Tăng khả năng phân cấp địa chỉ (hình 2.14): sử dụng 64 bit đầu tiên làm mã
nhận dạng mạng, 64 bit cuối làm địa chỉ Interface, nhằm mục đích phân biệt các interface trong cùng một mạng.
Header đƣợc xây dựng đơn giản hơn: có chiều dài cố định và ít trƣờng hơn IPv4, tăng tốc độ xử lý,…(xem hình 2.15).
Hình 2.15: Cấu trúc header của IPv6 [9]
Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ host (hình 2.16): sử dụng 64 bit để đặt địa chỉ
host, trong đó đã sử dụng 48 bit địa chỉ MAC và đệm vào chuỗi FF:FE để tạo địa chỉ host duy nhất trong mạng.
Tăng khả năng di động: Địa chỉ IPv6 đƣợc thiết kế với tính di động đƣợc tích
hợp vào trong Mobile IP cho phép các hệ thống đầu cuối thay đổi vị trí mà không mất các kết nối. Đây là điểm rất cần thiết cho những sản phẩm wireless chẳng hạn nhƣ IP phone và các hệ thống GPS, ...
Tăng khả năng bảo mật: IPv6 tích hợp tính năng bảo mật bằng cách sử dụng 2
header mở rộng: (AH) Authentication header và Encrypted Security payload (ESP).
Quá trình tự động cấu hình đơn giản hơn
Hình 2.16: Địa chỉ Interface trong IPv6 [9] 2.2.2. Phân loại địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 đƣợc chia làm 3 loại chính:
Địa chỉ unicast: đƣợc sử dụng để xác định một Interface. Một gói tin có
đích đến là một địa chỉ unicast thông qua Routing sẽ chuyển đến một Interface duy nhất trong mạng.
Địa chỉ Anycast: đƣợc sử dụng để xác định nhiều Interface. Tuy nhiên,
gói có địa chỉ đến là anycast sẽ thông qua routing để chuyển đến chỉ một node trong số các Interface có cùng địa chỉ anycast, thông thƣờng là Interface gần nhất.
Địa chỉ multicast: đƣợc sử dụng để xác định nhiều Interface, một gói có
địa chỉ đến là địa chỉ multicast sẽ thông qua quá trình routing để chuyển đến tất cả những interface có cùng địa chỉ multicast. Nhƣ vậy, trong IPv6 không có địa chỉ Broadcast, vì Broadcast đã đƣợc bao gồm trong nhóm địa chỉ Multicast.
2.2.2.1. Địa chỉ unicast
Nhóm địa chỉ unicast đƣợc chia làm 4 nhóm nhỏ:
a. Global Unicast address
Địa chỉ này đƣợc sử dụng để hỗ trợ cho các ISP - Internet Service Provider (hình 2.17).
Hình 2.17: Địa chỉ global unicast [9]
TLA ID (Top Level Aggregation): xác định nhà cung cấp cao nhất trong hệ
thống các nhà cung cấp dịch vụ.
Res: chƣa đƣợc sử dụng.
NLA ID (Next Level Aggregation): Xác định nhà cung cấp tiếp theo trong hệ
thống các nhà cung cấp dịch vụ.
SLA ID (Site Level Aggregation): Xác định các site để tạo các subnet.
b. Link – local Addresses
Là loại địa chỉ đƣợc sử dụng cho các host khi chúng muốn giao tiếp với các host neighbor khác trong cùng một mạng. Tất cả các IPv6 của các interface đều có địa chỉ link local. Trong địa chỉ link – local (hình 2.18), 64 bit địa chỉ đầu tiên luôn cố định (prefix: fe80::/64), 64 bit cuối là địa chỉ của Interface. Các router không thể chuyển bất kỳ gói tin nào có địa chỉ đích là một địa chỉ link – local.( Link-local Add chỉ sử dụng trong mạng nội bộ)
Hình 2.18: Địa chỉ link – local [9] c. Site – local address
Là loại địa chỉ đƣợc sử dụng trong những hệ thống nội bộ (Intranet). Phạm vi sử dụng là trong cùng một site. Loại địa chỉ này luôn có prefix cố định là FEC0::/10 (10 bit đầu tiên) (hình 2.19).
