Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử viễn thông: Tìm hiểu về mạng IPV6

i

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ

NGUYỄN VĂN LƯƠNG
KHÓA: 16
HỆ ĐÀO TẠO DÂN SƯ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

TÌM HIỂU VỀ MẠNG IPV6

NĂM 2014


ii

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ

NGUYỄN VĂN LƯƠNG
KHÓA: 16
HỆ ĐÀO TẠO DÂN SƯ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 5252020109

TÌM HIỂU VỀ MẠNG IPV6

Cán bộ hướng dẫn KS.Lê Thị Thanh Huyền

NĂM 2014


iii
BỘ QUỐC PHÒNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ

ĐỘC LẬP - TƯ DO - HẠNH PHÚC

KHOA: VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ
Phê chuẩn
Ngày

tháng năm 2014

Độ mật:

CHỦ NHIỆM KHOA

Số:

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Văn Lương

Lớp: ĐTVT-16C

Khóa: 16

Ngành: Điện tư viễn thông

Chuyên ngành: Điện tử viễn thông

1. Tên đề tài:
Tìm hiểu về mạng ipv6
2. Các số liệu ban đầu: ……………………………………………………………
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
3. Nội dung bản thuyết minh:
Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính.
Chương 2: Giới thiệu về địa chỉ ipv6
Chương 3: Đặc tính và quy trình hoặt động của địa chỉ ipv6


iv

4. Số lượng, nội dung các bản vẽ và các sản phẩm cụ thể (nếu có):
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………….
5. Cán bộ hướng dẫn: KS.Lê Thị Thanh Huyền, giảng viên khoa Vô tuyến điện
tử, Học viện Kỹ thuật Quân sự.

Ngày giao: 14/06/2014

Ngày hoàn thành: 03/10/2014
Hà Nội, ngày 03 tháng 10 năm 2014

Chủ nhiệm bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

KS.Lê Thị Thanh Huyền

Học viên thực hiện
Đã hoàn thành và nộp đồ án ngày 03 tháng 10 năm 2014

MỤC LỤC


v
MỤC
LỤC............................................................................................i
DANH

MỤC

CÁC

TỪ

VIẾT

TẮT………………………………………..vii
DANH

MỤC

CÁC

BẢNG

CÁC

HÌNH

BIỂU…………………………………………..x
DANH

MỤC

ẢNH…………………………………………….x
LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………….1
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH……………………2
1.1 KHÁINIỆM MẠNG MÁY TÍNH………………………………………2
1.1.1 MÔ HÌNH TCP/IP…………………………………………………...…2
1.1.2 KẾT LUẬN CHƯƠNG…………………………………………………4
CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ IPV6……………………………..5
2.1 TỔNG QUAN……………………………………………………………...5
2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ IPV4 ..............................................................5
2.1.1.1 Nguyên nhân ra đời địa chỉ Ipv6…………………………….........6
2.1.2 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6 .......................................................................8
2.1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỊA CHỈ IPV6……………….………...............10
2.1.3.1 Biểu diễn địa chỉ Ipv6………………………………………....12
2.1.4 KHÔNG GIAN ĐỊA CHỈ....................................................................13

2.1.5 PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ IPV6...............................................................14
2.1.5.1 Địa chỉ unicast (truyền thông đơn hướng)……………………..14


