Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về IPv6, cơ chế chuyển đổi IPv4 lên IPv6 và triển khai một số dịch vụ mạng trên nền của IPv6

Tr-êng ®¹i häc vinh
Khoa C«ng NghÖ Th«ng tin
-------

-------

®å ¸n
tèt nghiÖp ®¹i häc
§Ò tµi:

Tổng quan về IPv6, cơ chế chuyển đổi IPv4 lên
IPv6 và triển khai một số dịch vụ mạng trên nền
của IPv6

Gi¸o viªn h-íng dÉn
Sinh viªn thùc hiÖn

:

ThS. Phan Anh Phong
:

Líp
47K - CNTT

Vâ B¸ Thµnh
:

vinh - 05/ 2011

1

MỤC LỤC
Mục lục .................................................................................................................... 1
Danh mục hình vẽ ................................................................................................... 4
Lời cảm ơn .............................................................................................................. 7
Lời mở đầu .............................................................................................................. 8
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ IPV6, CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI .......................... 9

Chương I: Tổng quan về IPv6.............................................................................. 9
1.1 Giới thiệu chung về IPv6 .................................................................................. 9
1.2 Cấu trúc của địa chỉ IPv6 ................................................................................ 11
1.2.1 Unicast Address ........................................................................................... 11
1.2.2 Anycast Address........................................................................................... 13
1.2.3 Multicast Address......................................................................................... 13
1.3 Cấu trúc gói tin trong IPv6 .............................................................................. 14
1.3.1 Vùng nền tảng (Base Header) ...................................................................... 15
1.3.2 So sánh giữa vùng Header của IPv4 và IPv6 ............................................... 19
1.3.3 Vùng Header mở rộng .................................................................................. 20
1.3.3.1 Tùy chọn nhảy từng bước ......................................................................... 21
1.3.3.2 Lộ trình nguồn ........................................................................................... 23
1.3.3.3 Sự phân miếng........................................................................................... 25
1.3.3.4 Sự chứng thực ........................................................................................... 25
1.3.3.5 Payload bảo mật mã hóa ........................................................................... 27
1.3.3.6 Tùy chọn đích ............................................................................................ 28
Chương II: Cơ chế chuyển đổi IPv4 lên IPv6................................................... 29
2.1 Các vấn đề chung ........................................................................................... 29
2.2 Các phương thức chuyển đổi ......................................................................... 30

2

2.2.1 Chồng hai giao thức (Dual Stack ................................................................. 30
2.2.2 Đường hầm IPv6 qua IPv4 (Tunel).............................................................. 31
2.2.2.1 Đường hầm có cấu hình . .......................................................................... 32
2.2.2.2 Đường hầm tự động .................................................................................. 33
2.2.3 6over4 ........................................................................................................... 34
2.2.4 6to4 ............................................................................................................... 35
2.2.5 Môi giới đường hầm (Tunnel Broker) ......................................................... 37
2.2.6 Dịch địa chỉ - Dịch giao thức (SIIT và NAT - PT) ...................................... 39
2.2.7 Một số cơ chế khác....................................................................................... 40
2.2.7.1 BIS............................................................................................................. 40
2.2.7.2 BIA ............................................................................................................ 41
2.2.7.3 Cơ chế chuyển đổi hai giao thức (DSTM) ................................................ 44
2.3 Mục đích của cơ chế chuyển đổi IPv4 lên IPv6 .............................................. 45
PHẦN II: TRIỂN KHAI MỘT SỐ DỊCH VỤ MẠNG.................................... 47
Chương III: Triển khai DNS Server ................................................................. 47
3.1 Giới thiệu về DNS Server ............................................................................... 47
3.2 Chức năng và nguyên tắc hoạt động của DNS Server .................................... 47
3.2.1 Chức năng .................................................................................................... 47
3.2.2 Nguyên tắc hoạt động................................................................................... 48
3.3 Triển khai DNS Server trên nền IPv6 ............................................................. 48
Chương IV: Triển khai DHCP Server .............................................................. 52
4.1 Giới thiệu DHCP Server ................................................................................. 52
4.2 Ưu điểm của DHCP ........................................................................................ 52
4.3 Triển khai DHCP Server ................................................................................. 53
Chương V: Triển khai FTP Server ................................................................... 55
5.1 Giới thiệu về FTP ............................................................................................ 55
3

5.2 Mô hình hoạt động của FTP ............................................................................ 55
5.3 Triển khai FTP Server ..................................................................................... 56
5.3.1 Cấu hình và cài đặt FTP ............................................................................... 56
5.3.2 Kiểm tra hoạt động của FTP Server ............................................................. 57
Chương VI: Triển khai WEB SERVER ........................................................... 59
6.1 Giới thiệu về Web Server ................................................................................ 59
6.2 Triển khai Web Server .................................................................................... 59
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 62

4


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1: Cấu trúc địa chỉ của Link - Local............................................................. 11
Hình 2: Cấu trúc địa chỉ của Site Local ................................................................ 11
Hình 3: Cấu trúc địa chỉ IPX ................................................................................. 12
Hình 4: Cấu trúc địa chỉ IPv4 tương thích với IPv6 ............................................. 12
Hình 5: Cấu trúc của địa chỉ IPv4 giả làm IPv6 ................................................... 12
Hình 6: trúc địa chỉ đơn hướng trên mạng toàn cầu ............................................. 13
Hình 7: Cấu trúc địa chỉ Anycast .......................................................................... 13
Hình 8: Cấu trúc địa chỉ đa hướng ........................................................................ 14
Hình 9: Cấu trúc địa chỉ MAC của mạng LAN .................................................... 14
Hình 10: Định dạng gói tin IPv6 (IPv6 Data Packet Format) ............................... 15
Hình 11: Định dạng của 1 đơn vị dữ liệu IPv6 ..................................................... 15
Hình 12: Những giá trị của vùng Header kế tiếp .................................................. 16
Hình 13: Dữ liệu điều khiển tắc nghẽn ................................................................. 17
Hình 14: Các quyền ưu tiên .................................................................................. 18
Hình 15: Định dạng vùng header mở rộng ........................................................... 20

Hình 16: Những loại vùng header mở rộng .......................................................... 21
Hinh17: Định dạng vùng header tuỳ chnj nhảy từng bước ................................... 21
Hình 18: Định dạng của những tuỳ chọn của vùng header ................................... 22
Hình 19: Pad1 ........................................................................................................ 23
Hình 20: Jumbo Payload ....................................................................................... 23
Hình 21: Lộ trình nguồn ........................................................................................ 24
Hình 22: Ví dụ lộ trình nguồn ............................................................................... 24
Hình 23: Sự phân miếng........................................................................................ 25
Hình 24 : Sự chứng thực ....................................................................................... 26
Hình 25 : Sự tính toán của sự chứng thực dữ liệu ............................................... 26

5


Hình 26 : Payload bảo mật mã hoá ....................................................................... 27
Hình 27 : Sự mã hoá mode vận chuyển ................................................................ 28
Hình 28: Chồng hai giao thức ............................................................................... 30
Hình 29: Đường hầm IPv6 qua IPv4..................................................................... 31
Hình 30: Đường hầm có cấu hình ......................................................................... 33
Hình 31: Địa chỉ IPv6 tương thích địa chỉ IPv4.................................................... 33
Hình 32: 6over4..................................................................................................... 34
Hình 33: 6to4 ........................................................................................................ 36
Hình 34: Cấu trúc địa chỉ 6to4 .............................................................................. 36
Hình 35: Cơ chế hoạt động của 6to4 ..................................................................... 36
Hình 36: Môi trường đường hầm .......................................................................... 38
Hình 37: NAT- PT ................................................................................................ 39
Hình 38: BIA ......................................................................................................... 41
Hình 39: Kiến trúc của dual- stack host sử dụng BIA .......................................... 42
Hình 40: Các cấu trúc và hàm API cơ bản ............................................................ 43
Hình 41: Cơ chế chuyển đổi hai giao thức (DSTM) ............................................. 44

Hình 42: Các danh mục trong DNS Server ........................................................... 49
Hình 43: Đặt tên cho Zone name .......................................................................... 49
Hình 44: File lưu trữ trong zone ........................................................................... 50
Hình 45: Đặt địa chỉ mạng NetID ......................................................................... 50
Hình 46: Tạo file lưu trữ cho zone ngược ............................................................. 51
Hình 47: Thiết lập DNS server.............................................................................. 51
Hình 48: Các danh mục quản lý trong DHCP....................................................... 53
Hình 49: Đặt tên cho scope ................................................................................... 53
Hình 50: Scope Pefix ............................................................................................ 54
Hình 51: Truyền tải dữ liệu và truyền lệnh của FTP ............................................ 55
Hình 52: Mô hình hoạt động của FTP Server ....................................................... 56

6


Hình 53: Tạo mới Folder trong FTP ..................................................................... 57
Hinh 54: Thiết lập thông số kết nối....................................................................... 57
Hình 55: Kiểm tra FTP tại máy server .................................................................. 58
Hình 56: Kiểm tra FTP tai máy client ................................................................... 58
Hình 57: Các danh mục trong Web server ............................................................ 60
Hình 58: Đặt tên mô tả cho site............................................................................. 60
Hình 59: Đường dẫn đến nơi tạo site .................................................................... 61
Hình 60: Site được tạo từ Webserver .................................................................... 61
Hình 61: Kiểm tra hoạt động webserver tại máy client ........................................ 62

7


LỜI CẢM ƠN
…….

…….

Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thông tin, các
thầy cô giáo, bạn bè đã động viên giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình hoàn
thành đồ án này. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng
dẫn Th.s Phan Anh Phong về sự tận tình và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ
hướng dẫn em rất nhiều từ những ý tưởng ban đầu cho đến lúc hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Do thời gian và sự hiểu biết còn hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi
những thiếu sót, kính mong sự góp ý, chỉ dẫn của quý thầy cô và bạn bè trong
khoa Công nghệ thông tin để đồ án được hoàn thiện hơn và có những kinh
nghiệm thực tế để triển khai những đề tài trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Vinh,tháng 5/2011
Sinh viên
Võ Bá Thành
Lớp: 47k - CNTT

8


LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển của khoa học kĩ thuật trên thế giới đã đạt được những thành
tựu to lớn trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó phải kể đến là sự phát triển
nhanh chóng của công nghệ chế tạo điện tử và vi điện tử đã tạo ra được những
thiết bị mạng, máy tính với khả năng xử lý ngày càng cao. Đi liền với nó là sự
phát triển rất nhanh của mạng Internet toàn cầu. Mạng Internet đã tạo ra một môi
trường hoạt động toàn cầu cho tất cả mọi người tham gia, gần như xóa đi biên
giới giữa các quốc gia, thu ngắn lại khoảng cách địa lý.

Một trong những vấn đề quan trọng mà kĩ thuật mạng trên thế giới đang
phải nghiên cứu giải quyết là đối mặt với sự phát triển với tốc độ quá nhanh của
mạng lưới Internet toàn cầu. Sự phát triển này cùng với sự tích hợp dịch vụ, triển
khai những dịch vụ mới, kết nối nhiều mạng với nhau, như mạng di động với
mạng Internet đã đặt ra vấn đề thiếu tài nguyên dùng chung. Việc sử dụng hệ
thống địa chỉ hiện tại cho mạng Internet là IPv4 sẽ không thể đáp ứng nổi sự phát
triển của mạng lưới Internet toàn cầu trong thời gian sắp tới. Do đó nghiên cứu,
triển khai ứng dụng một phương thức đánh địa chỉ mới nhằm khắc phục hạn chế
này là một yêu cầu cấp thiết.
Qua việc nghiên cứu , tìm tòi và được sự hướng dẫn tận tình của Thầy
ThS Phan Anh Phong đã giúp em xây dựng một đề tài “Tổng quan về IPv6, cơ
chế chuyển đổi IPv4 lên IPv6 và triển khai một số dịch vụ mạng trên nền
của IPv6” làm đồ án tốt nghiệp.

