Nghiên cứu đề xuất phương án chuyển đổi địa chỉ IPV6 cho mạng internet việt nam

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ
IPV6 CHO MẠNG INTERNET VIỆT NAM

NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
MÃ SỐ:

NGUYỄN THỊ THU THUỶ

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM VĂN TIẾN

HÀ NỘI 2008


1

LỜI CẢM ƠN
Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Văn Tiến, thầy
giáo hướng dẫn khoa học, người đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo và hỗ trợ một
phần tài liệu tham khảo và đưa ra những đóng góp hết sức quý báu để tơi hồn
thành bản luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo công tác tại Khoa Điện
tử Viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà Nội đã trang bị cho tôi những kiến thức
trong suốt thời gian học tập.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các anh, chị đồng nghiệp tại Trung
tâm Internet Việt Nam (VNNIC) đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình
thiết lập mạng lưới, thu thập số liệu cũng như hoàn thiện bản luận văn.
Trân trọng cảm ơn!

Nguyễn Thị Thu Thủy

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


2

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................1
MỤC LỤC ....................................................................................................2
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..........................................................8
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................9
CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH TÀI NGUYÊN IPV4. SỰ CẤP THIẾT PHẢI
CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG IPV6 ..................................................................12
1.1. ĐỊA CHỈ IPV4 CẠN KIỆT. MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN IPV6. ...........12
1.1.1 Tình hình sử dụng nguồn địa chỉ IPv4 toàn cầu..............................12
1.1.2. Hạn chế của địa chỉ IPv4. Mục tiêu phát triển IPv6........................14
1.1.3. Mục tiêu trong thiết kế IPv6............................................................17
1.2. HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI IPV6 TOÀN CẦU...............................18
1.2.1. Tiêu chuẩn hóa IPv6........................................................................18
1.2.2. Triển khai IPv6 trong hệ thống máy chủ tên miền root và ccTLD. 18
1.2.3. Tình hình cấp phát và sử dụng tài nguyên địa chỉ IPv6 ..................19
1.2.4. Triển khai IPv6 tại một số quốc gia phát triển. ...............................20

1.2.5. Một số dự án, mạng kết nối IPv6 điển hình. ...................................23
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA ĐỊA CHỈ VÀ GIAO THỨC
IPV6
..................................................................................................26
2.1. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6..................................................................26

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


3

2.1.1. Cách thức biểu diễn địa chỉ IPv6. ...................................................26
2.1.2. Cấu trúc của một địa chỉ IPv6 .........................................................28
2.1.3. Tổng quan về phân loại địa chỉ IPv6...............................................29
2.1.4. Thống kê về các dạng địa chỉ IPv6. ................................................30
2.2. NHỮNG CẢI TIẾN TRONG THIẾT KẾ CỦA IPV6 SO VỚI IPV4. .31
2.2.1. Cải tiến phần mào đầu IPV6 ...........................................................31
2.2.2. Thay thế địa chỉ broadcast IPv4 bằng địa chỉ multicast IPv6 .........39
2.2.3. Địa chỉ Link-local và thủ tục mới cho giao tiếp nội bộ .................40
2.2.4. Tự động cấu hình địa chỉ khơng trạng thái của thiết bị IPv6. .........45
2.2.5. Tối ưu quá trình phân giải địa chỉ để tăng hiệu suất mạng .............49
2.3. ĐẶC TÍNH CỦA ĐỊA CHỈ IPV6. ........................................................50
2.4. CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI GIAO TIẾP IPV6-IPV4. .....................53
2.4.1. Dual-stack........................................................................................54
2.4.2. Công nghệ biên dịch........................................................................54
2.4.3. Công nghệ đường hầm ....................................................................54
CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ IPV6 ĐỂ ĐÁNH
GIÁ KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI IPV6. ........................................................60
3.1. XÂY DỰNG MƠ HÌNH MẠNG IPV6.................................................60
3.1.1. Lựa chọn mơ hình............................................................................60

3.1.2. Sơ đồ mạng đã thiết lập ...................................................................61
3.1.3. Quy hoạch địa chỉ............................................................................66
3.1.4. Danh mục thiết bị thử nghiệm.........................................................67
3.2. CÁC DỊCH VỤ IPV6 ĐÃ THIẾT LẬP. ...............................................68