Hình 2.19: Cấu trúc site - local addresses [9] d. Unique local address
Là địa chỉ đƣợc sử dụng để định tuyến giữa các subnet trên cùng một private network (hình 2.20). 8 bit đầu tiên là Prefix cố định FD00:: /8. 40 bit kế tiếp là địa chỉ site có thể gán tùy ý và 16 bit tiếp theo đƣợc sử dụng làm địa chỉ subnet trong site.
Hình 2.20: Cấu trúc Unique Local Address [9] 2.2.2.2. Địa chỉ Anycast
Địa chỉ Anycast là một loại địa chỉ đặc biệt trong IPv6, gói tin chuyển đến địa chỉ Anycast qua quá trình routing đƣợc hệ thống chuyển đến interface gần nhất. Loại địa chỉ này chỉ đƣợc sử dụng để đặt cho router và không đƣợc phép đặt cho các host, đồng thời cũng không đƣợc sử dụng làm địa chỉ nguồn cho các gói tin IPv6.
2.2.2.3. Địa chỉ Multicast
Địa chỉ multicast (hình 2.21) cũng đƣợc sử dụng để nhận dạng một tập hợp các node trong mạng. Tuy nhiên khác với địa chỉ Anycast, một gói tin có địa chỉ đích là một địa chỉ Multicast, sẽ đƣợc chuyển đến tất cả các node có cùng địa chỉ Multicast đó.
Hình 2.21: Cấu trúc địa chỉ multicast [9]
Trong địa chỉ multicast, 8 bit đầu tiên cố định bằng FF, đƣợc sử dụng để nhận biết địa chỉ multicast. Trƣờng Scope đƣợc mã hóa bởi 4 bít nhằm phân bố các phạm vi nhóm multicast. Group ID giúp nhận dạng các nhóm multicast trong phạm vi một scope. Cần lƣu ý rằng, với địa chỉ multicast, một node trong mạng có khả năng quyết định có tham gia vào một nhóm multicast hay không.
2.2.3. Chuẩn IEEE 802.15.4
IEEE 802.15.4 là một chuẩn WPAN – Wireless Personal Area Network tốc độ thấp, đƣợc sử dụng trong những ứng dụng chỉ đòi hỏi mức tiêu thụ năng lƣợng thấp,
không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS. Do đó, chính tốc độ truyền tin thấp cho phép chuẩn này tiêu hao ít năng lƣợng hơn. IEEE 802.15.4 là giao thức quan trọng trong những ứng dụng tự động điều khiển và xây dựng mạng trong nhà và trong công nghiệp. IEEE 802.15.4 có thể hỗ trợ những gói tin có kích thƣớc tải từ 80 đến 100 byte. IEEE 802.15.4 cung cấp 3 dải tần số và 27 kênh truyền trên các dải tần số khác nhau:
Bảng 2.1: Băng tần và tốc độ dữ liệu của IEEE 802.15.4 [3]
PHY (MHz) Băng tần (MHz) Tốc độ chip (Kchip/s) Điều chế Tốc độ bit (Kb/s) Tốc độ ký tự (ksymbol/s) Ký tự 868 868-868.6 300 BPSK 20 20 Nhị phân 915 902-928 600 BPSK 40 40 Nhị phân 2450 2400-2486.5 2000 O-QPSK 250 62.5 Hệ 16
Bảng 2.2: Kênh truyền và tần số trong IEEE 802.15.4 [3]
Tần số trung tâm (MHz)
Số lƣợng kênh (N)
Kênh Tần số kênh trung tâm
(MHz)
868 1 0 868.3
915 10 1 - 10 906 + 2(k-1)
2450 16 11 – 26 2405 + 5(k-11)
2.2.4. Giao thức 6LoWPAN
6LoWPAN [13] viết tắt của IPv6 over Low Power wireless Area Networks, là một chuẩn giao thức internet dành cho mạng cảm biến không dây, hoạt động trên chuẩn IEEE 802.15.4. Giao thức 6LoWPAN có phạm vị ứng dụng rộng rãi, trong nhiều mục đích ứng dụng khác nhau:
Các ứng dụng tự động và điều khiển thiết bị trong nhà.
Các ứng dụng thể thao và giải trí cá nhân.
Các ứng dụng trong y tế, chăm sóc sức khỏe.
Ứng dụng quản lý tài sản.
Nâng cao cơ sở hạ tầng trong đo lƣờng.
Các ứng dụng trong an ninh.
Các ứng dụng tự động hóa trong công nghiệp.
Kiến trúc mạng của giao thức 6LoWPAN nhƣ trong hình 2.22: