tim hieu ipv6 va cau hinh chuyen doi giao tiep tu ipv4 sang yzjci3ow23 20130410090648 577

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tìm hiểu IPv6 và cấu hình chuyển đổi giao tiếp từ
IPv4 sang IPv6

Giảng viên hướng dẫn: TS.HUỲNH CÔNG PHÁP
Sinh viên thực hiện : 1. LÃ XUÂN TÂM
2. NGUYỄN HỒNG SỰ
Lớp
Ngành
Khóa

: 08N
: CÔNG NGHỆ MẠNG VÀ TRUYỀN THÔNG
: 2008-2011

Đà Nẵng,Tháng 5 Năm 2011


Đồ án Tìm hiểu IPv6 và Cấu hình chuyển đổi giao tiếp từ IPv4 sang IPv6

MỞ ĐẦU
Đứng trước sự phát triển mạnh mẽ của CNTT đặc biệt là trong lĩnh vực mạng
máy tính thì ngoài việc giải quyết vấn đề về lưu lượng cho mạng thì địa chỉ của các
thiết bị mạng như địa chỉ của các máy tính, máy in, mail server, web server, dịch vụ
xDSL, dịch vụ Internet qua đường cáp truyền hình (IPTV), phát triển các mạng
giáo dục, game trực tuyến, thiết bị di động tham gia vào mạng Internet, truyền tải

thoại, audio, video trên mạng… là một trong những vấn đề nan giải cần phải được
quan tâm thực sự.
Hiện nay, địa chỉ của các máy tính trên Internet đang được đánh số theo thế hệ
địa chỉ phiên bản 4 (IPv4) gồm 32 bits. Trên lý thuyết, không gian IPv4 bao gồm
hơn 4 tỉ địa chỉ (thực tế thì ít hơn). Tuy nhiên đứng trước sự phát triển mạnh mẽ về
số lượng thiết bị mạng như vậy thì xảy ra nguy cơ thiếu hụt không gian địa chỉ IPv4
là điều sẽ không tránh khỏi; cùng với những hạn chế trong công nghệ và những
nhược điểm của IPv4 đã thúc đẩy sự ra đời của một thế hệ địa chỉ Internet mới là
IPv6.
Phiên bản IPv6 là một phiên bản địa chỉ mới của Internet. IPv6 được thiết kế
với hy vọng khắc phục những hạn chế vốn có của địa chỉ IPv4 như hạn chế về
không gian địa chỉ, cấu trúc định tuyến và bảo mật, đồng thời đem lại những đặc
tính mới thỏa mãn các nhu cầu dịch vụ của thế hệ mạng mới như khả năng tự động
cấu hình mà không cần hỗ trợ của máy chủ DHCP, cấu trúc định tuyến tốt hơn, hỗ
trợ tốt hơn cho multicast, hỗ trợ bảo mật và cho di động tốt hơn. Hiện nay IPv6 đã
được chuẩn hóa từng bước, chuẩn bị đưa vào ứng dụng thực tế trong tương lai.Vì
vậy chúng em chọn đề tài này làm đề tài nghiên cứu tốt nghiệp.
Trong nội dung đề tài này,chúng em xin trình bày 4 chương :
Chương 1: Những hạn chế của địa chỉ IPv4 và Cấu trúc của địa chỉ IPv6
Chương 2: Đặc tính và quy trình hoạt động của địa chỉ IPv6
Chương 3: Công nghệ chuyển đổi giao tiếp từ IPv6 sang Ipv4
Chương 4: Demo mô hình thực hiện cấu hình chuyển tiếp từ IPv4 sang
IPv6

GVHD: TS.Huỳnh Công Pháp

SVTH: Lã Xuân Tâm,Nguyễn Hồng Sự


Do đây là đề tài tương đối lớn, cộng với thời gian cũng như kiến thức có hạn nên

nếu có gì thiếu sót chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy (cô)
cùng các bạn để Đồ án của chúng em được hoàn chỉnh hơn.


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm Đồ án này,chúng em đã nhận được sự hướng dẫn nhiệt
tình từ thầy TS.Huỳnh Công Pháp. Trong quá trình thực hiện đồ án ,chúng em đã
được thầy tạo điều kiện về tài liệu và kiến thức liên quan giúp chúng em hoàn thành
tốt đồ án này.Vì vậy qua đây em chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành nhất
đến thầy Pháp.
Bên cạnh đó, em cũng muốn gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn tin
học trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin đã giúp đỡ chúng em trong việc trang
bị kiến thức để hoàn thành khóa tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng , Tháng 05 năm 2011
Sinh Viên Thực Hiện

Lã Xuân Tâm
Nguyễn Hồng Sự


NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn : Huỳnh Công Pháp)
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................

