Luận văn Tổng quan về giao thức internet phiên bản 6 (IPv6 )

Việc tổ hợp IPv6 và các hệ thống di động ( như GSM/GPRS và UMTS ) sẽ giảm thiểu các vấn đề hiện tại về thiếu hụt của cả hai bên : IP và mạng di động về các lĩnh vực như thiếu địa chỉ IP , chất lượng dịch vụ , bảo mật trong IP và sự thiếu hụt phổ tần trong mạng di động . Bằng cách tổ hợp hai công nghệ này có thể đảm bảo cung cấp lợi ích tốt nhất cho người sử dụng di động đầu cuối .

pdf40 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 23/11/2013 | Lượt xem: 2159 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Tổng quan về giao thức internet phiên bản 6 (IPv6 ), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LUẬN VĂN TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC INTERNET PHIÊN BẢN 6 (IPV6) I>GIỚI THIỆU CHUNG Giao thức Internet (IP) là một giao thức gói không định hướng đã giúp cho hàng triệu máy tính được kết nối với nhau .Từ khi ra đời cách đây 30 năm , IP đã trở thành ngôn ngữ chung cho truyền thông dữ liệu – một giao thức hỗ chợ cho tất cả các ứng dụng . Mức độ liên mạng toàn cầu mà IP đem lại đã cho chúng ta biết về giá trị của sự hợp tác . Trong phạm vi của những mạng thế hệ mới , IP quan trọng bởi nhiều nguyên nhân . Nó là giao thức hợp nhất giữa máy tính và viễn thông . Nó cung cấp một giải pháp cho việc hợp nhất công nghệ mới trên nguyên tắc kế thừa hạ tầng cơ sở cũ . Nó không mang tính chất độc quyền và luôn là giao thức mở . Nó đưa ra những phương thức hiệu quả và tiết kiệm để hợp nhất thoại và số liệu trên một nền chung , thậm chí nó còn cho phép tạo ra những ứng dụng mới như “ không gian dùng chung ” . Mặc dù tồn tại nhiều giao thức khác nhưng không giao thức nào có thể sánh được với IP về kinh tế hiệu quả và phạm vi hoạt động toàn cầu của nó . Khi các ứng dụng mới xuất hiện qua nhiều năm mỗi ứng dụng yêu cầu sự cải tiến tương ứng chất lượng mạng , những sự cải tiến đã tạo điều kiện cho IP thích hợp với những đòi hỏi mới . Thậm chí khi các công nghệ và các giao thức khác được phát triển để đáp ứng những nhu cầu khác nhau như LAN, ATM và chuyển tiếp khung (FR)– những tiến bộ của IP có thể được giữ lại bằng cách chạy phía trên chúng. Có thể nói thực sự về IP rằng nó là giao thức của quá khứ và tương lai . Tuy nhiên với sự phát triển nhanh chóng của của các ứng dụng máy tính , phiên bản IP hiện giờ - phiên bản 4 (IPv4) đang tiến tới giới hạn của nó . Cụ thể với nhu cầu địa chỉ IP tăng nhanh , không gian địa chỉ 32 bít trong phiên bản 4 đang bị cạn kiệt . Đây không phải là một vấn đề mới . Cuối những năm 1990, một số tiến bộ kỹ thuật đã được đưa ra để giảm bớt sức ép về địa chỉ IP . Việc sử dụng rộng dãi phương pháp cấp địa chỉ động (DHCP) , việc sử dụng có hiệu quả hơn các dải địa chỉ (CIDR) và yêu cầu bảo vệ nghiêm ngặt hơn áp dụng bởi những cơ quan đăng ký địa chỉ . Đồng thời cái gốc của vấn đề đã được giải quyết thông qua sự phát triển của một phiên bản IP nâng cấp - phiên bản 6 (IPv6) . IPv6 bây giờ đã là hiện thực . Đặc tính hiển nhiên nhất là sự mở rộng cực lớn phương thức đánh địa chỉ của phiên bản 4 . Bên cạnh đó , nó cung cấp những phương tiện xác thực và bảo vệ tính bí mật của truyền dẫn , cộng với nhiều tính năng nâng cao khác mà một số tính năng đó hỗ trợ rất lớn cho dịch vụ dữ liệu di động . Vậy IPv6 là gì ? đặc tính và ứng dụng của nó ra sao ?. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu và nghiên cứu về nó . II> KHÁI QUÁT VỀ GIAO THỨC INTERNET Thành công của mạng Internet và Intranet bắt kịp với sự phát triển của kiến trúc mạng máy tính còn gọi là Internet Protocol Suite , được biết đến đó là TCP/IP. Giao thức TCP/IP được sử dụng trong mạng Internet hơn 30 năm qua đã khẳng định rõ ràng khả năng đứng trước những thách thức của truyền thông thế kỷ 21. 1. Giao thức TCP/IP Cho đến nay TCP/IP là hệ thống giao thức ra đời sớm nhất . Cũng là hệ thống Internet hoàn chỉnh nhất . Để đơn giản hoá việc thiết kế và thực hiện giao thức , thông tin mạng thường căn cứ vào thứ tự lớp khác nhau rồi phân chúng thành những vấn đề con tương ứng .Toàn bộ giao thức cũng phân thành nhiều lớp giao thức khác nhau . Theo ý tưởng này , TCP/IP đã hình thành mô hình phân lớp như sau : Hình 1 : Mô hình phân lớp TCP/IP Kiến trúc phân tầng TCP/IP cũng tuân theo mô hình tham chiếu OSI với 4 tầng tuơng ứng như sau : Mô hình OSI Mô hình TCP/IP a. Lớp giao diện mạng (Network Interface Physical layer) : Hay còn gọi là lớp kết nối , nó tiếp nhận gói dữ liệu IP và phát gói dữ liệu đi theo mạng đã định . Application Transport Internet Network Interface Physical Application Presentation Session Transport Network Datalink Physical Physical Netwoks ( LAN , ATM ,FR ...) IP ( Internet Protocol) TCP UDP ICMP TELNET HTTP FTP TFTP NFS PING b. Lớp Internet (Network layer) : Còn gọi là lớp IP nằm ở lớp thứ 3 trong mô hình OSI , chủ yếu xử lý thông tin giữa các thiết bị . Đối tượng truyền dẫn giữa lớp Internet và lớp giao diện mạng là gói dữ liệu IP ( IP Datagram) c. Lớp truyền dẫn (Transport layer) : Nhiệm vụ là cung cấp dịch vụ thông tin giữa các chương trình ứng dụng , đảm bảo số liệu truyền đến đích không có lỗi . Lớp truyền dẫn gói chia làm 2 loại TCP và UDP d. Lớp ứng dụng ( Application layer) : Là lớp cao nhất trong mô hình phân lớp . Thuê bao dùng chương trình ứng dụng để truy nhập mạng Internet TCP/IP và để sử dụng các loại dịch vụ do mạng cung cấp . 2.Giao thức Internet (IP) IP là giao thức cơ bản để thiết lập mạng TCP/IP . Mục đích của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng truyền dữ liệu . Tất cả các hệ thống thành viên của liên mạng đòi hỏi phải cài đặt IP ở tầng mạng . IP là giao thức truyền thông kiểu không kết nối (Connectionless) nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập trước khi truyền dữ liệu . Mỗi gói tin truyền đi trên mạng một cách độc lập , chính việc dữ liệu đi tới đích theo nhiều đường khác nhau tạo nên tính mền dẻo cho mạng Internet . IP là giao thức hoạt động trong lớp 3 của mô hình OSI Đơn vị thông tin là gói ( Packet) , đơn vị dữ liệu truyền trong IP gọi là Datagram Khuôn dạng của IP (IPv4) như sau Ver (4bits) IHL (4bits) TOS ( 8bits) Total Length (16bits) Identification (16 bits) Flags (3bits) Fragment offset (13bit) TTL (8bits) Protocol (8 bits) Header Checksum (16 bits) Source Address (32 bits) Destination Address (32 bits) Options Data Trong RFC 791 đã mô tả chi tiết IPv4 bao gồm các trường sau : a. Version ( Phiên bản ) : 4 bits mang giá trị là 4 , chỉ phiên bản của giao thức IP. b. IHL ( Internet Header Length ) : 4 bits chỉ thị độ dài mào đầu của Interet , được tính theo đơn vị từ bằng 32 bits . c. TOS ( Type Of Service – Loại hình dịch vụ ) : 8 bits thiết lập về mức độ ưu tiên và loại hình dịch vụ . d. Total Length ( Tổng độ dài ) : 16 bits chứa giá trị độ dài tính theo byte của gói IP bao gồm cả Header và Data . e. Indentification ( Nhận Dạng ) : 16 bits dùng để xác định gói IP hiện thời , sắp xếp lại gói IP theo thứ tự khi gói IP trong chuỗi có gói gửi đi bị hỏng . f. Flags (cờ) : 3bits được dùng để kiểm soát sự phân đoạn ( fragments ) g. Fragment Offset ( Mã phân đoạn ) : 13 bits chỉ vị trí của đơn vị dữ liệu gốc được truyền trong phân đoạn . h. TTL ( Time To Live - Thời gian sống) : 8 bits chỉ thời gian tồn tại của đơn vị dữ liệu trong liên mạng trước khi bị coi là mất . i. Protocol ( Giao thức ) : 8 bits chỉ ra gói tin thuộc loại liên kết nào ( UDP sử dụng số 17 , TCP sử dụng số 6) j. Checksum ( Tổng kiểm tra ) : 16 bits mã kiểm soát lỗi phần tiêu đề IP. Các gói bị sai ở giá trị này sẽ bị huỷ bỏ . k. Source Address ( Địa chỉ nguồn ) : 32 bits cung cấp cho phần mềm giao thức IP địa chỉ đích , sử dụng khi phát trở lại . l. Destanation Address ( Địa chỉ đích ) : 32 bits dùng cho IP đích kiểm tra số liệu truyền dẫn có chính xác không . m. Opption : Có thể có hoặc không , trường này dùng cho mào đầu lớn hơn 5 từ . n. Data : Thông thường bao gồm các thông tin số liệu TCP , UDP , ICMP . III> TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC MẠNG IPV6 1.GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC MẠNG IPV6 Một câu hỏi được đặt ra là tại sao lại phải phát triển IPv6? Để trả lời được câu hỏi trên chúng ta cần phải hiểu về giao thức mạng IPv4 : 1. Như chúng ta biết địa chỉ IPv4 sử dụng kết cấu 32 bits , trên lý thuyết thì địa chỉ 32 bit có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 232= 4.294.967.296 địa chỉ .Vậy nguyên nhân nào khiến cho giao thức mạng IPv4 không đạt yêu cầu . Thực tế rằng , mỗi địa chỉ IPv4 không được uỷ nhiệm cho mỗi cá nhân mà cho mạng “Network” . Gồm có 3 lớp : Class A: Gồm 128 mạng và mỗi mạng với 16 .777. 214 máy chủ . Class B: Gồm 16.382 mạng và mỗi mạng với 65.534 máy chủ . Class C :Gồm 2.097.150 mạng và mỗi mạng với 254 máy chủ . Tình trạng thiếu hụt địa chỉ của IPv4 được nhận ra vào năm 1991.Trong năm đó yêu cầu về cung cấp địa chỉ Internet tăng rất nhanh . Nó có tầm quan trọng đặc biệt khi Internet trở thành mạng cho mọi người . Đầu tiên nó được sử dụng cho các công ty công và tư , cho chính phủ . Tiếp theo là cho cơ quan , trường học , cho các trung tâm nghiên cứu và hơn hết là cho mọi người dân . Nó có tính khả thi bởi các nhà cung cấp dịch vụ Internet ( ISP- Internet service Provides) và vì được cung cấp khả năng truy nhập Internet với giá rẻ qua đường điện thoại sử dụng Modem , hay gần đây là qua mạng đa dịch vụ ISDN .( Intergrated Services Digital Network ) Cũng trong năm này đã có dự báo là vào năm 1994 địa chỉ lớp B sẽ được sử dụng hết . Đối diện với thực tế này , tổ chức IETF ( Internet Enginneering Task Force ) có quyết định lựa chọn kỹ thuật và cung cấp địa chỉ IP cho mạng Internet , quyết định không chỉ cung cấp địa chỉ cho không gian lớp B mà còn cho một khối của lớp C Ví dụ : Một tổ chức có 100 máy tính , dự báo là sẽ phát triển thêm 500 máy tính nữa , thay vì được cấp một mạng thuộc lớp B sẽ cấp 4 mạng thuộc lớp C cho 1000 địa chỉ Việc này sẽ duy trì việc cung cấp địa chỉ IPv4 cho đến khoảng 2005 . 2. Ngoài ra , IPv4 không xây dựng khái niệm về chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) , với nỗ lực tốt nhất nó truyền phát các gói tin , nhưng nó không đảm bảo gì từ các lớp trên , không giới hạn phần trăm các gói vận chuyển , không giới hạn thời gian thi hành vận chuyển . Trong khi đó , một số ứng dụng của Internet mới như dịch vụ truyền tiếng nói , hình ảnh tức thời đòi hỏi giao thức đảm bảo độ trễ nhất địmh , nếu không một số dịch vụ Internet mới không thể thực hiện được . Do đó IP trong tương lai phải giải quyết một số vấn đề trên , đề ra một cơ chế mới , làm cho một gói số liệu (datagram) và tài nguyên phân phối trước liên quan mật thiết với nhau . Ngoài ra , do nhiều ứng dụng của Internet mới đòi hỏi thông tin tin cậy , an toàn mà hệ thống TCP/IP không thể giải quyết vấn đề an toàn được tốt. Vậy việc cải cách IPv4 là tất yếu và nó được khắc phục bằng IPv6 2 ĐẶC TÍNH CỦA IPV6: Giao thức mạng IPv6 bao gồm các tính năng sau: 2.1 Mở rộng không gian địa chỉ ,tăng đường truyền Một đặc điểm quan trọng nhất của IPv6 đó là số lượng địa chỉ tăng lên rất lớn từ 32 bits tăng lên 128 bits , dài hơn 4 lần so với IPv4 .Khả năng lý thuyết nó có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 2128 địa chỉ ( Khoảng 340 tỷ tỷ tỷ tỷ địa chỉ ) nhiều hơn không gian địa chỉ IPv4 là khoảng 8 tỷ tỷ tỷ lần . Đây là một không gian địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ dùng cho Internet mà còn áp dụng cho tất cả các mạng máy tính , hệ thống viễn thông , hệ thống điều khiển thậm chí còn cho nhiều vật dụng trong gia đình . Người ta nói rằng từng chiếc máy điều hoà , tủ lạnh máy giặt hay nồi cơm điện của từng gia đình một sẽ mang một địa chỉ IPv6 để chủ nhân của chúng có thể kết nối và ra lệnh từ xa . Hiện nay nhu cầu sử dụng chỉ chiếm khoảng 15% còn lại 85% dự phòng cho tương lai . Mặt khác do IPv6 được hỗ trợ bởi nhiều cấu trúc lớp , làm cho việc phân phối địa chỉ có có độ linh hoạt lớn . Ngoài ra không gian địa chỉ lớn và linh hoạt của IPv6 làm cho việc địmh nghĩa một hệ thống định tuyến toàn cầu linh hoạt và chia làm nhiều lớp đã trở thành hiện thực , và cũng làm cho lớp địa chỉ IPv6 có thể sắp xếp theo phạm vi địa lý ( Giống như hệ thống mã vùng điện thoại thông thường...) sử dụng mã vùng linh hoạt kiểu CIDR ( Clasless Inter Domain Routing : định tuyến giữa các miền không phân loại ) , không gian địa chỉ IPv6 có thể phân phối theo một phương thức khác . Phương thức này thúc đẩy tổng hợp tuyến và điều khiển hữu hiệu việc mở rộng bảng định tuyến của bộ định tuyến trong mạng đường trục . 