CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IPV6 1. Tổng quan về IPv6 Địa chỉ IPv6 (Internet protocol version 6) là thế hệ địa chỉ Internet phiên bản mới được thiết kế để thay thế cho phiên bản địa chỉ IPv4 trong hoạt động Internet. Địa chỉ IPv4 có chiều dài 32 bít, biểu diễn dưới dạng các cụm số thập phân phân cách bởi dấu chấm. IPv4 là phiên bản địa chỉ Internet đầu tiên, đồng hành với việc phát triển như vũ bão của hoạt động Internet trong hơn hai thập kỷ vừa qua.
Với 32 bit chiều dài, không gian IPv4 gồm khoảng 4 tỉ địa chỉ cho hoạt động mạng toàn cầu. Do sự phát triển như vũ bão của mạng và dịch vụ Internet, nguồn IPv4 dần cạn kiệt, đồng thời bộc lộ các hạn chế đối với việc phát triển các loại hình dịch vụ hiện đại trên Internet. Phiên bản địa chỉ Internet mới IPv6 được thiết kế để thay thế cho phiên bản IPv4, với hai mục đích cơ bản: - Thay thế cho nguồn IPv4 cạn kiệt để tiếp nối hoạt động Internet. - Khắc phục các nhược điểm trong thiết kế của địa chỉ IPv4.
Địa chỉ IPv6 có chiều dài 128 bít, biểu diễn dưới dạng các cụm số hexa phân cách bởi dấu ::. Với 128 bít chiều dài, không gian địa chỉ IPv6 gồm 2128 địa chỉ, cung cấp một lượng địa chỉ khổng lồ cho hoạt động Internet. IPv6 được thiết kế với những mục tiêu như sau: - Không gian địa chỉ lớn hơn và dễ dàng quản lý không gian địa chỉ. - Khôi phục lại nguyên lý kết nối đầu cuối - đầu cuối của Internet và loại bỏ hoàn toàn công nghệ NAT.
- Quản trị TCP/IP dễ dàng hơn: DHCP được sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu hình thủ công TCP/IP cho host. IPv6 được thiết kế với khả năng tự động cấu hình mà không cần sử dụng máy chủ DHCP, hỗ trợ hơn nữa trong việc giảm cấu hình thủ công. - Cấu trúc định tuyến tốt hơn: Định tuyến IPv6 được thiết kế hoàn toàn phân cấp. - Hỗ trợ tốt hơn Multicast: Multicast là một tùy chọn của địa chỉ IPv4, tuy nhiên khả năng hỗ trợ và tính phổ dụng chưa cao.
- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn: IPv4 được thiết kế tại thời điểm chỉ có các mạng nhỏ, biết rõ nhau kết nối với nhau. Do vậy bảo mật chưa phải là một vấn đề được quan tâm. Song hiện nay, bảo mật mạng internet trở thành một vấn đề rất lớn, là mối quan tâm hàng đầu. 9 - Hỗ trợ tốt hơn cho di động: Thời điểm IPv4 được thiết kế, chưa tồn tại khái niệm về thiết bị IP di động.
Trong thế hệ mạng mới, dạng thiết bị này ngày càng phát triển, đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet có sự hỗ trợ tốt hơn. Đánh giá ưu nhược điểm của IPv6 1. Ưu điểm Số lượng không hạn chế: IPv6 có chiều dài 128 bít, gấp 4 lần chiều dài bít của địa chỉ IPv4 nên đã mở rộng không gian địa chỉ từ khoảng hơn 4 tỷ địa chỉ lên tới một con số khổng lồ là 2128 địa chỉ. Khả năng tự động cấu hình địa chỉ.
Quản lý định tuyến tốt hơn: Địa chỉ IPv6 được thiết kế có cấu trúc đánh địa chỉ và phân cấp định tuyến thống nhất. Phân cấp định tuyến toàn cầu dựa trên một số mức cơ bản đối với các nhà cung cấp dịch vụ. Cấu trúc định tuyến phân cấp giúp cho địa chỉ IPv6 tránh khỏi nguy cơ quá tải bảng thông tin định tuyến toàn cầu khi chiều dài địa chỉ lên tới 128 bít. Hỗ trợ đa dạng các dịch vụ mới: Với công nghệ IPv6 bằng cách loại bỏ dịch vụ NAT (Network Adress Translation), các máy trạm sẽ trực tiếp kết nối với nhau trên nền IP, hỗ trợ mở rộng các dịch vụ mới.
