Nghiên cứu về vấn đề bảo mật IPv6

Đồ án tốt nghiệp

Mục lục
MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH VẼ.............................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 .......................................................1
1.1 ĐỊA CHỈ IPV6 .........................................................................................................1
1.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4 ..........................................................................12
1.3 CÁC TIÊU ĐỀ MỞ RỘNG TRONG IPV6 ........................................................13
1.4 GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN BẢN TIN ICMPV6 .............................................14
1.5 ĐỊNH TUYẾN TRÊN ĐỊA CHỈ IPV6 ................................................................17
1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG ........................................................................................19
CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH NĂNG NÂNG CAO CỦA ĐỊA CHỈ IPV6....................20
2. 1 CÁC TÍNH NĂNG NÂNG CAO CỦA ĐỊA CHỈ IPV6 ....................................20
2.2 KĨ THUẬT MULTICAST TRONG IPV6 .........................................................22
2.3 CHẤT LƯỢNG DỊCH VU QOS TRONG IPV6 ...............................................25
2.4 GIAO THỨC CẤU HÌNH TỰ ĐỘNG DHCP CHO IPV6 ...............................27
2.5 TỔNG KẾT CHƯƠNG ........................................................................................29
CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ BẢO MẬT TRONG IPV6 ...................................................30
3.1 CÁC MỐI ĐE DỌA ĐẾN BẢO MẬT IPV6 ......................................................30
3.2 NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT NÂNG CAO VỚI IPV6 ...............35
3.3 CÁC GIẢI PHÁP DỰA TRÊN IPV6 .................................................................52
3.4 TRIỂN KHAI IPV6 CHO IOT ...........................................................................54
3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG ........................................................................................58
KẾT LUẬN ..................................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................60

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang iii


Đồ án tốt nghiệp

Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên đầy đủ

Ý nhĩa

AH

Authentication Header

Header trong IPv6 nhằm đảm bảo
tính chân thực và toàn vẹn của gói
tin trong quá trình truyền

ARP

Address Resolution Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ

AS

Autonmous

Hệ tự quản tập hợp các thiết bị định
tuyến có cùng hệ quản trị
Địa chỉ đích

DA

Destination Address

DHCP

Dynamic Host Configuration Giao thức cấu hình IP tự động cho
Protocol
các máy trạm

DHCPv4

Dynamic Host Configuration DHCP phiên bản 4
Protocol

DHCPv6

Dynamic Host Configuration DHCP phiên bản 6
Protocol

ESP

Encapsulationg Security

Payload

Một kiểu header trong IPv6 nhằm
cung cấp khả năng bảo mật cho gói
tin Ipv6

ICMP

Internet Control Message
Protocol

Giao thức tạo thông điệp điều khiển
của internet

ICMPv4

Internet Control Message
Protocol version 4

ICMP phiên bản 4

ICMPv6

Internet Control Message
Protocol version 6

ICMP phiên bản 6

ID

Indentify Digital

Chứng thực số

IP

Internet Protocol

Giao thức internet

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang iv


Đồ án tốt nghiệp
IPsec

Internet Protocol Security

Thuật ngữ viết tắt
Một kiểu bảo mật trong IPv6 với hai
trường AH và ESP

IKE

Internet Key Exchange

Trao đổi khóa internet

IPv4

Internet protocol version 4

Giao thức IP version 4

IPv6

Internet protocol version 6

Giao thức IP version 6

IoT

Internet of Thing

Internet vạn vật

IGMP

Internet Group Management
Protocol

Giao thức quản lý nhóm Internet

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

MAC

Medium Access Control

Kiểm soát truy nhập môi trường
truyền thông

MTU

Maximun Transmission Unit

Đơn vị truyền dẫn cực đại

ND

Neighbor Discovery

Giao thức phát hiện Neighbor

NA

Neighbor Advertisement

Quảng bá của nút mạng lân cận

NAT

Netwwork Address
Translation

Cơ chế biên dịch địa chỉ mạng

OSPF

Open Short Path Firt

Giao thức định tuyến chọn con
đường còn mở ngắn nhất

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RA

Router Advertisement

Quảng bá của bộ định tuyến

RS

Router Solicitation

Dò tìm bộ định tuyến

RIP

Routing Information
Protocol

Giao thức thông tin định tuyến,
dùng định tuyến trên các mạng nhỏ

TCP

Transmission Control

Giao thức điều khiển truyền tải

Protocol
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang v


Đồ án tốt nghiệp

Thuật ngữ viết tắt

TTL

Time to live

Thời gian sống

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức dữ liệu người dùng

VPN

Virtual Private Network

Một kiểu mạng trong đó hai mạng
LAN đầu cuối kết nối với nhau
thông qua Internet và hoạt động như
một mạng LAN

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang vi


Đồ án tốt nghiệp

Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sự phát triển của địa chỉ IP ............................................................................. 1
Hình 1.2 Cấu trúc gói tin IPV6....................................................................................... 2
Hình 1.3 Cấu trúc địa chỉ Link-local.............................................................................. 9
Hình 1.4 Cấu trúc địa chỉ Site-local ............................................................................. 10
Hình 1.5 Phần mào đầu IPv4 ....................................................................................... 11
Hình 1.6 Mô hình thực hiện NAT của địa chỉ Ipv4....................................................... 13
Hình 2.1 Dạng thức của địa chỉ multicast .................................................................... 22

Hình 3.1 Trường hợp Firewall được đặt trước Router biên ........................................ 31
Hình 3.2 Trường hợp Firewall được đặt trong Router biên ........................................ 32
Hình 3.3 Trường hợp Firewall được đặt sau Router biên............................................ 32
Hình 3.4 Tạo khóa xác thực từ cặp khóa Public-Private ............................................. 36
Hình 3.5 IPSec chế độ Tunnel mode ............................................................................ 39
Hình 3.6 Cấu trúc gói tin IPv6 ..................................................................................... 40
Hình 3.7 Định dạng gói tin IPv6 .................................................................................. 41
Hình 3.9 Mào đầu mở rộng của địa chỉ IPv6 ............................................................... 42
Hình 3.10 IPSec trong chế độ Transport ...................................................................... 44
Hình 3.11 IPSec trong chế độ Tunnel........................................................................... 44
Hình 3.12 Định dạng mào đầu IPsec AH ..................................................................... 45
Hình 3.13 Hai chế độ xác thực của AH ........................................................................ 46
Hình 3.14 Mào đầu được xác thực trong chế độ IPv6 AH Transport .......................... 47
Hình 3.15 Mào đầu được xác thực trong chế độ IPv6 AH Tunnel ............................... 47
Hình 3.16 Mô tả AH xác thực và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu ................................. 48
Hình 3.17 Định dạng mào đầu IPsec ESP.................................................................... 49
Hình 3.19 Mào đầu được mã hóa trong chế độ IPv6 ESP Tunnel ............................... 50
Hình 3.20 Nguyên tắc hoạt động của ESP Header. ..................................................... 51
Hình 3.21 Các thách thức chính để cung cấp IoT. ....................................................... 52