2.2 Cấu hình địa chỉ tự động (Automatic Configuration ) Cấu hình địa chỉ tự động là một trong những chức năng quan trọng của IPv6 , đây có thể coi là một cải tổ đáng kể của IPv6 so với IPv4 . Chỉ cần máy được nối vào mạng là có thể tự động xác định địa chỉ , nó tiết kiệm được rất nhiều thời gian nắp đặt địa chỉ mới trong mạng do đó mà nó đem đến hai ưu điểm sau:  Một là , thuê bao không cần mất nhiều công sức để xác định địa chỉ .  Hai là , giảm rất nhiều gánh nặng cho người quản lý . Tính năng này còn gọi là cấu trúc tự động . Có hai loại cấu trúc tự động đó là :  Cấu trúc tự động có trạng thái ( stateful )  Cấu trúc tự động không có trạng thái ( stateles ) a> Cấu trúc tự động có trạng thái ( stateful ): Trong cấu trúc tự động này một thiết bị ngoại vi nào đó sẽ trợ giúp nút lúc bắt đầu để quyết định địa chỉ mạng của nó (tiền tố) - địa chỉ nút và có thể cả địa chỉ định tuyến. Tính năng này có thể dùng trong giao thức cấu hình máy chủ động ( DHCP – Dynamic Host Configuration protocol ) để kích hoạt cấu trúc một nút khôi phục . b> Cấu trúc tự động không trạng thái ( stateles ): Trong cấu trúc tự động này một nút sẽ tự cấu trúc nó và tìm tài nguyên trên mạng bằng cách sử dụng địa chỉ Muticast . Đều này cho phép nút được bắt đầu và gửi ra những thông báo yêu cầu mà các nút khác sẽ trả lời .Và từ thông báo trả lời này , nút ban đầu có thể quyết định địa chỉ mạng , tiền tố và địa chỉ nút . 2.3 Phát hiện láng giềng ( Neighbor discovery) Một trong những đặc tính quan trọng của IPv6 là đặc tính phát hiện lắng giềng (ND- Neighbor dícovery) . Mặc dù nó sử dụng giao thức ICMP ( Internet Control Messge Protocol – Giao thức thông báo điều khển Internet ) song nó không được liệt kê trong RFC ICMPv6 (RFC 1885) Giao thức phân chia địa chỉ ARP không được dùng trong IPv6 . Các nút ( máy chủ và bộ định tuyến ) dùng ND để quyết định địa chỉ tầng liên kết dành cho các láng giềng nằm trên các liên kết đính kèm và để nhanh chóng loại bỏ các giá trị dự trữ đã vô hiệu. Các máy chủ cũng dùng giao thức này để tìm các bộ định tuyến láng giềng sẵn sàng thay mặt mình để chuyển gói đi . Và để chủ động điều chỉnh tuyến nào các láng giềng có thể tiếp cận , tuyến nào không , và phát hiện ra địa chỉ tầng liên kết đã thay đổi hay chưa . Khi không tiếp cận được với một bộ định tuyến hay đường đến bộ định tuyến đó một máy chủ sẽ chủ động tìm kiếm nơi thay thế có cùng chức năng . Một câu hỏi được đặt ra là : Với sự phụ thuộc vào việc phát hiện các địa chỉ tầng liên kết giữa các máy chủ và bộ định tuyến . Làm thế nào để gửi đi một thông báo ICMP nếu chưa biết được địa chỉ trung gian ( Nghĩa là các thủ tục ND chưa quyết định được địa chỉ tầng liên kết cho tất cả các thực thể phụ thuộc trên một liên kết nút cục bộ ) . Mà ICMP không thể hoạt động với một địa chỉ trung gian chưa biết . Điều này có thể giải quyết dễ dàng bằng việc sử dụng một địa chỉ Multicast IPv6 đã biết . 2.4 Đơn giản hoá mào đầu gói dữ liệu (datagram) Do giao thức IPv6 phụ thuộc vào Internet và Intranet nên thật là khó khăn khi lựa chọn giao thức này . Vì lý do đó mà các nhà thiết kế Steven Deering và Robert Hinden quyết định đơn giản hoá kiến trúc mào đầu gói dữ liệu . Kết quả là tạo ra một giao thức với thiết kế thuần tuý hoàn toàn với phần mào đầu nhỏ gọn , ít trường . Thực tế , đầu đề của IPv4 có 24 bytes trong đó 8 bytes cho địa chỉ IPv4 và 16 bytes cho các trường khác . Còn đầu đề của IPv6 gồm có 40 bytes trong đó 32 bytes cho địa chỉ IPv6 và chỉ có 8 bytes cho các trường thêm vào. Các trường cần thiết cho việc thi hành nhiều hàm mới thêm vào sẽ được chèn vào các đầu đề mở rộng ( Extension Headers) .Theo cách này đã giảm được tối đa độ trễ do xử lý thông tin mào đầu IP trong quá trình truyền dẫn và mọi gói tin sẽ đi qua một cách nhanh chóng với Router Loop và chỉ những gói có yêu cầu đặc biệt mới nhận sự đối sử phức tạp hơn bằng cách phân tích phần đầu đề mở rộng . Như vậy ta thấy , mặc dù độ dài địa chỉ IPv6 dài gấp 4 lần độ dài trong IPv4 , nhưng mào đầu IPv6 chỉ gấp hai lần của IPv4. 2.5 Kiểm soát an toàn IPv6 đã thiết lập 3 dịch vụ an toàn quan trọng đó là:  Kiểm nghiệm gói  Độ hoàn chỉnh gói  Độ tin cậy gói . Chức năng an toàn của gói đều thông qua khả năng mở rộng mào đầu gói lựa chọn được để thực hiện (Việc mở rộng mào đầu gói được mô tả trong RFC 1883). Kiểm nghiệm mở rộng mầo đầu gói (AH) cung cấp kiểm nghiệm mật khẩu hoặc đo thử độ hoàn chỉnh . Khi thu nhận nó có thể sử dụng phương pháp MD5 để tăng thêm độ dày , nhưng bất kỳ thực hiện nào đều có thể căn cứ vào nhu cầu , lựa chọn thuật toán . 2.6 Chất lượng dịch vụ QoS ( Quality Of Service ) IPv4 là giao thức không liên kết . Tức là , nó chuyển mỗi gói một cách độc lập từ nhiều nguồn , ghi rõ trong IPv4 Header địa chỉ nguồn và địa chỉ đích . Gói không được đánh dấu theo điều khiển luồng và kết nối , và cũng không được đánh số theo một cách nào đó . Do đó mà nó không có khả năng sửa lỗi tại lớp này và không hiểu là gói đã được chuyển đi hay chưa. Do sự cần thiết phải phát triển những ứng dụng đa phương tiện mới đòi hỏi đáp ứng chất lượng QoS dẫn tới việc thảo luận về IPv6 . IPv6 không chỉ dùng để giải quyết nguy cơ thiếu địa chỉ mạng trên Internet , mà còn đơn giản hoá mào đầu gói dữ liệu . Rất thuận tiện cho việc cải tiến tính năng của Internet . IPv6 coi trọng cơ chế QoS , hỗ trợ rất nhiều cho truyền dẫn luồng thông tin đa phương tiện tức thời . IPv6 đã định nghĩa hai tham số quan trọng đó là: Vùng phân loại dịch vụ và Vị trí đánh dấu luồng số liệu  Vùng phân loại dịch vụ : Chia cấp ưu tiên của gói IP thành 16 cấp .Trong đó giá trị từ 0-7 dùng vào việc giảm tốc độ phát gói số liệu để thực hiện dịch vụ kiểm soát tắc nghẽn khi mạng phát sinh tắc nghẽn . Còn giá trị từ 8-15 dùng vào một số dịch vụ có tính tức thời mạnh . Đối với dịch vụ có nhu cầu QoS đặc biệt , có thể sắp xếp 4 cấp ưu tiên tương ứng trong gói số liệu IP , bộ định tuyến căn cứ vào cấp ưu tiên của gói IP để xử lý những dấu hiệu này . Cho dến nay các ưu tiên được định nghĩa cho Tin tức , Email , FTP , NFS , Telnet , Routing , và giao thức SNMP ( Simple Network Management Protocol ) .  