IPv6 đó được IETF phỏt triển để thay thế giao thức IPv4 hiện tại, kết hợp việc hỗ trợ một nhón luồng trong mào đầu gúi, cỏi mà mạng cú thể sử dụng để xỏc định luồng, như khỏi niệm VPI/VCI được sử dụng để xỏc định luồng tế bào ATM. Giao thức RSVP giỳp kết hợp mỗi luồng một đặc điểm để đặc tớnh húa cỏc tham số lưu lượng của luồng, giống như hợp đồng lưu lượng ATM được kết hợp với một kết nối ATM.
IPv6 cú thể hỗ trợ cỏc dịch vụ tớch hợp với QoS cựng với nhiều kỹ thuật và định nghĩa cỏc giao thức như RSVP. Nú mở rộng giao thức IPv4 để giải quyết vấn đề địa chỉ cho Internet hiện tại:
Hỗ trợ nhiều địa chỉ host hơn
Giảm kớch thước bảng định tuyến
Đơn giản giao thức để cho phộp router xử lý gúi nhanh hơn
An ninh tốt hơn (Nhận thực và riờng tư)
Cung cấp QoS với cỏc loại hỡnh dịch vụ khỏc nhau bao gồm dữ liệu thời gian thực
Hỗ trợ multicast
Di động (chuyển mạng khụng cần đổi địa chỉ)
Phỏt triển giao thức
So với IPv4, IPv6 đó làm thay đổi định dạng gúi IPv4 để đạt mục đớch cho Internet thế hệ sau với chức năng lớp mạng. Hỡnh 2.14 chỉ ra định dạng mào đầu gúi tin IPv6. Chức năng của cỏc trường được tổng kết như sau:
Trường phiờn bản cú chức năng giống như trong IPv4. Bằng 6 cho IPv6, 4 cho IPv4
Địa chỉ nguồn Địa chỉ nguồn Địa chỉ nguồn Địa chỉ nguồn Địa chỉ đớch Địa chỉ đớch Địa chỉ đớch Địa chỉ đớch
Độ dài tải tin Mào đầu kế tiếp Giới hạn chặng
Nhón luồng Ưu tiờn
Phiờn bản
0 8 16 24 31
Hỡnh 2.14. Định dạng mào đầu gúi IPv6
Trường ưu tiờn xỏc định gúi với yờu cầu phõn phỏt thời gian thực khỏc nhau
Trường nhón luồng được sử dụng để cho phộp nguồn và đớch thiết lập một kết nối giả với đặc tớnh và yờu cầu cụ thể
Trường độ dài tải tin là số byte theo sau 40 byte mào đầu, thay thế cho độ dài tổng trong IPv4
Trường mào đầu kế tiếp chỉ ra lớp xử lý truyền tải để chuyển gúi đi, giống như trường giao thức trong IPv4
Trường giới hạn chặng là một bộ đếm để giới hạn thời gian sống của gúi nhằm ngăn cản việc sống sút của gúi trong mạng mói mói, giống trường thời gian sống trong IPv4
Trường địa chỉ nguồn, địa chỉ đớch chỉ ra số mạng và số host, gấp 4 lần so với IPv4
Cũng cú cỏc mào đầu mở rộng giống như trường tựy chọn trong IPv4. Bảng 2.1 chỉ ra mào đầu mở rộng IPv6.
Bảng 2.1. Mào đầu mở rộng IPv6
Mào đầu mở rộng Miờu tả chức năng
Tựy chọn chặng – tới – chặng Thụng tin phụ thờm cho router Tựy chọn đớch Thụng tin thờm vào cho đớch Định tuyến Danh sỏch cỏc router cú thể đến
Phõn đoạn Quản lý phõn đoạn gúi
Nhận thực Xỏc nhận người gửi
Tải tin mó húa an toàn Thụng tin về nội dung mó húa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mỗi mào đầu mở rộng bao gồm trường next header, type, length và value. Trong IPv6 cỏc đặc tớnh tựy chọn trở nờn bắt buộc: an ninh, di động, multicast và biờn dịch. IPv6 cố gắng đạt một gúi IP hiệu quả và cú thể mở rộng trong đú:
Mào đầu IP chứa ớt trường hơn cho phộp hiệu năng và định tuyến hiệu quả hơn
Khả năng mở rộng mào đầu cú tựy chọn tốt hơn
Nhón luồng cho việc xử lý gúi IP hiệu quả 2.4.2. Địa chỉ IPv6
IPv6 cú một khụng gian địa chỉ to lớn để giải quyết vấn đề thiếu hụt địa chỉ IPv4. Nú sử dụng 128bit cho địa chỉ, gấp 4 lần so với IPv4. Cho phộp khoảng 3,4x1038
node địa chỉ, tương đương mỗi người trờn trỏi đất cú 1030 địa chỉ. Vỡ vậy sẽ khụng sợ khan hiếm địa chỉ IPv6 trong tương lai cho Internet.
Trong IPv6 khụng cú tỏch rời giữa mạng và host. Tất cả cỏc host cú thể là server và cú thể với tới từ bờn ngoài. Nú được gọi là khả năng tiếp cận toàn cầu. Nú hỗ trợ an ninh đầu cuối đến đầu cuối, đỏnh địa chỉ linh hoạt và phõn cấp nhiều mức trong khụng gian địa chỉ.
Nú cho phộp tự cấu hỡnh, đúng gúi địa chỉ liờn kết, plug&play, tổng hợp, multihoming và tỏi cấu hỡnh địa chỉ.
Định dạng địa chỉ là x:x:x:x:x:x:x:x, với x là trường hexa 16 bit. Vớ dụ một địa chỉ IPv6:
2001:FFFF:1234:0000:0000:C1C0:ABCD:8760 Đú là trường hợp nhạy cảm và cú thể đỏnh khỏc như sau:
2001:FFFF:1234:0000:0000:c1c0:abcd:8760 Ký tự 0 trong trường số là tựy chọn:
2001:0:1234:0:0:C1C0:ABCD:8760 Trường toàn 0 cú thể viết như „: :‟, vớ dụ:
2001:0:1234: :C1C0:FFCD:8760 Chỳng ta cũng cú thể viết lại địa chỉ sau:
FF02:0:0:0:0:0:0:1 thành FF02: :1 0:0:0:0:0:0:0:1 thành : :1 và 0:0:0:0:0:0:0:0 thành : :
Tuy nhiờn chỳng ta chỉ cú thể sử dụng „: :‟ một lần trong một địa chỉ, địa chỉ như sau sẽ khụng hợp lệ
2001: : 1234: :C1C0:FFCD:8760
Địa chỉ IPv6 cũng khỏc trong định dạng URL. Nú chỉ cho phộp tờn miờn đầy đủ (FQDN). Một địa chỉ IPv6 được đúng trong dấu vuụng chẳng hạn như http://[2001:1:4F3A::20F6:AE14]:8080/index.html. Vỡ vậy, phõn giải URL cũng phải được thay đổi, và nú cú thể là rào cản cho người sử dụng.
Kiến trỳc IPv6 định nghĩa cỏc loại địa chỉ khỏc nhau: unicast, multicast và anycast. Cũng cú địa chỉ loop back và địa chỉ khụng xỏc định. Địa chỉ khụng xỏc định được sử dụng như là một sự giữ chỗ khi khụng cú địa chỉ khả dụng, chẳng hạn với một yờu cầu DHCP khởi tạo và tỏch địa chỉ kộp (DAD). Địa chỉ loop back xỏc đinh bản thõn node đú như địa chỉ 127.0.0.1 trong IPv4 và bằng 0:0:0:0:0:0:0:1 hay đơn giản là ::1 trong IPv6. Nú được sử dụng để kiểm tra độ khả dụng ngăn xếp IPv6, vớ dụ ping6 ::1.
Vựng địa chỉ IPv6 cấp phộp cỏc cỏc địa chỉ liờn kết cục bộ và miền cục bộ. Nú cũng cấp phộp cỏc địa chỉ toàn cầu tổng hợp bao gồm địa chỉ multicast và anycast, nhưng khụng cú địa chỉ broadcast trong IPv6.
Vựng địa chỉ liờn kết cục bộ là khỏi niệm mới: „vựng = liờn kết nội bộ‟ (vớ dụ: WLAN, mạng con). Nú cú thể chỉ sử dụng giữa cỏc node trong cựng 1 link, khụng cú định tuyến. Nú cho phộp cấu hỡnh tự động trờn mỗi giao diện sử dụng tiền tố kết hợp bộ nhận dạng giao diện (giựa trờn địa chỉ MAC) theo định dạng „FE80:0:0:0:<bộ nhận dạng giao diện>‟. Nú cấp cho mọi node một địa chỉ IPv6 cho khởi tạo truyền tin.
Vựng địa chỉ miền cục bộ cú „vựng = miền (một mạng cỏc liờn kết)‟. Nú cú thể chỉ được sử dụng giữa cỏc node trong cựng một miền, khụng cú định tuyến ra ngoài miền, và nú rất giống địa chỉ IPv4 private. Khụng cú kỹ thuật cấu hỡnh mặc định để gỏn nú. Nú cú định dạng „FEC0:0:0:<id mạng con>:<id giao diện>‟, ở đõy <id mạng con> cú 16bit là một trong 64000 mạng con. Nú cú thể được sử dụng để đỏnh số một site trước khi kết nối Internet hoặc cho địa chỉ private (vớ dụ: mỏy in cục bộ).
Địa chỉ toàn cầu tổng hợp sử dụng chung cho việc vươn tới thế giới. Địa chỉ này được đặt bởi IANA (Tổ chức cú quyền gỏn địa chỉ Internet) cú mức độ phõn cấp bậc 1 là viết tắt là (TLA), nhà cung cấp trung gian viết tắt là
(NLA) và cuối cựng là site và mạng con ở phớa dưới cựng như chi ra trong hỡnh 2.15.
TLA RES NLAs SLA ID giao tiếp
48 bit 16 bit 64 bit
Hỡnh 2.15. Cấu trỳc địa chỉ toàn cầu tổng hợp
IPv6 hỗ trợ multicast, truyền thụng 1 – nhiều. Multicast được sử dụng thay thế cho cỏc liờn kết cục bộ. Phạm vi địa chỉ cú thể là node, liờn kết, site, tổ chức và toàn cầu. Khụng giống như IPv4, nú khụng sử dụng thời gian sống (TTL). Địa chỉ multicast IPv6 cú định dạng „FF<cờ><phạm vi>::<nhúm multicast>‟. Bất kỳ một node IPv6 xỏc nhận theo cỏc địa chỉ như xỏc định bản thàn (xem bảng 2.2):
Bảng 2.2. Một vài địa chỉ multicast dành riờng
Địa chỉ Phạm vi Sử dụng
FF01::1 Giao tiếp cục bộ Tõt cả node FF02::1 Liờn kết cục bộ Tõt cả node FF01::2 Giao tiếp cục bộ Tất cả router FF02::2 Liờn kết cục bộ Tất cả router (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
FF05::2 Miền cục bộ Tất cả router
FF02::1:FFXX:XXXX Liờn kết cục bộ cỏc node yờu cầu
Địa chỉ link – local (liờn kết cục bộ) cho mỗi giao diện
Gỏn địa chỉ unicast/anycast (tự động hoặc nhõn cụng)
Địa chỉ loop back
Địa chỉ multicast tất cả cỏc node
Địa chỉ multicast node yờu cầu cho mỗi địa chỉ anycast và unicast được gỏn
Địa chỉ multicast cú tất cả cỏc nhúm khỏc mà cỏc host thuộc về nú. Địa chỉ anycast là 1 tới gần nhất, cỏi mà cú ý nghĩa cho cỏc chức năng tỡm kiếm. Địa chỉ anycast khụng khỏc mấy so với địa chỉ unicast, khi chỳng
được lấy từ khụng gian địa chỉ unicast.Một vài địa chỉ anycast được giành cho việc sử dụng riờng, vớ dụ: mạng con router, tỡm kiếm home-agent trong IP di động, tỡm kiếm DNS. Bảng 2.3 chỉ ra kiến trỳc địa chỉ IPv6.
Khi một node cú nhiều địa chỉ IPv6, để lựa chọn địa chỉ nào sử dụng cho địa chỉ nguồn và đớch theo một truyền thụng nhất định, cỏc địa chỉ nờn cú nhưng yờu cầu sau:
Cỏc địa chỉ khụng thể đến giựa vào địa chỉ đớch
Địa chỉ yờu cầu hay chuyờn dựng
IPv4 hay IPv6 khi DNS đỏp ứng cả 2
Phạm vi cục bộ IPv4 (169.254/16) và phạm vi toàn cầu IPv6
Pham vi cục bộ IPv6 hay phạm vi toàn cầu IPv4
Địa chỉ IP di động, địa chỉ tạm, địa chỉ phạm vi… Bảng 2.3. Kiến trỳc phõn địa chỉ IPv6
Tiền tố Hệ 16 Kớch thước Cấp phỏt 0000 0000 0000-00FF 1/256 Dự trữ 0000 0001 0100-1FF 1/256 Chưa gỏn 0000 001 0200-03FF 1/128 NSAP 0000 010 0400-05FF 1/128 Chưa gỏn 0000 011 0600-07FF 1/128 Chưa gỏn 0000 1 0800-0FFF 1/32 Chưa gỏn 0001 1000-1FFF 1/16 Chưa gỏn 001 2000-3FFF 1/8 IANA đăng ký 010,011,100,101,110 4000-CFFF 5/8 Chưa gỏn 1110 D000-EFFF 1/16 Chưa gỏn 1111 0 F000-F7FF 1/32 Chưa gỏn 1111 10 F800-FBFF 1/64 Chưa gỏn 1111 110 FC00-FDFF 1/128 Chưa gỏn 1111 1110 0 FE00-FE7F 1/512 Chưa gỏn 1111 1110 10 F800-FEBF 1/1024 Liờn kết cục bộ 1111 1110 11 FEC0-FEFF 1/1024 Miền cục bộ 1111 1111 FE00-FFFF 1/256 Multicast
2.4.3. Mạng IPv6 qua vệ tinh
Chỳng ta đó nghiờn cứu việc xử lý mạng vệ tinh như mạng chung với cỏc đặc tớnh khỏc nhau và liờn mạng IP với cỏc cụng nghệ mạng khỏc nhau. Vỡ thế tất cả cỏc khỏi niệm, nguyờn lý và cụng nghệ đú cú thể ỏp dụng cho IPv6 qua vệ tinh. Mặc dự IP đó được thiết kế cho mục đớch liờn mạng, việc thực hiện và triển khai ở bất kỳ phiờn bản nào hay loại giao thức nào cũng luụn đối mặt với một số vấn đề. Cũng như những ảnh hưởng tiềm tàng trờn tất cả cỏc lớp giao thức bao gồm những thỏa hiệp về cụng suất, khụng gian bộ đệm, băng thụng, độ phức tạp, giỏ thành thực hiện và yếu tố con người. Để đơn giản, chỳng ta sẽ chỉ tổng kết cỏc vấn đề liờn mạng giữa IPv4 và IPv6 như sau:
Mạng vệ tinh sử dụng IPv6: nú sẽ làm tăng cỏc vấn đề về đầu cuối
người sử dụng và mạng IP mặt đất. Chỳng ta cú thể hỡnh dung rằng, sẽ khụng cú một thực tế nõng cấp tất cả chỳng cựng một lỳc được. Vỡ vậy, một trong những thỏch thức to lớn là làm thế nào để tiến húa từ mạng vệ tinh IP hiện tại đến mạng vệ tinh thế hệ kế tiếp. Việc đúng gúi IPv4 vào IPv6 hoặc IPv6 vào IPv4 là điều khụng thể trỏnh khỏi, điều này sẽ tạo nờn mào đầu rất lớn. Ngay cả khi mạng thuần IPv6, vẫn cú những vấn đề về hiệu năng băng thụng do mào đầu gúi IPv6 lớn.