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang vii


Đồ án tốt nghiệp

Danh mục bảng biểu
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 3.1

Các giá trị trường header của gói tin IPv6 ................................................... 4
Các kiểu địa chỉ của IPv6 .............................................................................. 7
Các giá trị trường mào đầu của gói tin IPv6 ............................................... 14
So sánh AH và ESP ...................................................................................... 51

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang viii


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPV6

1.1 ĐỊA CHỈ IPV6
1.1.1 Lịch sử phát triển của địa chỉ IPv6
IPv6 là một giao thức được thiết kế để xử lý tốc độ phát triển của Internet và để
đối phó với các yêu cầu đòi hỏi của các dịch vụ, di động và bảo mật end-to-end. Các
phần sau đây mô tả những hạn chế của IPv4, các tính năng chính của IPv6, và động
lực cho việc triển khai IPv6. IPv6 hứa hẹn đạt được an ninh đầu cuối, truyền thông di
động, chất lượng dịch vụ (QoS) và quản lý hệ thống đơn giản.
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.
-

Hỗ trợ tốt hơn truyền thông nhóm.
Hỗ trợ end to end dễ dàng hơn và loại bỏ toàn bộ công nghệ NAT.
Không cần phải phân mảnh, không cần trường kiểm tra phần đầu.

Hình 1.1 Sự phát triển của địa chỉ IP
1.1.2 Tính năng của IPv6
a, Chức năng cấu hình tự động của địa chỉ IPv6
Để có thể gán địa chỉ và những thông số hoạt động cho thiết bị IPv6 khi nó kết
nối vào mạng mà không cần nhân công cấu hình bằng tay, có thể sử dụng DHCPV6.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Đây được gọi là dạng thức cấu hình tự động có trạng thái (stateful autoconfiguration).
Bên cạnh đó, thiết bị IPv6 có khả năng tự động cấu hình địa chỉ và các thông số hoạt
động mà không cần có sự hỗ trợ của máy chủ DHCP. Đó là đặc điểm mới trong thế hệ
địa chỉ IPv6 được gọi là dạng thức cấu hình không trạng thái.
Cấu trúc IPv6 Header
Gói tin IPv6 có hai dạng header: header cơ bản và header mở rộng (extension
header). Phần header cơ bản có chiều dài cố định 40 byte, 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 header mở rộng.
Cấu trúc một gói tin IPv6:
Phiên bản

Phân dạng lưu lượng

Mã dòng

Chiều dài tải dữ liệu

Mào đầu tiếp theo

Giới hạn bước

Địa chỉ nguồn (128 bit)

Địa chỉ đích (128 bit)

Hình 1.2 Cấu trúc gói tin IPV6
Mặc dù trường địa chỉ nguồn và địa chỉ đích trong header IPv6 có chiều dài 128
bit, gấp 4 lần địa chỉ IPv4, song phần header của IPv6 chỉ gấp hai lần IPv4. Đó là nhờ
dạng thức của header đã được đơn giản hoá trong IPv6 bằng cách bỏ bớt đi những
trường không cần thiết và ít được sử dụng.
Những trường bỏ đi trong phần mào đầu IPv6:
 Tuỳ chọn: Một trong những thay đổi quan trọng là không còn tồn tại trường Option
trong header IPv6, do những thông tin liên quan đến dịch vụ kèm theo (vốn được
mô tả bằng trường Option trong header IPv4 được) đặt riêng trong phần header mở
rộng, đặt ngay sau header cơ bản. Vi vậy, chiều dài phần mào đầu cơ bản của IPv6

là cố định (40 byte).
 Kiểm tra header: Trong IPv4, Header Checksum là một số sử dụng để kiểm tra lỗi
trong phần header, được tính toán ra dựa trên những thông tin phần header. Do giá
trị của trường thời gian sống (Time to Live TTL) thay đổi mỗi khi gói tin được
truyền qua một bộ định tuyến (router), số kiểm tra header cần phải được tính toán
lại mỗi khi gói tin đi qua một router IPv4. IPV6 đã giải phóng bộ định tuyến khỏi
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

công việc này, nhờ đó giảm được độ trễ của gói tin IPv6 khi qua router. Do lớp
TCP phía trên lớp IP có kiểm tra lỗi thông tin nên việc thực hiện phép tính tương tự
tại tầng IP là không cần thiết và dư thừa, do vậy trường kiểm tra header được loại
bỏ khỏi phần header IPv6.
 Chiều dài header: Chiều dài phần header cơ bản của gói tin IPv6 cố định là 40
byte, do vậy không cần thiết có trường này.
 Các trường định danh, cờ, chỉ định phân mảnh: Trong IPv4, đây là những trường
phục vụ cho việc phân mảnh gói tin. Trong IPv6, thông tin về phân mảnh không
bao gồm trong header cơ bản mà được chuyển hẳn sang một header mở rộng có tên
gọi header phân mảnh. Việc thực hiện phân mảnh do ứng dụng thực hiện ngay tại
máy tính nguồn. Do vậy, các thông tin hỗ trợ phân mảnh được bỏ đi khỏi phần
header cơ bản là phần được xử lý tại các bộ định tuyến và được chuyển sang phần
header mở rộng, là phần được xử lý tại đầu cuối.
Những trường trong header IPv6 thực hiện chức năng tương tự header IPv4
 Phiên bản - 4 bit: Cùng tên với trường trong IPv4 chỉ khác giá trị thể hiện địa chỉ

phiên bản 6.
 Phân dạng lưu lượng - 8 bit: Thực hiện chức năng tương tự trường dạng dịch vụ
(Type of Service) của IPv4. Trường này được sử dụng để biểu diễn mức ưu tiên
của gói tin, ví dụ gói tin nên được truyền với tốc độ nhanh hay thông thường,
hướng dẫn thiết bị thông tin xử lý gói một cách tương ứng.
 Chiều dài tải dữ liệu - 16 bit: Trường này thay thế cho trường tổng chiều dài (Total
Length) của địa chỉ IPv4. Tuy nhiên nó chỉ xác định chiều dài phần dữ liệu. Phần
dữ liệu trong gói tin IPv6 được tính bao gồm cả header mở rộng. Với chiều dài 16
bit, trường Playload Length có thể chỉ định chiều dài phần dữ liệu của gói tin IPv6
lên tới 65,535 byte.
 Giới hạn bước - 8 bit: Thay thế trường thời gian sống (Time to live) của IPv4.
 Header tiếp theo - 8 bit: Thay thế trường thủ tục (Protocol). Trường này chỉ định
đến header mở rộng đầu tiên của gói tin IPv6 (nếu có) đặt sau header cơ bản, hoặc
chỉ định tới thủ tục lớp trên như TCP, UDP, ICMPV6 khi trong gói tin IPv6 không
có phần header mở rộng. Nếu sử dụng để chỉ định thủ tục lớp trên, trường này sẽ có
giá trị tương tự như trường Protocol của IPv4.
 Địa chỉ nguồn: Địa chỉ nguồn chiều dài là 128 bit.
 Địa chỉ đích: Địa chỉ đích chiều dài là 128 bit.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Trường thêm mới của header ipv6:
 Nhãn dòng: Trường Flow Label có chiều dài 20 bit, là trường mới được thiết lập
trong IPv6. Trường này được sử dụng để chỉ định rằng gói tin thuộc một dòng nhất