9


PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ IPV6, CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI IPV4 LÊN IPV6
….

….

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ IPV6

1.1 Giới thiệu chung về IPv6
IPv6 tên viết tắt của Internet Protocol version 6 là tập những đặc tả về
nâng cấp IP phiên bản 4( IPv4 ), nó còn được coi là giao thức Internet thế hệ mới
và được thiết kế để những gói thông tin được định dạng cho IPv4 hay IPv6 đều

có thể làm việc được. Những giới hạn về dung lượng địa chỉ và tốc độ tìm đường
thấp của IPv4 đã thúc đẩy việc phát triển IPv6, với dung lượng 128 bit và cách
định địa chỉ đơn giản hơn, giao thức mới sẽ giải quyết phần nào những vấn đề
hạn chế trên. Các tính năng được tăng cường khác là mã hóa 64 bit và tự động
cấu hình được thiết kế sẵn của địa chỉ IP.
IPv4 đang được sử dụng hiện tại có 32 bít, không gian địa chỉ là 232 địa
chỉ, chia thành 4 Octet, mỗi Octet có 8 bit, tương đương 1 byte, các Octet tách
biệt nhau bằng dấu chấm (.) bao gồm có 5 lớp A, B, C, D, E và có 3 thành phần
chính là:
Class bits

Net ID

Host ID

- Class bits: bít nhận dạng lớp
- Net ID: địa chỉ của mạng
- Host ID: địa chỉ của máy chủ.
Ví dụ về:
IPv4: có dạng địa chỉ là 192.168.10.1
IPv6: có dạng địa chỉ là 2001: f67: : 1984: 68af
Sự khác nhau đáng kể nhất giữa IPv4 và IPv6 là chiều dài của địa chỉ nguồn và
địa chỉ của chúng. Việc chuyển sang sử dụng IPv6 là do ngày càng thiếu về số
địa chỉ IP. Giao thức IPv6 này có một không gian địa chỉ lớn hơn so với giao
thức IPv4.
IPv6 có những đặc điểm sau:
• 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
10

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.
• Địa chỉ 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 qủa, phân cấp và có thể tổng quát hoá 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 hoá:
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 dạng header
mới của 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 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 tổ được quảng bá bởi router cục bộ.
Thậm trí 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 thủ công.
• 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.

• Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS:
Lưu thông trên mạng được phân thành các luồng cho phép sử lý mức ưu tiên
khác nhau tại các router.
• Hỗ trợ tôt hơn tính năng di động:
Khả năng di động MobileIP tận dụng được các ưu điểm của IPv6 so với IPv4.
• Khả năng mở rộng:
11


Thiết kế của IPv6 có dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng thời dễ
dàng mở rộng khi có nhu cầu.

1.2 Cấu trúc của IPv6
Về cấu trúc của IPv6 thì gồm 3 loại chính sau đây:
1.2.1 Unicast Address:
Là địa chỉ đơn hướng, dùng để nhận dạng từng Node một ( Node – điểm nút
là tập hợp các thiết bị chuyển mạch nằm ở trung tâm như router ), cụ thể là một
gói số liệu được gửi tới một địa chỉ đơn hướng sẽ được chuyển tới Node mang
địa chỉ đơn hướng Unicast đó. Trong loại địa chỉ này có các kiểu địa chỉ sau:
• Local – use unicast address: Là địa chỉ đơn hướng dùng nội bộ, được sử
dụng cho một tổ chức có mạng máy tính riêng chưa nối với mạng Internet toàn
cầu hiện tại nhưng sẵn sàng nối được khi cần.
Địa chỉ này phân chia thành hai kiểu là: Link Local – nhận dạng đường kết
nối nội bộ và Site Local – nhận dạng trong phạm vi nội bộ (có thể có nhiều nhóm
Node – Subnet).
128 bít
10 bit
1111 1110 10

54 bit

0000 0…0000

64 bit
Interface ID

Hình 1: Cấu trúc địa chỉ của Link - Local
10 bit
38 bit
1111 1101 1 0000 0…0

16 bit
Subnet ID

64 bit
Interface ID

Hình 2: Cấu trúc địa chỉ của Site Local
Các bit đầu tiên ( trong trường hợp này là 10 bit ) tương tự như các bit nhận dạng
lớp địa chỉ Class bit của IPv4 nhưng ở IPv6 Prefix dùng để phân biệt các loại,
các kiểu địa chỉ khác nhau trong IPv6. Cả hai trường hợp nêu trên thì trường
Interface ID dùng để nhận dạng thiết bị như Router và đều sử dụng cùng tên
miền.
• IPX Address: Trao đổi các gói số liệu giữa các mạng, IPX được chuyển
qua IPv6 theo dạng sau:

7 bit

121 bit
12

0000 010

To be define

Hình 3: Cấu trúc địa chỉ IPX
• IPv6 Address with embedded IPv4: Là địa chỉ IPv6 gắn kèm địa chỉ
IPv4, đây là một cấu trúc quan trọng trong bước chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang
địa chỉ IPv6 và có hai loại sau:
- Kiểu địa chỉ “ IPv4 tương thích với IPv6 ”: những Node mang địa chỉ
IPv6 sử dụng kiểu địa chỉ này để tải địa chỉ IPv4 ở 32 bit sau như vậy mới kết
nối được với các Node mang địa chỉ IPv4.
80 bit
000…000

