2.1.1. Không gian địa chỉ IPv6:
Địa chỉ IPv4 chỉ có 32 bít với khoảng 4 tỷ địa chỉ ip theo ước tính thì đến năm 2011 thì địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt. địa chỉ ipv6 có 128 bít dài gấp 4 lần địa chỉ IPv4. trên lý thuyết IPv6 mở ra không gian
2^128=340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,45 6 địa chỉ, số địa chỉ này nếu trải điều trên diện tích mặt toàn trái đất, mỗi m2 mặt đất sẽ được cấp 6655701018 địa chỉ.
Đây là một không gian địa chỉ cực kỳ lớn, với mục đích không chỉ cho Internet mà còn cho tất cả các mạng máy tính, hệ thống viễn thông, hệ thống điều khiển và thậm chí còn dành cho từng vật dụng trong gia đình. Người ta nói rằng từng chiếc mấy điều hòa, tủ lạnh … trong gia đình đều có thể mang một địa chỉ ipv6 và chủ nhân của nó có thể kết nối, ra lệnh từ xa. Với nhu cầu hiện tại, chỉ có khoảng 15% không gian địa chỉ IPv6 được sử dụng, số còn lại dành để dự phòng trong tương lai
2.1.2 Các quy tắc biểu diễn
Địa chỉ IPv6 dài 128 bit gồm 8 phần ở dạng thập lục phân được phân cách bởi các dấu hai chấm (:).
Mỗi phần của nó sẽ dài 16 bit. IPv6 sử dụng dang thập lục phân, đây là thay đổi cơ bản so với IPv4 sử dụng dạng chấm(dot).
Nguyên nhân là do tầm địa chỉ IPv6 quá lớn nên không thể sử dụng dạng dot vì sẽ rất dài (gấp 4 chiều dài của IPv4 hiện tại).
Một dạng chuẩn của một địa chỉ IPv6 sẽ có dạng:
IPv6 cung cấp 2 phương pháp để rút gọn việc ghi địa chỉ. Thứ nh ất là việc bỏ các số 0 đứng đầu và thứ hai là việc thay thế nhiều nhóm số 0 thành một dấu ::
Ví dụ: địa chỉ sau đây trước khi được rút gọn có dạng:
ADBF:0:0:0:0:000A:00AB:0AC D
Sau khi rút gọn theo cách 1:
ADBF:0:0:0:0:A:AB:ACD
Theo cách 2:
ADBF::A:AB:ACD
Chú ý: Dấu :: chỉ xuất hiện duy nhất một lần trong địa chỉ.
Để biểu diễn một địa chỉ IPv4 theo dạng IPv6, ta gán 6 phần đầu của địa chỉ IPv6 bằng 0, 2 phần còn lại dài 32 bit được ghi theo kiểu IPv4. Ví dụ: IPv4 sẽ có dạng:
0:0:0:0:0:0.A.B.C.D
hay ::A.B.C.D Ví dụ: ::192.168.1.1
Qua ví dụ trên ta có thể rút ra được 3 nguyên tắc :
Trong dãy địa chỉ IPv6,nếu có số 0 đứng đầu có thể loại. Ví dụ 0800 sẽ được viết thành 800, hoặc 0008 sẽ được viết thành 8.
Trong dãy địa chỉ IPv6, nếu có các nhóm số 0 liên tiếp, có thể đơn giản các nhóm này bằng 2 dấu :: (chỉ áp dụng khi dãy 0 liên tiếp nhau).
Trong IPv6 chúng ta chỉ có thể sử dụng 2 dấu hai chấm một lần với địa chỉ, không được viết ::AB65 :8952 ::, vì nếu viết như thế sẽ gây nhầm lần khi dịch ra đầy đủ.