...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Chữ ký của GVHD


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1:NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỊA CHỈ IPV4 VÀ CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ
IPV6.......................................................................................................................................1
1.1
NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỊA CHỈ IPV4 VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA ĐỊA CHỈ . 1
1.1.1
...................................................NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỊA CHỈ IPV4
1
1.1.2
NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI ĐỊA CHỈ IPV6................................................2
1.2
CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6........................................................................................4

1.2.1
TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 VÀ SỰ KHÁC BIỆT SO VỚI ĐỊA.. 4
1.2.2
ĐẶC ĐIỂM CỦA IPV6................................................................................6
1.2.3
BIỂU DIỄN ĐỊA CHỈ IPV6........................................................................ 7
1.2.4
KHÔNG GIAN ĐỊA CHỈ.......................................................................... 10
1.2.5
PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ IPV6.................................................................... 11
1.2.5.1 Địa chỉ unicast(truyền thông đơn hướng)............................................11
1.2.5.2 Địa chỉ Multicast.................................................................................... 17
1.2.5.3 Địa chỉ Anycast.......................................................................................23
1.2.6
LỰA CHỌN ĐỊA CHỈ MẶC ĐỊNH TRONG IPV6................................24
1.2.7
PHẦN ĐẦU IPV6.......................................................................................25
1.2.7.1 Chiều dài Phần đầu Ipv6:......................................................................25
1.2.7.2 Những trường bỏ đi trong Phần đầu IPv6...........................................26
1.2.1.1 So sánh giữa vùng phần đầu của IPv4 và Ipv6....................................27
1.2.8
VÙNG PHẦN ĐẦU MỞ RỘNG............................................................... 27
1.3
KẾT LUẬN CHƯƠNG..............................................................................................31
CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH VÀ QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỊA CHỈ IPV6.....32
2.1
ĐẶC TÍNH CỦA ĐỊA CHỈ IPV6..................................................................... 32
2.1.1
TỔNG QUÁT CHUNG..............................................................................32
2.1.2

CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) TRONG THẾ HỆ ĐỊA CHỈ IPV6 .. 34
2.1.3
Hỗ trợ tốt hơn về bảo mật......................................................................... 35
2.2
QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỞ BẢN CỦA ĐỊA CHỈ IPV6........................ 36
2.2.1
MỘT SỐ THỦ TỤC CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỊA CHỈ . 36
2.2.1.1 Thủ tục điều khiển internet phiên bản 6..............................................36
2.2.1.2 Thủ tục phát hiện nút mạng lân cận.....................................................43
2.2.2
QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG.....................................................................47
2.2.2.1 Quy trình phân giải địa chỉ lớp 2 từ địa chỉ lớp 3............................... 47
2.2.2.2 .Kiểm tra trùng lặp địa chỉ trên một đường kết nối........................... 49
2.2.2.3 .Kiểm tra khả năng có thể kết nối được tới nút mạng lân cận...........49
2.2.2.4 Tìm kiếm bộ định tuyến trên đường kết nối (Router Discoverry)....50


2.2.2.5
2.2.2.6



Cấu hình địa chỉ một cách tự động của thiết bị IPv6..........................51

Quy trình tìm kiếm giá trị PathMTU cho việc phân mảnh gói tin
Ipv6
53
2.2.2.7 Đánh số lại cho thiết bị Ipv6..................................................................54
2.3
.KẾT LUẬN CHƯƠNG.....................................................................................55

CHƯƠNG 3 : CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI GIAO TIẾP TỪ IPV4 SANG IPV6 ... 56
3.1
TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI IPV4 SANG IPV6 56
3.1.1
DUAL - STACK : CHỒNG HAI GIAO THỨC......................................57
3.1.2
CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG HẦM (Tunnel).................................................. 59
3.1.2.1 Nguyên tắc hoạt động của việc tạo đường hầm...................................61
3.1.2.2 Phân loại công nghệ đường hầm...........................................................61
3.1.2.3 Một số công nghệ tạo đường hầm.........................................................62
3.1.2.3.1 Cấu hình đường hầm bằng tay........................................................63
3.1.2.3.2 Công nghệ đường hầm 6to4.............................................................63
3.1.3
CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI:.................................................................69
3.1.3.1 Phận loại công nghệ NAT-PT................................................................70
3.1.3.2 Nguyên lý làm việc của NAT-PT...........................................................70
3.2
KẾT LUẬN CHƯƠNG:.................................................................................... 72
CHƯƠNG 4 : DEMO MÔ HÌNH THỰC HIỆN CẤU HÌNH CHUYỂN TIẾP TỪ
IPV4 SANG IPV6...............................................................................................................73
4.2
MÔ HÌNH THỰC HIỆN TRIỂN KHAI CẤU HÌNH.................................... 73
4.2
CÔNG CỤ DÙNG ĐỂ CẤU HÌNH.................................................................. 73
4.3
TRIỂN KHAI CẤU HÌNH TRÊN CÁC ROUTER........................................ 74
4.4
PING KIỂM TRA KẾT QUẢ...........................................................................78
 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.....................................................................................80
KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ.............................................................................................81