vi
2.1.5.2 Địa chỉ Multicast……………………………………..…….……..18
2.1.5.3 Địa chỉ Anycast…………………………………………………21
2.1.6 LỰA CHỌN ĐỊA CHỈ MẶC ĐỊNH TRONG IPV6……………...…22
2.1.7 PHẦN ĐẦU IPV6………………………………………………........23
2.1.7.1 Những trường bỏ đi trong phần đầu Ipv6…………………….24
2.1.8 VÙNG PHẦN ĐẦU MỞ RỘNG……………………………………...25
2.1.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG……………………………………………….29
CHƯƠNG 3: ĐẶC TÍNH VÀ QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CUẢ IPV6..31
3.1 ĐẶC TÍNH CỦA ĐỊA CHỈ IPV6………………………….…………..31
3.1.1 TỔNG QUÁT CHUNG……………………………………….…..31
3.1.2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (Qos) TRONG THẾ HỆ ĐỊA CHỈ
IPV6…………………………………………………………………………...33
3.1.3 HỖ TRỢ TỐT HƠN VỀ BẢO MẬT…………………………….36
3.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN TRONG IPV6…………..……39
3.2.1 MỘT SỐ THỦ TỤC CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG ĐỊA CHỈ IPV6.
…………………………………………………………………………...39
3.2.1.1 Thủ tục điều khiển internet địa chỉ Ipv6………………………40
3.2.1.2 Thủ tục phát hiện nút mạng lân cận……………………………43
3.2.2 QUY TRINH HOẠT ĐỘNG…………………….…………...……44
3.2.2.1 Quy trình phân giải địa chỉ lớp 2 từ địa chỉ lớp 3…………….44
3.2.2.2 kiểm tra trùng lặp địa chỉ trên một đường kết nối…………….46


vii
3.2.2.3 Kểm tra khả năng kết nối được tới nút mạng lân cận………...47

3.2.2.4 Tìm kiếm bộ định tuyến trên đường kết nối (router discovery).48
3.2.2.5 Cấu hình địa chỉ một cách tự động của địa chỉ Ipv6………….49
3.2.2.6 Quy trình tìm kiếm giá tri PathMTU cho việc phân mảnh gói tin
Ipv6……….………………………………………………….………..……….51
3.2.2.7 Đánh số lại cho thiết bị Ipv6………………...………………53
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG………………………………….………………54
DANH MỤC VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng anh

Tiếng việt

AH

Authentication Phần đầu

Phần đầu nhận thực

ALG

Application Level Gateway

Cổng lớp ứng dụng

ARP

Address Resolution Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ

CIDR

Classless Inter-Domain Routing

Định Tuyến liên vùng không
phân lớp

DA

Destination Address

Địa chỉ đích

DAD

Duplicate Address Detection

phát hiện Địa chỉ trùng lặp

DHCP

Dynamic

Host

Configuration Giao thức cấu hình IP tự động

Protocol
DHCPv Dynamic
4

cho các máy trạm
Host

Configuration DHCP phiên bản 4

Protocol version 4

DHCPv Dynamic

Host

Configuration DHCP phiên bản 6

6

Protocol version 6

DNS

Domain Name System

Hệ thống tên miền

ICMP

Internet Control Message Protocol

Giao thức tạo thông điệp điều

viii
khiển của Internet
ICMPv4 Internet Control Message Protocol ICMP phiên bản 4
version 4
ICMPv6 Internet Control Message Protocol ICMP phiên bản 6
version 6
IGMP

Internet

Group

Management Giao thức quản lý nhóm

Protocol

Internet

ID

Indentify Digital

Chứng thực số

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IPSec

Internet Protocol Security

Giao thức bảo mật Internet

ISP

Internet Service Provider

Nhà Cung cấp dịch vụ Internet

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

MAC

Medium Access Control

Kiểm soát truy nhập môi
trường truyền thông

MTU

Maximum Transmission Unit

Đơn vị truyền dẫn cực đại

MLQ

Multicast Listener Query

Truy vấn đối tượng nghe lưu
lượng truyền thông nhóm

MLR

Multicast Listener Report

Báo cáo đối tượng nghe lưu
Lượng truyền thông nhóm.

MLD

Multicast Listener Done

Kết thúc nghe lưu lượng
truyền thông nhóm.