Ví dụ tổng hợp :
2031 :0000 :130F :0000 :0000 :09C0 :876A :130B đúng 2031 :0 :130f ::09c0 :876A :130b đúng
2031 ::130f ::9c0 :876a :130b SAI (chỉ được dùng 1 lần dấu 2 chấm) FEC0 :CD :FXB9 :0067 ::2A4 SAI (không tồn tại X trong hệ Hexa) FF01 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :1 FF01 ::1
0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :1 ::1 (địa chỉ Loopback trong IPv6) 0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :: (địa chỉ đặt biệt)
Sử dụng các địa chỉ IPv6 trong việc truy cập URL
Chúng ta có thể truy cập một trang web bằng tên hoặc bằng địa chỉ IP. Ví dụ trang web dtu.edu.vn , có địa chỉ tương ứng là 222.255.128.204. vậy chúng ta hoàn toàn có thể vào website bằng cách gõ : http://209.85.175.106.
Tương tự như vậy chúng ta có thể truy cập một trang web bằng địa chỉ IPv6 nhưng phải để nó trong cặp dấu [ ]. Ví dụ : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
http://[FEDL :8435 :7356 :EADC :BA98 :3280 :ABCD] 2.1.3 Định dạng địa chỉ IPv6
Nếu đã quen với IPv4 thì chúng ta biết rằng một địa chỉ IPv4 gồm có 4 phần, mỗi phần được phân biệt với nhau bằng dấu chấm. Một phần trong địa chỉ này biểu thị số mạng và các bit còn lại dùng để phân biệt một host cụ thể trên mạng. Số của các bit thực được thiết kế cho số mạng và số host khác nhau phụ thuộc vào subnet mask.
Một địa chỉ IPv4 được chia thành các phần khác nhau, trong địa chỉ IPv6 cũng vậy. Địa chỉ IPv6 có 128 bit chiều dài. Khi một địa chỉ IPv6 được viết theo dạng đầy đủ, nó được diễn tả thành 8 phần khác nhau, mỗi phần có 4 số và được phân tách bằng dấu “:”. Mỗi phần có 4 chữ số này biểu thị 16 bit dữ liệu, mỗi trường 16 bit này lại được sử dụng cho các mục đích riêng biệt.
Cụ thể, mỗi một địa chỉ IPv6 được phân thành ba phần khác nhau đó là: site prefix,
subnet ID, interface ID. Ba thành phần này được nhận dạng bởi vị trí của các bit bên
trong một địa chỉ. Ba trường đầu tiên trong IPv6 được biểu thị site prefix, trường tiếp theo biểu thị subnet ID còn 4 trường cuối biểu thị cho interface ID.
Site prefix cũng giống như số mạng của IPv4. Nó là số được gán đến trang của bạn
bằng một ISP. Điển hình, tất cả các máy tính trong cùng một vị trí sẽ được chia sẻ cùng một site prefix. Site prefix hướng tới dùng chung khi nó nhận ra mạng của bạn và cho phép mạng có khả năng truy cập từ Internet.
Không giống như site prefix, subnet ID mang tính riêng bởi vì nó ở bên trong mạng của bạn, subnet ID miêu tả cấu trúc trang của mạng. Subnet ID làm việc rất giống với cách mà mạng con làm việc trong giao thức IPv4. Sự khác nhau lớn nhất ở đây là các mạng có đó có thể dài 16 byte là được biểu thị trong định dạng hex nhiều
hơn là ký hiệu chữ thập phân có nhiều dấu chấm. Một IPv6 subnet điển hình tương đương với một nhánh mạng đơn (trang) như một subnet của IPv4.
Interface ID làm việc giống như một ID cấu hình IPv4. Số này nhận dạng duy
nhất một host riêng trong mạng. Interface ID (thứ mà đôi khi được cho như là một thẻ) được cấu hình tự động điển hình dựa vào địa chỉ MAC của giao diện mạng. ID giao diện có thể được cấu hình bằng định dạng EUI-64.
Để xem một địa chỉ IPv6 được phân chia như thế nào thành các phần con khác nhau của nó, bạn hãy quan sát đến địa chỉ dưới đây:
2001:0f68:0000:0000:0000:0000:1986:69af
Phần site prefix của địa chỉ này là: 2001:0f68:0000. Trường tiếp theo là 0000 biểu thị subnet ID. Các byte còn lại (0000:0000:1986:69af) biểu thị interface ID.
