2.2.1 Định dạng EUI-64
Giao tiếp 64-bit định danh trong một địa chỉ IPv6 đƣợc sử dụng để xác định một interface (giao diện) duy nhất trên một link.
Link (đƣờng liên kết) là một môi trƣờng mạng trong đó các node mạng liên lạc bằng cách sử dụng các lớp liên kết (lớp 2 trong mô hình OSI). Interface còn có thể xác định tính duy nhất của nó trên một phạm vi rộng lớn hơn. Trong nhiều trƣờng hợp, một interface nhận dạng bằng cách dựa trên lớp liên kết (hay địa chỉ MAC của interface). Nhƣ trong IPv4, một tiền tố subnet trong IPv6 gắn liền với một link.
Interface định danh đƣợc sử dụng trong địa chỉ global unicast và các loại địa chỉ IPv6 khác phải có 64 bits chiều dài và đƣợc xây dựng trong 1 định dạng do IEEE đƣa ra là Extended Universal Identifier (EUI) - 64. EUI-64 định dạng ID interface có nguồn gốc từ 48 bit của địa chỉ MAC trên interface. Do địa chỉ MAC mang tính duy nhất nên chỉ cần chèn thêm chuỗi Hexa là FFFE vào giữa 3 byte của địa chỉ MAC để tạo ra 64 bit của phần interface ID.
Để chắc rằng địa chỉ sinh ra từ địa chỉ Ethernet MAC là duy nhất, bit thứ 7 trong octet đầu tiên (bit U) là 1 hoặc 0 ứng với giá trị duy nhất trong toàn thể hoặc giá trị duy nhất trong cục bộ. Còn bit thứ 8 (bit G) là bit nhóm/cá nhân, với mục đích quản lý các nhóm.
Ví dụ: Ban đầu ta có địa chỉ MAC Adderss 48 bit sau: 0090:2717:FC0F
Hình 2.2 Mô tả định dạng EUI-64.
Bằng cách chèn thêm chuỗi FFFE vào giữa ta đƣợc phần địa chỉ Interface ID hoàn thiện :
Hình 2.3 Mô tả định dạng EUI-64 (tt).
2.2.3 Tự động cấu hình phi trạng thái
a) Định nghĩa :
IPv6 đƣợc thiết kế theo kiểu “plug and play”. Trong một mạng cục bộ, nếu các máy tính kết nối và liên kết đƣợc tới Router thì lúc này diễn ra quá trình gọi là Stateless Autoconfiguration – Tự động cấu hình phi trạng thái.
Hình 2.4 Stateles Autoconfiguration.
Một router trong mạng cục bộ gửi thông tin về mạng, nhƣ một 64-bit prefix của mạng và default route của mạng. Router sẽ gửi thông tin này cho tất cả các node trong mạng nó kết nối. Một máy tính bất kỳ có thể tự cấu hình bằng cách dùng 64 bit prefix phần mạng mà Router gửi kết hợp với kỹ thuật EUI-64 để tạo ra 64 bit phần host. Quá trình này dẫn đến một địa chỉ 128-bit có thể sử dụng đƣợc đầy đủ và đảm bảo đƣợc tính duy nhất trên toàn cầu.
Có một tiến trình đƣợc gọi là duplicated address translation đƣợc kích hoạt để phát hiện và tránh việc trùng lặp địa chỉ.
Việc tự động cấu hình làm cho tính năng plug-and-play tối ƣu hơn bao giờ hết. Điều này đồng nghĩa với việc cho phép các thiết bị kết nối vào mạng mà không cần bất kỳ cấu hình nào và cũng không cần có bất kỳ máy chủ nào (nhƣ các máy chủ DHCP) . Tính năng này cho phép triển khai các thiết bị mới trên Internet, chẳng hạn nhƣ điện thoại di động, các thiết bị không dây, thiết bị gia dụng, và mạng lƣới giám sát gia đình.
b) Mô tả cách làm việc của Stateless Autoconfiguration
Quá trình Stateless Autoconfiguration diễn ra theo 3 bƣớc sau:
Bƣớc 1: Thiết bị sẽ gửi một gói tin đƣợc gọi là router solicitation cho Router để yêu cầu thông tin về mạng.