 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI................................................................81
PHỤ LỤC............................................................................................................................82
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................88


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AH
ALG
ARP
CIDR
DA
DAD
DHCP

Authentication Phần đầu
Application Level Gateway
Address Resolution Protocol
Classless Inter-Domain Routing

Phần đầu nhận thực
Cổng lớp ứng dụng
Giao thức phân giải địa chỉ
Định Tuyến liên vùng không

Destination Address
Duplicate Address Detection
Dynamic Host Configuration Protocol

phân lớp
Địa chỉ đích

phát hiện Địa chỉ trùng lặp
Giao thức cấu hình IP động cho

DHCPv4 Dynamic Host Configuration Protocol
version 4
DHCPv6 Dynamic Host Configuration Protocol
version 6
DNS
Domain Name System
ICMP
Internet Control Message Protocol
ICMPv4 Internet Control Message Protocol
version 4
ICMPv6 Internet Control Message Protocol
6 version 6

các máy trạm
DHCP phiên bản 4
DHCP phiên bản 6
Hệ thống tên miền
Giao thức tạo thông điệp điều
khiển của Internet
ICMP phiên bản 4
ICMP phiên bản

IGMP
Internet Group Management Protocol
Internet ID
thực số
IP

Internet Protocol
IPSec
Internet Protocol Security
ISP
Internet Service Provider
Internet LAN
cục bộ
MAC
Medium Access Control

Giao thức quản lý nhóm
Indentify Digital
Chứng

MTU
MLQ
lưu

Đơn vị truyền dẫn cực đại
Truy vấn đối tượng nghe

Maximum Transmission Unit
Multicast Listener Query

Giao thức Internet
Giao thức bảo mật Internet
Nhà Cung cấp dịch vụ
Local Area Network Mạng
Kiểm soát truy nhập
môi trường truyền thông

MLR

Multicast Listener Report

lượng truyền thông nhóm
Báo cáo đối tượng nghe lưu


MLD

Multicast Listener Done

NA

Neighbor Advertisement

lượng truyền thông nhóm
Kết thúc nghe lưu lượng
truyền thông nhóm
Quảng bá của nút mạng
lân cận

NAT
Network Address Translation
NAT-PT Network Address Translation-Protocal
Translation
NS
Neighbor Solicitation

OSI
Open Systems Interconnection
mở
PAT
Port Address Translation
QoS
Quality of Service
R
Redirect
RA
Router Advertisement
RS
Router Solicitation
SA
Source Address
TCP
Transmission Control Protocol
dẫn ToS Type of Service

Cơ chế biên dịch địa chỉ cổng
Chất lượng dịch vụ
Chuyển hướng
Quảng bá của bộ định tuyến
Dò tìm bộ định tuyến
Địa chỉ nguồn
Giao thức điều khiển truyền
Loại dịch vụ

TTL
UDP

VPN

Thời gian sống
Giao thức dữ liệu người dùng
Mạng riêng ảo

Time to Live
User DataGram Protocol
Virtual Private Network

Cơ chế biên dịch địa chỉ mạng
Cơ chế biên dịch địa chỉ mạng
- giao thức dịch
Dò tìm nút mạng lân cận
Liên kết các hệ thống


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 khác biệt giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6.............................................5
Bảng 1.2 Địa chỉ multicast mọi điểm......................................................................20
Bảng 1.3 Địa chỉ multicast mọi bộ định tuyến........................................................22
Bảng 2.1 Các thông điệp báo lỗi.............................................................................40
Bảng 2.2 Thông điệp thông tin cơ bản....................................................................41
Bảng 2.3 Thông điệp thông tin mở rộng.................................................................41
Bảng 2.4 Các tùy chọn dạng ND(Neighbor Discovery)........................................45
Bảng 2.5 Quy trình thủ tục ND cung cấp................................................................48

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Mô hình thực hiện NAT của địa chỉ Ipv4...............................................2
Hình 1.2 Sự phát triển của địa chỉ IP.....................................................................4

