-
Thông tin
-
Hỏi đáp
Nghiên cứu Internet Protocol - Công nghệ thông tin | Trường Đại học Quy Nhơn
Nghiên cứu Internet Protocol - Công nghệ thông tin | Trường Đại học Quy Nhơn được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Công nghệ thông tin (BLA2001) 54 tài liệu
Đại học Quy Nhơn 422 tài liệu
Nghiên cứu Internet Protocol - Công nghệ thông tin | Trường Đại học Quy Nhơn
Nghiên cứu Internet Protocol - Công nghệ thông tin | Trường Đại học Quy Nhơn được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Công nghệ thông tin (BLA2001) 54 tài liệu
Trường: Đại học Quy Nhơn 422 tài liệu
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
Đồ án tốt nghiệp đại học MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................I
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................III
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... V
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... VII
MỞ ĐẦU......................................................................................................................... VIII
CHƯƠNG 1: ....................................................................................................................... 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 ................................................................................. 1
1.1. NHỮNG GIỚI HẠN CỦA IPV4..................................................................................... 2
1.2. VẤN ĐỀ QUẢN LÝ ĐỊA CHỈ IPV4 ............................................................................... 2
1.3. NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN IPV6............................................................................ 2
1.4. KIẾN TRÚC CỦA IPV6................................................................................................ 3
1.4.1. Tăng kích thước của tầm địa chỉ ..................................................................... 4
1.4.2. Sự phân cấp địa chỉ toàn cầu ........................................................................... 5
1.5. CÁCH BIỂU DIỄN IPV6: ............................................................................................. 6
1.6. MỘT SỐ TÍNH NĂNG MỚI NỔI TRỘI HƠN SO VỚI IPV4 ............................................ 7
1.7. SO SÁNH HEADER CỦA IPV4 V
À IPV6 .................................................................... 9
1.8. PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ .................................................................................................13
1.8.1. Unicast Address ...............................................................................................13
1.8.2. Multicast Address ............................................................................................15
1.8.3. Anycast Address ...............................................................................................18
1.9. CÁC LOẠI ĐỊA CHỈ IPV6 ĐẶC BIỆT: ........................................................................19
1.9.1. Địa chỉ không định danh và địa chỉ loopback .............................................19
1.9.2. Địa chỉ IPv4-Compatible IPv6 ......................................................................19
1.9.3. Địa chỉ IPv4-Mapped IPv6.............................................................................20
1.9.4. Địa chỉ 6to4 ......................................................................................................20
1.10. THỐNG KÊ CÁC DẠNG ĐỊA CHỈ IPV6................................................................... 2 . 1
CHƯƠNG 2: .....................................................................................................................22
THỦ TỤC VÀ QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA IPV6 .......................................22
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRIỂN KHAI IPV6 ...................................................................23
2.1.1. Định dạng EUI-64 ...........................................................................................23
2.1.2. Tự động cấu hình phi trạng thái ....................................................................24
2.1.3. DHCPv6............................................................................................................25
2.2. THỦ TỤC ICMPV6...................................................................................................27
2.2.1. Tổng quát vai trò của thủ tục ICMPv6 trong hoạt động của IPv6 ............27
2.2.2. Phân loại thông điệp ICMPv6 .......................................................................27
2.3. THỦ TỤC NEIGHBOR DISCOVERY (ND) ................................................................30
2.3.1. Tổng quát thủ tục ND......................................................................................30
2.3.2. Cấu trúc gói tin ND .........................................................................................30
2.3.3. Những quy trình ND cung cấp:......................................................................32
2.4. THỦ TỤC MULTICAST LISTENER DISCOVERY ......................................................33
2.5. ĐỊNH TUYẾN CHO LIÊN MẠNG IPV6 ......................................................................33
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) i Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
2.5.1. Bảng định tuyến IPv6 ......................................................................................33
2.5.2. Định tuyến tĩnh.................................................................................................35
2.5.3. Giao thức định tuyến OSPFV3 ......................................................................37
CHƯƠNG 3: .....................................................................................................................42
CÁC PHƯƠNG THỨC CHUYỂN ĐỔI IPV4-IPV6. ..............................................42
3.1. GIỚI THIỆU CÁC CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI GIỮA IPV4 VÀ IPV6 ................................43
3.1.1 Dual Stack..........................................................................................................43
3.1.2 Tunnel.................................................................................................................44
3.1.3 NAT-PT ..............................................................................................................47
3.2. TRIỂN KHAI MỘT SỐ DỊCH VỤ MẠNG .....................................................................48
3.2.1. DNS server .......................................................................................................48
3.2.2. Web server ........................................................................................................54
3.2.3. DHCP Server ...................................................................................................57
CHƯƠNG 4: .....................................................................................................................62
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MẠNG IPV6 ...................................................................62
4.1. CÀI ĐẶT VÀ CẤU HÌNH TRÊN PACKET TRACER :..................................................63
4.2. KỊCH BẢN 1 – TRIỂN KHAI EUI-64 VÀ CẤU HÌNH OSPFV3 CHO IPV6 ...............65
4.3. KỊCH BẢN 2 – MANUAL IPV6 TUNNEL..................................................................72
KẾT LUẬN .......................................................................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................76
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027)
ii Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ Giải thích nghĩa DHCP Dynamic Host
Giao thức cấu hình IP động cho Configuration Protocol các máy trạm DNS Domain Name System Hệ thống tên miền EIGRP Enhanced Interrior
Là giao thức định tuyến mở rộng Gateway Routing Protocol của IGRP IGRP Interrior Gateway Routing
Là giao thức định tuyến Protocol vector khoảng cách IANA Internet Assigned Numbers
Tổ chức quản lý tài nguyên số Authority Quốc tế ICMP Internet Control Message
Giao thức tạo thông điệp Protocol
điều khiển của Internet IETF Internet Engineering Task
Tổ chức tiêu chuẩn hóa Force
Phục vụ internet toàn cầu IPv4 Internet Protocol Giao thức Internet version 4 thế hệ thứ tư IPv6 Internet Protocol Giao thức Internet version 6 thế hệ thứ sáu ISP Internet Service Provider
Nhà Cung cấp dịch vụ Internet MTU Maximum Tranmission
Đơn vị truyền dẫn cực đại Unit OSPFv3
Open Shortest Path First Là giao thức định tuyến Link-state Version 3 điển hình VNNIC Viet Nam Network
Tổ chức quản lý địa chỉ IP ở Information Center Việt Nam UDP User DataGram Protocol
Giao thức dữ liệu người dùng
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) i i Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học DANH MỤC HÌNH ẢNH
HÌNH 1.1. SỰ CẠN KIỆT IPV4 QUA CÁC NĂM.............................................................. 3
HÌNH 1.2. IPV6 ĐANG CÓ NHỮNG BƯỚC PHÁT TRIỂN RÕ RỆT............................ 3
HÌNH 1.3. SỐ BIT TRONG IPV4 SO VỚI IPV6. ................................................................ 4
HÌNH 1.4. KHÁC NHAU CƠ BẢN GIỮA IPV4 VÀ IPV6. .............................................. 4
HÌNH 1.5. KIẾN TRÚC QUẢN LÝ VIỆC CẤP PHÁT ĐỊA CHỈ IPV6 LÚC ĐẦU. ..... 5
HÌNH 1.7. CÁCH BIỂU DIỄN IPV6...................................................................................... 6
HÌNH 1.8. BIỂU DIỄN ĐỊA CHỈ IPV6. ................................................................................ 6
HÌNH 1.9. TỔNG HỢP ĐỊA CHỈ CHO ĐỊNH TUYẾN. .................................................... 8
HÌNH 1.10. IPV4 HEADER VÀ IPV6 HEADER. ............................................................... 9
HÌNH 1.11. CHI TIẾT IPV6 HEADER................................................................................10
HÌNH 1.12. THỨ TỰ HEADER TRONG GÓI TIN IPV6. ...............................................11
HÌNH 1.13. MÀO ĐẦU MỞ RỘNG CỦA ĐỊA CHỈ IPV6...............................................11
HÌNH 1.14. PHÂN CẤP ĐỊNH TUYẾN ĐỊA CHỈ TOÀN CẦU.....................................13
HÌNH 1.15. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ LINK-LOCAL. ...........................................................14
HÌNH 1.16. XEM ĐỊA CHỈ LINK-LOCAL CỦA MÁY TÍNH. ......................................14
HÌNH 1.17. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ SITE-LOCAL. ............................................................15
HÌNH 1.18. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ MULTICAST ADDRESS.........................................16
HÌNH 1.19. MULTICAST TRONG PHẠM VI ĐƯỜNG KẾT NỐI. ..............................18