Các kết nối ngang hàng sẽ dễ dàng được tạo mới và duy trì, việc kiểm soát chất lượng dịch vụ như VoIP hay Quality of Service (QoS) sẽ trở nên mạnh mẽ hơn. Hỗ trợ cho quản lý chất lượng mạng: Những cải tiến trong thiết kế của IPv6 như không phân mảnh, định tuyến phân cấp, gói tin IPv6 được thiết kế với mục đích xử lý thật hiệu quả tại thiết bị định tuyến tạo ra khả năng hỗ trợ tốt hơn cho chất lượng dịch vụ QoS. IPv6 có nhiều trường thông tin về QoS hơn so với địa chỉ IPv4. Nhược điểm Những nguy cơ về tồn tại lỗ hổng bảo mật của IPv4: IPv6 chưa thể tự giải quyết tất cả các tồn tại trong IPv4 về ngăn chặn các loại tấn công.
Khó khăn gặp phải khi triển khai IPv6: - Phần lớn thiết bị đầu cuối cũ của người sử dụng hiện nay đều không hỗ trợ IPv6 cũng như việc người sử dụng chưa thực sự quan tâm đến IPv6 nên việc triển khai các dịch vụ IPv6 sẽ đối mặt với nhiều khó khăn. - Việc chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 đòi hỏi sự tốn kém cả về thời gian và kinh phí. 10 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI IPv4 SANG IPv6 Thủ tục IPv6 phát triển khi IPv4 đã được sử dụng rộng rãi, mạng lưới IPv4 Internet hoàn thiện, hoạt động dựa trên thủ tục này. Trong quá trình triển khai thế hệ địa chỉ IPv6 trên mạng Internet, không thể có một thời điểm nhất định mà tại đó, địa chỉ IPv4 được hủy bỏ, thay thế hoàn toàn bởi thế hệ địa chỉ mới IPv6.
Hai thế hệ mạng IPv4, IPv6 sẽ cùng tồn tại trong một thời gian rất dài. Trong quá trình phát triển, các kết nối IPv6 sẽ tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của IPv4. Do vậy cần có những công nghệ phục vụ cho việc chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6. Những công nghệ chuyển đổi này, cơ bản có thể phân thành ba loại như sau: - Công nghệ đường hầm (Tunnel): Công nghệ sử dụng cơ sở hạ tầng mạng IPv4 để truyền tải gói tin IPv6, phục vụ cho kết nối IPv6.
- Dual-stack: Cho phép IPv4 và IPv6 cùng tồn tại trong cùng một thiết bị mạng. - Công nghệ biên dịch: Thực chất là một dạng thức công nghệ NAT, cho phép thiết bị chỉ hỗ trợ IPv6 có thể giao tiếp với thiết bị chỉ hỗ trợ IPv4. Kỹ thuật Dual stack 2. Tổng quan về kỹ thuật Dual stack Dual-stack là hình thức thực thi TCP/IP bao gồm cả tầng IP layer của IPv4 và tầng IP layer của IPv6.1: Kiến trúc Dual stack Ứng dụng hỗ trợ dual stack sẽ hoạt động được cả với địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6.
Về ứng dụng hiện nay hoạt động dual stack, có thể lấy ví dụ: hệ điều hành Window XP, 7, 8, 10 … hệ điều hành của router Cisco. 11 Dual stack trong hệ điều hành Cisco: Khi người quản trị mạng cấu hình đồng thời cả hai dạng địa chỉ cho một giao diện trên Cisco router, nó sẽ hoạt động dual stack.2: Khai báo Dual stack trên thiết bị định tuyến 2. Nguyên tắc hoạt động của kỹ thuật Dual stack Hình vẽ 2.3: Nguyên tắc hoạt động của Dual stack Khi một Host chạy ở chế độ Dual stack, Host này sẽ có thể giao tiếp được với cả mạng IPv4 và mạng IPv6. Khi truyền tải dữ liệu với mạng IPv4, Host Dual stack sẽ đóng địa chỉ IPv4 trong Packet lớp 3 của gói tin.