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


4

3.2.1. Dịch vụ tên miền ............................................................................68
3.2.2. Dịch vụ web.....................................................................................70
3.2.3. Dịch vụ VoIP...................................................................................73
3.3. Kết nối mạng IPv6 đã thiết lập ra quốc tế .............................................74
3.4. Đo kiểm đánh giá so sánh hoạt động của mạng IPv6/IPv4. ..................78
3.4.1. Công cụ đo kiểm IPerf.....................................................................78
3.4.2. Đo kiểm so sánh IPv4/v6 trong mạng LAN....................................78
3.4.3. Đo kiểm so sánh IPv4/v6 qua đường hầm . ....................................80
3.4.4. Đo kiểm so sánh IPv4/v6 qua đường hầm và đường trực tiếp........81
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ IPV6 CHO
MẠNG INTERNET VIỆT NAM ..................................................................84
4.1. KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG INTERNET VIỆT NAM.........................84
4.1.1. Khảo sát hệ thống mạng lưới cơ sở hạ tầng quốc gia .....................84
4.1.1.1. Hệ thống mạng máy chủ DNS quốc gia ..................................84
4.1.1.2. Hệ thống trạm trung chuyển lưu lượng quốc gia (VNIX) .......86
4.1.2. Khảo sát hiện trạng mạng lưới ISP Việt Nam.................................87
4.1.3. Dịch vụ Internet Việt Nam, ưu nhược điểm đối với triển khai IPv688
4.1.4. Tình hình triển khai IPv6 của Việt Nam .........................................89
4.2. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ IPV6 CHO MẠNG
INTERNET VIỆT NAM. ......................................................................90

4.2.1. Nâng cấp các mạng cơ sở hạ tầng trọng yếu ...................................90
4.2.2. Phương án triển khai hỗ trợ IPv6 đối với mạng lưới của ISP .........95
KẾT LUẬN ................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................102

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


5

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu,
viết tắt

Viết đầy đủ

Giải thích

ADSL

Asymetric
Subscriber Line

Digital Đường thuê bao số bất đối xứng

APNIC

Asia
Pacific
Network Tổ chức quản lý địa chỉ IP, số

Information Centre
hiệu mạng khu vực Châu Á –
Thái Bình Dương.

ARP

Address Resolution Protocol Thủ tục phân giải địa chỉ của
IPv4.

DAD

Duplicate Address Detection Quy trình kiểm tra trùng lặp địa
chỉ của IPv6.

DHCP

Dynamic Host Configuration Thủ tục cấu hình địa chỉ động
Protocol
của IPv4.

DHCPv6 Dynamic Host Configuration Thủ tục cấu hình địa chỉ động
Protocol version 6
phiên bản 6.
IANA

Internet Assigned Numbers Tổ chức quản lý tài nguyên số
Authority
(địa chỉ IP, số protocol, số
port...) quốc tế.

ICANN

Internet Corporation
Assigned
Names
Numbers

for Tổ chức quản lý về tài nguyên
and số và tên, đồng thời quản lý hệ
thống máy chủ tên miền root
toàn cầu.

ICMPv4 Internet Control Message Thủ tục ICMP phiên bản 4.
Protocol version 4
ICMPv6 Internet Control Message Thủ tục ICMP phiên bản 6.
Protocol version 6

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


6

IETF

Internet
Taskforce

Engineering Tổ chức tiêu chuẩn hoá phục vụ
hoạt động Internet toàn cầu.

IPv4

Internet Protocol version 4

Phiên bản 4 của thủ tục Internet.

IPv6

Internet Protocol version 6

Phiên bản 6 của thủ tục Internet

ISP

Internet Services Provider

Nhà cung cấp dịch vụ truy nhập
Internet

MTU

Maximum
Unit

NAT

Network
Translation

ND

Neighbor Discovery

Thủ tục mới, đảm nhiệm các quy
trình giao tiếp nội bộ trên một
đường kết nối.

QoS

Quality of Service

Khái niệm trong truyền tải lưu
lượng, đảm bảo lưu lượng mạng
theo một chất lượng nhất định.

RFC

Request For Comments

Những tài liệu tiêu chuẩn cho
Internet, được soạn thảo và xuất
bản bởi IETF.

RIR

Regional Internet Registry

Tổ chức quản lý và phân bổ địa
chỉ IP, số hiệu mạng cấp vùng.

TCP/IP

Transmission
Control Một bộ các giao thức giao tiếp,
Protocol/Internet Protocol
phục vụ cho việc kết nối các
host trên Internet.