HÌNH 1.20. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP V4-COMPATIBLE IPV6......................................19
HÌNH 1.21. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP V4-MAPPED IPV6................................................20
HÌNH 2.1. ĐỊNH DẠNG EUI-64 CHO IPV6......................................................................23
HÌNH 2.2. MÔ TẢ ĐỊNH DẠNG EUI-64. ..........................................................................23
HÌNH 2.3. MÔ TẢ ĐỊNH DẠNG EUI-64 (TT). .................................................................23
HÌNH 2.4. STATELES AUTOCONFIGURATION...........................................................24
HÌNH 2.5. BƯỚC 1 CỦA STATELESS AUTOCONFIGURATION. ............................25
HÌNH 2.6. BƯỚC 2 CỦA STATELESS AUTOCONFIGURATION. ............................25
HÌNH 2.7. HOẠT ĐỘNG CỦA DHCPV6...........................................................................26
HÌNH 2.8. CẤU TRÚC GÓI TIN ICMPV6.........................................................................28
HÌNH 2.9. CẤU TRÚC GÓI TIN ND. .................................................................................30
HÌNH 2.10. BẢNG ĐỊNH TUYẾN IPV6 TRÊN WINDOWS. ........................................35
HÌNH 2.11. CẤU TRÚC PHÂN CẤP TRONG OSPFV3. ................................................37
HÌNH 2.12. OSPFV3 LSA HEADER VÀ OSPFV2 LSA HEADER. ..............................39
HÌNH 2.13. OSPFV3 LSA HEADER. ..................................................................................40
HÌNH 3.1. SỰ CHUYỂN ĐỔI GIỮA MẠNG IPV4 VÀ IPV6.........................................43
HÌNH 3.2. DUAL-STACK TRONG WINDOWS. .............................................................44
HÌNH 3.3. DUAL-STACK TRONG CISCO. ......................................................................44
HÌNH 3.4. CÔNG NGHỆ TUNNEL 6TO4..........................................................................45
HÌNH 3.5. MÔ HÌNH 6TO4 TUNNEL. ...............................................................................46
HÌNH 3.6. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6 6TO4. ...................................................................46
HÌNH 3.7. MÔ HÌNH TUNNEL BROKER.........................................................................46
HÌNH 3.8. CÔNG NGHỆ NAT-PT.......................................................................................47
HÌNH 3.9. CÁC DANH MỤC TRONG DNS SERVER....................................................49
HÌNH 3.10. ĐẶT TÊN CHO ZONE. ....................................................................................50
HÌNH 3.11. TẠO FILE LƯU TRỮ TRONG ZONE. .........................................................50
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) v Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
HÌNH 3.12. CLICK CHỌN IPV6 REVERSE LOOKUP ZONE. .....................................51
HÌNH 3.13. ĐẶT ĐỊA CHỈ MẠNG NETID........................................................................51
HÌNH 3.14. TẠO FILE LƯU TRỮ CHO ZONE NGƯỢC. ..............................................51
HÌNH 3.15. RECORD VỚI CÁC THÔNG TIN CHƯA ĐẦY ĐỦ. .................................52
HÌNH 3.16. THÔNG TIN CỤ THỂ CỦA RECORD. ........................................................52
HÌNH 3.17. RECORD NTNSERVER ĐƯỢC TẠO MỚI. ................................................52
HÌNH 3.18. TẠO RECORD NGHỊCH. ................................................................................53
HÌNH 3.19. THIẾT LẬP THÔNG SỐ CHO PRT. .............................................................53
HÌNH 3.20. ĐỊA CHỈ DNS SERVER...................................................................................53
HÌNH 3.21. KIỂM TRA KẾT QUẢ CẤU HÌNH DNS......................................................54
HÌNH 3.22. CÁC DANH MỤC TRONG WEB SERVER. ...............................................55
HÌNH 3.23. CÁC THAO TÁC TẠO LẬP MỘT SITE. .....................................................55
HÌNH 3.24. SITE ĐƯỢC TẠO TỪ WEBSERVER. ..........................................................56
HÌNH 3.25. KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG WEBSERVER TẠI MÁY CLIENT. ..............56
HÌNH 3.26. CHỌN ĐỊA CHỈ DHCP DÙNG ĐỂ PHỤC VỤ CHO MÁY TRẠM.........57
HÌNH 3.27. TẠO MỘT SOCPE MỚI TRONG DHCP SERVER. ...................................58
HÌNH 3.28. ĐIỀN TÊN CHO SCOPE..................................................................................58
HÌNH 3.29. ĐIỀN THÔNG SỐ PREFIX. ............................................................................58
HÌNH 3.30. HOÀN TẤT TIẾN TRÌNH TẠO SCOPE MỚI. ............................................59
HÌNH 3.31. CHỌN CHẾ ĐỘ CẤP IP TỰ ĐỘNG. .............................................................59
HÌNH 3.32. CẤU HÌNH THÀNH CÔNG D
HCP TẠI CLIENT. .....................................60
HÌNH 3.33. THÔNG TIN MÁY CLIENT SAU KHI ĐƯỢC CẤP IP TỰ ĐỘNG. .......60
HÌNH 3.34. THÔNG TIN CLIENT IPV6 CỦA SERVER DHCP....................................61
HÌNH 4.1. GIAO DIỆN CHÍNH CỦA PHẦN MỀM PACKET TRACER. ....................63
HÌNH 4.2.CÁC KHU LÀM VIỆC CHÍNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH. ............................64
HÌNH 4.3. MÔ HÌNH TRIỂN KHAI 1 – OSPFV3.............................................................65