Hình 1.3 Địa chỉ IP phiên bản 6.............................................................................8
Hình 1.4 Sự rút gọn địa chỉ......................................................................................9
Hình 1.5 Sự rút gọn địa chỉ có số 0 liên tiếp...........................................................9
Hình 1.6 Địa chỉ CIDR(Định tuyến liên vùng không phân lớp).............................10
Hình 1.7 Cấu trúc địa chỉ.........................................................................................11
Hình 1.8 Cơ chế phân bổ địa chỉ............................................................................11
Hình 1.9 Unicast mở nhiều cổng kết nối tới các máy tính......................................12
Hình 1.10 Cấu trúc địa chỉ link local.......................................................................14
Hình 1.11 Cấu trúc địa chỉ site local.......................................................................14
Hình 1.12 Cấu trúc định danh toàn cầu...................................................................15


Hình 1.13 Địa chỉ ipv4-comparetible......................................................................16
Hình 1.14 Địa chỉ ipv4 –mapped.............................................................................16
Hình 1.15 Kết nối multicast.....................................................................................17
Hình 1.16 Cấu trúc địa chỉ multicast.......................................................................17
Hinh 1.17 Phạm vi địa chỉ ipv6...............................................................................20
Hình 1.18 Multicast trong phạm vi 1 đường kết nối...............................................21
Hình 1.19 Cấu thành địa chỉ Multicast Solicited....................................................23
Hình 1.20 Cấu trúc địa chỉ Anycast........................................................................23
Hinh 1.21 Phần phần đầu của địa chỉ ipv4..............................................................26
Hình 1.22 Phần đầu của ipv6...................................................................................26
Hình 1.23 Cấu trúc gói tin Ipv6...............................................................................27
Hình 1.24 Phần đầu mở rộng của địa chỉ ipv6........................................................29
Hình 1.25 Những loại vùng phần đầu mở rộng......................................................30
Hình 1.26 Thứ tự xử lý các phần đầu mở rộng.......................................................32
Hình 2.1 Trường hỗ trợ QoS trong phần đầu của ipv4 và ipv6..............................35
Hình 2.2 Cấu trúc gói tin ICPMv6..........................................................................39
Hình 2.3 Cấu trúc gói tin ND..................................................................................45
Hình 2.4 Quy trình phân giải địa chỉ.......................................................................50

Hình 2.5 Tự động cấu hình địa chỉ của thiết bị Ipv6..............................................53
Hình 2.6 Quy trình thực hiện tìm kiếm PathMU....................................................56
Hình 3.1 Chồng 2 giao thức.....................................................................................60
Hình 3.2 Công nghệ Dual –Stack............................................................................61


Hình 3.3 Dual –Stack trong hệ điều hành cisco......................................................61
Hình 3.4 Công nghệ đường hầm Tunnel.................................................................62
Hình 3.5 Cấu trúc địa chỉ ipv6 6to4........................................................................67
Hình 3.6 Các thành phần của tunnel 6to4...............................................................68
Hình 3.7 Kết nối ipv6 với tunnel Broker.................................................................70
Hình 3.8 Mô hình của tunnel Broker.......................................................................71
Hình 3.9 Công nghệ biên dịch NAT –PT................................................................72
Hình 3.10 Chuyển đổi gói tin ipv4 thành ipv6........................................................74
Hình 4.1 Mô hình Cấu hình chung..........................................................................75
Hình 4.2 Cấu hình trên router V4_R1....................................................................76
Hình 4.3 Cấu hình trên Router V6V4_R2...............................................................77
Hình 4.4 Cấu hình trên Router V6_R3....................................................................78
Hình 4.5 cấu hình trên Router V6V4_R3................................................................79
Hình 4.6 cấu hình trên Router V6_R5.....................................................................80
Hình 4.7 kết quả ping từ Router V6_R3 sang Router V6_R5................................80
Hình 4.8 kết quả ping từ Router V6_R3 sang Router V6_R5................................81


Đồ án Tìm hiểu IPv6 và Cấu hình chuyển đổi giao tiếp từ IPv6 sang IPv4

14

CHƯƠNG 1:NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỊA CHỈ IPV4 VÀ CẤU TRÚC ĐỊA
CHỈ IPV6

1.1 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỊA CHỈ IPV4 VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA ĐỊA CHỈ
IPV6
1.1.1

NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỊA CHỈ IPV4

Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4: theo số liệu của những tổ chức quản lý địa chỉ quốc
tế thì không gian địa chỉ IPv4 đã được sử dụng trên 60%. Những công nghệ góp
phần giảm nhu cầu địa chỉ IP như NAT, DHCP cấp địa chỉ tạm thời được sử dụng
rộng rãi. Tuy nhiên, hiện nay nhu cầu địa chỉ tăng rất lớn do những nguyên nhân
như Internet phát triển tại những khu vực dân đông như Trung Quốc, Ấn Độ; những
dạng dịch vụ mới đòi hỏi không gian địa chỉ IP cố định…
Cấu trúc định tuyến không hiệu quả: địa chỉ IPv4 có cấu trúc định tuyến vừa
phân cấp, vừa không phân cấp. Mỗi bộ định tuyến (router) phải duy trì bảng thông
tin định tuyến lớn, đòi hỏi router phải có dung lượng bộ nhớ lớn. IPv4 cũng yêu cầu
router phải can thiệp xử lý nhiều đối với gói tin IPv4.
Ví dụ: thực hiện phân mảnh, điều này tiêu tốn CPU của router và ảnh hưởng
đến hiệu quả xử lý (gây trễ, hỏng gói tin ).
Những hạn chế về tính bảo mật và kết nối đầu cuối – đầu cuối: không cung
cấp phương tiện mã hóa dữ liệu, chủ yếu sử dụng bảo mật ở mức ứng dụng. Nếu áp
dụng IPSec (Internet Protocol Security) là một phương thức bảo mật phổ biến tại
tầng IP, mô hình bảo mật chủ yếu là bảo mật lưu lượng giữa các mạng, việc bảo mật
lưu lượng đầu cuối – đầu cuối được sử dụng rất hạn chế. Mặc khác, để giảm nhu
cầu sử dụng địa chỉ, hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến công nghệ biên dịch
NAT. Trong đó, máy chủ biên dịch địa chỉ can thiệp vào gói tin truyền tải và thay
thế trường địa chỉ để các máy tính gắn địa chỉ riêng (private) có thể kết nối vào
mạng Internet. Nhưng công nghệ biên dịch NAT lại luôn tồn tại những nhược điểm
như:

- Khó thực hiện được kết nối điểm – điểm và gây trễ: làm khó khăn và ảnh hưởng tới
nhiều dạng dịch vụ (mạng riêng ảo - VPN, dịch vụ thời gian thực). Đối với nhiều
dạng dịch vụ cần xác thực cổng (port) nguồn /đích, sử dụng NAT là không thể
được. Trong khi đó, các ứng dụng mới hiện nay, đặc biệt các ứng dụng khách - chủ
ngày càng đòi hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối – đầu cuối.
- Việc gói tin không được giữ nguyên tình trạng từ nguồn tới đích, có những điểm
trên đường truyền tải tại đó gói tin bị can thiệp, như vậy tồn tại những lỗ hổng về
bảo mật.

Hình 1.1 Mô hình thực hiện NAT của địa chỉ IPv4
1.1.2

NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI ĐỊA CHỈ IPV6

Như đã biết, IPv4 có khá nhiều nhược điểm, trong đó quan trọng nhất là việc
không gian địa chỉ IPv4 đang cạn kiệt. Điều này dẫn đến tất yếu phải ra đời một thế
hệ địa chỉ mới giải quyết được những nhược điểm của IPv4, đó là IPv6. Thế hệ địa
chỉ IPv6 không những giải quyết được những vấn đề của IPv4 mà còn cung cấp
thêm một số ưu điểm:
 Không gian địa chỉ lớn.
 Khả năng mở rộng về định tuyến.

GVHD:Huỳnh Công Pháp

SVTH:Lã Xuân Tâm,Nguyễn Hồng Sự


 Hổ trợ tốt hơn truyền thông nhóm (truyền thông nhóm là một tùy chọn
của địa chỉ IPv4, tuy nhiên khả năng hổ trợ và tính khả dụng chưa cao).
 Hỗ trợ end to end dễ dàng hơn và loại bỏ hoàn toàn công nghệ NAT.