Mạng vệ tinh sử dụng IPv4: Điều này cũng đối mặt với những vấn
đề tương tự với viễn cảnh trước, tuy nhiờn, mạng vệ tinh cú thể được yờu cầu tiến húa lờn IPv6 nếu tất cả mạng và đầu cuối sử dụng IPv6. Trong mạng mặt đất khi băng thụng đầy đủ, chỳng ta cú đủ khả năng trỡ hoẵn việc tiến húa này. Trong mạng vệ tinh, với một chiến lược cú thể chưa thực tế thỡ việc quyết định thời gian, cụng nghệ IP ổn định và chiến lược phỏt triển đúng một vai trũ quan trọng
2.4.4. Chuyển đổi IPv6
Chuyển đổi IPv6 hướng tới mạng thế hệ kế tiếp là một khớa cạnh quan trọng. Nhiều cụng nghệ mới đó thất bại do thiếu viễn cảnh chuyển đổi và cụng cụ. IPv6 đó được thiết kế cho dự tớnh chuyển đổi từ ban đầu. Với cỏc hệ thống đầu cuối, nú sử dụng cả ngăn xếp kộp như chỉ ra ở hỡnh vẽ 2.16; và với việc tớch hợp mạng, nú sử dụng kỹ thuật đường hầm (một thuật ngữ ngắn gọn cho việc chuyển dịch từ mạng chỉ IPv6 vào mạng chỉ IPv4).
Hỡnh 2.16 minh họa một node cú cả hai ngăn xếp và địa chỉ IPv4 lẫn IPv6. Cỏc ứng dụng IPv6 yờu cầu cả địa chỉ địch IPv4 và IPv6. DNS phõn giải trở lại IPv6, IPv4 hoặc cả 2 địa chỉ cho ứng dụng. Ứng dụng IPv6/IPv4 chọn địa chỉ và truyền thụng với node IPv4 thụng qua IPv4 hoặc node IPv6 thụng qua IPv6.
Lớp ứng dụng
TCP UDP
IPv4 IPv6
Lớp liờn kết dữ liệu (vd: Ethernet) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0x0800 0x86dd
Hỡnh 2.16. Minh họa host cú ngăn xếp kộp 2.4.5. Kỹ thuật đường hầm IPv6 qua mạng vệ tinh
Tạo đường hầm IPv6 trong IPv4 là một kỹ thuật sử dụng để đúng gúi IPv6 vào gúi IPv4 với trường protocol 41 của mào đầu gúi IP. (xem hỡnh 2.17). Nhiều cấu trỳc mạng cú thể bao gồm router tới router, host tới router, và host tới host. Cỏc điểm cuối đường hầm thực hiện đúng gúi này. Quỏ trỡnh
này là trong suốt với cỏc node trung gian. Kỹ thuật đường hầm là một trong những kỹ thuật chuyển đổi quan trọng nhất.