HÌNH 4.4. PING THÀNH CÔNG TỪ R1 ĐẾN R2. ..........................................................68
HÌNH 4.5. PING THÀNH CÔNG TỪ R2 ĐẾN R1. ..........................................................68
HÌNH 4.6. THÔNG TIN ĐỊA CHỈ IPV6 EUI-64 TRÊN R2. ............................................69
HÌNH 4.7. THÔNG TIN ĐỊA CHỈ IPV6 EUI-64 TRÊN R1. ............................................69
HÌNH 4.8. THÔNG TIN OSPFV3 TRÊN R1. .....................................................................71
HÌNH 4.9. THÔNG TIN OSPFV3 TRÊN R2. .....................................................................71
HÌNH 4.10. THÔNG TIN OSPFV3 TRÊN R3....................................................................71
HÌNH 4.11. MÔ HÌNH KỊCH BẢN 2 – MANUAL IPV6 TUNNEL. .............................72
HÌNH 4.12. KẾT NỐI THÀNH CÔNG GIỮA R1 VÀ R3. ...............................................74
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) vi Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng đặc tả cấp phát địa chỉ IPv6 trên toàn cầu.........................................5
Bảng 1.2. Giá trị trường phần mào đầu tiếp theo................................. ................... .1 2
Bảng 1.3. Địa chỉ Multicast mọ
i router.................................................................... .17
Bảng 1.4. Địa chỉ Multicast mọi node........................................................................17
Bảng 1.5. Thống kê các dạng địa chỉ IPv6........................................... .....................21
Bảng 2.1. Thông điệp lỗi......................................................................................... .28
Bảng 2.2. Thông điệp thông tin mở rộng................................................................. .29
Bảng 2.3. Các dạng tùy chọn ND..............................................................................31
Bảng 2.4. Quy trình thủ tục ND cung cấp........................................... . ...................32
Bảng 2.5. Chức năng gói LSA...................................................................................40
Bảng 2.6. Lệnh cấu hình OSPFv3 toàn cục................................................................41
Bảng 2.7. Lệnh cấu hình OSPFv3 interface...............................................................41
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) vi Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học MỞ ĐẦU
1. Lý do thực hiện đề tài
Ngày nay mạng Internet đã phát triển với tốc độ nhanh chóng và trở thành
mạng lớn nhất trên thế giới. Các dịch vụ trên Internet không ngừng phát triển, cơ sở
hạ tầng mạng ngày càng được nâng cao song hiện nay IPv4 không thể đáp ứng được
nhu cầu sử dụng Internet toàn cầu cũng như yếu kém về bảo mật thông tin. Yêu cầu
phải triển khai một thế hệ địa chỉ IP mới vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng toàn cầu vừa
khắc phục các khiếm khuyết của IPv4. Đó chí là thế hệ địa chỉ IPv6. Tính đến tháng
3/2017, tỷ lệ truy cập qua IPv6 của Việt Nam đạt hơn 6%, thời điểm cao nhất lên tới
25% với hơn 2,5 triệu người dùng. Nhận biết được những vấn đề c ấp bách trong việc
triển khai, phát triển IPv6, em quyết định chọn đề tài này làm đồ án tốt nghiệp. 2. Mục tiêu
Mục tiêu đạt được sau khi hoàn thành đồ án:
Hiểu rõ đặc điểm và cấu trúc của IPv6.
Nắm vững những tính năng mới của IPv6 so với IPv4.
Nắm được các cách thức để triển khai IPv6.
Triển khai được các dịch vụ mạng trên nền IPv6.
3. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi của IPv6 rất rộng, từ cơ sở hạ tầng cho đến các dịch vụ mạng. Đồ án
tập trung nghiên cứu tổng quan về địa chỉ IPv6, các cách thức triển khai trên cơ sở hạ
tầng mạng lớp 3 - lớp Network mà cụ thể là vấn đề triển khai các dịch vụ mạng trên
IPv6 và chuyển đổi qua lại giữa môi trường IPv4 và IPv6. 4. Bố cục
Nội dung của đồ án chia thành 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về IPv6.
Chương 2: Thủ tục và quy trình hoạt động cơ bản của địa chỉ IPv6.
Chương 3: Chuyển đổi ipv4-ipv6 và triển khai các dịch vụ trên IPv6.
Chương 4: Mô phỏng hệ thống mạng IPv6.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) vii Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPv6
Ngày 03-02-2011, nguồn cung địa chỉ Internet IPv4 đã chính thức cạn kiệt sau
30 năm sử dụng. Tổ chức quản lý địa chỉ Internet toàn cầu (IANA) đã phân bổ những khối địa chỉ I v
P 4 cuối cùng cho các nhà cấp phát địa chỉ Internet khu vực (RIR). Điều
đó không có nghĩa mọi thứ trên thế giới đã chấm dứt, cũng không có nghĩa Internet
đã đến ngày tận thế. Địa chỉ I v
P 6 là sẽ là phiên bản thế hệ tiếp theo Internet. Đây là
phiên bản thiết kế nhằm khác phục những hạn chế của giao thức I v P 4 và bổ sung
những tính năng mới cần thiết trong hoạt động và dịch vụ mạng thế hệ sau.
Chương 1 của đồ án gồm những nội dung chính sau:
Các giới hạn của địa chỉ I v
P 4 và nguyên nhân phát triển địa chỉ IPv6.
Cách biểu diễn địa chỉ IPv6.
Cấu trúc của địa chỉ IPv6.
Các dạng địa chỉ của IPv6.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 1 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.1. Những giới hạn của IPv4
IPv4 hỗ trợ trường địa chỉ 32 bit, IPv4 ngày nay không còn đáp ứng được nhu
cầu sử dụng của mạng Internet. Các vấn đề lớn mà IPv4 đang phải đối mặt là việc
thiếu hụt các địa chỉ, đặc biệt là các không gian địa chỉ tầm trung (lớp B), độ bảo mật
thông tin thấp cùng với việc xử lý gói tin gây trễ.