định giữa nguồn và đích, yêu cầu bộ định tuyến IPv6 phải có cách xử lý đặc biệt.
Flow Label được dùng khi muốn áp dụng chất lượng dịch vụ (Quality of Service QOS) không mặc định.
Ví dụ: QOS cho dữ liệu thời gian thực (thoại, video). Bằng cách sử dụng trường
này, nơi gửi gói tin có thể xác định một chuỗi các gói tin, ví dụ gói tin của dịch vụ
thoại VoiIP thành 1 dòng. và yêu câu chất lượng dịch vụ cụ thể cho dòng đó. Theo
mặc định, flow Label được đặt giá trị 0. Có thể có nhiều dòng giữa nguồn và đích,
sẽ được xác định bởi những giá trị tách biệt của Flow Label. Các giá trị trường
header tiếp theo của gói tin IPV6:
Bảng 1.1 Các giá trị trường header của gói tin IPv6

Giá trị

Các dạng header mở rộng của IPv6

0

Từng bước (hop-by-hop)

43

Định tuyến (routing)

44

Phân mảnh (Fragment)

50

Mã hóa (Encapsulating Security Playload - ESP)

51

Xác thực (Authentication Header - AH)

60

Đích (Destination)

Hiện nay, có sáu dạng header mở rộng tương ứng sáu dịch vụ đang được định
nghĩa. Đó là: từng bước (Hop-By-Hop), đích (Destination), định tuyến (Routing), phân
mảnh (Fragment), xác thực (Authentication Header - AH). và mã hoá (Encapsulating
Security Playload - ESP). Thứ tự các header mở rộng trong gói tin được đặt theo một
quy tắc nhất định.
Các dạng header mở rộng của IPv6:
 Từng bước: Hop-by-Hop là mào đầu mở rộng được đặt đầu tiên ngay sau header cơ
bản. Header này được sử dụng để xác định những tham số nhất định tại mỗi bước
trên đường truyền dẫn gói tin từ nguồn tới đích. Do vậy sẽ được xử lý tại mọi bộ
định tuyến trên đường truyền dẫn gói tin.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

 Đích: Header mở rộng đích được sử dụng để xác định các tham số truyền tải gói tại
đích tiếp theo hoặc đích cuối cùng trên đường đi của gói tin.
- Nếu trong gói tin có header mở rộng định tuyến, thì header mở rộng đích mang thông

tin tham số xử lý tại mỗi đích.
- Nếu trong gói tin không có header mở rộng định tuyến, thông tin trong header mở
rộng đích là tham số xử lý tại đích cuối cùng.
 Định tuyến: Header mở rộng định tuyến đảm nhiệm xác định đường dẫn định tuyến
của gói tin. Nếu muốn gói tin được truyền đi theo một đường xác định, chứ không
tuỳ thuộc vào việc lựa chọn đường đi của các thuật toán định tuyến. Node IPv6
nguồn có thể sử dụng header mở rộng định tuyến để xác định đường đi, bằng cách
liệt kê địa chỉ của các bộ định tuyến mà gói tin phải đi qua. Các địa chỉ thuộc danh
sách này sẽ dùng làm địa chỉ đích của gói tin IPv6 theo thứ tự được liệt kê và gói
tin sẽ được gửi từ router này đến router khác, theo danh sách liệt kê trong header
mở rộng định tuyến.
 Phân mảnh: Header mở rộng phân mảnh mang thông tin hỗ trợ cho quá trình phân
mảnh và tái tạo gói tin IPv6. Header mở rộng phân mảnh được sử dụng khi nguồn
IPv6 gửi đi gói tin lớn hơn giá trị MTU (Maximum Transmission Ung) nhỏ nhất
trong toàn bộ đường dẫn từ nguồn tới đích. Trong hoạt động của địa chỉ IPv4 mọi
bộ định tuyến trên đường dẫn cần tiến hành phân mảnh gói tin theo giá trị của
MTU đặt cho một giao điện. Tuy nhiên, chu trình này áp đặt một gánh nặng lên
router. Bởi vậy trong địa chỉ IPv6, router không thực hiện phân mảnh gói tin. Việc
này được thực hiện tại nguồn gửi gói tin.
 Mã hoá: lPsec (Internet Protocol Security) là phương thức mã hóa bảo mật dữ liệu
tại tầng IP được sử dụng phổ biến (ví dụ khi thực hiện mạng riêng ảo VPN). Trong
thế hệ địa chỉ IPv4, khi có sử dụng lpsec trong bảo mật kết nối dạng đầu cuối - đầu
cuối. thông tin hỗ trợ bảo mật và mã hóa được đặt trong trường tuỳ chọn của
header IPv4. Trong hoạt động của địa chỉ IPv6, thực thi IPsec được coi là một đặc
tính bắt buộc. Tuy nhiên, lPsec có thực sự được sử dụng trong giao tiếp hay không
tùy thuộc vào từng trường hợp. Khi IPsec được sử dụng, gói tin IPv6 cần có các
dạng header mở rộng xác thực và mã hoá. Header mở rộng xác thực dùng để xác
thực và bảo mật tính đồng nhất của dữ liệu. Header mở rộng mã hoá dùng để xác
định những thông tin liên quan đến mã hoá dữ liệu.
b, Tích hợp IPSec trên IPv6