Vị trí đánh dấu luồng số liệu : Dùng để định nghĩa bất kỳ một luồng số liệu truyền dẫn nào , làm cho tất cả các nút trong mạng có thể nhận biết số liệu đó và tiến hành xử lý đặc biệt . Theo cách này , ngay từ lúc nhận tin IPv6 có khả năng nhận biết đó là dòng thuộc nhãn nào và kết quả là biết gói nào cần QoS . 3> GIỚI THIỆU KHUÔN DẠNG DATAGRAM IPV6 Cũng giống như datagram của IPv4 , Datagram của IPv6 cũng có khuôn dạng và thông tin mào đầu : Có thể nói sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6 thể hiện chủ yếu ở sự khác nhau của khuôn dạng Datagram . Để hiểu rõ những tính năng và những thuận lợi do IPv6 mang lại chúng ta cần hiểu rõ Datagram và khuôn dạng mào đầu của IPv6 . 3.1 Khuôn dạng Datagam của IPv6 Header Data Vers (4 bit) Priority(4bit) Flow Label (24bit) Playload Length(16bit) Nexheader (8bit) Hoplimit(8bit) Source Address (128bit) Destination Address (128 bit) Data Hình 1: IPv6 Header Trong RFC 2460 đã giới thiệu tường tận khuôn dạng datagam của IPv6 bao gồm các trường sau: a. Version (Phiên bản): 4 bits mang giá trị 6 . Trường này có kích thước như IPv4. Tuy nhiên , việc sử dụng trường này có hạn chế vì các gói IPv4 và IPv6 không được nhận biết theo giá trị nó chứa bên trong , nhưng được xem như một hàm của loại giao thức khác nhau đại diện cho vỏ ở lớp 2 ( ví dụ : Ethernet hay PPP ) b. Priority (Cấp ưu tiên) : 4 bits biểu diễn cho 16 giá trị khác nhau , dùng để biểu thị cấp ưu tiên của luồng số liệu đó . Nó cho phép Node Nguồn với nhiều kiểu gói khác nhau có thể thi hành với nhiều mức độ ưu tiên khác nhau . 16 giá trị này chia làm 2 nhóm : Từ 0 đến 7 và từ 8 đến 15 . Trong đó :  Giá trị từ 0 dến 7 được dùng để chỉ rõ mức ưu tiên của luồng mà nguồn cung cấp điều khiển luồng .  Giá trị từ 8 đến 15 dùng để chỉ ra mức ưu tiên cho luồng mà không đến được đích do tắc nghẽn . c. Flow Lable (Nhãn luồng số liệu) : 24 bits được dùng để đánh dấu gói số liệu cần xử lý đặc biệt theo yêu cầu của bộ xử lý trên mạng , như dịch vụ thời gian thực , dịch vụ không có lỗi , dịch vụ gói số liệu tức thời ... d. Payload Length ( Độ dài tải hữu hiệu ) : 16 bits - là độ dài của trường dữ liệu ( Data field ) sau IPv6 Header , tính bằng bytes . Dùng để ghi độ dài tải tin IPv6 . Do nó có 16 bit nên độ dài của tải trọng gói IPv6 tối đa là 64 Kb . Nếu một gói dữ liệu có chiều dài lớn hơn , thì phần mở rộng Jumbo PayLoad được chỉ thị bằng giá thị 0 của trường Payload length. e. Next Header ( Mào đầu tiếp theo ) : 8 bit - dùng để nhận biết loại mào đầu mở rộng tiếp theo , chỉ ra loại đầu đề nào sẽ theo ngay sau IPv6 Header và đặt đầu tiên của trường dữ liệu của gói IPv6 . Hai giá trị phổ biến của trường Next Header là TCP (6 ) và UDP (17) , cũng có thể có nhiều loại khác . Next Header tương tự như trường Protocol trong IPv4. Bảng 1: Các giá trị của trường Nex Hedear Decimal Value Keyword Protocol 0 Reserved ( IPv4 ) 0 HBH Hop- By –Hop Option ( IPv6 ) 1 ICMN Intermet Control Message(IPv4) 2 IGMP Internet Group Managemant(IPv4) 4 IP IP in IP (IPv4 encapsulation) 6 TCP Transmission Control 17 UDP User Datagram f. Hop Limit (Giới hạn bước nhảy) : 8 bits , khi datagram IP đi qua một bộ định tuyến , giá trị của trường này lại giảm đi một . Nếu nó giảm xuống và có giá trị bằng 0 thì gói tin sẽ bị huỷ . Chức năng của trường này là để xác nhận và huỷ gói tin khi đã lặp lại nhiều lần quá giới hạn cho phép của định tuyến và để tránh truyền đẫn liên tục số liệu có lỗi trên mạng , dẫn đến tuần hoàn vô tận . Giữa 2 Node IPv6 không thể có nhiều hơn 255 vòng lặp , có nghĩa là không thể có nhiều hơn 254 Router. g. Source Address (Địa chỉ nguồn) : 128 bit , chứa đựng địa chỉ IPv6 của Node nguồn phát gói tin đi . Dạng địa chỉ IPv6 , được định rõ bởi RFC 1884. h. Destination Address (Địa chỉ đích) : 128 bit , chứa địa chỉ IPv6 của Node nhận gói tin . Nếu Routing Header tồn tại thì địa chỉ này không chắc đã phải là của Node nhận cuối cùng. 3.2 Lập địa chỉ 3.2.1 Phân chia không gian địa chỉ Kích thước địa chỉ IPv6 có chiều dài gấp 4 lần khích thước địa chỉ IPv4 . Đây là không gian địa chỉ vô cùng lớn . Tuy nhiên không phải toàn bộ địa chỉ này đều được sử dụng . Trong thực tế những yêu cầu về gán và định tuyến địa chỉ đòi hỏi phải tạo ra một kiến trúc phân tầng , làm giảm hiệu quả của việc sử dụng không gian địa chỉ . Theo thống kê có tối thiểu là 1.564 địa chỉ trên một m2 bề mặt trái đất . Do vậy khả năng hết địa chỉ IPv6 là một điều không tưởng. Để đảm bảo tính tương thích trong việc phân phối địa chỉ IPv4 , IPv6 cũng chia mỗi địa chỉ IP thành 2 phần : Tiền tồ và Hậu tố  Tiền tố : dùng để chỉ định một mạng  Hậu tố : dùng dể chỉ định một máy chủ Việc xác định loại địa chỉ dựa vào các bít đầu tiên của địa chỉ đó gọi là định dạng tiền tố FP (Format Prefix) Bảng2: Sự phân bổ của một số tiền tố thường gặp Tiền tố Phân bổ Tỷ lệ 00000000 Giữ lại 1/256 0000001 Dự trữ phân bố cho NSAP 1/128 0000010 Dự trữ phân bố cho IPX 1/128 010 Phân phối cho công ty dùng để cung cấp dịch vụ mạng cho thuê bao ( Địa chỉ Unicast dành cho TLA ) 1/8 100 Dùng để dự trữ cho mạng ảo hoặc địa chỉ Unicast ( Gần giống như địa chỉ IPv4 ) 1/8 1111111011 Địa chỉ Link – Local Unicast ( Địa chỉ mạch nội vùng chỉ có ý nghĩa cục