Thêm vào đó, nhu cầu tự động cấu hình (Auto-config) ngày càng trở nên cần
thiết. Địa chỉ IPv4 trong thời kỳ đầu được phân loại dựa vào dung lượng của địa chỉ
đó (số lượng địa chỉ IPv4). Địa chỉ IPv4 được chia thành 5 lớp A, B, C, D. 3 lớp đầu
tiên được sử dụng phổ biến nhất. Các lớp địa chỉ này khác nhau ở số lượng các bit
dùng để định nghĩa Network ID.
Ví dụ: Địa chỉ lớp B có 16 bit đầu dành để định nghĩa Network ID và 16 bit
cuối cùng dành cho Host ID. Trong khi địa chỉ lớp C có 21 bit dành để định nghĩa
Network ID và 8 bit còn lại dành cho Host ID… Do đó, dung lượng của các lớp địa chỉ này khác nhau.
1.2. Vấn đề quản lý địa chỉ IPv4
Bên cạnh những giới hạn đã nêu ở trên, mô hình này còn có một hạn chế nữa
chính là sự thất thoát địa chỉ nếu sử dụng các lớp địa chỉ không hiệu quả.
Ví dụ: một tổ chức có nhu cầu triển khai mạng với số lượng Host khoảng 300.
Để phân địa chỉ IPv4 cho tổ chức này, người ta dùng địa chỉ lớp B. Tuy nhiên, địa chỉ
lớp B có thể dùng để gán cho 65536 Host. Dùng địa chỉ lớp B cho tổ chức này làm
thừa hơn 65000 địa chỉ. Các tổ chức khác sẽ không thể nào sử dụng khoảng địa chỉ
này. Đây là điều hết sức lãng phí.
Mặc dù có thêm nhiều công cụ ra đời như kỹ thuật Subnetting, VLSM và
CIDR, các kỹ thuật trên cũng không thể giúp IPv4 tránh khỏi sự cạn kiệt tài nguyên.
Một vài giải pháp ngắn hạn, chẳng hạn như ứng dụng RFC 1918 (Address Allocation
for Private Internets) trong đó dùng một phần không gian địa chỉ làm các địa chỉ dành
riêng và NAT là một công cụ cho phép hàng ngàn Host truy cập vào Internet chỉ với
một vài IP hợp lệ. Mặc dù tiết kiệm được lượng lớn địa chỉ IP nhưng NAT vẫn còn
nhiều nhược điểm như gây trễ và khó thực hiện kết nối điểm điểm và việc cang thiệp
vào gói tin trên đường truyền gây ra những lỗ hổng trong hệ thống bảo mật.
1.3. Nguyên nhân phát triển IPv6
Mạng Internet hiện nay đang kết nối hàng trăm ngàn Site với nhau, với hàng
trăm triệu máy tính. Trong tương lai không xa, những con số này không chỉ dừng lại
ở đó. Sự phát triển nhanh chóng này đòi hỏi phải kèm theo sự mở rộng, nâng cấp
không ngừng của cơ sở hạ tầng mạng và công nghệ sử dụng.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 2 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
Hình 1.1. Sự cạn kiệt IPv4 qua các năm.
Tình hình cạn kiệt IPv4 đã và đang xảy ra trên toàn thế giới. Việc phát triển về
cơ sở hạ tầng cũng như nhân lực không phải là một khó khăn lớn, vấn đề ở đây là địa
chỉ IP, không gian địa chỉ IP đã cạn kiệt, địa chỉ IP (IPv4) không thể đáp ứng nhu
cầu mở rộng mạng đó. Bước tiến quan trọng mang tính chiến lược đối với kế hoạch
mở rộng này là việc nghiên cứu cho ra đời một thế hệ sau của giao thức IP, đó chính là IP version 6.
Hình 1.2. IPv6 đang có những bước phát triển rõ rệt.
1.4. Kiến trúc của IPv6
Khi phát triển phiên bản địa chỉ mới IPv6 hầu hết những chức năng của IPv4
đều được tích hợp vào IPv6. Tuy nhiên, IPv6 đã lượt bỏ một số chức năng cũ và thêm
vào những chức năng mới tốt hơn. Ngoài ra IPv6 còn có nhiều đặc điểm hoàn toàn mới.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 3 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.4.1. Tăng kích thước của tầm địa chỉ
Hình 1.3. Số bit trong IPv4 so với IPv6.
IPv6 sử dụng 128 bit địa chỉ, tăng gấp 4 lần số bit so với IPv4 (32bit). Nghĩa
là trong khi IPv4 chỉ có 232 ~
4,3 tỷ địa chỉ, thì IPv6 có tới 2128 ~ 3,4 * 1038 địa chỉ
IP. Gấp 296 lần so với địa chỉ IPv4. Với số địa chỉ của IPv6 nếu rãi đều trên bề mặt
trái đất (diện tích bề mặt trái đất là 511263 tỷ mét vuông) thì mỗi mét vuông có
khoảng 665.570 tỷ tỷ địa chỉ.
Hình 1.4. Khác nhau cơ bản giữa IPv4 và IPv6.