 Không cần phải phân mảnh, không cần trường kiểm tra phần đầu.
 Bảo mật: do IPv6 hỗ trợ IPsec, nó làm cho các nút mạng IPv6 trở nên an
toàn hơn (thực ra IPsec có thể hoạt động được với cả IPv4 và IPv6).
 Tự động cấu hình: Đơn giản hơn trong việc cấu hình địa chỉ IP cho các
thiết bị bằng việc sử dụng địa chỉ IPv6. IPv6 có khả năng tự động cấu
hình mà không cần máy chủ DHCP như trong mạng sử dụng địa chỉ
IPv4.
Tính di động: cho phép hỗ trợ các nút mạng sử dụng địa chỉ IP di
động (thời điểm IPv4 được thiết kế, chưa tồn tại khái niệm về IP di
động. Nhưng thế hệ mạng mới thì dạng thiết bị này ngày càng phát triển,
đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet phải hổ trợ tốt hơn.).
 Hoạt động: trường phần đầu IPv4 làm thay đổi kích thước của gói tin IP
và thường bị bỏ đi không tính đến. Do các bộ đính tuyến thường chuyển
hướng hoặc từ chối các gói khi nó bận. Đây chính là lý do ta không triển
khai IPsec trên nền IPv4. Các bộ định tuyến IPv6 hoạt động khác giựa
trên cách xử lý khác đối với địa chỉ IP và các tuyến. Gói tin IPv6 có hai
dạng phần đầu: phần đầu cơ bản (basic phần đầu) và phần đầu mở rộng
(extension phần đầu). Phần đầu cơ bản có chiều dài cố định 40 bytes,
chứa những thông tin cơ bản trong xử lý gói tin IPv6, thuận tiện hơn cho
việc tăng tốc xử lý gói tin. Những thông tin liên quan đến dịch vụ mở
rộng kèm theo được chuyển hẳn tới một phân đoạn khác gọi là phần đầu
mở rộng.
 Chi phí : giảm giá thành về công tác quản lý, tăng độ an ninh, hoạt động
tốt hơn, cần ít tiền hơn để đăng ký địa chỉ IP. Các chi phí này sẽ cân
bằng chi phí cho việc chuyển từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6.


Hình 1.2 Sự phát triển của địa chỉ IP
1.2 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6
1.2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 VÀ SỰ KHÁC BIỆT SO VỚI ĐỊA CHỈ

IPV4
Địa chỉ IPv6 có chiều dài gấp bốn lần chiều dài địa chỉ IPv4, gồm 128 bits.
IPv6 là phiên bản kế thừa của IPv4, thường được biểu diễn ở dạng hexadecimal.
Tuy nhiên, địa chỉ IPv6 và địa chỉ IPv4 có nhiều điểm khác biệt với nhau được thể
hiện trong bảng sau:
Địa chỉ IPv4

Địa chỉ IPv6

Độ dài địa chỉ là 32 bits (4 byte).

Độ dài địa chỉ là 128 bits (16 bytes).

IPsec chỉ là tùy chọn

IPsec được gắn liền với IPv6.

Phần đầu của địa chỉ IPv4 không có
trường xác định luồng dữ liệu của gói
tin cho các bộ định tuyến để xử lý
QoS(chất lượng dịch vụ).

Trường nhãn dòng cho phép xác định
luồng gói tin để các bộ định tuyến có
thể đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS.

Việc phân đoạn được thực hiện bởi

Việc phân đoạn chỉ được thực hiện

cả bộ định tuyến và máy chủ gửi gói

bởi máy chủ phía gửi mà không có sự


tin.

tham gia của bộ định tuyến.

Phần đầu có chứa trường Checksum.

Phần đầu có chứa nhiều tùy chọn.

Giao thức ARP sử dụng ARP yêu cầu
quảng bá để xác định địa chỉ vật lý.

Không có trường kiểm tra trong IPv6
Phần đầu.
Tất cả các tùy chọn có trong Phần đầu
mở rộng.
Khung ARP yêu cầu được thay thế
bởi các thông báo dò tìm các nút
mạng truyền thông lân cận

Sử dụng giao thức IGMP để quản lý

Giao thức IGMP được thay thế bởi

thành viên các nhóm mạng con cục bộ.

các thông báo.
Sử dụng thông báo quảng bá bộ định

Sử dụng ICMP tìm kiếm định tuyến để

tuyến (Router Advertisement) và

xác định địa chỉ cổng Gateway mặc

ICMP dò tìm bộ định tuyến thay cho

định phù hợp nhất, là tùy chọn.

ICMP tìm kiếm định tuyến , là bắt
buộc.

Địa chỉ quảng bá truyền thông tin đến
tất cả các nút trong một mạng con.

Thiết lập cấu hình bằng thủ công hoặc
sử dụng DHCP.

Địa chỉ máy chủ được lưu trong DNS
với mục đích ánh xạ sang địa chỉ IPv4.

Trong IPv6 không tồn tại địa chỉ
quảng bá, thay vào đó là địa chỉ
truyền thông nhóm.
Cho phép cấu hình tự động, không sử
dụng nhân công hay cấu hình qua

DHCP.
Địa chỉ máy chủ được lưu trong
DNS với mục đích ánh xạ sang địa
chỉ IPv6.

Hỗ trợ gói tin kích thước 576 bytes

Hỗ trợ gói tin kích thước 1280 bytes

(có thể phân đoạn).

(không cần phân đoạn).