VPN

Virtual Private Networks

Transmission Kích thước gói tin lớn nhất có
thể truyền tải trên một đường kết
nối.
Address Công nghệ biên dịch địa chỉ
mạng.

Mạng riêng ảo

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


7

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Số lượng địa chỉ IPv4 tiêu thụ toàn cầu ..............................................13 
Bảng 1.2: Số lượng địa chỉ IPv4 tiêu thụ khu vực Châu Á – Thái Bình Dương .13 
Bảng 2.1: Bảng tóm tắt về các dạng địa chỉ IPv6 ................................................31 
Bảng 3.1: Quy hoạch địa chỉ cho mạng thử nghiệm............................................66 

Bảng 3.2: Danh mục thiết bị thử nghiệm .............................................................67 
Bảng 3.3: Trích dẫn thơng tin định tuyến IPv6 quốc tế .......................................75 
Bảng 3.4: Đo kiểm thông số của TCP trong mạng Lan .......................................79 
Bảng 3.5: Đo kiểm thông số của UDP trong mạng Lan ......................................79 
Bảng 3.6: Đo kiểm thông số của TCP qua đường hầm......................................80 
Bảng 3.7: Đo kiểm thông số của UDP trong đường hầm ....................................81 
Bảng 3.8: Đo kiểm thông số kết nối qua đường hầm và đường trực tiếp............82 

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Mơ hình thực hiện NAT của địa chỉ IPv4.................................................16
Hình 2.1: Cấu trúc thường thấy của một địa chỉ IPv6. .............................................28
Hình 2.2: Mào đầu IPv4 ............................................................................................32
Hình 2.3: Mào đầu IPv6 ............................................................................................32
Hình 2.4: Cấu trúc gói tin IPv6 .................................................................................33
Hình 2.5: Header mở rộng của địa chỉ IPv6..............................................................36
Hình 2.6: Cấu trúc địa chỉ IPv6 multicast.................................................................39
Hình 2.7: Cấu trúc địa chỉ link-local.........................................................................41
Hình 2.8: Tự động cấu hình địa chỉ của IPv6 host....................................................46
Hình 2.9: Thực hiện bảo mật kết nối giữa hai mạng trong IPv4...............................51
Hình 2.10: Thực hiện bảo mật kết nối từ thiết bị gửi đến thiết bị nhận trong IPv6..51
Hình 2.11: Cơng nghệ đường hầm ............................................................................55
Hình 2.12: Mơ hình của Tunnel Broker....................................................................58
Hình 3.1: Mơ hình mạng thử nghiệm IPv6. ..............................................................62
Hình 3.2: Mơ hình chi tiết mạng thử nghiệm IPv6. ..................................................63
Hình 3.3: website IPv6 với tên miền web.IPv6test.vnnic.vn....................................72

Hình 3.4: Truy cập website trực tiếp bằng địa chỉ IPv6 ...........................................73
Hình 3.5: Thực hiện cuộc gọi với VoIP IPv6 và log file ..........................................74
Hình 3.6: Phân tích và theo dõi tuyến kết nối IPv6 tới NTT - Nhật Bản .................76
Hình 3.7: Kết nối tới mạng IPv6 của Google............................................................77
Hình 3.8: Kết nối tới dự án Kame. ............................................................................77
Hình 4.1 : Hệ thống trạm trung chuyển lưu lượng quốc gia (VNIX) .......................86
Hình 4.2: Mơ hình mạng IPv6 Việt Nam..................................................................94
Hình 4.3: Mơ hình mạng q độ IPv6 của ISP .........................................................96
Hình 4.4: Mơ hình Tunnel Broker của ISP ...............................................................97
Hình 4.5: Kết nối tới mạng IPv4 hiện có ..................................................................98