Địa chỉ IPv6 được biểu diễn bởi ký tự Hexa với tổng cộng 8 Octet. Mỗi Octet
chứa 4 ký tự Hexa tương ứng với 16 bit nhị phân. Dấu hai chấm ngăn cách giữa các octet.
Giao thức IPv4 hiện tại được duy trì bởi kỹ thuật NAT và cấp phát địa chỉ tạm
thời. Tuy nhiên vì vậy mà việc thao tác dữ liệu trên payload của các thiết bị trung
gian là một bất lợi cho các lợi ích về truyền thông, bảo mật đầu cuối và chất lượng
dịch vụ (QoS). Với số lượng cực kỳ lớn địa chỉ IPv6 thì sẽ không cần đến kỹ thuật
NAT hay cấp phát địa chỉ tạm thời nữa. Vì lúc đó, mỗi thiết bị (Máy tính, điện thoại,
tivi, robot, thiết bị dân dụng…) đều sẽ có một địa chỉ IP toàn cầu.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 4 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.4.2. Sự phân cấp địa chỉ toàn cầu
1.4.2.1. Phân cấp địa chỉ lúc ban đầu
Hình 1.5. Kiến trúc quản lý việc cấp phát địa chỉ IPv6 lúc đầu. Trong đó:
FP – Format Prefix: 3 bit 001 để nhận dạng là địa chỉ toàn cầu.
TLA ID – Top Level Aggregate ID : là ID của các nhà cung cấp dịch
vụ hàng đầu(ARIN, NCC, APNIC).
Res – Reserved: Dự phòng cho tương lai.
NLA ID – Next Level Aggregator ID: Nhận dạng tổng hợp cấp tiếp theo.
SLA ID – Site Level Aggregator ID: Nhận dạng tổng hợp cấp vùng.
Interface ID: Địa chỉ định danh interface của 1 node trong 1 mạng con.
1.4.2.2. Phân cấp địa chỉ hiện nay
Địa chỉ IPv6 sử dụng một giải pháp gọi là prefix (tiền tố) để phân cấp một địa
chỉ thành các khối xác định. Địa chỉ IPv6 hiện nay do tổ chức cấp phát địa chỉ Internet
quốc tế IANA cấp phát. Bả g
n dưới đây mô tả chi tiết việc cấp phát địa chỉ IPv6 theo prefix.
Bảng 1.1. Bảng đặc tả cấp phát địa chỉ IPv6 trên toàn cầu. Prefix Số bit Chức năng /3 3 bit
Luôn là 001 được dành cho các địa chỉ định tuyến toàn cầu
Xác định cấp cao nhất là tổ chức IANA. IANA phân phối /23
20 bit tiếp cho 5 RIR (AfriNIC, ARIN, APNIC...)
Xác định cấp khu vực hoặc quốc gia. Được các RIR cấp /32 9 bit
cho các ISP cao nhất trong hệ thống các nhà cung cấp dịch vụ của mỗi quốc gia. /48 16 bit
Xác định cấp vùng. Là các nhà cung cấp dịch vụ ở mỗi
vùng của mỗi quốc gia hoặc các tổ chức lớn. /64 16 bit
Xác định cấp thấp nhất. Được các ISP cấp phát đến khách hàng.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 5 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.5. Cách biểu diễn IPv6:
Địa chỉ IPv6 được viết hoặc theo 128 bit nhị phân, hoặc thành một dãy chữ số
hexa. Tuy nhiên, nếu viết một dãy số 128 bit nhị phân thì không thuận tiện nên địa
chỉ IPv6 thường được biểu diễn dưới dạng một dãy chữ số hexa. Đầu tiên, 128 bit nhị
phân của địa chỉ IPv6 được biểu diễn thành dãy chữ số hexadecimal. Sau đó, nhóm
128 bit này thành các nhóm 4 bit. Tiếp đến, chuyển đổi từng nhóm 4 bit th ành số hexa
tương ứng và nhóm 4 số hexa thành một nhóm phân cách bởi dấu “:”. Kết quả, một
địa chỉ IPv6 được biểu diễn thành một dãy số gồm 8 nhóm số hexa cách nhau bằng
dấu “:”, mỗi nhóm gồm 4 chữ số hexa.
Hình 1.6. Cách biểu diễn IPv6.
Mặc dù là địa chỉ IP ngay cả khi ở trong định dạnh hệ số đếm 16, vẫn rất dài,
nhiều chữ số 0 trong một địa chỉ.
Do đó cơ chế rút gọn địa chỉ được dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa
chỉ dạng này. Có hai quy tắc rút gọn sau:
Quy tắc 1: Trong 1 nhóm 4 số có thể bỏ bớt những số 0 bên trái. Ví dụ như
“0000” thì viết thành “0” , “09C0” thì viết thành “9C0”.
Quy tắc 2: Trong cả địa chỉ một nhóm số liền nhau chứa toàn số 0 c ó thể viết
thành “ :: ”. Tuy nhiên chỉ được thay thế mộ lần như vậy trong toàn bộ một địa chỉ IPv6.
Hình 1.7. Biểu diễn địa chỉ IPv6.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 6 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.6. Một số tính năng mới nổi trội hơn so với IPv4
Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host.