bộ chống rò thông tin ) 1/1024 1111111011 Địa chỉ Site-Local Unicast ( Địa chỉ mạch nội 1/1024 vùng chỉ có ý nghĩa cục bộ chống rò thông tin ) 11111111 Địa chỉ Multicast 1/256 Phần còn lại của không gian địa chỉ chưa được gán sẽ được sử dụng trong tương lai . Những phần này có thể được sử dụng để mở rộng những địa chỉ đang sử dụng (như thêm các nhà cung cấp địa chỉ ) hay thêm những người sử dụng mới ( như những mạng cục bộ hoặc những người dùng đơn lẻ ) Chú ý rằng nhóm địa chỉ Anycast không được chỉ ra vì sự phân bổ của nó đã được bao trùm bởi không gian địa chỉ Unicast . Theo dự đoán có khoảng 15% không gian địa chỉ sẽ được sử dụng cho giai đoạn đầu , còn lại 85% dự trữ cho tương lai . Để quản lý không gian địa chỉ hiệu quả và hợp lý các nhà thiết kế giao thức IPv6 đẫ đưa ra 2 cơ chế cấp phát địa chỉ như sau :  Cơ chế cấp phát chung : Rút kinh nghiệm từ việc phân bố địa chỉ IPv4 . Các nhà thiết kế giao thức IPv6 đã xây dựng một cơ chế cấp phát địa chỉ hoàn toàn mở tức là nó hoàn toàn biến đổi việc cấp phát và sử dụng địa chỉ cho các dịch vụ và cho các vùng khác nhau tuỳ thuộc vào những biến đổi trong tương lai mà không phụ thuộc vào giai đoạn ban đầu . Ngoài ra , họ cũng dự đoán trước khă năng có thể sửa đổi cấu trúc các loại địa chỉ và mở rộng một số địa chỉ trong tương lai. Việc định dạng các loại địa chỉ theo dạng tiền tố một mặt cho phép các Host nhận ra các loại địa chỉ ( ứng với mỗi loại địa chỉ có các cách xử lý khác nhau) . Mặt khác , làm cho các bản định tuyến trở lên đơn giản ( Vì các đầu vào của các router sẽ là những tiền tố đơn giản) Ngoài ra , các Host và Router phải phân biệt được các loại địa chỉ Multicast , Unicast , Anycast , và nhận ra các địa chỉ đặc biệt tiêu biểu như “ link local ” . Cấu trúc IPv6 cũng để dành các tiền tố cho các địa chỉ cơ sở các địa chỉ tương ứng với NSAP và IPX.  Cơ chế cấp phát cho nhà cung cấp : Một trong những loại địa chỉ IPv6 quan trọng nhất là dạng địa chỉ Global Unicast cho phép định danh một giao diện trên mạng Internet có tính duy nhất trên toàn cầu ( Ví dụ như định danh một Host trên mạng Internet ) . Không gian địa chỉ Golbal Unicast rất lớn nhưng cũng chỉ chiếm 1% của tổng không gian địa chỉ . Dạng địa chỉ này gồm 3 bít tiền tố , theo sau là 5 bít thành phần được quản lý bởi các nhà cung cấp dịch vụ . Có 3 tổ chức quản lý việc cấp phát địa chỉ đó là NIC , NCC , APINC , IANA Số bit N bit M bit O bit P bit 125-(N+M+O+P)bit FP ID đăng kí ID nhà cung cấp ID thuê bao ID mạng con ID của giao tiếp Bảng 3:Cấu trúc địa chỉ IPv6 dạng Golbal Unicast Với dạng cấu trúc trên giúp cho các khách hàng lớn có các định danh ngắn gọn hơn , cho họ khả năng thêm vào các lớp mạng mới trong phân tầng mạng con của họ . Trên thực tế các khách hàng lớn này có thể đòi được chấp nhận như những nhà cung cấp của chính họ và lấy được ID từ các điểm đăng kí mà không phải phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP. 3.2.2 Các cách biểu thị địa chỉ IPv6 Không gian địa chỉ IPv6 có chiều dài là 128 bits nên việc nhớ địa chỉ là một vấn đề hết sức khó khăn . Nếu dùng chế độ nhị phân hoặc chế độ thập phân chia điểm rất phức tạp . Chính vì vậy mà các nhà thiết kế IPv6 quyết định dùng mã Hexa cơ số 16 và dấu ‘ : ’ để biểu thị , bằng cách viết 128 bits địa chỉ thành 8 nhóm , mỗi nhóm có 2 byte , mỗi bytes biểu diễn bằng 2 số hệ 16 và dùng dấu ‘:’ để ngăn cách giữa mỗi nhóm . Phương thức biểu thị : X: X: X: X: X: X: X: X Ví dụ : 9876 : 543 : 21: 0 : ABCD : EF9 : 12 : 3 FEDC:AB89:4567:FEDL:BA98:1234: 3210:ABCD a>Do khởi tạo ban đầu không sử dụng tất cả 128 bít chiều dài địa chỉ . Do đó có rất nhiều bít 0 ở các bít đầu , nên ta có các cải tiến sau: Cải tiến đầu tiên là được phép bỏ qua những số 0 đứng trước mỗi thành phần hệ 16 Ví dụ : 1080:0000:0000:0000:0008:0800:467A:289B 0 000 0 008 0 800 00 1080:0:0:0:8:800:467A:289B Cải tiến thứ hai là trong một địa chỉ nhóm liên tiếp số 0 có thể được thay thế bởi dấu hai chấm ‘::’ Ví dụ 1080::8:800:467A:289B Từ chữ viết tắt này có thể viết lại chính xác địa chỉ ban đầu nhờ quy tắc sau: Căn trái các số bên trái của dấu ‘::’ trong địa chỉ , sau đó căn phải tất cả các số bên phải dấu ‘:’ và điền đầy bằng số 0. Quy ước: Dấu ‘::’ chỉ có thể được sử dụng một lần với 1 địa chỉ Ví dụ : 0:0:0:BA98:7654:0:0:0 ::BA98:7654:0:0:0 hoặc 0:0:0: BA98:7650:: Không được viết ::BA98:7654:: Vì gây nhầm lẫn khi viết lại địa chỉ đầy đủ. b>Trong trường hợp sử dụng hỗn hợp IPv4 . Để giảm tối đa nguy cơ nhầm lẫn giữa kí hiệu IPv4 và IPv6 các nhà thiết kế IPv6 đưa ra một khuôn mẫu đặc biệt cho việc viết địa chỉ loại này như sau: Sử dụng cách viết: X:X:X:X:X:X:D.D.D.D Trong đó : -‘X’ là cơ số 16 , ‘X:X:X:X:X:X’ Biểu thị địa chỉ 96 bíts cao của địa chỉ 128 bits -‘D’ là cơ số thập phân , ‘D.D.D.D’ Biểu thị 32 bits thấp của địa chỉ 128 bits (Đây là phương pháp biểu thị truyền thống của IPv4) Ví dụ: 0:0:0:0:0:0:A00:1 ::10.0.0.1 c> Ngoài ra còn có thể viết địa chỉ mạng theo các tiền tố , là các bit cao của địa chỉ IPv6 . Điều này thuận lợi cho việc định tuyến. Ví dụ: 12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF/60 Trong đó: Phần bên trái của ‘/’ là địa chỉ của IPv6 Phần bên phải ‘/’ là một số hệ thập phân mô tả chiều dài các bít tiền tố ( địa chỉ mạng con ) tức là 60 bits bắt đầu từ bên trái là địa chỉ mạng con. Nếu cần biểu thị riêng mạng con có thể viết thành : 12AB:0:0:CD30::/60 3.2.3 Phương pháp gán địa chỉ IPv6 Khác với IPv4 , tất cả các loại địa chỉ IPv6 không gán cho nút mà gán cho các giao diện . Chẳng hạn một địa chỉ loại Unicast được gán cho một giao diện đơn . Trên giao diện này có thể gán nhiều loại địa chỉ IPv6 (Unicast , Anycast , Multicast ) . Nhưng nhất thiết nó phải được gán một địa chỉ IPv6 dạng Unicast Link-Local để có thể thực hiện kết nối giữa các giao diện . Ngoài ra IPv6 còn cho phép một địa chỉ họăc một nhóm địa chỉ Unicast sử dụng để định danh một nhóm các giao diện .Với phương thức gán địa chỉ này một nhóm giao diện đó có thể hiểu như là một giao diện trong tầng IP . Theo thiết kế IPv6 , một Host có thể định danh bởi các địa chỉ sau:  Một địa chỉ Link – Local cho mỗi giao diện gắn với Host đó .  