16 bit
0000

32 bit
IPv4 address

Hình 4: Cấu trúc địa chỉ IPv4 tương thích với IPv6
- Kiểu địa chỉ “ IPv4 giả làm IPv6 ” còn gọi là cơ chế 6to4: Những Node
mang địa chỉ IPv4 sử dụng kiểu địa chỉ này để tương thích với IPv6 có vậy mới
kết nối được với các Node mang địa chỉ IPv6.
80 bit
000…000

16 bit
FFFF

32 bit
IPv4 address

Hình 5: Cấu trúc của địa chỉ IPv4 giả làm IPv6
Sự khác nhau của hai kiểu địa chỉ này là 16 bit của kiểu thứ nhất giá trị tất cả các
bit đều = 0, còn kiểu thứ hai giá trị tất cả các bit đều = 1( mã Hexal là FFFF ).
• Aggregate Global Unicast Address: Là địa chỉ đơn hướng trên mạng
toàn cầu. Kiểu địa chỉ này được thiết kế để cho cả ISP hiện tại và tương lai, ISP
trong tương lai có quy mô lớn hơn như là các Internet Carrier. Trường hợp này
được gọi là các trung tâm chuyển đổi ( Exchanges ) trên Internet, cung cấp khả
năng truy nhập và dịch vụ Internet cho cả khách hàng ( End use ) lẫn ISP. Hiện
tại một số công ty lớn ở Mỹ đã sử dụng quy mô này.
3 bit
FP

13 bit
TLA ID

32 bit
NLA ID

16 bit
SLA ID

64 bit
Interface ID

Hình 6: Cấu trúc địa chỉ đơn hướng trên mạng toàn cầu
Trong đó:

FT - Format Prefix: nhận dạng kiểu địa chỉ
TLA ID - Top Level Aggregate: Nhận dạng cấp cao nhất
NLA ID - Next Level Aggregate: Nhận dạng cấp tiếp theo
13


SLA ID - Site Level Aggregate: Nhận dạng cấp vùng
Interface ID: Nhận dạng Node.
1.2.2 Anycast Address
Là địa chỉ bất kỳ hướng nào, dùng để nhận dạng một “Tập hợp Node” bao
gồm nhiều Node khác nhau hợp thành, cụ thể là một gói số liệu được gửi tới một
địa chỉ bất kỳ hướng nào sẽ được chuyển tới một Node gần nhất trong tập hợp
Node mang địa chỉ Anycast đó.
Kiểu địa chỉ này cũng tương tự như Unicast nếu địa chỉ phân cho Node thì
đó là Unicast, cùng một địa chỉ đó phân cho một nhóm Node thì đó gọi là
Anycast. Vì địa chỉ Anycast dể phân cho một nhóm Node bao gồm nhiều Node
hợp thành một Subnet. Một gói số liệu gửi tới một địa chỉ Anycast sẽ được
chuyển tới một Node ( Router ) gần nhất trong Subnet mang địa chỉ đó.
N bit
Subnet Prefix

( 128 - n ) bit
0000 00…000

Hình 7: Cấu trúc địa chỉ Anycast
1.2.3 Multicast Address:
Là địa chỉ đa hướng dùng để nhận dạng một tập hợp Node bao gồm nhiều
Node khác nhau hợp thành, cụ thể là một gói số liệu được gửi một địa chỉ đa
hướng sẽ được chuyển tới tất cả các Node trong tập Node mang địa chỉ Multicast
đó.

Địa chỉ đa hướng của IPv6 để nhận dạng một tập hợp Node hay một nhóm
Node. Từng Node một trong nhóm đều có cùng địa chỉ như nhau.
8 bit
1111 1111

4 bit
Flgs

4 bit
Scop

112 bit
Group ID

Hình 8: Cấu trúc địa chỉ đa hướng
8 bit Prefix đầu tiên để nhận dạng kiểu địa chỉ đa hướng, còn 4 bit tiếp (Flgs) cho
4 cờ với giá trị là:
000T
3 bit đầu tiên còn chưa dùng đến nên = 0, còn bit thứ 4 có giá trị = T.
Nếu T = 0 có nghĩa địa chỉ này đã được NIC phân cố định.
Nếu T = 1 có nghĩa đây chỉ là địa chỉ tạm thời.
Bốn bit tiếp theo Scop có giá trị thập phân từ 0 đến 15, tính theo dãy Hexal là từ
0 đến F
14


Nếu giá trị của Scop = 1: cho Node Local
Nếu giá trị của Scop = 2: cho Link Local
Nếu giá trị của Scop = 5: cho Site Local
Nếu giá trị của Scop = 8: Organizition Local

Nếu giá trị của Scop = E: Global Scop - Địa chỉ Internet toàn cầu.
Các giá trị bit còn lại đều đang dự phòng.
Chẳng hạn như: Các mạng LAN đang dùng theo chuẩn IEEE 802 MAC ( Media
Access Control ) khi dùng IPv6 kiểu đa hướng sẽ sử dụng 32 bit cuối trong tổng
số 112 bit dành cho nhận dạng nhóm Node ( Group ID ) để tạo ra địa chỉ MAC,
80 bit còn lại chưa dùng tới phải đặt bằng 0.
8 bit
1111 1111

4 bit
Flgs

4 bit
Scop

80 bit
00000…00

32 bit
MAC Address

Hình 9: Cấu trúc địa chỉ MAC của mạng LAN
1.3 Cấu trúc của gói tin trong IPv6
Gói tin trong IPv6 được thấy như trong hình dưới đây. Mỗi gói tin bao
gồm một vùng header nền tảng bắt buộc theo sau bởi payload. Payload gồm có 2
phần: những vùng Header mở rộng tuỳ ý chọn và dữ liệu từ tầng cao hơn. Vùng
Header nền tảng chiếm giữ 40 byte, trong khi đó những vùng Header mở rộng và
dữ liệu từ tầng cao hơn chứa đến 65535 byte thông tin.