IPv6 sử dụng 64 bit sau cho địa chỉ Host. Một kỹ thuật gọi là EUI-64 làm đơn
giản việc đặt địa chỉ host rất nhiều so với IPv4. Kỹ thuật này tận dụng 48 bit địa chỉ
MAC để làm địa chi host. Và chèn thêm chuỗi “FFFE” vào giữa mỗi 16 bit của địa
chỉ MAC để hoàn chỉnh 64 bit phần địa chỉ host. Bằng cách này, mọi Host sẽ có một
Host ID duy nhất trong mạng. Phần này sẽ được nói rõ hơn ở Chương 2.
Tự động cấu hình địa chỉ.
Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình địa
chỉ Stateful như khả năng cấu hình DHCP server hoặc tự cấu hình Stateless (phi trạng
thái). Với khả năng cấu hình phi trạng thái, các máy trạm trong mạng tự động liên kết
với Router và nhận về địa chỉ prefix của phần mạng. Thậm chí nếu không có Router,
các máy trạm trên cùng một liên kết có thể tự cấu hình và giao tiếp với nhau mà không
cần bất kỳ một thiết lập thủ công nào khác.
Hiệu suất cao hơn.
Với IPv4 có sử dụng private address để tránh hết địa chỉ. Do đó, xuất hiện kỹ
thuật NAT để chuyển đổi địa chỉ, dẫn đến tăng Overhead cho gói tin. Trong IPv6 do
không thiếu địa chỉ nên không cần đến private address, do đó NAT được loại bỏ
Giảm được thời gian xử lý Header, giảm Overhead vì chuyển dịch địa chỉ.
Giảm được thời gian xử lý định tuyến: nhiều khối địa chỉ IPv4 được phân phát
cho các user nhưng lại không tóm tắt được, nên phải cần các entry trong bảng định
tuyến làm tăng kích thước của bảng định tuyến và thêm Overhead cho quá trình định
tuyến. Ngược lại, các địa chỉ IPv6 được cấp phát qua các ISP theo một kiểu phân cấp
địa chỉ giúp giảm được Overhead.
Trong IPv4 sử dụng nhiều Broadcast như ARP Request, trong khi IPv6 sử dụng
Neighbor Discovery Protocol để thực hiện chức năng tương tự trong quá trình tự cấu
hình mà không cần sử dụng Broadcast. Bên cạnh đó, Multicast có giới hạn trong IPv6,
một địa chỉ Multicast có chứa một trường scope (phạm vi) có thể hạn chế các gói tin
Multicast trong các node, trong các link, hay trong một tổ chức.
Hỗ trợ tốt tính năng di động.
Tính di động (Mobility) là một tính năng rất quan trọng trong hệ thống mạng
ngày nay. Mobile IP là một tiêu chuẩn của IETF cho cả IPv4 và IPv6. Mobile IP cho
phép thiết bị di chuyển mà không bị đứt kết nối, vẫn duy trì được kết nối hiện tại.
Trong IPv4, mobile IP là một tính năng mới cần phải được thêm vào nếu cần sử dụng.
Ngược lại với IPv6, tính di động được tích hợp sẵn, có nghĩa là bất kỳ node IPv6 nào
cũng có thể sử dụng được khi cần thiết.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 7 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
Next Header (Mào đầu tiếp theo): Trường 8 bit. Trường này sẽ xác định
xem extension header có tồn tại hay không, nếu không được sử dụng, header cơ bản
chứa mọi thông tin tầng IP. Nó sẽ được theo sau bởi header của tầng cao hơn, tức là
header của TCP hay UDP, và trường Next Header chỉ ra loại header nào sẽ theo sau.
Hop Limit (Giới hạn bước): Trường 8 bit. Trường này tương tự trường
Time to live của IPv4. Nó có tác dụng chỉ ra số hop tối đa mà gói tin IP được đi qua.
Qua mỗi hop hay router, giá trị của trường sẽ giảm đi 1.
Source Address (Địa chỉ nguồn): Trường này gồm 16 octet (hay 128 bit),
định danh địa chỉ nguồn của gói tin.
Destination Address (Địa chỉ đích): Trường này gồm 16 octet (hay 128
bit), định danh địa chỉ đích của gói tin.
Ngoài ra IPv6 Header còn có thêm Extension Headers, là phần Header mở
rộng. IPv6 ứng dụng một hệ thống tách biệt các dịch vụ gia tăng khỏi các dịch vụ cơ
bản và đặt chúng trong header mở rộng (extension header), phân loại các header mở
rộng theo chức năng của chúng.
Hình 1.11. Thứ tự header trong gói tin IPv6.
Extension Headers bao gồm 6 loại, khi sử dụng cùng lúc nhiều extension
header, thường có một khuyến nghị là đặt chúng theo thứ tự sau: Hop-by-Hop,
Destination, Routing, Fragment, Authentication Header, Encapsulating Security Payload.