Khi truyền tải dữ liệu với mạng IPv6, Host Dual stack sẽ đóng gói địa chỉ IPv6 trong Packet lớp 3 của gói tin. Ứng dụng của kỹ thuật Dual stack Trong quá trình chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 việc triển khai kỹ thuật Dual stack là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo hai hệ thống mạng hoạt động song song, có thể triển khai kỹ thuật này trên toàn mạng lưới hoặc tại một vài vị trí trên mạng. Kỹ thuật đường hầm 2. Tổng quan về kỹ thuật đường hầm Công nghệ đường hầm là một phương pháp sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng IPv4 để thực hiện các kết nối IPv6 bằng cách sử dụng các thiết bị mạng có khả năng hoạt động dual-stack tại hai điểm đầu và cuối nhất định.
Các thiết bị này “bọc” gói tin IPv6 trong gói tin IPv4 và truyền tải đi trong mạng IPv4 tại điểm đầu và gỡ bỏ gói tin IPv4, nhận lại gói tin IPv6 ban đầu tại điểm đích cuối đường truyền IPv4.4: Quá trình chuyển tiếp gói tin qua đường hầm Giá trị của trường Protocol Field trong IPv4 header luôn được xác lập có giá trị 41 để xác định đây là gói tin IPv6 được bọc trong gói tin IPv4. Do vậy để các gói tin có thể truyền đi trên cơ sở hạ tầng mạng IPv4, nếu trên đường kết nối có sử dụng firewall, firewall này cần phải được thiết lập để cho phép gói tin có giá trị Protocol 41 đi qua. Điểm kết thúc tunnel có thể được xác định tại host hoặc router tạo nên kết nối như sau: - Router-tới-Router - Host-tới-Router hoặc Router-tới-Host - Host-tới-Host 2. Nguyên tắc hoạt động của việc tạo đường hầm: 13 Hình vẽ 2.5: Nguyên tắc tạo đường hầm Nguyên tắc của việc tạo đường hầm trong công nghệ tunnel như sau: - Xác định thiết bị kết nối tại các điểm đầu và cuối đường hầm.
Hai thiết bị này phải có khả năng hoạt động với cả địa chỉ IPv4 và IPv6. - Xác định địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6 nguồn và đích của giao diện tunnel (hai đầu kết thúc tunnel) - Trên hai thiết bị kết nối tại đầu và cuối tunnel, thiết lập một giao diện tunnel (giao diện ảo, không phải giao diện vật lí) dành cho những gói tin IPv6 sẽ được bọc trong gói tin IPv4 đi qua. - Gắn địa chỉ IPv6 cho giao diện tunnel. - Tạo tuyến (route) để các gói tin IPv6 đi qua giao diện tunnel.
Tại đó, chúng được bọc trong gói tin IPv4 có giá trị trường Protocol 41 và chuyển đi dựa trên cơ sở hạ tầng mạng IPv4 và nhờ định tuyến IPv4. Phân loại kỹ thuật đường hầm Tùy theo công nghệ tunnel, các điểm bắt đầu và kết thúc đường tunnel có thể được cấu hình bằng tay bởi người quản trị, hoặc được tự động suy ra từ địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của gói tin IPv6. Đường kết nối tunnel sẽ có dạng kết nối điểm - điểm hay điểm – đa điểm. Dựa theo cách thức thiết lập điểm đầu và cuối đường hầm (tunnel), công nghệ tunnel có thể phân thành ba loại: tunnel bằng tay (Manual Tunnel), tunnel bán tự động (Semi- automated) và tunnel tự động (Automatic).
Tunnel bằng tay Hình vẽ 2.6: Đường hầm bằng tay 14 Tunnel bằng tay là hình thức tạo đường hầm kết nối IPv6 trên cơ sở hạ tầng mạng IPv4, trong đó đòi hỏi phải có cấu hình bằng tay các điểm kết thúc tunnel. Trong tunnel cấu hình bằng tay, các điểm kết cuối đường hầm này sẽ không được suy ra từ các địa chỉ nằm trong địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của gói tin.
