) là m ộ t p h ƣ ơ n g th ứ c b ả o m ậ t p h ổ b iến tại tầ n g IP , m ô h ìn h b ả o m ậ t ch ủ yế u là b ả o m ậ t lƣ u lƣ ợ n g g iữ a cá c m ạ n g , việ c b ả o m ậ t lƣ u lƣ ợ n g đ ầ u cu ố i – đầ u cu ố i đ ƣ ợ c sử d ụ n g rấ t h ạ n ch ế .
PC
IPv4 cô n g cộ n g IPv4 dùng riêng
NAT NAT PC
K ẻ xâ m n h ậ p
M á y ch ủ IPv4 dùng riêng
Đ ể g iả m n h u cầ u tiê u d ù n g địa chỉ, h o ạ t đ ộ ng m ạ n g IP v4 sử d ụ n g p h ổ b iế n cô n g n gh ệ biê n d ịch N A T . T ro n g đó , m á y ch ủ biê n dịch địa chỉ ca n th iệp và o g ói tin tru yề n tải và th a y th ế trƣ ờ ng đ ịa ch ỉ đ ể cá c m á y tín h g ắ n địa chỉ riê n g (p riva te ) có th ể kế t n ối và o m ạ n g In te rn e t.
Mô hình sử d ụ n g N A T của địa chỉ IP v4 có n hiề u n h ƣ ợ c điể m :
K h ó th ự c h iệ n đ ƣ ợ c kế t n ối điể m – đ iể m và g â y trễ : L à m kh ó kh ă n và ả n h h ƣ ở n g tớ i n hiề u d ạ ng dịch vụ (m ạ n g riê n g ảo - V P N , dịch vụ th ờ i gia n th ự c). Đ ối vớ i nhiề u d ạn g dịch vụ cầ n xá c th ự c cổ n g (p o rt) n g u ồn / đ ích , sử d ụ ng N A T là kh ô n g thể đ ƣ ợ c. T ro ng khi đ ó , cá c ứ n g d ụ n g m ớ i h iện n a y, đ ặ c biệt cá c ứ n g d ụ n g kh á ch -ch ủ n gà y cà n g đ òi h ỏi kế t n ối trự c tiế p đ ầu cu ối – đ ầ u cu ố i.
V iệ c gói tin kh ô n g đ ƣ ợ c g iữ n g u yê n tìn h trạ n g từ n g u ồn tớ i đ ích , có n h ữ n g đ iể m trê n đ ƣ ờ n g tru yề n tải tại đó g ói tin bị can thiệ p , nh ƣ vậ y tồ n tại nh ữ n g lỗ h ổ ng về b ảo m ậ t.
N g u y cơ thiếu h ụ t kh ô n g gia n địa chỉ, cù ng n h ữ n g h ạ n ch ế củ a IP v4 th ú c đ ẩ y sự đ ầ u tƣ n g hiên cứ u m ộ t g ia o th ứ c In te rn e t m ớ i, kh ắ c p h ụ c n h ữ n g h ạ n ch ế củ a gia o th ứ c IP v4 và đ e m lạ i n h ữ n g đặ c tín h m ớ i cầ n th iết ch o dịch vụ và ch o h o ạt đ ộn g m ạ n g thế h ệ tiế p th e o . G ia o th ứ c In te rn e t m à IE T F đ ã đ ƣ a ra , q u yế t đ ịn h thú c đ ẩ y th a y th ế ch o IP v4 là IP v6 (In tern e t P ro to col V e rsio n 6 ), gia o th ứ c In te rn e t p hiên b ản 6 , cò n đ ƣ ợ c g ọi là gia o th ứ c IP th ế h ệ sa u (IP N e xt G e n era tio n – IP n g). Đ ịa ch ỉ In te rne t p hiên b ả n 6 có chiều d ài g ấp 4 lầ n chiề u dà i địa chỉ IP v4 , g ồ m 1 2 8 b it.
II.3. M ụ c tiêu tro n g th iết kế IPv6
IP v6 đ ƣ ợ c th iế t kế vớ i nh ữ n g th a m vọ n g và m ụ c tiê u n h ƣ sa u : K h ô n g gia n địa chỉ lớ n hơ n và qu ả n lý d ễ d à ng .
H ỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối và loại bỏ hoàn toàn công nghệ N A T . Q u ả n trị T C P /IP d ễ dà n g hơ n : D H C P đ ƣ ợ c sử d ụ n g tro n g IPv4 n h ằ m g iả m cấ u h ìn h th ủ cô n g T C P /IP ch o th iế t b ị. IPv6 đ ƣ ợ c th iết kế vớ i kh ả n ă ng tự đ ộn g cấ u h ình m à kh ô n g cầ n sử d ụ n g m á y ch ủ D H C P , h ỗ trợ h ơ n n ữ a tro ng việ c giả m cấ u h ìn h th ủ côn g .
C ấ u trú c địn h tu yế n tố t h ơ n : Đ ịnh tu yế n IPv6 đ ƣ ợ c thiế t kế h o à n to à n p h ân cấ p .
H ỗ trợ tố t h ơ n M u ltica st: Multicast là m ộ t tù y ch ọ n củ a địa chỉ IPv4, tu y n hiê n khả n ă ng h ỗ trợ và tín h p hổ d ụ n g chƣ a ca o .
H ỗ trợ b ả o m ậ t tố t h ơ n : IPv4 đ ƣ ợ c thiế t kế tại th ờ i điể m ch ỉ có cá c m ạ n g n h ỏ , b iế t rõ n h a u kế t nối vớ i n h a u . D o vậ y b ả o m ậ t ch ƣ a p h ả i là m ộ t vấ n đ ề đ ƣ ợ c q u a n tâ m . S o n g h iệ n n a y, b ả o m ậ t m ạ n g Internet trở th à n h m ộ t vấ n đ ề rấ t lớ n , là m ố i q u a n tâ m h à n g đ ầ u . H ỗ trợ tố t hơ n ch o di đ ộ n g : T h ờ i điể m IPv4 đ ƣ ợ c th iế t kế, ch ƣ a tồ n
tạ i kh ái niệ m về th iế t b ị IP d i đ ộ n g . T ro n g thế h ệ m ạ n g m ớ i, d ạ n g th iết b ị n à y n gà y cà n g p h á t triể n , đ òi h ỏi cấ u trú c g ia o th ứ c Internet có sự h ỗ trợ tố t h ơ n.
III. H IỆ N T R Ạ N G T R IỂ N K H A I IPv6 T O À N C Ầ U III.1. T iêu ch u ẩn h ó a IPv6