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


9

LỜI MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Trong hơn hai thập kỷ vừa qua, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh
mẽ và trở nên vô cùng thông dụng của Internet toàn cầu với giao thức IPv4. Khởi
đầu từ những mạng nghiên cứu nhỏ đã trở thành mạng Internet toàn cầu mạnh
mẽ, to lớn, kết nối phi địa lý, phi khoảng cách, cùng với sự phát triển vũ bão của
máy tính và cơng nghệ thơng tin. Kết nối mạng đã trở nên nhanh hơn, mạnh hơn
hàng ngàn lần thời kỳ ban đầu, cùng với sự đa dạng của công nghệ truyền dẫn,
kết nối và dịch vụ cung cấp trên mạng. Khái niệm mạng thế hệ mới “Next
Generation Network” xuất hiện với xu hướng hội nhập mạng viễn thông và
Internet ngày càng trở nên rõ nét, nhằm cung cấp một nền tảng cơ sở hạ tầng duy
nhất với đa dạng dịch vụ.
Trong bối cảnh phát triển của Internet, giao thức IPv4 với 32 bít địa chỉ đã
bộc lộ một số hạn chế mà nguy cơ lớn nhất, có thể gây gián đoạn quá trình phát

triển của Internet, là sự cạn kiệt nguồn tài nguyên địa chỉ IPv4. Nguy cơ thiếu
hụt nguồn địa chỉ IPv4 và những hạn chế trong thiết kế của IPv4 thúc đẩy
Internet toàn cầu phát triển lên một tầm cao hơn của giao thức Internet, đó là
phiên bản địa chỉ và giao thức IPv6.
Kể từ năm 2003, khi tốc độ tiêu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do sự
phát triển của các loại hình dịch vụ và phương thức kết nối mạng tiêu tốn địa chỉ,
vùng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toàn cầu được quản lý bởi IANA
ngày càng vơi đi nhanh, việc IPv4 sẽ hết trở nên rõ ràng và tất yếu. Năm 2007,
toàn bộ 5 tổ chức quản lý tài nguyên địa chỉ cấp vùng (RIR) đã đồng loạt ban

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


10

hành nghị quyết thông báo địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt trong khoảng 2 đến 4 năm sau
đó và kêu gọi cộng đồng triển khai địa chỉ IPv6 để thay thế, đảm bảo sự phát
triển không gián đoạn của hoạt động Internet.
Thế hệ địa chỉ IPv6 đang được áp dụng rộng rãi và dần triển khai thực tế
trong hoạt động mạng Internet tồn cầu. Các chính sách quản lý và phân bổ địa
chỉ IPv6 đã được xây dựng và hoàn thiện từ lâu. Địa chỉ IPv6 hiện được quản lý
và phân bổ một cách ổn định như nguồn địa chỉ IPv4.
Khơng nằm ngồi xu thế chung, để có thể đảm bảo sự phát triển về mạng
lưới và dịch vụ, mạng Internet Việt Nam cần triển khai quá trình chuyển đổi sử
dụng địa chỉ IPv6 càng sớm càng tốt. Tuy nhiên, việc nghiên cứu, chuẩn bị một
phương án kỹ càng, khả thi cho quá trình chuyển đổi sẽ giúp hạn chế tối đa việc
tiêu tốn kinh phí, góp phần đảm bảo sự ổn định không tác động đến hoạt động
mạng lưới và dịch vụ hiện có.
Xuất phát từ thực tế đó, vấn đề “Nghiên cứu đề xuất phương án chuyển
đổi địa chỉ IPv6 cho mạng Internet Việt Nam” được lựa chọn làm đề tài luận

văn tốt nghiệp Cao học Điện tử Viễn thông.
2. Mục tiêu nghiên cứu của Luận văn
Luận văn được nghiên cứu nhằm mục tiêu đề xuất phương án chuyển đổi
địa chỉ IPv6 cho mạng Internet Việt Nam, dựa trên những khảo sát, thử nghiệm
thực tiễn và thông tin tổng hợp, tham khảo từ quốc tế, nhằm mở rộng nguồn tài
nguyên địa chỉ IP, đảm bảo sự phát triển ổn định của hoạt động Internet.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


11

Đối tượng nghiên cứu của đề tài chủ yếu nghiên cứu những vấn đề kỹ
thuật triển khai IPv6, công nghệ chuyển đổi, thiết lập mạng lưới thử nghiệm để
đánh giá khả năng triển khai IPv6 cho mạng Internet Việt Nam.
b.Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn sẽ tập trung vào đặc điểm kỹ thuật của
địa chỉ và giao thức IPv6, thiết lập mạng thử nghiệm cung cấp các dịch vụ IPv6
cơ bản, có kết nối quốc tế để đánh giá và đề xuất phương án chuyển đổi IPv6 cho
mạng Internet Việt Nam.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp, phân tích thơng tin.
- Nghiên cứu lý thuyết.
- Thiết lập mạng lưới, dịch vụ IPv6.
- Đo đạc, phân tích.
- Mơ tả.
5. Kết cấu của Luận văn: Nội dung chính của luận văn được trình bày trong
bốn chương.