Một địa chỉ Municast được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ .  Một địa chỉ Multicast mà Host là một trong những thành viên của nhóm địa chỉ Multicast đó .  Một địa chỉ Loopback . Một router ngoài việc nhận tất cả các địa chỉ trên nó còn có thể gán các loại địa chỉ sau:  Tất cả các địa chỉ Multicast được gán trên Router hoặc Router quản lý .  Tất cả các địa chỉ Anycast được cấu hình trên Router . 3.2.4 Phân loại địa chỉ IPv6 Nếu như địa chỉ IPv4 gồm có 5 lớp A B C D E thì địa chỉ IPv6 gồm có 3 loại chính sau đây:  Địa chỉ đơn hướng ( Unicast Address)  Địa chỉ đa hướng ( Multicast Address)  Địa chỉ hướng bất kỳ ( Anycast Address) 1>Địa chỉ đơn hướng ( Unicast Address ) Các địa chỉ đơn hướng xác định một giao diện đơn . Các gói tin gửi tới một địa chỉ đơn hướng sẽ được phân phân tới giao diện mà địa chỉ đó xác định . Hình 2: Unicast gửi các gói cho một giao dịện cụ thể Có các loại địa chỉ Unicast sau: a> Global Unicast : được xây dựng theo kiến trúc phân cấp rõ ràng . Nhằm hỗ trợ cho các nhà cung cấp dịch vụ hiện đang là các đầu mối kết nối Interet (ISP) và các nhà cung cấp dịch vụ mới có nhu cầu kết nối toàn cầu. 3 13 bits 8 bits 24 bits 16 bits 64 bits FP TLAID RES NTA ID SLAID IntefaceID Bẳng 4 : Cấu trúc dạng địa chỉ Unicast Trong đó : 001 định dạng tiền tố với loại địa chỉ Global Unicast  TLA ID (Top Level Aggregation ID) : Định dạng cho nhà cung cấp cao nhất trong hệ thống các nhà cung cấp dịch vụ .  RES Chưa sử dụng .  NTA ID ( Next Level Aggregation ID ) : Định dạng của nhà cung cấp dịch vụ tiếp theo trong hệ thống các nhà cung cấp .  SLA ID (): Định danh các Site của các khách hàng cuối .  Inteface ID: Định danh theo tiêu chuẩn EUI- 64, định danh giao tiếp của các Host trên mạng trong site của khách hàng cuối . a> Địa chỉ Local Unicast Đa số mạng cục bộ hiện nay đang sử dụng giao thức TCP/IP đó là các mạng Intranet . Đối với IPv4 có sử dụng các loại địa chỉ đặc biệt để định danh các Host trong mạng riêng ( VD : 192.168.0.0) Đối với IPv6 có 2 loại địa chỉ Unicast hỗ trợ các liên kết cục bộ trong một mạng đó là địa chỉ Link Local Address và Site Local Address Link Local Address (Địa chỉ liên kết cục bộ) : Sử dụng phần không gian cục bộ của địa chỉ FE80/10 để định dạng một giao diện . Khi máy chủ IPv6 được khởi động , thì sẽ được cung cấp loại địa chỉ này . Loại địa chỉ này không thể thông tin qua bộ định tuyến và mạng con khác Địa chỉ Link- Local chủ yếu là để thuận tiện cho việc lập địa chỉ các nút được nối với nhau trong cùng một môi trường vật lý . Sử dụng địa chỉ Link Local có thể hòan thành công việc cung cấp địa chỉ tự động , phát hiện láng giềng ... cũng có thể trong trường hợp không được phân phối địa chỉ chính thức , không có tuyến nối vào, làm cho mạng trạm nội vùng vận hành tạm thời. Bảng 5: Định dạng địa chỉ Link- Local 10 bit 54 bit 64 bit 1111111010 0 Interface ID Có thể sử dụng link local để kết nối trực tiếp 2 Host với nhau Hình 3 : Kết nối trực tiếp 2 Host dùng Link- Local Site Local Address : Sử dụng không gian địa chỉ FFEC::/10 để định dạng các giao diện , cho phép thực hiện các kết nối trong mạng cục bộ . Loại địa chỉ này chỉ có phạm vi trong một Site chúng không được chọn đường trên toàn bộ mạng Internet mà chỉ dùng cho các chuyển đổi giữa hai trạm của một Site . Ngoài ra mỗi Router không thể chuyển các gói tin có địa chỉ Site- Local ( bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích) ra ngoài mạng đó . Bảng 6 :Cấu trúc địa chỉ Site- Local c>Địa chỉ tương thích với IPv4 : Đảm bảo sự tương thích giữa IPv4 và IPv6 đến khi hoàn thành chuyển đổi địa chỉ . Bảng 7 : Cấu trúc địa chỉ tương thích IPv4 10 bit 38 bit 16 bit 64 bit 1111111011 0 Subnet ID Interface ID 96 bit 32 bit 0000 FFFF Địa chỉ IPv4 Địa chỉ IPv6 sử dụng 32 bits để mô tả địa chỉ IPv4 còn 96 bits được gán bằng 0 d>Địa chỉ quay vòng : Còn gọi là địa chỉ nội vùng , gói IPv6 gửi cho chính nó . Các gói này không được gửi ra bên ngoài một gói đơn . Trong IPv6 , địa chỉ ::1 thì trong IPv4 là 127.0.0.1 là địa chỉ quay vòng. Bảng 8 : Cấu trúc địa chỉ quay vòng 2> Địa chỉ đa hướng ( Multicast Address ) Các địa chỉ Multicast được gán cho một nhóm các giao diện thường thuộc các nút mạng khác nhau . Một gói tin có địa chỉ Multicast sẽ được chuyển giao đến tất cả các giao diện có gán địa chỉ Multicast này. Hình 4: Địa chỉ đa hướng gửi các gói tin Địa chỉ đa hướng cụ thể có thể bị hạn chế tới một hệ thống đơn , một trạm cụ thể liên quan đến một liên mạng cụ thể hoặc được phân phối rộng 96 bit 32 bit 0000 000 0001 khắp toàn cầu . Do IPv6 không quảng bá địa chỉ nên nó sẽ dùng địa chỉ đa hướng ( Multicast ) để thay thế . Các nhà thiết kế địa chỉ IPv6 muốn tạo ra các thủ tục mới nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai địa chỉ Multicasting sử dụng trên tất cả các nút IPv6 . Thủ tục mới này cho phép tất cả các Router sẽ nhận dạng được địa chỉ Multicast và đảm bảo việc định tuyến các gói tin Mulicast . Chúng lên kết các hàm chức năng ICMP của IPv4 trong thủ tục ICMP cơ bản của IPv6 . Bảng 9 : Cấu trúc địa chỉ Multicast 8 bits 4 bits 4 bits 112 bits 1111 1111 Flags Scope ID Group Trong đó : + Flags : bít cờ -Trong đó bit cuối cùng (Bit T) được dùng cho IPv6 , 3 bit đầu chưa được định nghĩa và được gán giá trị bằng 0 . 0 0 0 T + Scope : Phạm vi được mã hoá là 4 bits nguyên , dùng để giới hạn và cho phép xác định chính xác phạm vi vùng địa chỉ Multicast . Qua đó các gói tin sẽ định tuyến trong phạm vi giới hạn các gói tin . + ID Group : nhận dạng nhóm được cung cấp bởi Internet Assigned Number Authority. 