Có thể lên đến 65535 byte

40 byte
Đầu mục nền tảng

Payload

Đầu mục mở rộng
(tuỳ ý lựa chọn)

Gói dữ liệu từ tầng cao
hơn

Hình 10 : Định dạng gói tin IPv6 (IPv6 Data Packet Format)
1.3.1 Vùng nền tảng (Base Header)

15


Vùng header nền tảng trong hình 11 cho ta thấy nó có 8 trường, những trường
này mô tả như sau:
VER

PRI

Flow lable
Vùng Header
kế tiếp

Độ dài Payload

Giới hạn nhảy

Những địa chỉ nguồn
Những địa chỉ đích
Những đầu mục mở rộng Payload
+
Gói dữ liệu từ tầng cao hơn
Hình 11 : Định dạng của 1 đơn vị dữ liệu IPv6 ( Format of an IPv6 datagram)
+ Phiên bản (VER- version): Trường 4 bít này định nghĩa số phiên bản của IP.
Với IPv6 giá trị là 6.
+ Quyền ưu tiên (PRI- prority): Trường 4 bít này định nghĩa sự ưu tiên của
những gói tin đối với sự tắc nghẽn giao thông.
+ Nhãn lưu lượng (Flow lable): Nhãn lưu lượng là một trường 3 byte – 24 bit
được thiết kế để cung cấp sự điều khiển đặc biệt đối với những lưu lượng đặc
biệt của dữ liệu.
+ Độ dài Payload (Payload Length): Trường độ dài Payload 2 byte này được
định nghĩa độ dài tổng cộng của đơn vị dữ liệu IP trừ vùng Header nền tảng.
+ Vùng Header kế tiếp (Next Header): Vùng Header kế tiếp là 1 trường 8 bít
định nghĩa 1 đầu mục mà theo sau vùng Header nền tảng trong đơn vị dữ liệu.
Vùng header kế tiếp là 1 trong những vùng mở rộng tuỳ ý lựa chọn được sử dụng
bởi IP hoặc vùng Header cho 1 giao thức tầng cao hơn như UDP hay TCP. Mỗi
vùng Header mở rộng lại có chứa trường này. Bảng sau cho chúng ta thấy những
giá trị của vùng Header kế tiếp.
Mã số
0
2
6
17
43
44

Vùng Header kế tiếp
Tuỳ chọn nhảy từng bước một
ICMP
TCP
UDP
Routing nguồn
Sự phân miếng
16


50
51
59
60

Payload bảo mật mã hoá
Sự chứng thực
Trống ( Không vùng Header kế tiếp)
Tuỳ chọn đích
Hình 12: Những giá trị của vùng Header kế tiếp

- Giới hạn nhảy ( Hot Limit): Trường giới hạn nhảy 8 bít này phục vụ cho mục
đích tương tự trường TTL trong IPv4.
- Địa chỉ nguồn( Source Address): Trường địa chỉ nguồn là 1điạ chỉ Internet 16
byte (128 bit) mà xác minh nguồn bản gốc của đơn vị dữ liệu. Địa chỉ đích (
Destination Address): Trường địa chỉ đích là 1 địa chỉ Internet 16 byte ( 128 bit)
mà thường xác minh đích cuối cùng của đơn vị dữ liệu. Tuy nhiên nếu router
nguồn được sử dụng thì trường này sẽ chứa địa chỉ của router kế tiếp.
+ Quyền ưu tiên (Priority): Trường quyền ưu tiên của gói tin IPv6 định nghĩa

quyền ưu tiên của từng gói tin có quan hệ với những gói tin khác trong cùng 1
nguồn. Ví dụ khi 1 trong 2 đơn vị dữ liệu liên tiếp phải bị loại bỏ đi vì chật chội,
đơn vị dữ liệu có quyền ưu tiên nhỏ hơn sẽ bị loại bỏ. IPv6 chia giao thông
(traffic) làm 2 loại: điều khiển tắc nghẽn (congestion- controlled) và điều khiển
không tắc nghẽn (nocongestion- controlled).
- Giao thông điều khiển tắc nghẽn ( congestion- controlled traffic): Nếu 1
nguồn tự điều chỉnh giao thông chậm lại khi có tắc nghẽn, giao thông sẽ gán cho
giao thông điều khiển tắc nghẽn. Ví dụ như giao thức TCP sử dụng giao thức cửa
sổ trượt (Sliding window protocol), có thể dễ dàng đáp ứng giao thông. Trong
giao thông điều khiển tắc nghẽn nó được hiểu là những gói tin có thể đến chậm
hoặc thậm chí mất hoặc được nhận ngoài yêu cầu. Dữ liệu điều khiển tắc nghẽn
được cấp phát quyền ưu tiên từ 0 đến 7 được thể hiện ở bảng sau:
Quyền ưu tiên
0
1
2
3
4
5
6
7

Mô tả
Không có giao thông cụ thể
Dữ liệu nền
Giao thông dữ liệu không được quan tâm
Dự trữ
Giao thông dữ liệu tham dự khối lới
Dự trữ
Giao thông tương giao