Bảng 1.1 Sự khác biệt giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6


1.2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA IPV6
Trong IPv6 giao thức Internet được cải tiến một cách rộng lớn để thích nghi
được sự phát triển không biết trước được của Internet. Định dạng và độ dài của
những địa chỉ IP cũng được thay đổi với những gói định dạng. Những giao thức liên
quan, như ICMP cũng đựơc cải tiến. Những giao thức khác trong tầng mạng như
ARP, RARP, IGMP đã hoặc bị xoá hoặc có trong giao thức ICMPv6. Những giao
thức tìm đường như RIP, OSPF cũng được cải tiến khả năng thích nghi với những
thay đổi này. Những chuyên gia truyền thông dự đoán là IPv6 và những giao thức
liên quan với nó sẽ nhanh chóng thay thế phiên bản IP hiện thời.Thế hệ mới của IP
hay IPv6 có những ưu điểm như sau:
a. Không gian địa chỉ lớn:
IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bít. Mặc dù 128 bít có thể tạo hơn 3,4*10

38

tổ hợp, không gian địa chỉ 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 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.
b. Tăng sự phân cấp địa chỉ
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.
c. Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host
IPv6 sử dụng 64 bit sau cho địa chỉ Host, trong 64 bit đó có cả 48 bit là địa chỉ
MAC của máy, do đó, phải đệm vào đó một số bit đã được định nghĩa trước mà các
thiết bị định tuyến sẽ biết được những bit này trên subnet. Bằng cách này, mọi máy
trạm sẽ có một Host ID duy nhất trong mạng.
d. Khuôn dạng phần đầu đơn giản hóa


Phần đầu 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 phần đầu mở rộng được đặt phía sau của phần đầu IPv6. Khuôn dạng phần đầu
mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các bộ định tuyến.
e. 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 server DHCP và tự cấu hình địa chỉ không trạng
thái(stateless) (không có server DHCP). Với tự cấu hình địa chỉ dạng không trạng
thái, 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 tổ được quảng bá bởi bộ định

tuyến cục bộ. Thậm chí nếu không có bộ định tuyến, 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 thủ công.
f. Khả năng xác thực và 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.
g. 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 bộ định tuyến.
h. Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động
Khả năng IP di động tận đụng được các ưu điểm của ipv6 so với ipv4
i. Khả năng mở rộng
Thiết kế của ipv6 có sự dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng thời dễ
dàng mở rộng khi có nhu cầu.
1.2.3 BIỂU DIỄN ĐỊA CHỈ IPV6
Địa chỉ IPv6 được viết hoặc theo 128 bits nhị phân, hoặc thành một dãy chữ
số hexa. Tuy nhiên, nếu viết một dãy số 128 bits nhị phân thì không thuận tiện, và
để nhớ chúng thì không thể. Do vậy, địa chỉ IPv6 thường được biểu diễn dưới dạng
một dãy chữ số hexa. Đầu tiên, 128 bits nhị phân của địa chỉ IPv6 được biểu diễn


thành dãy chữ số hexadecimal. Sau đó, nhóm 128 bits này thành các nhóm 4 bits.
Tiếp đến, chuyển đổi từng nhóm 4 bits thành 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.

128 bÝt= 16 bytes= 32ch÷ sè trong hÖ ®Õm 16
111111101111101100…………………………..111111111111


FDEC:

: 7654

3210

ADBF

2922

FFFF

H×nh 1. 3: §Þa chØ IP phiªn b¶n 6 ( IPv6 Address)
 Sự rút gọn:
+ 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.
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 các nhóm, nhưng những số 0 bên trong thì
không thể xoá.


Chưa rút gọn

1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A
Đã rút gọn

1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A
Hình 1. 4 : Sự rút gọn địa chỉ (Abbreviated Address)

Hơn nữa ta có thể sử dụng ký hiệu :: để chỉ một chuỗi các số 0. Tuy nhiên ký
hiệu trên chỉ được sử dụng một lần trong một địa chỉ. Địa chỉ IP có độ dài cố định,
ta có thể tính được số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn. Ta có thể áp dụng ở đầu
hay ở cuối địa chỉ. Cách viết này đặc biệt có lợi khi biểu diễn các địa chỉ truyền
thông nhóm, vòng lặp hay các điạ chỉ chưa chỉ định.