- Chương 1: Tìnhh hình tài nguyên địa chỉ IPv4. Sự cấp thiết phải chuyển
đổi sử dụng IPv6.
- Chương 2: Đặc điểm kỹ thuật của địa chỉ và giao thức IPv6.
- Chương 3: Thiết lập mạng cung cấp dịch vụ IPv6 để đánh giá khả năng
triển khai IPv6.
- Chương 4: Đề xuất phương án triển khai IPv6 tại Việt Nam.

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


12

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH TÀI NGUYÊN IPV4. SỰ CẤP
THIẾT PHẢI CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG IPV6
1.1. ĐỊA CHỈ IPV4 CẠN KIỆT. MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN IPV6.
1.1.1 Tình hình sử dụng nguồn địa chỉ IPv4 toàn cầu
Địa chỉ IPv4 được thiết kế có chiều dài 32 bit và có thể cung cấp khoảng 4
tỉ địa chỉ cho hoạt động mạng toàn cầu. Địa chỉ IPv4 được phân bổ từ tổ chức
quản lý số cấp cao nhất (IANA) cho các tổ chức quản lý địa chỉ cấp vùng (RIR,
tại Châu Á, Thái Bình Dương là APNIC) theo đơn vị khối /8 (một khối /8 bằng
1/256 khơng gian địa chỉ tồn cầu và bao gồm 16.777.216 địa chỉ) để từ đó phân
phối cho các hoạt động Internet tồn cầu. Tồn bộ khơng gian địa chỉ IPv4 quốc
tế bao gồm 256 khối /8.
Tính đến 01/10/2008, hệ thống quản lý địa chỉ tồn cầu đang cịn 39 /8
(chiếm gần 15% không gian IPv4). Mỗi khi vùng địa chỉ của RIR còn lại nhỏ
hơn /9 (tương đương 0,5 khối /8) thì IANA sẽ cấp tiếp địa chỉ, hiện tại tối đa mỗi
lần cấp là 2 khối /8.
Trong các năm gần đây (kể từ năm 2004), trung bình trong một năm, toàn
cầu tiêu thụ khoảng 12 khối /8. Với tốc độ tiêu thụ này, cuối năm 2007, các tổ
chức quốc tế đã dự báo thời điểm cạn kiệt IPv4 là giữa năm 2012. Song gần đây,

tốc độ xin cấp địa chỉ IPv4 tăng lên rất nhanh, tốc độ cấp phát địa chỉ IPv4 của
các tổ chức quản lý địa chỉ cấp vùng ngày càng tăng cao, đến giữa năm 2008,
khoảng thời gian còn lại của IPv4 được dự báo đã bị thu ngắn lại 5 tháng. Đến

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


13

thời điểm hiện tại, chỉ còn hơn 700 ngày (vào khoảng 23/10/2011), sẽ hết địa chỉ
IPv4 để cấp phát cho các hoạt động Internet tồn cầu.
Châu Á- Thái Bình Dương là khu vực có tốc độ tiêu thụ địa chỉ IPv4 rất
lớn với tốc độ cấp phát địa chỉ càng ngày càng tăng cao.

Năm
Lượng địa chỉ
tiêu thụ (khối /8)

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Đến T10/2008

4

7

3

5

9

11

10

13

9

Bảng 1.1: Số lượng địa chỉ IPv4 tiêu thụ toàn cầu
(nguồn: www.bgpexpert.com)

Năm
Lượng địa chỉ
tiêu thụ (khối /8)

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

1.25

1.70

1.60

1.98

2.55

3.21

3.07

4.15

Đến
T10/2008
4

Bảng 1.2: Số lượng địa chỉ IPv4 tiêu thụ trong khu vực Châu Á – Thái Bình
Dương (nguồn:www.apnic.net)

Trước tình hình thực tế của nguồn địa chỉ IPv4, tổ chức quản lý địa chỉ IP
cấp vùng đã thắt chặt quy trình thẩm định xét duyệt cấp phát địa chỉ IPv4 và đặt
đồng hồ đếm ngược khoảng thời gian cịn lại của IPv4. Mơ hình phân bổ, cấp
phát các vùng IPv4 cịn lại cũng được hình thành. Theo chính sách mới được
thơng qua vào tháng 9/2008 bởi toàn thể 05 tổ chức quản lý địa chỉ cấp khu vực