Điển hình khi một tiền tố được biểu diễn, nó được viết trong một định dạng đặc biệt. Các số 0 trong đó đã giải thích trong bài viết trước và các tiền tố được theo sau bởi một dấu sổ và số. Số sau dấu sổ chỉ số lượng của các bit trong tiền tố. Trong ví dụ trước tôi đã đề cập đến site prefix cho địa chỉ
2001:0f68:0000:0000:0000:0000:1986:69af là 2001:0f68:0000.
Khi tiền tố này có chiều dài 48 bit thì chúng ta nên thêm vào đó a /48 để kết thúc nó hợp thức. Với các con số 0 đã bỏ, tiền tố đó sẽ viết như sau: 2001:f68::/48
IPv6 có ba loại địa chỉ khác nhau : Unicast, Multicast và Anycast.
Địa chỉ Unicast được sử dụng để phân biệt các host đơn lẻ trên một mạng. Các địa chỉ Multicast lại sử dụng để phân biệt một nhóm các giao diện mạng cư trú điển hình trong các máy tính phức hợp. Khi một gói dữ liệu được gửi đến địa chỉ multicast thì gói đó được gửi đến tất cả các giao diện mạng trong nhóm multicast.
Giống như các địa chỉ multicast, các địa chỉ anycast cũng phân biệt một nhóm cụ thể các giao diện mạng thường cư trú trong các máy tính phức hợp. Vậy cái gì tạo tuyến anycast khác với một nhóm multicast? Khi các gói được gửi đi đến một địa chỉ multicast chúng được gửi đến tất cả các giao diện mạng trong nhóm. Trái ngược với điều đó, khi các gói dữ liệu được gửi đi đến một địa chỉ anycast thì các gói này không gửi đến toàn bộ nhóm mà thay vì đó chúng chỉ được gửi đến thành viên gần nhất.Khái niệm gần nhất do metric của giao thức định tuyến hiện thời quyết định.
2.2 PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ IPV62.2.1 Địa chỉ Unicast 2.2.1 Địa chỉ Unicast
Một địa chỉ unicast toàn cục có thể truy cập rộng rãi trong khi đó địa chỉ unicast liên kết cục bộ chỉ có thể truy cập đến các máy tính khác mà chia sẻ liên kết. Định dạng địa chỉ IP mà tôi đã giới thiệu cho các bạn ở phần trước là một địa chỉ unicast toàn cục. Chúng tôi đã nói về loại địa chỉ này bởi vì nó là loại địa chỉ chung nhất.
Trong một địa chỉ Các địa chỉ unicast liên kết cục bộ đã sử dụng một định dạng địa chỉ khác với các địa chỉ unicast toàn cục. Giống như các địa chỉ unicast toàn cục, các địa chỉ unicast liên kết cục bộ cũng gồm 128 byte chiều dài. Sự khác nhau ở hai loại này là các byte được phân phối khác nhau và địa chỉ sử dụng một site prefix đặc biệt.
Unicast liên kết nội bộ, một site prefix chiếm 10 bit đầu tiên của địa chỉ thay vì 48 bit đầu như trong trường hợp của địa chỉ unicast toàn cục. Site prefix được sử dụng bằng một địa chỉ unicast liên kết cục bộ là: fe80
Khi site prefix được viết ngắn lại (so với một địa chỉ unicast toàn cục), bạn có thể không ngạc nhiên khi thấy rằng số lượng của không gian chỉ định trong subnet ID đã được mở rộng từ 16 bit thành 64 bit. Những gì ở đây là 64 bit đó không thực sự được sử dụng. Nhớ rằng một địa chỉ IP liên kết cục bộ chỉ hợp lệ cho các máy tính đang chia sẻ một liên kết chung. Như vậy, không có lý do nào để cần phải có một subnet ID. 64 bit của không gian địa chỉ mà được dành riêng cho subnet ID được biểu diễn như những số 0.