NA

Neighbor Advertisement

Quảng bá của nút mạng lân
cận.

ix
NAT

Network Address Translation

Cơ chế biên dịch địa chỉ mạng
NAT-PT

Network

Addres

Translation –Protocal. Cê chế
biên dịch địa chỉ mạng.
NS

Neighbor Solicitation

Dò tìm nút mạng lân cận OSI
OpenSystems Interconnection.
Liên kết các hệ thống mở.

PAT

Port Address Translation

Cơ chế biên dịch địa chỉ cổng

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

R

Redirect

Chuyển hướng

RA

Router Advertisement

Quảng bá của bộ định tuyến

RS

Router Solicitation

SA

Source Address

Địa chỉ nguồn

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền

Dò tìm bộ định tuyến

dẫn ToSType of Service. Loại
dịch vụ
TTL

Time to Live

UDP

User DataGram Protocol

Thời gian sống
Giao thức dữ liệu người dung

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 khác biệt giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6..................................5
Bảng 2.2 Phần đầu của địa chỉ ipv6…………………………………….20
Bảng 2.3 Gía trị trường phần đầu tiếp theo trong các phần đầu................22
Bảng 3.1 Các thông điệp báo lỗi................................................................40
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH


x
Hình 1.1 Mô hình TCP/IP ứng với mô hinh OSI…………………..
Hình 2.1 Sự phát triển của địa chỉ ip..............................................................2
Hình 2.2 Cấu trúc địa chỉ link-local...............................................................4
Hình 2.3 Cấu trúc địa chỉ site-local

Hình 2.4 Cấu trúc địa chỉ unicast toàn cầu ……………………..….…9
Hình 2.5 Cấu trúc địa chỉ ipv6 munltycast ………………..…..….…9
Hình 2.6 Cấu trúc địa chỉ anycast………………………......10
Hình 2.7 Phần đầu mở rộng địa chỉ ipv6
Hình 2.8 Những loại vùng phần đầu mở rộng..............................................11
Hình 3.1 Hỗ trợ QoS trong địa chỉ ipv6.......................................................12
Hình 3.2 Cấu trúc gói tin ICMPV6.............................................................14
Hình 3.3 Quy trình phân giải địa chỉ..........................................................14
Hình 3.4 Tự động cấu hình địa chỉ của thiết bị ipv6...................................15
Hình 3.5 Quy trình thực hiện tìm kiếm path MTU………………..…..16


LỜI MỞ ĐẦU
Đứng trước sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ truyền thông 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 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. Tuy nhiên đứng trước sự phát triển mạnh mẽ về số
lượng thiết bị mạng như vậy thì 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 với cấu trúc định tuyến tốt hơn, hỗ trợ tốt hơn cho multicast, hỗ trợ bảo mật
và di động tốt hơn. Hiện nay IPv6 đã được chuẩn hóa và từng bước đưa vào ứng
dụng thực tế trong tương lai.Vì vậy em chọn đề tài này làm đề tài nghiên cứu tốt
nghiệp.Trong nội dung đề tài này,em xin trình bày 3 chương :
Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính
Chương 2: Giới thiệu về địa chỉ IPv6
Chương 3: Đặc tính và quy trình hoạt động của địa chỉ IPv6

Trong quá trình biên soạn, đồ án không tránh khỏi có những sai sót, em mong
được sự góp ý của các Thầy giáo,Cô giáo và các bạn đọc nói chung. Em xin gửi
lời cảm ơn tới Cô giáo hướng dẫn KS Lê Thị Thanh Huyền. Em cũng xin gửi lời
cảm ơn đến các Thầy giáo trong Khoa Vô tuyến Điện tử, Học viện Kỹ thuật
Quân sự và gia đình đã hỗ trợ, tạo điều kiện và động viên em hoàn thành đồ án
này.
Chương 1


TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
1.1 Khái niệm mạng máy tính
Nói một cách ngắn gọn thì mạng máy tính là tập hợp các máy tính độc
lập được kết nối với nhau thông qua các đường truyền vật lý và tuân theo các
quy ước truyền thông nào đó.
Khái niệm máy tính độc lập được hiểu là các máy tính không có máy
nào có khả năng khởi động hoặc đình chỉ một máy khác.
Các đường truyền vật lý được hiểu là các môi trường truyền tín hiệu vật
lý (có thể là hữu tuyến hoặc vô tuyến).
Các quy ước truyền thông chính là cơ sở để các máy tính có thể
"nói chuyện" được với nhau và là một yếu tố quan trọng hàng đầu khi nói về
công nghệ mạng máy tính.
1.2 Mô hình TCP/IP

Hình 1.1Mô hình TCP/IP ứng với mô hình OSI

Mô hình TCP/IP có bốn lớp: Layer 4: lớp ứng dụng (Application), lớp vận
chuyển (Transport), lớp Internet (liên kết mạng), lớp truy xuất mạng (Network
access).
- Lớp ứng dụng: Các nhà thiết kế TCP/IP cảm thấy rằng các giao thức mức cao

nên bao gồm các chi tiết của lớp trình bày và lớp phiên. Để đơn giản, họ tạo ra
một lớp ứng dụng kiểm soát các giao thức mức cao, các vấn đề của lớp trình
bày, mã hóa và điều khiển hội thoại. TCP/IP tập hợp tất cả các vấn đề liên quan
đến ứng dụng vào trong một lớp, và đảm bảo dữ liệu được đóng gói một cách
thích hợp cho lớp kế tiếp.
- Lớp vận chuyển: Lớp vận chuyển đề cập đến các vấn đề chất lượng dịch vụ
như độ tin cậy, điều khiển luồng và sửa lỗi.
- Lớp Internet: Mục tiêu của lớp Internet là truyền các gói từ nguồn đến được
đích. Giao thức đặc trưng khống chế lớp này được gọi là IP. Công việc xác định
đường dẫn tốt nhất và hoạt động chuyển mạch gói diễn ra tại lớp này.
- Lớp truy xuất mạng: Nó cũng được gọi là lớp Host-to-Network. Nó là lớp
liên quan đến tất cả các vấn đề mà một gói IP yêu cầu để tạo một liên kết vật lý
thực sự, và sau đó tạo một liên kết vật lý khác. Nó bao gồm các chi tiết kỹ thuật
LAN và WAN, và tất cả các chi tiết trong lớp liên kết dữ liệu cũng như lớp vật lý
của mô hình OSI.
Như vậy, TCP tương ứng với lớp 4 cộng thêm một số chức năng của lớp
5 trong họ giao thức chuẩn ISO/OSI. Còn IP tương ứng với lớp 3 của mô
hình OSI.
Trong cấu trúc bốn lớp của TCP/IP, khi dữ liệu truyền từ lớp ứng
dụng cho đến lớp vật lý, mỗi lớp đều cộng thêm vào phần điều khiển của mình
để đảm bảo cho việc truyền dữ liệu được chính xác. Mỗi thông tin điều khiển
này được gọi là một header và được đặt ở trước phần dữ liệu được truyền. Mỗi
lớp xem tất cả các thông tin mà nó nhận được từ lớp trên là dữ liệu, và đặt
phần thông tin điều khiển header của nó vào trước phần thông tin này. Việc cộng
thêm vào các header ở mỗi lớp trong quá trình truyền tin được gọi là
encapsulation. Quá trình nhận dữ liệu diễn ra theo chiều ngược lại: mỗi lớp sẽ
tách ra phần header trước khi truyền dữ liệu lên lớp trên.

Mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu riêng, độc lập với cấu trúc dữ liệu
được dùng ở lớp trên hay lớp dưới của nó. Sau đây là giải thích một số khái
niệm thường gặp.
Stream là dòng số liệu được truyền trên cơ sở đơn vị số liệu là Byte.
Số liệu được trao đổi giữa các ứng dụng dùng TCP được gọi là stream,
trong khi dùng UDP, chúng được gọi là message.
Mỗi gói số liệu TCP được gọi là segment còn UDP định nghĩa cấu trúc
dữ liệu của nó là packet.
Lớp Internet xem tất cả các dữ liệu như là các khối và gọi là datagram.
Bộ giao thức TCP/IP có thể dùng nhiều kiểu khác nhau của lớp mạng dưới
cùng, mỗi loại có thể có một thuật ngữ khác nhau để truyền dữ liệu.
Phần lớn các mạng kết cấu phần dữ liệu truyền đi dưới dạng các
packets hay là các frames.
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương này cung cấp các khái niệm, các kiến thức cơ bản nhất về
mạng máy tính .Mô hình TCP/IP và ưng với mô hinh OSI .Chức năng
từng lớp trong mô hình TCP/IP.Đây là những kiến thức cơ bản rất hữu ích do
phạm vi sử dụng của mạng cục bộ là đang phổ biến hiện nay.

Chương 2
GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ IPV6
1.2.TỔNG QUAN


Internet phiên bản 6 (IPv6) là phiên bản nâng cấp của giao thức IPv4,
có nhiều thay đổi, bổ sung. Tuy nhiên những thay đổi, bổ sung này không biến
đổi bản chất cơ bản hoạt động của IP. Cấu trúc đánh địa chỉ là nơi có thể quan
sát rất rõ những khác biệt giữa IPv4 và IPv6. Địa chỉ IPv6 được thiết kế có
chiều dài 128 bít, gấp 4 lần chiều dài của địa chỉ IPv4. Cấu trúc cũng như mô
hình địa chỉ có những thay đổi lớn so với phiên bản IPv4.

2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ IPV4
Địa chỉ IP đang được sử dụng hiện tại (IPv4) có 32 bit chia thành 4 Octet
(mỗi octet có 8 bit, tương đương 1 byte) cách đếm đều từ trái qua phải bít 1 cho
đến bít 32,các octet tách biệt nhau bằng dấu chấm (.). VD 1 địa chỉ IP như sau :
196.84.156.67. Địa chỉ IP được chia thành 4 giới hạn từ 0 đến 255 (vì 255 tương
đương 11111111 ( ở hệ nhị phân ) là số lớn nhất có 8 bit.
Địa chỉ IP chia ra 5 lớp A,B,C,D,E. Hiện tại đã dung hết lớp A,B va gần
hết lớp C,còn lớp D và E tổ chức internet đang để dành cho mục đích khác
không phân, nên chúng ta chỉ nghiên cứu 3 của lớp B là 10. Lớp D có 4 bit đầu
tiên để nhận dạng là 1110, còn lớp E có 4 bit đầu tiên để nhận dạng là 1111. Do
đó địa chỉ ví dụ ở trên bắt đầu bằng 11000100 nên thuộc lớp C. Một địa chỉ IP
được phân biệt bởi hai phần, phần đầu gọi là Network ID ( địa chỉ mạng) và
phần sau là Host ID . VD đối với lớp A ( có điịa chỉ từ 0.0.0.0 đến 127.0.0.0) ,bit
thứ nhất là bit nhận dạng lơp A = 0,7 bit còn lại trong Octet thứ nhất, dành cho
dịa chỉ mạng, 3 Octet còn lại có 24 bit dành cho địa chỉ của máy chủ . Do vậy,
trên lớp A, có thể phân cho 123 mạng khác nhau, và mỗi mang có thể phân
cho 126 mạng khac nhau, và mỗi mạng có thể có tối đa 16777214 máy host.
2.1.1.1 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.
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 2.1 Sự phát triển của địa chỉ IP

2.1.3 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6
+TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 VÀ SƯ 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

cả bộ định tuyến và máy chủ gửi
gói tin

Việc phân đoạn chỉ được thực hiện
bởi máy chủ phía gửi mà không có
sự tham gia của bộ định tuyến
Không có trường kiểm tra trong

Phần đầu có chứa trường Checksum.