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


14

(RIR) trên toàn cầu, khi nguồn địa chỉ IPv4 dự trữ của IANA đạt đến ngưỡng 05
khối /8, IANA sẽ dừng chính sách cấp phát hiện tại và chia đều cho mỗi RIR 1
khói khối /8. Khi đó, các RIR được tồn quyền xây dựng chính sách riêng của
mình trong việc cấp phát khối /8 cuối cùng.
Tại khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, APNIC sẽ khơng sử dụng khối
/8 để cấp phát cho nhu cầu sử dụng như hiện tại, mà khi đó, mỗi tổ chức bất kể
quy mô lớn nhỏ sẽ chỉ được phép xin duy nhất vùng địa chỉ IPv4 có kích thước
/22 (1024 địa chỉ). Lượng địa chỉ này khơng nhằm mục đích thỏa mãn nhu cầu
phục vụ cho cung cấp dịch vụ của các ISP mà chỉ để giúp các ISP làm công cụ

thực hiện quá trình chuyển đổi IPv4-IPv6.
Tình hình thực tế của IPv4 đặt tồn cầu trong tình trạng bắt buộc triển
khai địa chỉ IPv6 để duy trì và phát triển Internet. Tại Việt Nam, sự thắt chặt
chính sách quản lý, phân bổ địa chỉ của tổ chức quản lý địa chỉ khu vực Châu Á
– Thái Bình Dương đang khiến cho các ISP Việt Nam ngày càng khó khăn trong
việc giải trình xin mới IPv4. Một khoảng thời gian khơng lâu nữa, ISP Việt Nam
sẽ không thể xin cấp tiếp IPv4 do nguồn IP cạn kiệt. Để tiếp tục duy trì, phát
triển mạng lưới, dịch vụ, việc triển khai lập tức IPv6 là điều kiện sống còn, nhằm
hạn chế tối đa sự tác động xấu tới phát triển mạng lưới, dịch vụ của ISP Việt
Nam nói riêng, hoạt động Internet Việt Nam nói chung.

1.1.2. Hạn chế của địa chỉ IPv4. Mục tiêu phát triển IPv6.
Địa chỉ IPv4 đã đồng hành với việc phát triển như vũ bão của hoạt động Internet
trong hơn hai thập kỷ vừa qua. Gần đây, bên cạnh nguyên nhận cạn kiệt nguồn
IPv4, khiến cho toàn cầu bắt buộc triển khai IPv6 để thay thế, xu hướng hội nhập

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


15

mạng viễn thông và Internet với khái niệm mạng thế hệ mới “Next Generation
Network” đã khiến IPv4 bộc lộ một số hạn chế trong cấu trúc thiết kế.
Cấu trúc định tuyến khơng 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 thơng tin định tuyến lớn, địi hỏi bộ định tuyến phải
có dung lượng bộ nhớ lớn. IPv4 cũng yêu cầu bộ định tuyến phải can thiệp xử lý
nhiều đối với gói tin IPv4, ví dụ thực hiện phân mảnh, điều này tiêu tốn CPU của
bộ định tuyến 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 địa chỉ IPv4 khơng có cách thức bảo mật nào đi kèm.
IPv4 không cung cấp phương tiện hỗ trợ mã hóa dữ liệu. Kết quả là hiện nay,
bảo mật ở mức ứng dụng được sử dụng phổ biến, không bảo mật lưu lượng
truyền tải giữa các máy. Nếu áp dụng IPSec là một phương thức bảo mật phổ
biến tại tầng IP, mơ 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.
Để giảm nhu cầu tiêu dùng địa chỉ, hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến công
nghệ biên dịch NAT. Trong đó, máy chủ biên dịch địa chỉ can thiệp vào gói tin
truyền tải và thay thế trường địa chỉ để các máy tính gắn địa chỉ riêng (private)
có thể kết nối vào mạng Internet.
Mơ hình sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 có nhiều nhược điểm:
- Khó thực hiện được kết nối điểm – điểm và gây trễ: Làm khó khăn và ảnh
hưởng tới nhiều dạng dịch vụ (VPN, dịch vụ thời gian thực). Đối với
nhiều dạng dịch vụ cần xác thực port nguồn/ đích, sử dụng NAT là không

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


16

thể được. Trong khi đó, các ứng dụng mới hiện nay ngày càng đòi hỏi kết
nối trực tiếp đầu cuối – đầu cuối.
-

Việc gói tin khơng được giữ ngun tình trạng từ nguồn tới đích, có những
điểm trên đường truyền tải tại đó gói tin bị can thiệp, như vậy tồn tại
những lỗ hổng về bảo mật.