Interface ID cho một địa chỉ unicast liên kết cục bộ có chiều dài 54 bit. Interface ID hầu như luôn được bắt nguồn từ 48 bit địa chỉ MAC đã gán vào card giao diện mạng để giao thức được phân danh giới. Dưới đây là một ví dụ về một địa chỉ unicast liên kết cục bộ.
Fe80:0000:0000:0000:0000:0000:23a1:b152
Tất nhiên khi các địa chỉ IPv6 được viết ra thì chúng thường được diễn tả với một loạt con số 0 đã bị triệt tiêu. Chính vì vậy, một công thức viết tắt đúng kỹ thuật địa chỉ này là:
Khi các địa chỉ đã diễn tả với các số 0 đã bị triệt tiêu, thì địa chỉ đầu tiên trông giống như bất kỳ địa chỉ IPv6 nào. Nhớ rằng bạn có thể nói được sự khác nhau giữa một địa chỉ unicast liên kết cục bộ với các địa chỉ khác bởi vì một địa chỉ unicast cục bộ sẽ luôn luôn bắt đầu với fe80. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.2 Địa chỉ Multicast
Như chúng tôi đã giải thích ở phần trước, các địa chỉ multicast được sử dụng để nhận dạng một nhóm các giao diện mạng, được biết đến như một nhóm multicast. Các giao diện mạng điển hình được định vị trên các máy tính phức hợp nhưng đây không phải là một thiết bị thuần túy. Các địa chỉ multicast được sử dụng để gửi thông tin đến bất kỳ giao diện mạng nào đã được định nghĩa thuộc về nhóm multicast.
Một trong những điều thú vị nhất về các địa chỉ multicast đó là chúng hoàn toàn riêng biệt, một giao diện mạng có một địa chỉ multicast không có nghĩa là máy đó không thể có một địa chỉ unicast hoặc là nằm trong các nhóm multicast khác Trong thực tế, một vài hệ điều hành đã thêm vào đó một adapter mạng của máy tính đối với các nhóm multicast khác nhau tại thời điểm địa chỉ unicast của adapter được định nghĩa. Ví dụ: hệ điều hành Solaris tự động thêm vào các adapter mạng vào nút Solicited và các nhóm multicast tất cả các nút (hoặc tất cả các router). Trong trường hợp bạn không quen với Solaris, nhóm nút Solicited được sử dụng cho việc phát hiện ra IPv6 khác đã kích hoạt các thiết bị trên mạng. Windows Vista cũng có một chức năng tương tự.
Chúng tôi đã giải thích cho các bạn nghe về các địa chỉ multicast được sử dụng cho những địa chỉ multicast trông như thế nào. Mặc dù một địa chỉ IPv6 dài 128 bit nhưng 8 bit đầu tiên của địa chỉ lại định nghĩa cho địa chỉ multicast. Mỗi một địa chỉ multicast sử dụng một định dạng tiền tố là 11111111. Khi được biểu diễn trong ký hiệu hex và “:” thì một địa chỉ multicast luôn luôn bắt đầu bằng FF.
Bốn bit tiếp theo của địa chỉ multicast là các bit cờ (flag). Tại thời điểm hiện tại, ba bit đầu trong nhóm bốn bit là không dùng đến (chính vì vậy chúng được thiết lập là 0). Bit cờ thứ tư được biết đến như một bit nốt đệm. Nhiệm vụ của nó là để biểu thị xem địa chỉ đó là một địa chỉ tạm thời hay thường xuyên. Nếu địa chỉ đó là địa chỉ thường xuyên thì bit này sẽ được gán bằng 0 còn ngược lại nó sẽ được gán bằng 1.
