Chương 1: TỔNG QUAN VỀ IPV6 1. Các đặc điểm của Ipv6 Giao thức 1Pv6 không phải là một giao thức hoàn toàn mới. Nó được xây dựng trên cơ sở phát triển giao thức IPv4 nhằm tận dụng các ưu điểm và khắc phục các hạn chế của giao thức IPv4. Các điểm mới của giao thức IPv6: Không gian địa chỉ lớn: IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bit.
Mặc dù 128 bít có thể tạo ra hơn 3.4x1038 tổ hợp, không gian địa chỉ lớn của IPv6 được thiết kế dự phòng đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống Internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Các địa chỉ hiện đang được phân bổ để sử dụng chỉ chiếm một lượng nhỏ và vẫn còn thừa rất nhiều địa chỉ sẵn sàng cho sử dụng trong tương lai. Với không gian địa chỉ lớn này, các kỹ thuật bảo tồn địa chỉ như NAT sẽ không còn cần thiết nữa. Địa chỉ hóa phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả: Các địa chỉ toàn cục của IPv6 được thiết kế để tạo ra một hạ tầng định tuyến hiệu quả, phân cấp và có thể tổng quát hóa dựa trên sự phân cấp thường thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế.
Trên mạng Internet dựa trên IPv6, các router mạng xương sống (backbone) có số mục trong bảng định tuyến nhỏ hơn rất nhiều. Khuôn dạng header đơn giản hóa: Header của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng cách chuyển các trường không quan trọng và các trường lựa chọn sang các header mở rộng được đặt phía sau của IPv6 header. Khuôn dang header mdi cua IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các router.
Tự 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 với server DHCP và tự cấu hình địa chỉ stateless (không có server DHCP). Với tự cấu hình địa chỉ dạng stateless, các trạm trong liên kết tự động cấu hình chúng với địa chỉ IPv6 của liên kết (địa chỉ cục bộ liên kết) và với địa chỉ rút ra từ tiền tố được quảng bá bởi router cục bộ, Thậm chí nếu không có router, các trạm trên cùng một liên kết có thể tự cấu hình chúng với các địa chỉ cục bộ liên kết và giao tiếp với nhau mà không phải thiết lập cấu hình bảng tay. Khả năng xác thực, bảo mật an ninh: Tích hợp sẵn trong thiết kế IPv6 giúp triển khai dễ dàng, đảm bảo sự tương tác lẫn nhau giữa các nút mạng. Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS: Lưu thông trên mạng được phân thành các luồng cho phép xử lý mức ưu tiên khác nhau tại các router.
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.02 2 Đề tài nhánh số 6: Kết nối mạng WAN thử nghiệm trên nền giao thức IPv6 Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động: Khả năng di động MobileIP tan dung được các ưu điểm của IPv6 so với IPv4. Khả năng mở rộng: Thiết kế của IPv6 có dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng thời dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu.1 Kiến trúc địa chỉ 1.1 Không gian địa chỉ 1Pv6 sử dụng địa chỉ có độ dài lớn hơn IPv4 (128 bit so với 32 bit) do đó cung cấp không gian địa chỉ lớn hơn rất nhiều. Trong khi không gian địa chỉ 32 bit của IPv4 cho phép khoảng 4 tỷ địa chỉ, không gian địa chỉ IPv6 có thể có khoảng 3.4 x 108 địa chỉ, Số lượng địa chỉ này rất lớn, có thể hỗ trợ khoảng 6.5 x 1023 địa chỉ trên mỗi mét vuông bề mặt trái đất. Địa chỉ IPv6 128 bit được chia thành các miền phân cấp theo trật tự trên Internet.