Chưa rút gọn

1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A
Đã rút gọn

1080::8:800:200C:417A
Hình1. 5: Sự rút gọn địa chỉ có số 0 liên tiếp
(Abbreviated Address with consecutive
zeros)
Việc khôi phục lại sự rút gọn địa chỉ là rất đơn giản: thêm số 0 vào cho đến
khi nhận được địa chỉ nguyên bản (4 chữ số trong 1 phần , 32 chữ số trong một địa
chỉ).IPv6 cho phép giảm lớn địa chỉ và được biểu diễn theo ký pháp CIDR.
Ví dụ: Biểu diễn mạng con có độ dài tiền tố 80 bít:


1080:0:0:0:8::/80
Hình1. 6 : Địa chỉ CIDR ( CIDR Address)
1.2.4 KHÔNG GIAN ĐỊA CHỈ
Không gian địa chỉ có độ dài lớn hơn IPv4( 128 bít so với 32 bít) do đó cung
cấp không gian địa chỉ lớn hơn rất nhiều. Trong khi không gian địa chỉ 32 bít của
IPv4 cho phép khoảng 4 tỉ địa chỉ, không gian địa chỉ IPv6 có thể có khoảng
6.5*10

23

địa chỉ trên mỗi mét vuông bề mặt trái đất. Địa chỉ IPv6 128 bít 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 hoá và định tuyến hiện không có trong IPv4.
Không gian địa chỉ có nhiều mục đích khác nhau. Người ta thiết kế địa chỉ IP đã
chia không gian địa chỉ thành 2 phần, với phần đầu được gọi là kiểu tiền tố. Phần
giá trị tiền tố này cho bíêt mục đích của địa chỉ. Những mã số được thiết kế sao cho
không có mã số nào giống phần đầu của bất kỳ mã số nào khác. Do đó không có sự
nhập nhằng khi một địa chỉ được trao kiểu tiền tố có thể dẽ dàng xác định được.
Hình 1.7 cho chúng ta thấy dạng của địa chỉ IPv6:

Hình1. 7 : Cấu trúc địa chỉ ( Address Structure)
Không gian IPv6 được chia trên cơ sở các bít đầu trong địa chỉ. Trường có độ
dài thay đổi bao gồm các bít đầu tiên trong địa chỉ gọi là Tiền tố định dạng ( Format
Prefix) FP. Cơ chế phân bổ địa chỉ như sau:


Hình1. 8 : Cơ chế phân bổ địa chỉ
1.2.5 PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ IPV6
Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của IPV6 là mở rộng cấu trúc địa
chỉ.với thiết kế mới,IPV6 cho phép tăng chiều dài một đỉa chỉ IP từ 32bit lên 128
bits.với kiến trúc địa chỉ mới này,không gian địa chỉ tăng lên tới 1 con số vô cùng
lớn.Theo cách thức gói tin được gửi đến đích,IPv6 có 3 loại địa chỉ sau:
1.2.5.1 Địa chỉ unicast(truyền thông đơn hướng):


Hình1. 9. Unicast mở nhiều kết nối tới các máy tính khách hàng
Địa chỉ truyền thông đơn hướng xác định một giao diện duy nhất. Trong mô
hình định tuyến, các gói tin có địa chỉ đích là địa chỉ truyền thông đơn hướng chỉ

được gửi tới một giao diện duy nhất. Địa chỉ truyền thông đơn hướng được sử dụng
trong giao tiếp một – một. Do vậy, để cung cấp dịch vụ cho nhiều khách hàng, máy
chủ sẽ phải mở nhiều kết nối tới các máy tính khách hàng.
 Những dạng địa chỉ thuộc loại truyền thông đơn hướng
a. Địa chỉ đặc biệt : IPv6 sử dụng hai địa chỉ đặc biệt sau đây trong giao tiếp. Địa

chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0 hay còn được viết "::" là loại địa chỉ “không định danh” được
nút mạng IPv6 sử dụng để thể hiện rằng hiện tại nó không có địa chỉ. Địa chỉ
“::” được sử dụng làm địa chỉ nguồn cho các gói tin trong quy trình hoạt động của
một nút mạng IPv6 khi tiến hành kiểm tra xem có một nút mạng nào khác trên cùng
đường kết nối đã sử dụng địa chỉ IPv6 mà nó đang dự định dùng hay chưa. Địa chỉ
này không bao giờ được gắn cho một giao diện hoặc được sử dụng làm địa chỉ đích.
Địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0:1 hay "::1" được sử dụng làm địa chỉ xác định giao diện
vòng lặp, cho phép một nút mạng gửi gói tin cho chính nó, tương đương với địa chỉ
127.0.0.1 của IPv4. Các gói tin có địa chỉ đích ::1 không bao giờ được gửi trên
đường kết nối hay chuyển tiếp đi bởi bộ định tuyến. Phạm vi của dạng địa chỉ này là
phạm vi nút mạng.
b. Địa chỉ phục vụ cho giao tiếp trên một đường kết nối (địa chỉ Link-local)