Hình 1.12. Mào đầu mở rộng của địa chỉ IPv6.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 11 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
Bảng 1.2. Giá trị trường phần mào đầu tiếp theo. Giá trị
Dạng Phần đầu mở rộng tương ứng 0 Từng bước 43 Định tuyến 44 Phân mảnh 50 Mã hóa 51 Xác thực 60 Đích
Hop-by-Hop options header(Từng bước): Là phần mào đầu mở rộng được
đặt đầu tiên ngay sau mào đầu cơ bản,được sử dụng để xác định những tham số nhất
định tại mỗi bước (hop) trên đường truyền dẫn gói tin từ nguồn tới đích. Do vậy sẽ
được xử lý tại mọi bộ định tuyến (router) trên đường truyền dẫn gói tin
Destination (Đích): được sử dụng để xác định các tham số truyền tải gói tại
đích tiếp theo hoặc đích cuối cùng trên đường đi của gói tin. Nếu trong gói tin có
Phần đầu mở rộng "Định tuyến" thì Phần đầu mở rộng "Đích" mang thông tin tham
số xử lý tại mỗi đích tới tiếp theo. Ngược lại, nếu trong gói tin không có Phần đầu mở
rộng "Định tuyến" thì thông tin trong Phần đầu mở rộng "Đích" là tham số xử lý tại đích cuối cùng.
Routing (Định tuyến): đảm nhiệm xác định đường dẫn định tuyến của gói
tin. Nếu muốn gói tin được truyền đi theo một đường xác định (không lựa chọn đường
đi của các thuật toán định tuyến), nút mạng IPv6 nguồn có thể sử dụng phần mào đầu
mở rộng Routing để xác định đường đi, bằng cách liệt kê địa chỉ của các bộ định
tuyến (router) mà gói tin phải đi qua. Các địa chỉ thuộc danh sách này sẽ được lần
lượt dùng làm địa chỉ đích của gói tin IPv6 theo thứ tự được liệt kê và gói tin sẽ được
gửi từ bộ định tuyến này đến bộ định tuyến khác, theo danh sách liệt kê trong mào đầu Routing.
Fragment( Phân mảnh): Phần đầu mở rộng “Phân mảnh” mang thông tin
hỗ trợ cho quá trình phân mảnh và tái tạo gói tin IPv6, được sử dụng khi nguồn IPv6
gửi đi gói tin lớn hơn giá trị MTU (Maximum Transmission Unit) nhỏ nhất trong toàn
bộ đường dẫn từ nguồn tới đích.
Authentication, Encapsulating Security Payload( Xác thực, Mã hóa ):
Authentication header (giá trị = 51) và ESP header (giá trị = 50) được sử dụng trong
IPSec để xác thực, đảm bảo tính toàn vẹn và tính bảo mật của 1 gói tin, được sử dụng
để xác định những thông tin liên quan đến mã hoá dữ liệu.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 12 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.8. Phân loại địa chỉ
Địa chỉ IPv6 được chia ra thành 3 loại chính sau đây:
Unicast Address: Unicast Address dùng để xác định một interface trong
phạm vi các Unicast Address. Gói tin (Packet) có đích đến là Unicast Address sẽ
thông qua Routing để chuyển đến 1 interface duy nhất.
Anycast Address: Anycast Address dùng để xác định nhiều Interface. Tuy
vậy, packet có đích đến là Anycast Address sẽ thông qua Routing để chuyển đến một
interface trong số các interface có cùng Anycast Address, thông thường là interface
gần nhất. Chữ “gần nhất” ở đây được xác định thông qua giao thức định tuyến đang sử dụng .
Multicast Address: Multicast Address dùng để xác định nhiều interfaces.
Packet có đích đến là Multicast Address sẽ thông qua Routing để chuyển đến tất cả
các interface có cùng Multicast Address.
Trong IPv6 địa chỉ Broadcast đã bị loại bỏ.
1.8.1. Unicast Address
1.8.1.1. Global Unicast Address:
Địa chỉ này được các ISP cấp cho người sử dụng có nhu cầu kết nối Internet.
Global Unicast Address giống như địa chỉ Public của IPv4. Cấu trúc của địa chỉ
Global Unicast Address đã được trình bày chi tiết ở mục 1.4.2.
Địa chỉ định danh toàn cầu được phân cấp như sau:
Hình 1.13. Phân cấp định tuyến địa chỉ toàn cầu.
Phần cố định: 3 bit đầu tiên 001 xác định dạng địa chỉ là dạng Global- unicast.
Phần định tuyến toàn cầu: 45 bit tiếp theo các tổ chức quản lý sẽ phân
cấp vùng này và chuyển giao cho các tổ chức khác. Kích thước vùng địa chỉ nhỏ nhất
quảng bá ra ngoài phạm vi một mạng của một tổ chức thông thường theo cấu trúc này
là /48.(kích thước phân bổ cho 1 ISP là /32 và sau đó ISP cấp xuống các mạng nhỏ
hơn với kích thước /48)
Vùng định tuyến trong mạng: 15 bit tiếp theo là không gian địa chỉ mà
tổ chức có thể tự mình quản lý, phân bổ bên trong mạng của mình.
SV: Nguyễn Thành Nhân(3651080027) 13 Lớp: Kỹ thuật điện tử viễn thông – K36