Nó tạo ra nhiều mức phân cấp và linh hoạt trong địa chỉ hóa và định tuyến hiện không có trong IPv4. Không gian địa chỉ IPv6 được chia trên cơ sở các bit đầu trong địa chỉ. Trường có độ dài thay đổi bao gồm các bit đầu tiên trong địa chỉ gọi là Tiền tố định dạng (Format Prefix) FP. Co chế phân bố địa chỉ như sau: Bảng 1: Cơ chế phân bổ địa chỉ Phân bỏ Tiền tố định Tỷ lệ trong không gian địa chỉ dạng (FP) Dự phòng 0000 0000 1/256 Dự phòng 0000 0001 1/256 Dự phòng cho địa chỉ 0000 001 1/128 NSAP Dự phòng cho địa chỉ 0000 010 1/128 IPX Chưa cấp phát 0000 011 1/128 Chưa cấp phát 0000 1 1/32 Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.02 vs Đề tài nhánh số 6: Kết nối mạng WAN thử nghiệm trên nần giao thức IPv6.
Chưa cấp phát 0001 1/16 Địa chỉ unicast toàn cục | 001 4/8 có thể tích hợp Chưa cấp phát 010 1/8 Chưa cắp phát 011 1/8 Địa chỉ dựa trên vị trí 100 1/8 địa lý (Hiện đã loại bỏ) Chưa cấp phát 101 1/8 Chưa cấp phát 110 1/8 Chưa cấp phát 1110 1/16 Chưa cấp phát 11110 1/32 Chưa cắp phát 111110 1/84 Chưa cấp phát 1111110 1/128 Chưa cấp phát 1111 11100 1/512 Địa chỉ liên kết cục bộ 1111 1110 10 1/1024 Địa chỉ site cục bộ 1111 1110 11 1/1024 Địa chỉ multicast 1111 1111 1/256 Ban đầu mới chỉ có 15% lượng địa chỉ được sử dụng, 85% còn lại để dùng trong tương lai. Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.02 4 Đề tài nhánh số 6: Kết nối mạng WAN thử nghiệm trên nền giao thức IPv6 1.2 Cú pháp của địa chỉ Địa chỉ IPv6 dải 128 bit (16 octet). Khi viết, mỗi nhóm 4 octet (16 bit) được biểu diễn thành một số nguyên không dấu, mỗi số được viết dạng hệ 16 và phân tách bởi dấu hai chấm (::), gọi là ký pháp thập lục phân hai chấm (). Ví dụ FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210 Với sự phức tạp của địa chỉ IPv6, người dùng sẽ khó khăn trong việc viết và nhớ chúng.
Do vậy, việc sử dụng tên miền sẽ được đẩy mạnh và các địa chỉ sẽ chỉ được sử dụng trong các giao thức mạng và định tuyến. Trên thực tế, các địa chỉ IPv6 thường có nhiều chữ số 0 trong một địa chỉ, ví dụ 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A. Do đó, cơ chế nén địa chỉ được dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa chỉ dạng này. Ta không cần viết các số 0 ở đầu mỗi nhóm, ví dụ 0 thay cho 0000, 20 thay cho 0020.
Địa chỉ trong ví dụ trên sẽ trở thành 1080:0:0:0:8:800:200C:417A. Hơn nữa, ta có thể sử dụng ký hiệu :: để chỉ một chuỗi số 0. Địa chỉ trên sẽ trở thành 1080::8:800:200C:417A. Tuy nhiên ký hiệu trên chỉ được sử dụng một lần trong một địa chỉ.
Do địa chỉ IPv6 có độ dài cỡ định, ta có thể tính được số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn. Ta có thể áp dụng ở đầu, ở giữa hay ở cuối địa chỉ. Cách viết này đặc biệt có lợi khi biểu diễn các địa chỉ multicast, loopback hay các địa chỉ chưa chỉ định. Ví dụ: Địa chỉ multicast: FF01:0:0:0:0:0:0:43 FFO1::43 Dia chi loopback: 0:0:0:0:0:0:0:1 a1 Địa chỉ chưa chỉ định: 0:0:0:0:0:0:0:0 Một kiểu địa chỉ khác là địa chỉ IPv6 nhúng địa chỉ IPv4 như 0:0:0:0:0:0:A00:1.