Hình 2.5 Bước 1 của Stateless Autoconfiguration.
Bƣớc 2: Router phản hồi lại với gói tin router advertisement chứa các thông tin cần thiết (bao gồm 64 bit prefix phần mạng và địa chỉ Default route.)
Hình 2.6 Bước 2 của Stateless Autoconfiguration.
Bƣớc 3: Thiết bị dùng 64 bit prefix phần mạng mà Router gửi kết hợp với kỹ thuật EUI-64 để tạo ra 64 bit phần host, kết quả có đƣợc 128 bit địa chỉ IPv6.
2.2.4 DHCPv6
Trong quá trình tự cấu hình phi trạng thái, mỗi node có trách nhiệm cấu hình địa chỉ của chính nó và lƣu lại interface ID của nó và thông tin đƣợc cung cấp bởi giao thức “neighbor discovery”. Trong một mạng nhỏ, quá trình này có ích lợi là đơn giản và dễ
dùng. Bất lợi của nó là quá phụ thuộc vào kỹ thuật multicast, sử dụng không hiệu quả tầm địa chỉ và thiếu bảo mật, thiếu sự kiểm soát chính sách và việc đăng nhập.
Để hỗ trợ các giao tiếp giữa các mạng lớn hơn và phức tạp hơn thì ta phải sử dụng quá trình tự cấu hình stateful. Để hiểu rõ hơn quá trình này, ta phải hiểu rõ các khái niệm sau: stateful autodiscovery, DHCPv6, DHCPv6 client, relay agent.
Stateful autoconfig dựa trên các server để cung cấp các thông tin cấu hình, những server này đƣợc gọi là các DHCPv6 server. Tuy nhiên, với các nhà quản trị thì stateful phức tạp hơn stateless vì nó yêu cầu các thông tin cấu hình phải đƣợc thêm vào cơ sở dữ liệu của DHCPv6 server. Do đó, stateful có khả năng mở rộng tốt hơn cho những mạng lớn.
Stateful có thể đƣợc sử dụng đồng thời với stateless. Ví dụ: một node có thể theo các quá trình stateless trong quá trình khởi động để lấy địa chỉ liên kết cục bộ. Sau đó, nó có thể sử dụng stateful để lấy thêm các thông tin từ DHCPv6 server.
Hình 2.7 Hoạt động của DHCPv6.
gửi ra một DHCP solicit message hay bằng cách lắng nghe một DHCP advertisement. Client sau đó sẽ gửi một unicast DHCPv6 Request. Nếu DHCPv6 server không ở chung subnet với Client thì một DHCP relay hay agent sẽ forward yêu cầu cho một server khác. Server sẽ hồi âm bằng một DHCPv6 Reply chứa thông tin cấu hình cho Client.
Việc sử dụng DHCPv6 có nhiều ích lợi nhƣ:
Kiểm soát : DHCPv6 kiểm soát việc phân phối và gán các địa chỉ từ một điểm kiểm soát tập trung.
Tóm tắt : Do việc phân phối có thứ bậc nên có thể tóm tắt địa chỉ.
Renumbering : Khi một ISP mới đƣợc chọn để thay thế cái cũ thì các địa chỉ mới có thể dễ dàng đƣợc phân phối hơn với dịch vụ DHCPv6.
Bảo mật : Một hệ thống đăng ký host có thể đƣợc sử dụng trong một dịch vụ DHCPv6. Hệ thống đăng ký này có thể cung cấp một cách có chọn lựa các dịch vụ mạng cho các host đăng ký và từ chối truy cập cho các host không đăng ký.
2.3 Mobile IPv6
Mobile IPv6 là một chuẩn nhằm cho phép các node IPv6 có thể di chuyển từ mạng này sang mạng kia mà vẫn duy trì kết nối đang diễn ra. Khi các node IPv6 thay dổi vị trí, nó có thể thay đổi liên kết. Khi node IPv6 thay đổi chính liên kết, địa chỉ Ipv6 cũng có thể thay đổi để duy trì kết nối. Ở đó những cơ cấu cho phép thay đổi địa chỉ khi di chuyển đến link khác, để cho phép tự động cấu hình IPv6. Tuy nhiên khi địa chỉ thay đổi, sự tồn tại kết nối cho các node di động đƣợc sử dụng việc gán địa chỉ từ kết nối trƣớc có thể không đƣợc duy trì kết nối ngoài phạm vi cho phép.
Các lợi ích của Mobile IPv6 là ngay cả khi node di động thay đổi địa điểm và địa chỉ, các kết nốt hiện tại vẫn đƣợc duy trì. Kết nối đến các node di động thƣờng đƣợc thông qua. Mobile IPv6 cung cấp kết nối ở lớp Transport duy trì khi một node di chuyển từ một liên kết đến một địa chỉ bằng cách duy trì hoạt động cho các node di động tại tầng mạng.
2.4 Định tuyến cho liên mạng IPv6
Tƣơng tự nhƣ các IPv4 node, các IPv6 node sử dụng một bảng định tuyến IPv6 cục bộ để quyết định cách để truyền packet đi. Các entry trong bảng định tuyến đƣợc
tạo một cách mặc định khi IPv6 khởi tạo và các entry khác sẽ đƣợc thêm vào khi nhận đƣợc các gói tin Router Advertisement chứa các prefix và các route, hay qua việc cấu hình tĩnh bằng tay.
2.4.1 Bảng định tuyến IPv6
a) Các đặc tính
Một bảng định tuyến sẽ có mặt trên tất cả các node chạy giao thức IPv6. Bảng định tuyến lƣu những thông tin về các subnet (mạng con) của mạng và một next hop (điểm tiếp theo) để có thể đến đƣợc subnet đó. Trƣớc khi bảng định tuyến đƣợc kiểm tra, thì bộ nhớ đích đến sẽ đƣợc kiểm tra xem có những entry nào trong đó khớp với địa chỉ đích có trong IPv6 header của gói tin hay không. Nếu không có thì bảng định tuyến sẽ đƣợc sử dụng để quyết định.
Interface đƣợc sử dụng để truyền gói tin (next hop interface). Interface xác định interface vật lý hay luận lý đƣợc sử dụng để truyền gói tin đến đích của nó hay router tiếp theo.
Địa chỉ next hop: với những đích nằm trên cùng một liên kết cục bộ thì địa chỉ next hop chính là địa chỉ đích của gói tin. Với những đích không nằm cùng subnet thì địa chỉ next hop chính là địa chỉ của một router.
Sau khi interface và địa chỉ của next hop đƣợc xác định thì node sẽ cập nhật bộ nhớ cache mới. Các gói tin tiếp theo sẽ đƣợc truyền đến đích sử dụng cache này để đi tới đích mà không phải kiểm tra bảng định tuyến.
b) Các loại entry trong bảng định tuyến IPv6
Các entry trong bảng định tuyến IPv6 đƣợc sử dụng để lƣu những loại đƣờng sau: Các đƣờng đƣợc kết nối trực tiếp. Những route này là những prefix cho những
subnet đƣợc kết nối trực tiếp và thƣờng là có kích thƣớc prefix là 64 bit.
Những route của các mạng ở xa: những route này là những prefix của những mạng không đƣợc kết nối trực tiếp nhƣng có thể đến đƣợc qua các router khác. Những route này là những prefix cho một subnet (thƣờng có prefix là /64) hay là prefix cho một tầm địa chỉ (thƣờng có prefix nhỏ hơn 64).
