TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC INTERNET PHIÊN BẢN 6 (IPV6)

LUẬN VĂN
TỔNG QUAN VỀ GIAO
THỨC INTERNET
PHIÊN BẢN 6 (IP
V6
)


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 2
32
=
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 2
128
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 m
2
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 H
ậu 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

.