Địa chỉ này sẽ được biểu diễn dưới dang 0:0:0:0:0:0:10.1 Tiền tố địa chỉ IPv6 được biếu diễn theo ký pháp CIDR như IPv4 như sau: ipv6- address/prefix length Trong đó, ipv6-address là bất kỳ kiểu biểu diễn địa chỉ nào còn prefix length là độ dài tiền tố theo bit. Ví dụ: biếu diễn mạng con có tiền tố 80 bit: 1080:0:0:0:8::/80 Địa chỉ nút mạng và tiền tố của nó, ví dụ: node address: 12AB;0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.02 5 Đề tài nhánh số 6: Kết nối mạng WAN thử nghiệm trên nền giao thức IPv6 prefix: 12AB:0:0:CD30: :/60 có thể viết tắt thành 12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF/60 1.3 Các loại địa chi IPv6 Các địa chỉ IPv6 được gán cho các giao diện hoặc một tập các giao diện mạng. Có 3 loại địa chỉ: Unicast: Địa chỉ cho một giao diện đơn. Một gói tin có địa chỉ đích loại này sẽ chỉ được chuyển đến giao diện định danh bởi địa chỉ đó.
Anycast: Địa chỉ cho một tập các giao diện thường thuộc về các nút mạng khác nhau. Một gói tin chuyển tiếp tới một địa chỉ loại này sẽ chỉ được chuyển đến một giao diện thuộc tập đó (gần nhất so với nút nguồn theo độ đo của giao thức định tuyến). Multicast: Địa chỉ một tập các giao diện thường thuộc về các nút mạng khác nhau. Một gói tin chuyển tiếp đến một địa chỉ loại này sẽ được chuyển đến tất cả các giao diện thuộc tập đó.
Trong IPv6, xuất hiện loại địa chỉ anycast và không có loại địa chỉ broadcast. Các chức năng liên quan đến loại địa chỉ này được thực hiện một cách hiệu quả với loại địa chỉ mutticast.4 Mô hình địa chỉ Các địa chỉ được gán cho các giao diện chứ không phải các nút mạng. Một nút mạng có thể được định danh bởi bất kỳ địa chỉ unicast của giao diện nào thuộc nó. Một địa chỉ I1Pv6 unicast tương ứng với một giao diện đơn.
Một giao diện đơn có thể có nhiều địa chỉ cùng loại hoặc khác loại. Mô hình này có 2 ngoại lệ: Một địa chỉ IPv6 có thể được gán cho một nhóm giao diện thuộc về một nút mạng nếu IPv6 coi cả nhóm này như một giao diện đơn khi chuyển gói tin xuống tầng IP. Khả nang này được sử dụng cho các hệ thống có khả năng chịu lỗi (fault-tolerant) trong đó, một giao diện duy nhất dễ dẫn tới sự ngừng hoạt động của toàn hệ thống khi gặp lỗi. Nó cũng được dùng khi áp dụng các cơ chế cân bằng tải trên nhiều giao diện vật lý khác nhau.
Các router có thể có các giao diện không gan địa chi (unnumbered), Đây là trường hợp của các giao diện liên kết điểm-điểm (PPP) trong đó không cần thiết có địa chỉ. Sự cài đặt này có thể đơn giản cho việc cấu hình router nhưng không được khuyến khích theo khía cạnh quản lý do việc xác định giao diện sẽ gặp khó khăn khi không đi kèm với một địa chỉ unicast. Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.02 6 Đề tài nhánh số 6: Kết nối mạng WAN thử nghiệm trên nền giao thức IPv6 IPV6 giả thiết một mạng con đi kèm với một liên kết (hay một kênh truyền thông). Nhiều mạng con có thể gắn vào cùng một liên kết song một mạng con không thể gắn với nhiều liên kết.5 Cấp phát địa chỉ IPv6 Tổ chức quản lý trung tâm là Cơ quan cấp địa chỉ Internet (IANA).
IANA cấp phát và quản lý không gian địa chỉ từ các tổ chức Internet Architecture Board (IAB) và Internet Engineering Steering Group (IESG). IANA sẽ uỷ nhiệm cho các đại diện vùng và địa phương để phân bổ địa chỉ cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng và các đại diện của các vùng con.