Các route của host: một host route là một route cho một địa chỉ IPv6 xác định. Với các host route thì prefix là một địa chỉ IPv6 xác định với prefix là 128 bit. Default route: đƣợc sử dụng khi một mạng không đƣợc tìm thấy đƣờng đi trong
bảng định tuyến. Có prefix là ::/0
c) Quá trình định tuyến
Để quyết định sẽ sử dụng entry nào trong bảng định tuyến để truyền gói tin thì IPv6 sử dụng các quá trình sau :
Với mỗi entry trong một bảng định tuyến, nó sẽ so sánh các bit trong network prefix với cùng các bit đó trong địa chỉ đích với số bit sẽ đƣợc xác định bởi prefix của route. Nếu tất cả đều khớp thì route đó sẽ là lựa chọn cho đích.
Danh sách các route đƣợc khớp sẽ đƣợc xử lý lại. Route có chiều dài prefix lớn nhất sẽ đƣợc chọn (theo quy tắc longest match). Longest match route sẽ là route tốt nhất cho đích. Nếu nhiều entry cùng thoả mãn (cùng prefix) thì router sẽ chọn route nào có metric nhỏ nhất (theo quy tắc lowest metric). Nếu cả hai thông số trên đều trùng thì router sẽ chọn 1 để sử dụng.
Với một đích bất kỳ cho trƣớc, thì quá trình trên là kết quả của việc tìm route theo thứ tự sau:
Một host route khớp với toàn bộ địa chỉ đích.
Một network route với prefix lớn nhất khớp với địa chỉ đích. Default router
Route đƣợc chọn sẽ có interface và địa chỉ của next hop. Nếu quá trình định đƣờng trên host thất bại thì IPv6 sẽ giả sử rằng đích có thể đến đƣợc một cách cục bộ. Còn nếu việc định tuyến trên router thất bại thì IPv6 sẽ gửi một ICMP Destination Unreachable-No Route to Destination về cho máy gửi và bỏ gói tin.
Ví dụ: Bảng định tuyến trên một máy PC chạy Windows. Để xem bảng định tuyến IPv6 của máy cài Windows 7, ta sử dụng lệnh
Hình 2.8 Bảng định tuyến IPv6 trên Windows.
Mỗi entry trong bảng định tuyến của máy tính Windows có các trƣờng sau:
Publish : Route đó có đƣợc quảng bá hay không (đƣợc quảng bá qua các Router Advertisement)
Type : Loại đinh tuyến sử dụng (động hay tĩnh).
Met : Metric đƣợc sử dụng để chọn khi có nhiều route cùng prefix. Prefix : Số bit phần mạng.
Idx : Index của interface xác định interface mà qua đó packet có thể đƣợc gửi đến. Index này có thể đƣợc xem bằng lệnh: netsh interface ipv6 show interface.
Gateway/Interface Name : Địa chỉ của next hop hay interface của next hop. Với những route của những mạng ở xa, một địa chỉ IPv6 của next hop sẽ đƣợc liệt kê. Với những route đƣợc kết nối trực tiếp thì tên của interface sẽ đƣợc liệt kê ra.
Với những route đƣợc cấu hình bởi các ứng dụng của ngƣời dùng sẽ có loại route là Manual. Các route đƣợc cấu hình bởi giao thức IPv6 sẽ có kiểu route là Autoconf. Bảng định tuyến IPv6 đƣợc xây dựng tự động và dựa trên cấu hình hiện tại của host. Các route cho những prefix liên kết cục bộ (có bắt đầu là FE80::/64) sẽ không có mặt trong bảng định tuyến.
2.4.2 Định tuyến tĩnh
a) Các đặc tính
Định tuyến tĩnh (static route) trên IPv6 không khác biệt nhiều so với định tuyến tĩnh trên IPv4. Định tuyến tĩnh đƣợc cấu hình bằng tay và xác định một đƣờng đi rõ ràng giữa hai node mạng. Không giống nhƣ các giao thức định tuyến động
(dynamic route), định tuyến tĩnh không đƣợc tự động cập nhật và phải đƣợc ngƣời quản trị cấu hình lại nếu hình trạng mạng có sự thay đổi.