Bảo mật IP (IPsec) là một bộ các giao thức Internet Protocol (IP) thông tin liên
lạc bằng cách chứng thực người gửi và cung cấp bảo vệ toàn vẹn cộng với tùy chọn
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

bảo mật cho dữ liệu được truyền. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng hai
phần đầu mở rộng: Encapsulating Security Payload (ESP) và Header xác thực (AH).
Việc đàm phán, quản lý IPsec và khóa bí mật liên quan được xử lý bởi các giao thức
Internet Key (IKE). Tuy nhiên, việc sử dụng nó là không cần thiết. IPsec cũng được
chỉ định để đảm bảo cho các giao thức IPv6.
c, Chất lượng dịch vụ (QoS) trên IPv6
QoS cung cấp các tùy chọn mạng nâng cao dựa trên chính sách để ưu tiên việc
cung cấp các thông tin.
Hiện tại việc triển khai IPv4 và IPv6 sử dụng các khả năng tương tự như QoS,
như dịch vụ phân biệt và các dịch vụ tích hợp. Trong header IPv6 hai lĩnh vực có thể
được sử dụng cho QoS, Class giao thông và các lĩnh vực Label lưu lượng. The Flow
Label lĩnh vực mới và lớp giao thông mở rộng lĩnh vực trong tiêu đề IPv6 cho phép
hiệu quả hơn và tốt hơn sự khác biệt của các loại khác nhau của lưu lượng truy cập.
The Flow Label lĩnh vực mới có thể chứa một nhãn xác định hoặc ưu tiên lưu lượng
gói tin nhất định chẳng hạn như tiếng nói qua IP (VoIP) hoặc hội nghị truyền hình.
So sánh các vấn đề khi triển khai IPv4 và IPv6
IPv6 là một giao thức Internet mới được thiết kế nhằm đáp ứng các yêu cầu về
phát triển các dịch vụ mới và mở rộng không gian địa chỉ trên mạng Internet, đồng
thời khắc phục những hạn chế khác của IPv4 hiện nay không hỗ trợ tính “mở” của giao

thức, dịch vụ QoS, các chức năng bảo mật. Tuy nhiên hai giao thức IPv4 và IPv6
không thực sự tương thích với nhau.
Mặt khác, hệ thống IPv4 đã phát triển mạnh mẽ và hiện nay đã hình thành một
mạng Internet toàn cầu có quy mô hết sức rộng lớn cả về kiến trúc mạng và dịch vụ
trên mạng. Do vậy, trong một tương lai gần không thể chuyển đổi mạng từ IPv4 sang
IPv6 được.
Để triển khai mạng IPv6 hiệu quả và thiết thực, các nhà thiết kế đã đưa ra giải
pháp là triển khai mạng IPv6 trên nền mạng IPv4. Vì xuất hiện vấn đề, một máy tính
sử dụng IPv6 khi truy cập website dùng IPv4 và ngược lại.
Có thể trong giai đoạn chuyển đổi, người sử dụng sẽ gặp thông báo site không
tồn tại, hoặc tường lửa (firewall) cài đặt trên máy của họ không nhận diện được IPv6
nên chặn hoặc khiến quá trình truy cập vào website bị chậm lại.
Tuy nhiên, thông thường các công ty triển khai IPv6 sẽ có các công cụ và phần
mềm để hỗ trợ việc giao tiếp giữa IPv4 và IPv6 trở nên thuận tiện.
1.1.3 Không gian sử dụng địa chỉ IPv6
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Phần này giới thiệu các kiểu khác nhau của địa chỉ IPv6, phạm vi và sử dụng. Chi
tiết hơn sẽ mô tả trong các phần sau.
Bảng 1.2 Các kiểu địa chỉ của IPv6

Kiểu địa chỉ
Nhúng

địa

Tiền tố nhị phân
chỉ 00...1111

Ký hiệu IPv6

1111 ::FFFF/96

IPv4

1111 1111 (96bit)

Loopback

00... 1 (128 bit)

Sử dụng
Tiền tố nhúng địa
chỉ IPv4 trong IPv6

::1/128

Địa chỉ Loopback
trên mỗi giao diện
mạng [RFC 2460]

Unicast toàn cục

001

2000::/3

Unicast toàn cục và
anycast ( phân bổ)
[RFC 4291]

Unicast toàn cục

01 - 1111 1100 0

4000::/2 - FC00 Unicast toàn cục và
::/9
anycast(không phân
bổ)

Teredo

0010 0000 0000 2001:0000::/32

Teredo [RFC 4380]

0001 0000 0000
0000 0000
Nonroutable

0010 0000 0000 2001:DB8:/32
0001 0000 1101
1011 1000

Nonroutable

6to4

0010 0000 0000 2002::/16
0010

6to4 [RFC 3056]

6Bone

0011 1111 1111 3FFE::/16
1110

Phản đối, 6bone
giao thử nghiệm,
năm 1996 đến giữa
năm 2006

Link-local unicast

1111 1110 10

Liên kết unicast địa
phương

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

FE80::/10

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp
Reversed

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6
1111 1110 11

FEC0::/10

Phản

đối,

không

gian địa chỉ trước
của
site-local,
unicast, anycast
Địa chỉ cục bộ 1111 110
IPv6

FC00::/7

Không gian địa chỉ
Unicast
Unique,

unicast và anycast

Multicast

FF00::/8

Không gian địa chỉ

1111 1111

Multicast

1.1.4 Các kiểu địa chỉ IPv6
Unicast: Địa chỉ unicast xác định một giao diện duy nhất. Trong mô hình định
tuyến, các gói tin có địa chỉ đích là địa chỉ unicast chỉ được gửi tới một giao diện duy
nhất. Địa chỉ unicast được sử dụng trong giao tiếp một - một.
Multicast: Địa chỉ multicast định danh một nhóm nhiều giao diện. Gói tin có địa
chỉ đích là địa chỉ multicast sẽ được gửi tới tất cả các giao diện trong nhóm được gắn
địa chỉ đó. Địa chỉ multicast được sử dụng trong giao tiếp một – nhiều. Trong địa chỉ
IPv6 không còn tồn tại khái niệm địa chỉ broadcast (địa chỉ quảng bá). Mọi chức năng
của địa chỉ broadcast trong IPv4 được đảm nhiệm thay thế bởi địa chỉ IPv6 multicast.
Ví dụ chức năng quảng bá trong một mạng của địa chỉ IPv4 được đảm nhiệm bằng một
loại địa chỉ multicast IPv6 có tên gọi địa chỉ multicast mọi node phạm vi một đường
kết nối (FF02::1).
Anycast: Anycast là khái niệm mới trong địa chỉ IPv6. Địa chỉ anycast cũng xác
định tập hợp nhiều giao diện. Tuy nhiên, trong mô hình định tuyến, gói tin có địa chỉ
đích anycast chỉ được gửi tới một giao diện duy nhất trong tập hợp. Giao diện đó là
giao diện gần nhất theo khái niệm của thủ tục định tuyến.
1.1.5 Các vùng địa chỉ IPv6
Địa chỉ phục vụ cho giao tiếp trên một đường kết nối (địa chỉ Link-local)