3> Địa chỉ hướng bất kỳ ( Địa chỉ Anycast ) Các địa chỉ Anycast được gán cho một tập hợp các giao diện thường là các nút mạng khác nhau . Một gói tin có địa chỉ Anycast sẽ được chuyển đến giao diện gần nhất có địa chỉ này. Điều này được xác định bằng bộ định tuyến bằng cách gửi gói tin đến địa chỉ chung ( thay vì gửi tới một server nào đó ) . Khi đó hệ thống định tuyến sẽ đưa gói tin đến server gần nhất . Hình 5 : Địa chỉ Anycast Trong giao thức IPv6 địa chỉ Anycast không có cấu trúc đặc biệt . Nó nằm trong không gian địa chỉ Unicast . Khi địa chỉ Unicast được gán nhiều hơn một giao diện nó trở thành địa chỉ Anycast . Bảng 10 : Cấu trúc địa chỉ Anycast N bits 128-n (bít) Subnet prifix 00000000000000 Trong cấu trúc bất kỳ một địa chỉ Anycast nào cũng có một tiền tố P dài nhất để xác định phạm vi mà địa chỉ Anycast gán cho các giao diện . Trong trường hợp tiền tố P của địa chỉ Anycast tập hợp các giá trị 0 . Khi đó giao diện được gán địa chỉ Anycast này không nằm trên một vùng vì vậy mà phải khai báo trên các bảng định tuyến như mạng Golbal Unicast . Việc thiết kế địa chỉ Anycast làm cho việc định tuyến có hiệu quả hơn vì bản thân địa chỉ của nó có thể chỉ ra các chặng trung gian trên đường đi tới một nút nào đó hơn là có bộ định tuýên , xác định tuyến . Ngoài ra nó còn hỗ trợ cho các tổ chức cấu trúc mạng được chia theo cấu trúc phân lớp . Tuy nhiên bên cạnh đó nó cũng có nhiều hạn chế như không được làm địa chỉ nguồn của gói tin IPv6 , chỉ được phép gán cho Router , không được phép gán cho Host . Ngoài các dạng địa chỉ trên giao thức IPv6 còn có các loại địa chỉ khác sau : +> Địa chỉ không xác định : Địa chỉ không xác định có dạng 0:0:0:0:0:0:0:0 Địa chỉ này không được gán cho một Router nào . Mỗi Host khi khởi tạo có thể sử dụng địa chỉ này như là một địa chỉ nguồn trước khi biết được địa chỉ thật của mình . +> Địa chỉ Loopback: Địa chỉ Loopback có dạng 0:0:0:0:0:0:0:1 Mỗi nút có thể sử dụng địa chỉ này để gửi gói tin IPv6 cho chính nó . Địa chỉ Loopback không bao giờ được sử dụng như là một địa chỉ đích của bất kỳ gói tin IPv6 nào mà nó là địa chỉ đích và sẽ không bao giờ sẽ ra khỏi node đó . 4. Chất lượng của giao thức mạng IPv6 Cho đến nay , chúng ta đã biết được nguyên nhân dẫn tới việc chuyển đôỉ từ IPv4 sang IPv6 , nắm bắt sơ qua được cấu trúc , khuôn dạng và những tính năng vượt trội cũng như là các đặc điểm giống nhau và khác nhau giữa IPv4 và IPv6 . Và chúng ta phần nào cũng đã hình dung ra được tính năng của nó khi áp dụng vào công nghệ ATM FR , trong Internet , trong Intranet , trong Lan , Wan và trong thông tin di động . Trong phần này sẽ thảo luận về vấn đề đó . 4.1 Thống nhất Intranets và Internet . IPv6 phải cung cấp một hệ thống địa chỉ thống nhất cho cả Internet và Intranet , thông qua việc giải quyết tạm thời trên IPv4 (RFC 1597 và RFC 1918) Nhằm mục đích này bên cạnh địa chỉ toàn cầu , địa chỉ vị trí và địa chỉ nội hạt cũng được phát triển . Địa chỉ vị trí nên được sử dụng cho các Node trong mạng Intranets , nơi mà các địa chỉ kết nối nội hạt được sử dụng để nhận biệt các Node tham gia vào một kết nối đơn lẻ ( Đây là những mạng nhỏ không có Router ) . Các loại địa chỉ IPX , NSAP theo tiêu chuẩn IPv6 chưa xác định đang trong giai đoạn nghiên cứu hứa hẹn sẽ phát triển trong tương lai . Hình 6: Thống nhất Intranets và Internet khi thực hiện kết nối tới mạng Internet IPv6 (6 Bone) : 4.2 Sử dụng mạng LAN hiệu quả hơn Khi IPv4 chạy trên LAN nó cần xác định rõ mối quan hệ giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ MAC (Međium Acces Control) . IPv4 thực hiện việc này thông qua giao thức phụ trợ là ARP ( Address Resolution Protocol ) , giao thức này hoạt động ở lớp truyền dẫn địa chỉ MAC. Một gói quảng bá được nhận bởi mội trạm và được xử lý không cần giao thức IP do vậy mà việc truyền gói tin không hiệu quả . Và điều này được khắc phục ở IPv6 bằng việc sử dụng cách thức “ Neighbor Discovery ” ( phát hiện láng giềng ) với các tính năng như phát hiện định tuyến ( nhận dạng máy chủ) , phát hiện tiền tố , phát hiện tham số , cấu trúc địa chỉ tự động , phân giải địa chỉ , quyết định Hop kế tiếp , phát hiện không tiếp cận được láng giềng , phát hiện địa chỉ sao chép và đổi hướng - đã làm cho mạng LAN hiệu quả hơn ARP và sử dụng địa chỉ Multicast chứ không phải địa chỉ Broadcast . 4.3 Hỗ trợ tốt cho ATM Nỗ lực lớn nhất của ngành công nghiệp thông tin có liên quan đến sự phát triển của công nghệ ATM ( Asynchrous Trasfer Mode ) là làm cho kỹ thụât này là một trong những hoạt động quan trọng nhất trong tương lai của mạng diện rộng và mạng nội hạt . Nhận thức về vấn đề này các nhà thiết kế IPv6 cũng đã nghĩ ra những phương thức để hỗ trợ cho ATM trong IPv6 . Như ta đã biết ATM là một mạng NBMA (Non- Broadcasting Multiple Access ) và đạt tiêu chuẩn QoS . Một mạng NBMA là một mạng truy nhập đa điểm không cung cấp một kỹ thuật đơn giản cho việc truyền phát một gói đến mọi trạm làm việc . Trong khi đó IPv4 được thiết kế để làm việc trên kênh Điểm- Điểm mà có điểm đầu , điểm cuối hay trên các mạng nội hạt có đa truy nhập , những nơi mà sự truyền phát gói đến một trạm đơn lẻ hay tới mọi trạm với cùng một giá . Ngoài ra IPv4 còn không được xây dựng về chất lượng dịch vụ QoS. Do vậy mà những mạng NBMA như :X.25 , Frame Replay đặc biệt là ATM cần có sự hỗ trợ tốt của IPv6 . Chúng ta nên nhớ rằng , chất lượng QoS có thể được dùng nếu nó được yêu cầu bởi các ứng dụng . Giả sử yêu cầu việc biến đổi chất lượng QoS sang QoS cho mạng ATM thì yêu cầu này được thông qua một giao thức RSVP và được vận hành bởi IPv6. Application Layer 3 protocol (IP Plus RSVP...) ATM Network QoS Granted QoS Granted Request Of QoS Request Of QoS Hình 7:Yêu cầu QoS cho mạng ATM 4.4 Dùng trong thông tin di động Các nhà cung cấp mạng di động thế hệ sau cũng như các nhà cung cấp thiết bị cho biết họ cần số lượng địa chỉ IP cho hàng triệu thiết bị bởi vì một trong những tiêu chí chính của các nhà khai thác mạng di động trong tương lai là khả năng luôn luôn kết nối với mạng của người sử dụng và điều này tất nhiên là phải đòi hỏi một số lượng địa chỉ IP rất lớn . Mặt khác ngành công nghiệp này cũng đã nhận thức rõ những hạn chế của giao thức IPv4 ngoài việc hạn chế về không gian địa chỉ nó còn không cung cấp bất cứ hỗ trợ nào cho di động. Rõ ràng là , việc mở rộng không gian địa chỉ và hỗ trợ cho di động đó là những yêu cầu chính mà IPv6 có thể giải quyết được . Đây cũng là những yêu cầu khá phức tạp , với một loạt các vấn đề nảy sinh , bắt đầu với việc truyền sóng vô tuyến cần phải đảm bảo độ tin cậy , roaming và chuyển giao cho đến việc giao thức IP như xác nhận địa chỉ , cấu hình , tối ưu hoá định tuyến và định tuyến nguồn và cả việc bảo mật . Việc tổ hợp IPv6 và các hệ thống di động ( như GSM/GPRS và UMTS ) sẽ giảm thiểu các vấn đề hiện tại về thiếu hụt của cả hai bên : IP và mạng di động về các lĩnh vực như thiếu địa chỉ IP , chất lượng dịch vụ , bảo mật trong IP và sự thiếu hụt phổ tần trong mạng di động . Bằng cách tổ hợp hai công nghệ này có thể đảm bảo cung cấp lợi ích tốt nhất cho người sử dụng di động đầu cuối . 