Bốn bit tiếp theo trong địa chỉ multicast được biết đến như các bit ID Scope. Số lượng của không gian dự trữ cho các bit Scope ID là 4 bit, điều đó có nghĩa là có 16 giá trị khác nhau được biểu thị. Mặc dù không phải tất cả 16 giá trị đều được sử dụng tại thời điểm hiện tại, 7 trong số các giá trị đó được sử dụng để xác định phạm vi của địa chỉ. Ví dụ: nếu một địa chỉ có phạm vi toàn cầu thì địa chỉ là hợp lệ trên toàn bộ Internet. Hiện tại đã sử dụng các bit Scope ID như sau:
Hình 2.1 các giá trị địa chỉ
112 bit còn lại được sử dụng cho nhóm ID. Kích thước của nhóm ID cho phép các địa chỉ multicast dùng hết 1/256 phần không gian địa chỉ của IPv6.
Để đặt lược đồ địa chỉ này trong phần sắp tới, chúng tôi cho bạn xem một số địa chỉ multicast được sử dụng thường xuyên nhất:
Đây là một multicast cho tất cả các nút. Bạn có thể phải lưu ý đến chữ “x” trong địa chỉ, nó không phải là một kí tự hệ số hex. Nó là một trình giữ chỗ cho phạm vi. Địa chỉ cụ thể này có thể sử dụng phạm vi nút nội bộ
(FF01:0:0:0:0:0:1) hoặc phạm vi liên kết nội bộ (FF02:0:0:0:0:0:1). FF0x:0:0:0:0:0:2
Địa chỉ multicast này được gán cho tất cả các router bên trong phạm vi đã định nghĩa. Ở đây cũng có kí tự “x”, nó cũng có chức năng tương tự. Các phạm vi hợp lệ là nút nội bộ (FF01:0:0:0:0:0:2), liên kết nội bộ (FF02:0:0:0:0:0:2) và trang nội bộ (FF05:0:0:0:0:0:2).
2.2.3Địa chỉ Anycast
Nếu đã nghiên cứu giao thức IPv4 thì chúng ta thể biết được rằng các khái niệm của unicast và multicast cũng tồn tại ở IPv4, mặc dù vậy ở IPv6 chúng được bổ sung nhiều vấn đề khác. Anycast là duy nhất với IPv6. Anycast làm việc giống như một sự kết hợp các địa chỉ unicast và multicast. Một địa chỉ unicast được sử dụng để gửi dữ liệu đến một người nhận cụ thể nào đó, một địa chỉ multicast được sử dụng để gửi dữ liệu đến một nhóm người nhận còn một địa chỉ anycast thì được sử dụng để gửi dữ liệu đến một người nhận cụ thể ở ngoài nhóm người nhận.
Trong trường hợp bạn đang phân vân rằng anycast được tạo như một cách làm cân bằng tải trở lên dễ dàng hơn. Hãy hình dung một tình huống bạn cần cung cấp một số lượng lớn người dùng để họ có thể truy cập đến các dịch vụ hoặc đến một router của họ. Trong tình huống như vậy thì nó thường làm cho bạn phải sử dụng nhiều máy chủ để cấu hình dịch vụ đang được cung cấp hoặc sử dụng các router phức hợp hay bất cứ trường hợp nào có thể. Lý do ở đây là vì nó có thể cho phép phân phối luồng công việc giữa các thiết bị phức hợp.
Loại cân bằng tải này thực hiện rất khó khăn nếu sử dụng Ipv4 (mặc dù nó đã được thực hiện). Siệc sử dụng các địa chỉ anycast với IPv6 sẽ cho hiệu quả tuyệt đối với việc cân bằng tải. Bạn cần gửi một yêu cầu người dùng đến một trong những thiết bị, trong khi không thể quan tâm đến các thiết bị đã được chỉ định quản lý yêu cầu mà chỉ là yêu cầu phải được quan tâm. Bằng việc sử dụng các địa chỉ anycast, mỗi yêu cầu sẽ tự động gửi đến thiết bị gần nhất về mặt địa lý đến máy tính đưa ra yêu cầu. Trong một số tình huống, anycast thậm có thể