Lợi ích của việc sử dụng định tuyến tĩnh là bảo mật và hiệu quả tài nguyên của Router. Định tuyến tĩnh sử dụng băng thông ít hơn các giao thức định tuyến động và không đòi hỏi quá cao năng lực của CPU để tính toán các tuyến đƣờng tối ƣu.
Bất lợi chính khi sử dụng định tuyến tĩnh là không thể tự động cấu hình lại nếu có thay đổi về cấu trúc liên kết mạng. Và bất lợi thứ 2 là không tồn tại một thuật toán nào để chống loop cho định tuyến tĩnh.
Định tuyến tĩnh còn đƣợc sử dụng cho các mạng nhỏ chỉ với một đƣờng duy nhất đến hệ thống mạng bên ngoài. Và để cung cấp bảo mật cho một mạng lớn hơn nhằm đảm bảo một vài thông lƣợng đến các mạng khác đƣợc kiểm soát hơn. Nhìn chung, hầu hết các hệ thống mạng sử dụng giao thức định tuyến động để giao tiếp giữa các node mạng nhƣng có thể có một hoặc vài tuyến đƣợc cấu hình định tuyến tĩnh cho mục đích đặc biệt.
b) Cấu hình static route IPv6
Trên các thiết bị Cisco, dùng câu lệnh ipv6 route trong mode config để cấu hình static route. Cú pháp:
ipv6 route ipv6-prefix/prefix-length {ipv6-address | interface-type
interface-number [ipv6-address]} [administrative-distance]
[administrative-multicast-distance | unicast | multicast] [tag tag]
Ví dụ : ipv6 route 2001:0DB8::/32 serial 0/1/1
Cấu hình định tuyến tĩnh cho gói tin đến địa chỉ 2001:0DB8::/32 sẽ đi qua interface
c) Các loại static route IPv6
Định tuyến tĩnh IPv6 có 4 loại sau:
Directly Attached Static Routes : Đây là loại static route với duy nhất
Interface đƣợc chỉ định là đầu ra của đích đến.
Ví dụ : ipv6 route 2001:0DB8:3A6B::/48 FastEthernet 0/1
Tất cả gói tin có địa chỉ đích là 2001:0DB8:3A6B::/48 sẽ đƣợc đẩy ra interface FastEthernet 0/1.
Recursive Static Routes : Recursive Static Routes chỉ ra trực tiếp địa chỉ của next hop.
Ví dụ : ipv6 route 2001:0DB8::/32 2001:0BD8:3000::1
Tất cả gói tin có địa chỉ đích là 2001:0DB8::/32 có thể truy cập thông qua next hop có địa chỉ là 2001:0BD8:3000::1
Fully Specified Static Routes : Static route loại này chỉ ra cả interface đầu ra và địa chỉ của next hop.
Ví dụ :
ipv6 route 2001:0DB8::/32 FastEthernet1/0 2001:0DB8:3000:1
Floating Static Routes : Là loại định tuyến đƣợc cấu hình dự phòng cho các giao thức định tuyến động. Tham số AD của một Floating Static Routes sẽ cao hơn AD của giao thức định tuyến động cần dự phòng. Nếu đƣờng định tuyến động bị mất, ngay lập tức floating static route sẽ đƣợc sử dụng thay thế để định tuyến cho đƣờng đó.
Ví dụ:
ipv6 route 2001:DB8::/32 ethernet1/0 2001:0DB8:3000:1 210
Lƣu ý: Ba loại static route IPv6 ở trên đều có thể đƣợc sử dụng là floating static route. Chỉ cần cấu hình AD cao hơn AD của loại dynamic route cần đƣợc dự phòng.
2.4.3 Các giao thức định tuyến động trong IPv6
Routing Information Protocol next generation (RIPng - RFC 2080) là một giao thức định tuyến theo vector khoảng cách với số hop giới hạn là 15. Sử dụng các kỹ