IPv6 Phần đầu.
Tất cả các tùy chọn có trong Phần

Phần đầu có chứa nhiều tùy chọn.

đầu
mở rộng.
Khung ARP yêu cầu được thay

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

thế bởi các thông báo dò tìm các
nút mạng truyền thông lân cận

lý.
Sử dụng giao thức IGMP để quản lý

Giao thức IGMP được thay thế

thành viên các nhóm mạng con cục

bởi các thông báo.

bộ.


Sử dụng thông báo quảng bá bộ
Sử dụng ICMP tìm kiếm định tuyến
để xác định địa chỉ cổng Gateway
mặc định phù hợp nhất, là tùy chọn.

định tuyến (Router Advertisement)
và ICMP dò tìm bộ định tuyến thay
cho ICMP tìm kiếm định tuyến , là
bắt buộc.
Trong IPv6 không tồn tại địa

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

chỉ quảng bá, thay vào đó là
địa chỉ truyền thông nhóm.

con.

Cho phép cấu hình tự động, không
Thiết lập cấu hình bằng thủ công
hoặc sử dụng DHCP.

sử dụng nhân công hay cấu hình
qua DHCP.
Địa chỉ máy chủ được lưu trong

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

DNS với mục đích ánh xạ sang
địa chỉ IPv6.

chỉ IPv4.
Hỗ trợ gói tin kích thước 576

Hỗ trợ gói tin kích thước 1280

bytes (có thể phân đoạn).

bytes (không cần phân đoạn).

Bảng 1.1 Sự khác biệt giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6
2.1.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỊA CHỈ 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:
 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.
 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.
 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.
 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.
 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.


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 xử lý mức ưu
tiên khác nhau tại các bộ định tuyến.
 Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động
Khả năng IP di động tận đụng được các ưu điểm của ipv6 so với ipv4
 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


2.1.4.1Biểu diễn địa chỉ
a. Các hệ số thập phân, nhị phân,hexa decima
Một số hexa tương ứng nhóm 4 số nhị phân. Chúng ta có thể quy đổi
qua lại giữa các hệ số nhị phân, thập phân, hexa decimal :
Hexa decimal (cơ số 16)

0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
F= 15 (thập phân) = 1111 (nhị phân)
CA82 = 2x160 + 8x161 + 10x162 + 12x163 = 51842
+ Cách viết địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 được viết dưới dạng hexa decimal. Địa chỉ IPV6 có độ dài
128 bít nhị phân. 128 bít nhị phân này được chia thành các nhóm 4 bít,
chuyển đổi viết theo dạng số hexa decimal và nhóm 4 số hexa thành một
nhóm phân cách bởi dấu “:” như trên. Kết quả, 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 :

2.1.4 KHÔNG GIAN ĐỊA CHỈ


Mở rộng không gian địa chỉ là một trong những lí do chính để phát triển
thế hệ địa chỉ IPv6. Địa chỉ IPv6 có chiều dài 128 bít, gấp 4 lần chiều dài bít của
địa chỉ IPv4. Về lý thuyết, mở rộng không gian địa chỉ từ 4 tỉ lên tới một
con số khổng lồ ( 2128 = 3,4 x 1038 ) địa chỉ. Một số nhà phân tích tính toán
và kết luận rằng, cho dù sử dụng như thế nào, chúng ta cũng không thể dùng hết
địa chỉ IPv6.
Trong chính sách quản lý địa chỉ Internet toàn cầu, mục tiêu cơ bản trong
quản lý địa chỉ IPv4 là “sử dụng hiệu quả” thì đối với IPv6, mục tiêu này không
còn được đặt lên hàng đầu, thay vào đó là “tính tổ hợp”. Song gần đây,
nhiều nhà phân tích cho rằng, quản lý địa chỉ IPv6 cần phải thắt chặt hơn, ở thời
điểm này chúng ta chưa thể lường trước được mạng Internet sẽ phát triển như
thế nào, cũng giống như tại thời điểm ban đầu của IPv4, người ta đã buông
lỏng, không quản lý chặt chẽ không gian địa chỉ. Do vậy, gần đây, các chính
sách quản lý địa chỉ IPv6 đang được điều chỉnh thích hợp hơn.
2.1.5 PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ
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.
2.1.5.1 Địa chỉ unicast (truyền thông đơn hướng)
Địa chỉ unicast có năm dạng sau đây :
Địa chỉ đặc biệt (Special address)
Địa chỉ Link-local
Địa chỉ Site-local
Địa chỉ định danh toàn cầu (Global unicast address)