IPv6 6 TCP 25 SMTP Tải tin Ethernet 0x86dd IPv6 6 TCP 25 SMTP Tải tin Ethernet 0x86dd IPv4 41 Ethernet 0x8600
Gúi IPv6 ban đầu
Gúi IPv6 đó được đúng bao
Hỡnh 2.17. Đúng gúi IPv6 vào IPv4
Trong kỹ thuật đường hầm, điểm cuối đường hầm được cấu hỡnh chi tiết và chỳng phải là node cú ngăn xếp kộp. Nếu địa chỉ IPv4 là điểm cuối đường hầm, nú yờu cầu địa chỉ IPv4 cú thể tới được. Cấu hỡnh đường hầm ngụ ý cấu hỡnh nhõn cụng địa chỉ IPv4, IPv6 nguồn và đớch. Cấu hỡnh đường hầm cú thể là giữa 2 host, một host một router như chỉ ra ở hỡnh 2.18 hoặc giữa 2 router của 2 mạng IPv6 như trong hỡnh 2.19.
Router IPv6
IPv6 in IPv4 Mạng IPv4 Mạng truy nhập vệ tinh
Địa chỉ IPv4: 192.168.1.1 Địa chỉ IPv6: 3ffe:b00:a:1::1
Địa chỉ IPv4: 192.168.2.1 Địa chỉ IPv6: 3ffe:b00:a:1::2
Địa chỉ IPv6: 3ffe:b00:a:5::1
Địa chỉ IPv6: 3ffe:b00:a:3::2
Tải tin Mào đầu IPv6 Tải tin Mào đầu IPv6 Mào đầu IPv4
Nguồn: 192.168.1.1 Đớch: 192.168.2.1 Nguồn: 3ffe:b00:a:1::1
Đớch: 3ffe:b00:a:3::2
Tải tin Mào đầu IPv6
Nguồn: 3ffe:b00:a:1::1 Đớch: 3ffe:b00:a:3::2
Router IPv6 IPv6 in IPv4 Mạng IPv4 Mạng truy nhập vệ tinh Địa chỉ IPv6: 3ffe:b00:a:1::1 Địa chỉ IPv4: 192.168.2.1 Địa chỉ IPv6: 3ffe:b00:a:3::2 Nguồn: 192.168.1.1 Đớch: 192.168.2.1 Nguồn: 3ffe:b00:a:1::1 Đớch: 3ffe:b00:a:3::2 Nguồn: 3ffe:b00:a:1::1 Đớch: 3ffe:b00:a:3::2 Router IPv6 Địa chỉ IPv4: 192.168.1.1
Tải tin Mào đầu IPv6 Tải tin Mào đầu IPv6 Mào đầu IPv4 Tải tin Mào đầu IPv6
Hỡnh 2.19. Đường hầm router – router qua mạng vệ tinh 2.4.6. Biờn dịch 6to4 thụng qua mạng vệ tinh
Biờn dịch 6to4 là một kỹ thuật được sử dụng để liờn kết cỏc miền IPv6 qua một mạng IPv4 với thiết lập đường hầm tự động. Nú trỏnh cỏc đường hầm chi tiết sử dụng trong kỹ thuật đường hầm bằng việc nhỳng địa chỉ đớch IPv4 vào IPv6. Nú sử dụng tiền tố giành riờng „2002::/16‟ (2002::/16 ≡ 6to4). Nú đưa ra 48 bit địa chỉ đầy đủ cho một site giựa trờn địa chỉ IPv4 bờn ngoài. Địa chỉ bờn ngoài IPv4 được nhỳng: 2002:<địa chỉ ngoài IPv4>::/48 với định dạng, „2002:<địa chỉ IPv4>:<mạng con>::/64‟. Hỡnh 2.20 và 2.21 chỉ ra kỹ thuật đường hầm này.
Router 6to4 IPv6 IPv6 in IPv4 Mạng IPv4 Mạng truy nhập vệ tinh Địa chỉ IPv4: 192.168.1.1 Địa chỉ IPv6: 2002:c0a8:101:1::1
Địa chỉ IPv4: 192.168.2.1 Địa chỉ IPv6: 2002:c0a8:101:1::1 Nguồn: 192.168.1.1 Đớch: 192.168.2.1 Nguồn: 2002:c0a8:101:1::1