Giao thông điều khiển
Hình 13: Dữ liệu điều khiển tắc nghẽn

Có thể mô tả quyền ưu tiên như sau:
17


+ Không có giao thông cụ thể ( No specific traffic): quyền ưu tiên 0 được cấp
phát cho gói tin khi tiến trình không định nghĩa 1 ưu tiên nào. Dữ liệu nền
(Background data): nhóm này (quyền ưu tiên 1) định nghĩa dữl iệu thường xuyên
được nhận ở nền. Sự nhận tin tức là 1 ví dụ.
+ Giao thông dữ liệu không được quan tâm (unattended data tranffic): Nếu
người sử dụng đang không đợi dữ liệu sẽ được nhận, gói tin sẽ được quyền ưu
tiên 2. Email thuộc nhóm này. Một người sử dụng gửi email cho người sử dụng
khác, nhưng người nhận không biết email đó sẽ đến sớm. Thêm vào email
thường được lưu trữ trước khi được gửi đi.
+ Giao thông dữ liệu tham dự khối lớn ( Attended bulk data tranffi): Giao
thức mà chuyển phần lớn dữ liệu khi người sử dụng đang đợi nhận dữ liệu (có
thể trì hoãn) được quyền ưu tiên 4. FTP và HTTP thuộc nhóm này.
+ Giao thông tương dao (Interactive tranffic): Giao thức dạng như TELNET
cần sự tương giao với người sử dụng cấp sự tương giao với người sử dụng được
cấp ưu tiên cao thứ 2 (6) trong nhóm.
+ Giao thông điều khiển (Control traffic): Giao thông diều khiển được quyền
ưu tiên cao nhất (7) trong loại này. Giao thức routing như OSPF và RIP và giao
thức quản trị SNMP sử dụng quyền ưu tiên này.
- Giao thông điều khiển không tắc nghẽn( Noncongestion- controlled
tranffic): Kiểu này gán cho kiểu giao thông mà chờ đợi một sự hãon lại nhỏ
nhất. Loại bỏ gói tin không phải là tốt. Sự chuyển giao lại trong hầu hết tình
huống là có thể hti hành được. Nói 1 cách khác nguồn không sửa lại nó thích
nghi với sự tắc nghẽn. Audio và video thời gian thực là những ví dụ điển hình

cho dạng giao thông này.
Quyền ưu tiên từ 8 đến 15 được cấp phát cho giao thông điều khiển không
tắc nghẽn. Mặc dù ở đây không có bát kỳ một sự cấp phát chuẩn đặc biệt nào cho
loại dữ liệu này, quyền ưu tiên thường được cấp phát dự vào số lượng cảu dữ
liệu nhận có thể bị tác động bởi việc loại bỏ gói tin. Dữ liệu chứa ít sự rườm rà
(như audio và video chất lượng thấp) có thể được đưa 1 quyền ưu tiên cao hơn
(15). Dữ liệu chứa nhiều sự rườm rà (như video và audio chất lượng cao) có thể
bị đưa 1 quyền ưu tiên thấp hơn (8).
Quyền ưu tiên
8
.
.
.
15

Mô tả
Dữ liệu với nhiều sự rườm rà nhất

Dữ liệu với ít sự rườm rà nhất
Hình 14: Các quyền ưu tiên

18


Nhãn lưu lượng ( Flow Lable):
Một dãy các gói tin được gửi từ 1 nguồn riêng đến đích riêng, cần sự điều
khiển đặc biệt từ router gọi là lưu lượng của những gói tin. Sự kết hợp của địa
chỉ nguồn và giá trị của nhãn lưu lượng định nghĩa 1 cách duy nhất 1 lưu lượng
của những gói tin.
Đối vơ router 1 lưu lượng là 1 dãy các gói tin chia sẻ cùng đặc tính như là

việc di chuyển cùng 1 đường, sử dụng cùng một nguồn, có cùng kiểu an toàn
vv… Một router mà hỗ trợ sự điều khiển của nhãn lưu lượng có 1 bảng nhãn lưu
lượng. Bảng này có 1 mục vào cho mỗi nhãn lưu lượng hoạt động, mỗi mục định
nghĩa 1 dịch vụ được yêu cầu bởi nhãn lưu lượng tương ứng. Khi router nhận
được 1 gói tin nó tra cứu bảng nhãn lưu lượng của nó để tìm mục vào tương ứng
cho giá trị nhãn lưu lượng được định nghĩa trong gói tin. Sau đó nó cung cấp cho
gói tin những dịch vụ đã đề cập trong mục vào. Tuy nhiên chú ý là nhãn lưu
lượng tự nó không cung cấp thông tin cho những mục vào của bảng nhãn lưu
lượng, thông tin được cung cấp bởi những thứ khác như là tuỳ chọn nhảy từng
bước một hay những giao thức khác.
Trong hình thức đơn giản nhất của nó, 1 nhãn lưu lượng có thể được sử
dụng để tăng tốc 1 tiến trình của 1 gói tin bởi 1 router. Khi router nhận được gói
tin thay vì xem bảng tìm đường và đi đến thuật toán tìm đường để định nghĩa địa
chỉ cảu bước nhảy kế tiếp, nó có thể dễ dàng được nhìn thấy trong 1 bảng nhãn
lưu lượng cho bước nhảy kế tiếp.
Trong hình thức rắc rối hơn của nó 1 nhãn lưu lượng có thể được sử dụng
để hỗ trợ quá trình chuyển giao audio và video thời gian thực. Audio và video
thời gian thực một cách đặc biệt trong hình thức kĩ thuật số đòi hỏi những nguồn
như băng thông rộng, buffer lớn, thời gian tiến trình dài vv… Một tiến trình có
thể đặt trước chỗ cho những nguồn này trước để đảm bảo là dữ liệu thời gian
thực sẽ không bị tạm hoãn do thiếu nguồn. Sự sử dụng dữ liệu thời gian thực và
chỗ đặt trước của những nguồn đòi hỏi những giao thức khác như là giao thức
thời gian thực ( Real- Time Protocol- RTP) hay giao thức đặt trước nguồn
(Resource Reservation Protocol- RRP) trong bổ sung của IPv6.
Để cho phép những hiệu quả sử dụng của nhãn lưu lượng 3 điều luật được
đưa ra :
Nhãn lưu lượng được cấp phát cho 1 gói tin bởi 1 host gốc. Nhãn là một
số bất kì từ 1 đến 2 24 -1. Nó sẽ không sử dụng lại một nhãn lưu lượng cho 1lưu
lượng mới khi lượng dang tồn tại vẫn hoạt động.
Nếu như 1 host không hỗ trợ nhãn lưu lượng, nó sẽ đặt trường này là 0.