Địa chỉ tương thích (Compatibility address)
Địa chỉ đặc biệt

Ipv6 sử dụng hai địa chỉ đặc biệt sau đây trong giao tiếp:
+, 0:0:0:0:0:0:0:0 hay còn được viết "::" là dạng địa chỉ “không định
danh” được sử dụng để thể hiện rằng hiện tại node không có địa chỉ. Địa chỉ “::”
được sử dụng làm địa chỉ nguồn cho các gói tin trong thủ tục kiểm tra sự trùng
lặp địa chỉ link-local và không bao giờ được gắn cho một giao diện hoặc được
sử dụng làm địa chỉ đích.
+,0:0:0:0:0:0:0:1 hay "::1" được sử dụng làm địa chỉ xác định giao diện
loopback, cho phép một node 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 link hay forward đi bởi router. Phạm vi của dạng địa chỉ này là
phạm vi node.
Địa chỉ phục vụ cho giao tiếp trên một đường kết nối (địa chỉ Link-local)

Địa chỉ link-local được sử dụng bởi các node khi giao tiếp với các node
lân cận (neighbor node) trên cùng một đường kết nối. Khi không có router, các
node IPv6 trên một đường link sẽ sử dụng địa chỉ link-local để giao tiếp với

nhau. Phạm vi của dạng địa chỉ unicast này là trên một đường kết nối (phạm vi
link).
Địa chỉ link-local luôn luôn được cấu hình một cách tự động, ngay cả khi
không có sự tồn tại của mọi loại địa chỉ unicast khác.

Hình 2.2 Cấu trúc địa chỉ link-local


Địa chỉ link-local bắt đầu bởi 10 bít prefix là FE80::/10, theo sau bởi 54 bit
64 bít còn lại là định danh giao diện (interface ID)
Địa chỉ Site-Local
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) trong ipv4 (các
vùng 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, và 192.168.0.0/16). Phạm vi tính duy nhất của
dạng địa chỉ này là phạm vi trong một mạng dùng riêng (ví dụ một mạng office,
một tổ hợp mạng office của một tổ chức...). Các router gateway ipv6 không
forward 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. Địa chỉ site-local trong một site
không thể được truy cập tới từ một site khác.

Hình 2.3 Cấu trúc địa chỉ site-local
Địa chỉ site-local luôn luôn bắt đầu bằng 10 bít prefix FEC0::/10. Tiếp
theo là 38 bít 0 và 16 bít mà tổ chức có thể phân chia subnet, định tuyến trong
phạm vi site của mình. 64 bít cuối, như chúng ta còn nhớ, luôn là 64 bít định
danh giao diện cụ thể trong một subnet.
Địa chỉ Unicast định danh toàn cầu
Phạm vi tính duy nhất của địa chỉ unicast định danh toàn cầu là toàn
bộ mạng Internet ipv6. Tuy nhiên, đối với địa chỉ ipv6, mục tiêu đầu tiên được
đặt lên hàng đầu là “tính tổ hợp”. Điều này rất dễ hiểu. Với chiều dài 128 bit,

không gian địa chỉ vô cùng rộng lớn. Nếu địa chỉ ipv6 không được tổ hợp thật