Trong IPv6 các node trên cùng một đường kết nối coi nhau là các node lân cận
(neighbor). Trong mô hình hoạt động của IPv6, giao tiếp giữa các node lân cận trên
một đường kết nối là vô cùng quan trọng. IPV6 đã phát triển một thủ tục mới, tên gọi
Neighbor Discovery (ND) là một thủ tục thiết yếu, phục vụ giao tiếp giữa các node

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

trên cùng một đường kết nối. Địa chỉ Link-local sử dụng trong các quy trình mà thủ
tục ND phụ trách.
Địa chỉ Link-local là loại địa chỉ phục vụ cho giao tiếp nội bộ giữa các node IPv6
trên cùng một Ethernet. IPV6 được thiết kế với tính năng "plug-and-play", tức khả
năng cho phép thiết bị IPv6 tự động cấu hình địa chỉ và các tham số phục vụ cho giao
tiếp bắt đầu từ trạng thái chưa có thông tin cấu hình nào. Tính năng đó có được là nhờ
node IPv6 luôn có khả năng tự động cấu hình nên một dạng địa chỉ sử dụng cho giao
tiếp nội bộ. Đó chinh là địa chỉ Link-local.
Địa chi Link-local luôn được node IPv6 cấu hình một cách tự động khi bắt đầu
hoạt động, ngay cả khi không có sự tồn tại của mọi dạng địa chỉ unicast khác. Địa chỉ
này có phạm vi trên một đường kết nối (một Ethernet), phục vụ cho giao tiếp giữa các
node lân cận. Sở dĩ một node IPv6 có thể tự động cấu hình địa chỉ Link-local là do
node IPv6 có khả năng tự động cấu hình 64 bit định danh giao diện.
Địa chỉ Link-local được tạo nên từ 64 bit định danh giao diện (interface ID) và
một tiền tố (prefix) quy định sẵn cho địa chỉ Link-local là FE80::110.
Khi không có router (bộ định tuyến), các node IPv6 trên một đường kết nối sẽ sử

dụng địa chỉ Link-local để giao tiếp với nhau. Phạm vi của dạng địa chỉ này là trên một
đường kết nối.
10 bit

1111 1110 10

54 bit

000…000

64 bit

Định danh giao diện
(Interface IP)

Hình 1.3 Cấu trúc địa chỉ Link-local
Địa chỉ Link-local bắt đầu bởi 10 bit tiền tố FE80::110, theo sau bởi 54 bit 0.64
bit còn lại là định danh giao diện (lnterface ID).
Địa chỉ phục vụ cho giao tiếp phạm vi một mạng (địa chỉ site-local)
Trong thời kỳ ban đầu của IPv6, dạng địa chỉ IPv6 site-local được thiết kế với
mục đích sử dụng trong phạm vi một mạng, tương đương với địa chỉ dùng riêng
(private) của IPv4. Tính duy nhất của dạng địa chỉ này được đảm bảo trong phạm vi
một mạng dùng riêng (ví dụ một mạng văn phòng, một tổ hợp mạng văn phòng của
một tổ chức). Các router biên IPv6 không chuyển tiếp gói tin có địa chỉ site-local ra
khỏi phạm vi mạng riêng của tổ chức. Do vậy, một vùng địa chỉ site-local có thể được
dùng trùng lặp bởi nhiều tổ chức mà không gây xung đột định tuyến IPv6 toàn cầu.

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 9

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Địa chỉ site-local trong một mạng dùng riêng không thể được truy cập tới từ một mạng
khác.
Địa chỉ site-local có tiền tố FEC0::110 và có cấu trúc như trong hình sau:
10 bit

1111 1110 10

54 bit

000…000

64 bit

Định danh giao diện
(Interface IP)

Hình 1.4 Cấu trúc địa chỉ Site-local
Địa chỉ site-local bắt đầu bằng 10 bit tiền tố FEC0::110. Tiếp theo là 38 bộ 0 và
16 bit mà tổ chức có thể phân chia mạng con. Định tuyến trong phạm vi mạng của
mình, 64 bit cuối là 64 bit định danh giao diện cụ thể trong một mạng con.
Địa chỉ Site-local được định nghĩa trong thời kỳ đầu phát triển IPv6. Trong quá
trinh sử dụng IPv6 người ta nhận thấy nhu cầu sử dụng địa chỉ dạng site-local trong
tương lai phát triển của thế hệ địa chỉ IPv6 là không thực tế và không cần thiết. Do
vậy, IETF đã sửa đổi RFC3513 loại bỏ đi dạng địa chỉ site-local.

Địa chỉ định danh toàn cầu (địa chỉ Global Unicast)
Đây là dạng địa chỉ tương đương với địa chỉ IPv4 công cộng hiện đang sử dụng
cho mạng Internet toàn cầu. Tính duy nhất của dạng địa chỉ này được đảm bảo trong
phạm vi toàn cầu. Chúng được định tuyến và có thể liên kết trên phạm vi toàn bộ mạng
Internet. Việc phân bổ và cấp phát dạng địa chỉ này do hệ thống các tổ chức quản lý
địa chỉ quốc tế đảm nhiệm.
Địa chỉ tương thích (địa chỉ Compatibility)
Địa chỉ IPv6 phát triển khi mạng Internet là một thế giới kết nối IPv4. Cần có
những công nghệ phục vụ cho việc chuyển đổi từ địa chỉ ipv4 sang địa chỉ ipv6. Cũng
như những cách thức cho phép lợi dụng cơ sở hạ tầng mạng Internet IPv4 để kết nối
các mạng, hoặc các máy tính IPv6 riêng lẻ. Địa chỉ IPv6 tương thích được định nghĩa
để sử dụng trong những công nghệ chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6, bao
gồm:
Sử dụng trong công nghệ biên dịch giữa địa chỉ IPv4 - IPv6 (cho phép mạng IPv4
giao tiếp được mạng IPv6).
Sử dụng cho một hình thức chuyển đổi được gọi là "đường hầm - tunnel" trong
đó lợi dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng IPv4 để kết nối các mạng IPv6 bằng cách

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

bọc gói tin IPv6 vào trong gói tin đánh địa chỉ IPv4 để truyền đi trên mạng cơ sở hạ
tầng IPv4, sử dụng cấu trúc định tuyến IPv4.
Do phục vụ cho công nghệ chuyển đổi giữa giao tiếp IPv4 và IPv6, địa chỉ IPv6

tương thích được cấu hình từ địa chỉ IPv4 và có nhiều dạng tuỳ thuộc theo các công
nghệ chuyển đổi khác nhau. Một số dạng hiện nay đã không còn được sử dụng nữa. Có
3 dạng địa chỉ tương thích đó là địa chỉ IPv4-compatible, địa chỉ IPv4-mapped, địa chỉ
6to4.
1.1.6 Các kiểu header, định dạng và trường trong IPv6