Hình 1.1: Mơ hình thực hiện NAT của địa chỉ IPv4
Nguy cơ thiếu hụt không gian địa chỉ, cùng những hạn chế của IPv4 thúc đẩy sự

đầu tư nghiên cứu một giao thức internet mới, khắc phục những hạn chế của giao
thức IPv4 và đem lại những đặc tính mới cần thiết cho dịch vụ và cho hoạt động
mạng thế hệ tiếp theo.
Giao thức Internet mà IETF đã đưa ra, quyết định thúc đẩy thay thế cho IPv4 là
IPv6 (Internet Protocol Version 6), giao thức Internet phiên bản 6, còn được gọi
là giao thức IP thế hệ mới (IP Next Generation – IPng). Địa chỉ Internet phiên
bản 6 có chiều dài gấp 4 lần chiều dài địa chỉ IPv4, gồm 128 bít.

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


17

1.1.3. Mục tiêu trong thiết kế IPv6
IPv6 được thiết kế để thay thế cho phiên bản IPv4, với hai mục đích cơ bản:
- Thay thế cho nguồn IPv4 cạn kiệt để tiếp nối hoạt động Internet.
- Khắc phục các nhược điểm trong thiết kế của địa chỉ IPv4.
IPv6 được thiết kế với những tham vọng và mục tiêu như sau:
- Không gian địa chỉ lớn hơn và dễ dàng quản lý không gian địa chỉ.
- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối và loại bỏ hồn tồn cơng nghệ NAT
- Quản trị TCP/IP dễ dàng hơn: DHCP được sử dụng trong IPv4 nhằm giảm
cấu hình thủ cơng TCP/IP cho host. IPv6 được thiết kế với khả năng tự
động cấu hình mà không cần sử dụng máy chủ DHCP, hỗ trợ hơn nữa
trong việc giảm cấu hình thủ cơng.
- Cấu trúc định tuyến tốt hơn: Định tuyến IPv6 được thiết kế hoàn toàn phân
cấp.
- Hỗ trợ tốt hơn Multicast: Multicast là một tùy chọn của địa chỉ IPv4, tuy
nhiên khả năng hỗ trợ và tính phổ dụng chưa cao.
- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn: IPv4 được thiết kế tại thời điểm chỉ có các mạng
nhỏ, biết rõ nhau kết nối với nhau. Do vậy bảo mật chưa phải là một vấn

đề được quan tâm. Song hiện nay, bảo mật mạng internet trở thành một
vấn đề rất lớn, là mối quan tâm hàng đầu.
- Hỗ trợ tốt hơn cho di động: Thời điểm IPv4 được thiết kế, chưa tồn tại
khái niệm về thiết bị IP di động. Trong thế hệ mạng mới, dạng thiết bị này
ngày càng phát triển, đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet có sự hỗ trợ tốt
hơn.

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


18

1.2. HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI IPV6 TOÀN CẦU.
Thời điểm cạn kiệt địa chỉ IPv4 đang đến gần khiến cho triển khai IPv6 thành
yêu cầu bắt buộc. IPv6 đang được áp dụng rộng rãi và dần triển khai thực tế
trong hoạt động mạng Internet tồn cầu. Các chính sách quản lý và phân bổ địa
chỉ IPv6 đã được xây dựng và hoàn thiện từ lâu. Địa chỉ IPv6 hiện được quản lý
và phân bổ một cách ổn định như nguồn địa chỉ IPv4. Gần đây, thảo luận chia sẻ
kinh nghiệm và thông tin triển khai IPv6 là một nội dung chủ đạo tại tất cả các
kỳ họp thường niên của các tổ chức quản lý tài nguyên địa chỉ quốc tế.

1.2.1. Tiêu chuẩn hóa IPv6
Thời điểm hiện nay, những tiêu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức
Internet phiên bản 6 đã được hoàn thiện. Tuy nhiên, chúng sẽ tiếp tục được sửa
đổi nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế, song song với việc phát triển đầy đủ những
đặc tính mới trong giao thức IPv6.