Nếu như 1 router không hỗ trợ nhãn lưu lượng, nó đơn giản sẽ phớt lờ đi .
Tất cả những gói tin thuộc cùng 1 lưu lượng có thể có cùng nguồn, cùng
đích, cùng sự ưu tiên và cùng những tuỳ chọn.
1.3.2 So sánh giữa vùng header của IPv4 và IPv6 :
19


- Trường độ dài vùng header đã bị loại đi trong IPv6 vì độ dài vùng header đã
được xử lý trong phiên bản này.
- Trường kiểu dịch vụ đã bị loại đi trong IPv6. Trường quyền ưu tiên và nhãn lưu
lượng cùng kiểm soát chức năng của trường kiểu dịch vụ.
- Trường độ dài tổng cộng đã bị loại đi trong IPv6 và được thay thế bằng trường
độ dài payload.
- Những trường chứng thực( identification ), Trường cờ( flag ), và những Trường
offset đã bị loại bỏ từ vùng header nền tảng trong IPv6. Chúng được đi kèm
trong vùnh header mở rộng từng miếng.
- Trường TTL được gọi là Giới hạn nhày trong IPv6.
- Trường giao thức dược thay thế bởi Trường vùng header kế tiếp.
- Vùng header checksum bị loại đi vì checksum được cung cấp bởi giao thức của
tầng cao hơn nó vì thế không cần thiết ở đây.
- Những trường tuỳ chọn trong IPv4 được trang bị như những vùng header mở
rộng trong IPv6.
1.3.3 Vùng header mở rộng
- Độ dài của vùng header được bố trí 40 byte. Tuy nhiên, để đem đến nhiều chức
năng hơn cho đơn vị dữ liệu IP vùng header nền tảng có thể cho theo sau đến 6
vùng header mở rộng. Nhiều vùng header này là những tuỳ chọn trong IPv4.
VER

PRI

Độ dài Payload

Flow label
Vùng Header kế tiếp
Địa chỉ nguồn
Địa chỉ đích

Vùng Header kế tiếp

Độ dài vùng Header

Vùng Header kế tiếp

Độ dài vùng Header

20

Giới hạn nhảy


Vùng Header kế tiếp

Độ dài vùng Header

Hình 15 : Định dạng vùng header mở rộng ( Extenion header format )
- Sáu loại vùng header đã được định nghĩa. Chúng là tuỳ chọn nhảy từng bước,
lộ trình nguồn, sự phân mảnh, sự chứng thực, Payload bảo mật mã hoá và tuỳ
chọn đích (Xem hinh 16).

Tuỳ chọn nhảy từng bước

Nguồn tìm đường
Sự phân miếng

Sự chứng thực

Những vùng
Header mở rộng

Bảo mật Payload mã hoá
Tuỳ chọn đích

Hình 16 : Những loại vùng header mở rộng (Extension header types)
1.3.3.1 Tuỳ chọn nhảy từng bước (Hop–by–hop option)
Tuỳ chọn nhảy từng bước được sử dụng khi nguồn cần chuyển thông tin
qua tất cả các router được thăm bởi đơn vị dữ liệu. Ví dụ, không chừng những
router sẽ phải bị gây ra bởi sự quản trị, sự gỡ rối hay những chức năng điều
khiển nào đó.Hay,nếu như độ dài của đơn vị dữ liệu rộng hơn thông thường là
65,535 byte, nhưng router phải có thông tin này. Hình 17 cho thấy định dạng của
vùng header kế tiếp trong một chuỗi vùng header. Độ dài vùng header định nghĩa
số byte trong vùng headerbao gồm cả trường vùng header kế tiếp). Phần còn lại
của vùng header chứa những tuỳ chọn khác nhau.

21


Vùng header nền tảng
Vùng header kế tiếp

Độ dài vùng header

Những tuỳ chọn
Phẫn còn lại của Payload
Hình 17 : Định dạng vùng header tuỳ chnj nhảy từng bước (Hop - by - hop
option header format)
Xa hơn, chỉ có 3 tuỳ chọn được định nghĩa: Pad1, PadN và jumbo payload
(Xem hình 18).
Mã số (8 bít)

Hành

C

Độ dài (8 bít)

Dữ liệu (Độ dài có thể
thay đổi)

Kiểu

2 bít
1 bít
5 bít
Hành động : sẽ thực hiện nếu tuỳ chọn không được xác nhận
00 Bỏ qua tuỳ chọn Kiểu
01 Loại bỏ đơn vị dữ liệu không có hành động nào nữa 00000 Pal1
10 Loại bỏ đơn vị dữ liệu và gửi 1 thông điệp lỗi 00001 PadN
11 Như mã 10, nhưng nếu đích không phải địa chỉ munlticast
C: (change) giá trị thay đổi tuỳ chọn 00010 jumbo payload
0 : không bị thay đổi trong vận chuyển
1 : Có thể bị thay đổi trong vận chuyển

Hình 18 : Định dạng của những tuỳ chọn của vùng header tuỳ chọn nhảy từng
bước(Format of options in a hop–by–hop option header)
Pad1: Tuỳ chọn này dài 1 byte và nó được thiết kế cho những mục đích sắp
nhóm. Một số tuỳ chọn cần phải băt đầu ở 1 bit riêng biệt trong 32 bit (xem mô
tả jumbo payload). Nếu một tuỳ chọn của sự yêu cầu này rớt chính xác là 1 byte,
Pad1 sẽ được thêm vào để làm nên sự khác biệt. Pad1 không chứa trường độ dài
tuỳ chọn mà còn không cả chứa trường dữ liệu tuỳ chọn. Nó gồm có duy nhất
trường mã tuỳ chọn với tất cả các bít được đặt là 0 ( hành động là 00, C là kiểu
22


00000). Pad1 có thể được chèn vào bất kỳ chỗ nào trong vùng header tuỳ chọn
nhảy từng bước.