Hình 1.5 phần mào đầu IPv4
 Phiên bản: Chỉ định phiên bản của IP.
 Chiêu dài mào đầu: Chỉ định chiều dài phần mào đầu IPv4 (đơn vị đo là khối 4
byte).
 Dạng dịch vụ: Chỉ định dịch vụ mong muốn khi truyền các gói tin qua bộ định
tuyến.
 Tổng chiều dài: Chỉ định tổng chiều dài gói tin IPv4 (cả phần mào đầu và phần dữ
liệu). Kích thước 16 bit, chỉ định rằng gói tin IPv4 có thể dài tới 65,535 byte.
 Định danh: Định danh gói tin, kích thước 16 bit. Định danh cho gói tin được lựa
chọn bởi nguồn gửi gói tin.
 Cờ: Xác định cờ cho quá trình phân mảnh, kích thước 3 bit. Có hai cờ: một xác
đinh gói tin bị phân mảnh và cờ kia chỉ định xem có thêm phân mảnh khác nữa tiếp
theo phân mảnh hiện thời hay không.
 Chỉ định phân mảnh: Chỉ đinh vị trí của phân mảnh trong phần dữ liệu của gói tin
ban đầu. Trường này có kích thước 13 bit.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

 Thời gian sống: Chỉ định số lượng kết nối tối đa mà một gói tin IPv4 có thể đi qua
trước khi bị hủy bỏ. Trường này dài 8 bit.
 Thủ tục: Xác định thủ tục lớp cao hơn gói tin sẽ được chuyển tiếp. Trường này
gồm 8 bit. Ví dụ một số giá trị: 6 là TCP, 17 là UDP, 1 là ICMP.
 Kiểm tra mào đầu: Cung cấp thông tin kiểm tra cho phần mào đầu IPv4. Kích
thước 16 bit.
 Địa chỉ nguồn: Chứa địa chỉ nguồn gửi gói tin IPv4. Kích thước 32 bit.
 Địa chỉ đích: Chứa địa chỉ ipv4 đích. Kích thước 32 bit.
 Tuỳ chọn: Chứa một hoặc nhiều hơn tùy chọn trong IPv4. Kích thước trường này
là một số nguyên lần của khối 4 byte (32 bit)
1.2

NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4
Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4
Những thập kỷ vừa qua, do tốc độ phát triển mạnh mẽ của Internet, không gian

địa chỉ IPv4 đã được sử dụng trên 60%. Những tổ chức quản lý địa chỉ quốc tế đặt mục
tiêu "sử dụng hiệu quả" lên hàng đầu.
Thời điểm không gian địa chỉ IPv4 cạn kiệt hiện đang là một vấn đề chưa thống
nhất và gây nhiều tranh cãi. Đã có nhiều dự án dự báo thời gian còn lại của địa chỉ
IPv4 căn cứ trên số liệu tiêu dùng địa chỉ IPv4 trong quá khứ. Tuy nhiên, việc gia tăng
sử dụng địa chỉ IPv4 đã làm cho biểu đồ sử dụng địa chỉ IPv4 toàn cầu ngày càng dốc.
Hạn chế về công nghệ và nhược điểm của IPv4
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 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).
Hạn chế về tính bảo mật và kết nối đầu cuối - đầu cuối
Trong cấu trúc thiết kế của IPv4 không có cách thức bảo mật nào đi kèm. IPv4

không cung cấp phương tiện hỗ trợ mã hóa dữ liệu. Kết quả là bảo mật ở mức ứng
dụng được sử dụng phổ biến, không bảo mật lưu lượng truyền tải giữa các máy. Nếu
áp dụng lPsec (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.

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Hình 1.6 Mô hình thực hiện NAT của địa chỉ IPv4
1.3

CÁC TIÊU ĐỀ MỞ RỘNG TRONG IPV6
Mào đầu cơ bản và mọi mào đầu mở rộng IPv6 đều có trường mào đầu tiếp theo

(Next Header) chiều dài 8 bit.
Trong mào đầu cơ bản, trường Next Header sẽ xác định gói tin có tồn tại mào
đầu mở rộng hay không nếu không có mào đầu mở rộng giá trị của trường sẽ xác định
phần mào đầu của tầng cao hơn (TCP hay UDP) phía trên tầng IP.
Nếu có giá trị trường Next Header chỉ ra loại mào đầu mở rộng đầu tiên theo sau
mào đầu cơ bản. Tiếp theo, trường Next Header của mào đầu mở rộng thứ nhất sẽ trỏ
tới mào đâu mở rộng thứ hai đứng kế tiếp nó. Trường Next Header của mào đầu mở
rộng cuối cùng sẽ có giá trị xác định mào đầu tầng cao hơn.
Mào đầu cơ Mào đầu định Mào

bản ipv6
tuyến
thực

đầu

Mào
đầu Mào đầu tiếp Mào đầu
tiếp theo = theo = xác thực theo = TCP
Định tuyến

xác
Mào
tiếp TCP

đầu Dữ liệu

Hình 1.7 Mào đầu mở rộng của IPV6

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6
Bảng 1.3 Các giá trị trường mào đầu của gói tin IPv6

Giá trị

Dạng mào đầu mở rộng tương ứng

0

Từng bước (Hop-By-Hop)

43

Định tuyến (Routing)

44

Phân mảnh (Fragment)

50

Mã hoá (Encapsulating Security Playload - ESP)

51

Xác thực (Authentication Header - AH)

60

Đích (Destination)

Các dạng mào đầu mở rộng của IPv6:
 Từng bước: Hop - by - Hop là mào đầu mở rộng được đặt đầu tiên ngay sau mào
đầu cơ bản. Mào đầu này được sử dụng để xác định những tham số nhất định tại

mỗi bước trên đường truyền dẫn gói tin tử nguồn tới đích.
 Đích: Mào đầu mở rộng đích được sử dụng để xác định các tham số truyền tải gói
tại đích tiếp theo hoặc đích cuối cùng trên đường đi của gói tin.
 Định tuyến: Mào đầu mở rộng định tuyến đảm nhiệm xác định đường dẫn định
tuyến của gói tin. Nếu muốn gói tin được truyền đi theo một đường xác định, chứ
không tuỳ thuộc vào việc lựa chọn đường đi của các thuật toán định tuyến.
 Phân mảnh: Mào đầu mở rộng phân mảnh mang thông tin hỗ trợ cho quá trình
phân mảnh và tái tạo gói tin IPv6. Mào đầu mở rộng phân mảnh được sử dụng khi
nguồn IPv6 gửi đi gói tin lởn hơn giá trị MTU nhỏ nhất trong toàn bộ đường dẫn từ
nguồn tới đích.
 Mã hoá: lPsec (Internet Protocol Security) là phương thức mã hóa bảo mật dữ liệu
tại tầng IP được sử dụng phổ biến.
1.4

GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN BẢN TIN ICMPV6

Trong hoạt động Internet phiên bản 6, ICMPV6 được tổ hợp với IPv6. Mọi node
hỗ trợ IPv6 phải thực thi hoàn toàn ICMPV6. ICMPV6 là phiên bản được biến đổi,
nâng cấp của ICMP trong IPv4. Trong phiên bản 4, ICMP chỉ bao gồm các thông điệp
điều khiển, hỗ trợ hoạt động mạng. Còn các quy trình hoạt động cần thiết khác được
đảm nhiệm bằng những thủ tục riêng.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Phiên bản địa chỉ IPv6 thực hiện quy chuẩn hóa các thông điệp phục vụ cho
những hoạt động, quy trình hoạt động trong mạng nội bộ. Các quy trình hoạt động,
giao tiếp giữa các node IPv6 trong một mạng nội bộ bao gồm quá trình phân giải tử địa
chỉ lớp 2 thành địa chỉ lớp 3 và nhiều quy trình khác được đảm nhiệm bằng thủ tục
mới, toàn bộ những thông điệp sử dụng trong các quá trình này là thông điệp ICMPV6.
Nếu node IPv6 tham gia vào quá trình định tuyến multicast, thì việc quản lý quan hệ
thành viên nhóm multicast được đảm nhiệm bằng thủ tục MLD (Multicast Listener
Discovery). Thủ tục này cũng sử dụng các thông điệp ICMPV6.
Do vậy, thủ tục ICMPV6 và những thông điệp ICMPV6 đóng vai trò vô cùng
quan trọng trong hoạt động của thế hệ địa chỉ IPv6. Các quy trình giao tiếp cốt yếu
giữa host với host, giữa host với router IPv6 trên một đường kết nối, vốn là nền tảng
cho hoạt động của node IPv6, đều dựa trên việc trao đổi các thông điệp ICMPV6.
1.4.1 Tổng quan ICMPv6
Gói tin ICMPv6 bắt đầu sau mào đầu cơ bản hoặc một mào đầu mở rộng của
IPv6 và được xác định bởi giá trị 58 của trường mào đầu tiếp theo trong mào đầu cơ
bản hoặc mào đầu mở rộng phía trước. Gói tin ICMPV6 bao gồm phần mào đầu của
ICMPV6 và phần thông điệp.
ICMPV6 header bao gồm ba trường: dạng 8 bit, mã 8 bit và kiểm tra 16 bit. Hai
trường dạng và mã trong mào đầu ICMPV6 được sử dụng để phân loại thông điệp
ICMPV6.
 Dạng: Giá trị bộ đầu tiên của trường dạng sẽ xác định đây là thông điệp lỗi, hay
thông điệp thông tin .
 Mã: 8 bit trường mã sẽ phân dạng sâu hơn gói tin ICMPV6 định rõ đây là gói tin gì
trong từng loại thông điệp ICMPV6
 Kiểm tra: Cung cấp giá trị sử dụng để kiểm tra lỗi cho toàn bộ gói tin ICMPV6.

Hình 1.8 Cấu trúc gói tin ICMPV6
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 15

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

Cũng như ICMPV4, ICMPV6 được sử dụng để trao đổi các thông điệp điều
khiển, bao gồm những thông điệp đảm nhiệm báo cáo tình trạng hoạt động của mạng,
báo cáo lỗi, hỗ trợ chẩn đoán mạng.
1.4.2 Sự khác biệt giữa ICMPV6 và ICMPV4
Nhiều sự khác biệt tồn tại giữa ICMPV6 và ICMPV4. Chúng bao gồm sử dụng
ND để thay thế ARP, phát hiện PMTU động, và một số chức năng tự động quản lý duy
nhất với IPv6. Đặc biệt, một số những khác biệt này là:
 Giá trị Next Header: IPv6 xác định tin nhắn ICMPv6 với giá trị NH là 58. Trong
IPv4, giá trị tương ứng giao thức kế tiếp là 1.
 Neighbor Discovery (ND) thay thế ARP: ND ICMPv6 phục vụ chức năng để xác
định vị trí các vị trí bên cạnh liên kết địa phương và chức năng tương tự của ARP
với IPv4.
 Tăng PMTU: MTU yêu cầu các nút tối thiểu để xử lý theo IPv4 là 576 byte. Trong
IPv6, tất cả các liên kết phải xử lý một kích thước gói tin ít nhất là 1280 byte.
 Multicast Listener Discovery (MLD): Đây là bộ ba tin nhắn ICMPv6 tương
đương với phiên bản 2 của Internet Group Management Protocol (IGMP) cho IPv4
được sử dụng để quản lý thành viên subnet multicast. Thay vì sử dụng IGMP, IPv6
sử dụng tin nhắn ICMPv6 cho các chức năng tương tự gọi là MLD. MLD là giao
thức cho phép nghe multicast để đăng ký cho các địa chỉ multicast họ muốn nhận
được. Không giống như IPv4, IPv6 không có địa chỉ phát sóng. Trong IPv6,
multicast được sử dụng với ICMPv6 cho các ứng dụng cơ sở hạ tầng như người
hàng xóm phát hiện và tự động cấu hình trên các liên kết địa phương. IPv6 địa chỉ
multicast có khả năng mới như phạm vi, giới hạn lĩnh vực mạng, trong đó một địa
chỉ multicast được áp dụng và nhúng vào tiền tố unicast, giới hạn phạm vi của địa

chỉ phần của mạng được giải quyết bằng tiền tố đó.
ICMPv6 xác định một khuôn khổ cho các thông điệp điều khiển để cung cấp
chức năng xử lý lỗi và thành lập tham số. Một số chức năng ICMPv6 mới hoặc khác
nhau từ ICMP dưới IPv4. Ngăn xếp IPv6 có thể hoạt động mà không cần ICMPv6.
1.4.3 Cấu hình địa chỉ IPv6 tự động
Thiết bị IPv4 khi kết nối vào mạng phải được cấu hình bằng tay các thông số địa
chỉ, mặt nạ mạng, bộ định tuyến mặc định, máy chủ tên miền. Để giảm cấu hình thủ
công, máy chủ DHCP được sử dụng để có thể cấp phát địa chỉ IP và thông số cho thiết
bị IPv4 khi nó kết nối vào mạng. Địa chỉ IPv6 tiến thêm một bước xa hơn khi cho phép
một node IPv6 có thể tự động cấu hình địa chỉ và các tham số hoạt động mà không cần
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