4.5 Vấn đề định tuyến Định tuyến là một trong những đề tài rõ ràng trong việc thiết kế của giao thức nhằm định tuyến các gói dữ liệu trên Internet. Đinh tuyến trong IPv6 cũng giống như định tuyến IPv4 theo CIDR ( Classles Interdmain Routing - Định tuyến liên vùng không phân lớp ) nhưng địa chỉ IPv4 32 bits được thay thế bằng địa chỉ IPv6 128 bít . Do vậy mà định tuyến IPv6 có thể dùng tất cả các thuật toán định tuyến của IPv4 ( OSPF , RIP , IDRP , ISIS....) Cũng giống như IPv4 , OSPFv6 cho IPv6 cũng chạy trực tiếp trên IPv6 – Nó chạy như một giao thức riêng giống như bất cứ một loại giao thức “tình cờ” nào trên bộ định tuyến đa giao thức . Nó sẽ có một cơ sở dữ liệu có trạng thái kết nối riêng biệt từ cơ sở dữ liệu của OSPFv4 . Nói tóm lại OSPFv6 và OSPFv4 là riêng biệt không có gì dùng chung , không thực thể nào biết thực thể kia tồn tại . Để định tuyến một gói dữ liệu trong IPv6 đầu tiên phải quyết định địa chỉ IP của Hop kế tiếp phù hợp vào cache đích , khi đó người sử dụng sẽ kiểm tra cache láng giềng để tìm thông tin tầng mạng về cache láng giềng đó . Nếu không có đường nhập vào người gửi phải tạo ra một đường nhập và sau đó chạy thủ tục phân giải địa chỉ để hoàn thành đường nhập . Gói dữ liệu gửi đi phải đợi cho đén khi quá trình này hoàn thành . Sau đó dường nhập sẽ chuyển tiếp các gói đến trạm đích . Ngoài ra định tuyến trong IPv6 phải cung cấp sự trợ giúp trong di động , tức là giúp cho những người có máy tính sách tay có thể truy nhập vào Internet từ những địa địa điểm khác nhau . VI> KẾT LUẬN Vấn đề đã được thông qua , giao thức IPv6 cuối cùng đã được chuẩn hoá và bước đầu đưa vào sử dụng , nó sẽ giữ vai trò quan trọng trong tương lai . Với những điều đã nghiên cứu và tìm hiểu về giao thức IPv6 . Em cảm thấy những vấn đề đã nêu trên là chưa đủ , còn rất nhiều điều phải phân tích kỹ hơn , sâu hơn và tỉ mỉ hơn . Việc triển khai IPv6 vào mạng IPv4 hiện tại như thế nào ? , ứng dụng của nó trong thông tin di động 3G và chuyển đổi ở Việt Nam ra sao ?. Đó sẽ là đề tài thú vị để nghiên cứu và tìm hiểu . TỪ VIẾT TẮT ARP Address resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asynchromous Transfer Mode Chế độ trruyền không đồng bộ CIDR Classless Inter Domain Routing Định tuyến liên vùng không phân lớp DHCM Dinamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình hoạt đông FR Frame Replay Chuyển tiếp khung FTP File Tranfer Protocol Giao thức truyền tập tin GSM Global System for Mobie Hệ thống truyền thông dịch vụ toàn cầu HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức thông tin điều khiển Internet IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet IP Internet Protocol Giao thức mạng ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISP Internet service Providers Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng cục bộ MAC Medium Access Control Kiểm soát truy nhập môi trườmg truyền thông NBMA Non-Broadcasting Công nghệ đa truy nhập không quảng bá ND Neighbor Discovery Phát hiện lắng giềng NFS Network file System Hệ thống tập tin mạng NIC Network Information center Trung tâm thông tin mạng OSI Open Systems Interconnection Mô hình kết nối hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Đường ngắn nhất mở đầu tiên PPP Point to Point Protocol Giao thức liên kết điểm điểm QOS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản TCP TransmisstionControl Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TFTP Trivial File Tranfer Protocol Giao thức truyền tập tin UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người dùng UMTS Universal Mobi Telephony Service Dịch vụ điện thoại di động toàn cầu WAN Wide Area Network Mạng diện rộng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCP/IP Tuborial and Technical Overview , IBM . 2. Introducing Mobile IPv6 in 2G and 3G Mobile Networks , Nokia White Paper . 3. An IPv6 deployment scenairo , Irano Guardini and Paolo Fasano 4. . org 5. .com 6. form.com 7. http:// cisco.com/warp/public/732/IPv6/index.shtml 8. IPv6 book – download from Internet MỤC LỤC I> Mở đầu II> Khái quát về giao thức Internet 1. Giao thức TCP/IP 2. Giao thức Internet (IP) III> Tổng quan về giao thức mạng IPv6 1. Giới thiệu về giao thức mạng IPv6 2. Đặc tính của IPv6 2.1 Mở rộng không gian địa chỉ tăng đường truyền Cấu hình địa chỉ tự động Phát hiện láng giềng Đơn giản hoá mào đầu gói dữ liệu Kiểm soát an toàn Chất lượng dịch vụ QoS 3. Giới thiệu khuôn dạng Datagram 3.1 Khuôn dạng Datagram của IPv6 3.2 Lập địa chỉ 3.2.1 Phân chia không gian địa chỉ 3.2.2 Các cách biểu thị địa chỉ IPv6 3.2.3 Phương Pháp gán địa chỉ IPv6 3.2.4 Phân loại địa chỉ IPv6 1>Địa chỉ đơn hướng ( Unicast Address) 2>Địa chỉ đa hướng (Multicast Address) 3>Địa chỉ theo hướng bất kỳ ( Anycast Address) 4. Chất lượng của giao thức mạng IPv6 4.1 Thống nhất Intranets và Internet 4.2 Sử dụng mạng LAN hiệu quả 4.3 Hỗ trợ tốt cho ATM 4.4 Dùng trong thông tin di động 4.5 vấn đề định tuyến VI> KẾT LUẬN Những từ viết tắt Tài liệu tham khảo

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf2327_1377.pdf
Luận văn liên quan