Những tuỳ chọn
Pad1

Mã
00000000
~

~
Dữ liệu

Pad1
Sử dụng làm đệm
Hình 19 : Pad1
PadN: PadN giống Pad1 về ý tưởng. Sự khác nhau là PadN được sử dụng
khi 2 hay nhiều bít được cần cho việc sắp nhóm. Tuỳ chọn này gồm có 1 byte mã
tuỳ chọn, 1 byte độ dài tuỳ chọn, và một biến số những số 0 làm byte đệm. Giá

trị của mã tuỳ chọn là 1 (hành động là 00, C là 0 và kiểu là 00001). Độ dài tuỳ
chọn chứa số byte đệm.

Mã
00000001
1 byte

Độ dài

Dữ liệu
Tất cả bít 0
số byte có thể thay đổi

1 byte

Hình 20: Jumbo Payload
1.3.3.2

Lộ trình nguồn (Source Routing)

Vùng header mở rộng lộ trình nguồn kết hợp với ý tưởng của những tuỳ chọn
lộ trình nguồn chính xác và lộ trình nguồn không chính xác của IPv4. Vùng
header lộ trình nguồn chứa một số nhỏ nhất của 7 trường. Hai trường đầu tiên,
vùng header kế tiếp và độ dài vùng header, là đúng với vùng header mở rộng
nhảy từng bước.

23


Trường kiểu định nghĩa lộ trình là chính xác hoặc không chính xác. Trường

những địa chỉ còn lại chỉ ra số bước nhảy cần để tới đích. Trường mặt nạ tuyệt
đối và tương đối xác định sự chắc chắn của lộ trình. Nếu mặt nạ là tuyệt đối, lộ
trình phải theo chính xác những gì được chỉ ra bởi nguồn. Nếu thay vào mặt nạ
tương đối những router khác có thể thêm vào trong vùng header.

Vùng header kế
Dự trữ

Vùng header nền tảng
Độ dài vùng
Kiểu
Những địa chỉ
Mặt nạ tuyệt đối/ tương đối
Địa chỉ thứ nhất
Địa chỉ thứ hai

Địa chỉ cuối cùng
Phần còn lại của Payload
Hình 21 : Lộ trình nguồn (Source Routing)
Địa chỉ đích trong lộ trình nguồn không tuân theo sự định nghĩa trước đó của
chúng ta (địa chỉ cuối cùng trong đơn vị dữ liệu). Thay vào đó nó thay đổi từ
router sang router.
Thí dụ : Host muốn gửi tới 1 đơn vị dữ liệu sang host B sử dụng 1 lộ trình
riêng: A đến R1 đến R2 đến R3 đến B. Chú ý là địa chỉ đích nằm trong những
vùng header nền tảng. Nó không liên tiếp như bạn mong đợi. Thay vào đó nó
thay đổi theo từng router. Những địa chỉ trong vùng header mở rộng cũng thay
đổi theo từng router.
Nguồn: A

Nguồn: A

Đích: R1

Đích: R1

Còn lại: 3

Còn lại: 3

R2

R2

R3
B

R3
B

Nguồn: A

Nguồn: A

Đích: R1

Đích: R1

Còn lại: 3

Còn lại: 3

R2

R2

R3
B

R3
B

A

B

R1

R3

R3

24


Hình 22: Ví dụ lộ trình nguồn (Source Routing Example)
1.3.3.3 Sự phân miếng ( Fragmentation):
Ý tưởng về sự phân miếng như ở trong IPv4. Tuy nhiên nơi mà sự phân
miếng chiếm giữ không giống nhau. Ở IPv4 nguồn hoặc router cần phân miếng
nếu cỡ của đơn vị dữ liệu lớn hơn MTU của mạng vơi nhóm đơn cị dữ liệu sẽ
được đưa đi. Ở IPv6 chỉ những nguồn nguyên thuỷ mới được phân miếng. Một

nguồn phải sử dụng 1 kỹ thuật khám phá quỹ đạo MTU (Path MTU Discovery)
để tìm MTU nhỏ nhất được hỗ trợ bởi bất kỳ một mạng nào trong quỹ đạo.
Nguồn sau đó phân miếng sự khám phát này.
Nếu nguồn không sưe dụng kỹ thuật khám phá quỹ đạo MTU nó có thể phân
miếnh đơn vị dữ liệu thành những miếng cỡ 576 byte hoặc nhỏ hơn. Đây là cỡ
nhỏ nhất MTU yêu cầu cho mỗi mạng kết nối vào Internet. Hình dưới đây cho ta
thấy định dạng của vùng header mở rộng sự phân miếng:
Vùng Header nền tảng

Vùng header kế tiếp

Độ dài vùng header

Sự phân miếng bù đắp

0

M

Địa chỉ thứ nhất

Phần còn lại của Payload

Hình 23 : Sự phân miếng (Fragmentation)
1.3.3.4 Sự chứng thực (Authentication):
Vùng header mở rộng sự chứng thực có một mục đích kép: nó làm cho thông
điệp gửi có giá trị và đảm bảo sự nguyên vẹn của dữ liệu. Đầu tiên cần để người
nhận có thể chắc chắn là từ người gửi thật và không phải là từ 1 kẻ mạo danh.
Điều cuối cùng cần kiểm tra là dữ liệu không bị thay đổi trong vận chuyển bởi
hacker.

Định dạng của vùng Header mở rộng sự chứng thực được trình bày ở hình
24. Trường chỉ mục tham gia số bảo mật định nghĩa thuận toán được sử dụng
cho sự chứng thực. Trường chứng thực chứa dữ liệu chứa những dữ liệu thật
được sinh ra bởi thuật toán.

25