sự hỗ trợ của máy chủ DHCPV6. Do vậy, địa chỉ IPv6 có hai phương thức tự động cấu
hình địa chỉ:
Sử dụng máy chủ DHCPV6 để cung cấp địa chỉ và thông số cho các thiết bị IPv6.
Cách thức này tương tự như việc sử dụng DHCP của địa chỉ IPv4. Tuy nhiên, việc
hướng dẫn thiết bị IPv6 nhận địa chỉ và thông số từ máy chủ DHCPV6 do router trên
đường kết nối quảng bá thông tin, không phải thực hiện cấu hình xác định bằng tay
như IPv4. Phương thức tự động cấu hình này được gọi là "tự động cấu hình có trạng
thái - stateful autoconfiguration".
Thiết bị IPv6 tự động cấu hình địa chỉ cho mình mà không cần sự hỗ trợ của máy
chủ DHCPV6. Thiết bị thực hiện cấu hình IP bắt đầu từ trạng thái chưa có thông tin hỗ
trợ cấu hình, do vậy phương thức cấu hình này được gọi là "tư động cấu hình không

trạng thái stateless autoconrguration"
1.5

ĐỊNH TUYẾN TRÊN ĐỊA CHỈ IPV6

Một trong những nguyên lý thiết kế của IPv6 là các trạm phải hoạt động chính
xác ngay cả khi nó biết rất ít thông tin về mạng. Trên thực tế các trạm không giống
router, không lưu trữ bảng định tuyến và thường không có cấu hình cố định. Điều đó
có nghĩa là khi khởi động. Máy trạm phải tự cấu hình, biết được thông tin về các đích
mà nó trao đổi các gói tin. Các thông tin này được lưu trữ trong bộ nhớ bằng cache.
Thông tin trên cache có khoảng thời gian tồn tại giới hạn và các thông tin hết thời
gian tồn tại sẽ được loại bỏ định kỳ để giới hạn kích thước của cache.
1.5.1 Tổng quan đặc điểm kỹ thuật
Để quyết định sẽ sử dụng entry nào trong bảng định tuyến để truyền gói tin thì
IPv6 sử dụng các quá trình sau:
 Với mỗi entry trong một bảng định tuyến, Router sẽ so sánh các bit trong tiền tố
mạng của gói tin đích với danh sách các tiền tố trong bảng định tuyến theo thứ tự
entry từ trên xuống dưới. Nó sẽ chọn ra các tuyến đường nào có tiền tố mạng phù
hợp để xử lý tiếp.
 Danh sách các tuyến đường được match sẽ được xử lý lại. Tuyến có chiều dài tiền
tố lớn nhất sẽ được chọn. Longest match route sẽ là tuyến đường tốt nhất cho đích.
Nếu nhiều entry cùng thoả mãn thì Router sẽ chọn tuyến nào có metric nhỏ nhất.
Nếu cả hai thông số trên đều trùng thì Router sẽ chọn để sử dụng.
 Nếu không tìm thấy tuyến nào match với địa chỉ đích nó sẽ gửi gói tin đến route
mặc định nếu trong bảng định tuyến có default Rroute, nếu không có router sẽ hủy

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 17

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

gói tin đó đi và gửi một thông báo lỗi ICMP Destination Unreachable-No Route to
Destination về nguồn gửi.
Với một đích bất kỳ cho trước, thì quá trình trên là kết quả của việc tìm đường
theo thứ tự sau:
 Một host route match toàn bộ địa chỉ đích.
 Một network route với prefix lớn nhất địa chỉ đích.
Kết quả của công việc này là một tuyến đường sẽ được chọn ra từ bảng định
tuyến. Tuyến đường này sẽ có interface và địa chỉ của Next Hop. Interface của NextHop sẽ được chỉ ra trong router mà router đã chọn. Đối với các router ở xa thì địa chỉ
Next-Hop được lưu trong trường Next-Hop Address. Còn với trường hợp đích là
router nối trực tiếp với nó thì địa chỉ Next-Hop là địa chỉ của router đích này và địa chỉ
này không được lưu trong trường Destination Address của packet.
1.5.2 Bảo mật cho các giao thức định tuyến
Giao thức định tuyến có những mối đe dọa như cập nhật trái phép cho một trong
hai tuyến đường IPv4 hoặc IPv6. Khả năng bảo mật đã được thiết kế cho các giao thức
định tuyến để giảm thiểu các mối đe dọa cập nhật trái phép.
RIP
RIP cho IPv4 sử dụng một cơ chế toàn vẹn dựa trên MD5, điều này đã được gỡ
bỏ từ RIPng. RIPng không cung cấp tính năng bảo đảm tính toàn vẹn.
OSPF
Bảo mật OSPFv2 trong một môi trường dual stack sẽ bảo vệ không phải giao
thức OSPFv3 cũng không phải là bảng định tuyến OSPFv3. OSPFv2 cho phép xác
thực null, dựa trên mật khẩu hoặc mã hóa bằng cách sử dụng MD5 dựa trên tính toàn
vẹn cho định tuyến cập nhật.
IS-IS và EIGRP
Cả hai IS-IS và EIGRP hỗ trợ tính toàn vẹn dựa trên MD5 đơn giản để bảo vệ các

thông tin cập nhật định tuyến IPv6, tương tự như bảo vệ cập nhật định tuyến cho IS-IS
và EIGRP cho IPv4.
BGP
Việc sử dụng BGP là một giao thức định tuyến liên AS có nghĩa là nó có thể là
mối đe dọa nghiêm trọng. Ba cơ chế tồn tại để giảm thiểu mối đe dọa đối với BGP.
Đầu tiên là việc sử dụng các tính toàn vẹn dựa trên MD5 để bảo vệ các cập nhật định
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về địa chỉ IPV6

tuyến. Cơ chế thứ hai để giảm thiểu các mối đe dọa cho BGP là GTSM. GTSM là một
cơ chế bảo mật đơn giản cho việc loại bỏ các tin nhắn giả mạo BGP dựa trên IP TTL
hoặc Limit Hop.
1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương 1 trình bày cái nhìn tổng quan về địa chỉ IPv6, các tính năng, các chức
năng cấu hình tự động của địa chỉ IPv6. Bên cạnh đó còn trình bày việc tích hợp IPsec,
chất lượng dịch vụ, không gian địa chỉ cũng như các kiểu địa chỉ IPv6.
Ngoài ra chương 1 còn trình bày những hạn chế của IPv4 như cạn kiệt địa chỉ,
hạn chế về công nghệ, hạn chế về bảo mật và các kết nối đầu cuối- đầu cuối. Các tiêu
đề mở rộng và các giao thức điều khiển bản tin và cách thức định tuyến trên địa chỉ
IPv6

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Mai – D13VT5

Trang 19