1.2.2. Triển khai IPv6 trong hệ thống máy chủ tên miền root và
ccTLD.
Hệ thống máy chủ tên miền root do tổ chức quản lý tên và số thế giới (ICANN)

vận hành là hệ thống cơ sở hạ tầng quan trọng của Internet. Từ tháng 7/2004,
ICANN hoàn toàn hỗ trợ địa chỉ IPv6 trên hệ thống máy chủ tên miên root.
Mạng máy chủ tên miền quốc gia của nhiều nước hiện đã hỗ trợ IPv6.
- Tại Châu Á, các nước có hoạt động Internet phát triển đều đã đăng ký
địa chỉ IPv6 cho máy chủ tên miền quốc gia. Bao gồm: .cn - Trung

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


19

Quốc, .kr - Hàn Quốc, .th - Thái Lan, .tw - Đài Loan, .in - Ấn Độ, .ph –
Philippines
- Ngoài khu vực Châu Á, hầu hết các nước phát triển về cơng nghệ có
máy chủ tên miền quốc gia hỗ trợ địa chỉ IPv6: Mỹ, Anh, Úc, Pháp,
Đức, Áo, Canada, Brazil, Phần Lan, Hy Lạp v.v..

1.2.3. Tình hình cấp phát và sử dụng tài nguyên địa chỉ IPv6
Tính đến tháng 10/2008, đã có 123 quốc gia, vùng lãnh thổ trên thế giới được
cấp phát sử dụng địa chỉ IPv6 với tổng cộng 2640 vùng địa chỉ.
Gần đây tại khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, song song với nhu cầu tăng vọt
về IPv4, nhu cầu về IPv6 của cộng đồng trong khu vực cũng tăng lên đột biến
Điều này hoàn toàn phù hợp với thực tế trong giai đoạn chuyển tiếp này, các
thành viên vừa muốn gia tăng dự trữ lượng IPv4 càng nhiều càng tốt lại vừa
muốn triển khai sử dụng IPv6.
Một số số liệu phản ánh thực trạng triển khai IPv6 trong bảng thơng tin định
tuyến tồn cầu như sau:
- Số prefix địa chỉ IPv6 đã quảng bá toàn cầu: 855 / 219603 của IPv4.
-

Số ASN quảng bá địa chỉ IPv6: 741 / 25296 số quảng bá IPv4
(Nguồn APNIC: . Tháng 10/2008)

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


20

1.2.4. Triển khai IPv6 tại một số quốc gia phát triển.
Phát triển địa chỉ IPv6 là xu thế chung về cơng nghệ bởi vì IPv6 có các thế
mạnh và ưu điểm so với địa chỉ IPv4. IPv6 không chỉ được xúc tiến triển khai tại
những khu vực có khả năng thiếu thốn về địa chỉ IPv4 như Châu Á, mà còn được
triển khai rất mạnh mẽ tại Mỹ, Châu Âu, vốn là những quốc gia phát triển sớm
về Internet và hiện đang sở hữu rất nhiều địa chỉ IPv4.
Mỹ là quốc gia đầu tiên phát triển mạng Internet và hiện đang sở hữu đến
hơn một nửa số lượng địa chỉ IPv4 tồn cầu. Bộ quốc phịng Mỹ đã trả lại IANA
hai khối /8 địa chỉ IPv4 do khơng có nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên, năm 2003, Bộ
quốc phòng Mỹ lại cơng bố áp dụng IPv6 cho mạng quốc phịng và đặt kế hoạch
sử

dụng

thực

tiễn

vào

năm

2008

( />Việc triển khai địa chỉ IPv6 ở đây hồn tồn khơng phải vì thiếu địa chỉ
IPv4. Mỹ triển khai địa chỉ IPv6 vì quốc gia này nhận thấy ứng dụng IPv6 là xu
hướng phát triển của công nghệ mạng. Với tính năng bảo mật kết nối từ thiết bị
gửi đến thiết bị nhận (đầu cuối – đầu cuối), khả năng tự động cấu hình, địa chỉ
IPv6 có thể sử dụng để triển khai nhiều ứng dụng mà IPv4 khơng làm được do
khơng hỗ trợ những tính năng này.
Tại Nhật Bản, truyền hình qua internet (IPTV) trên nền giao thức IPv6 là
một trong những dịch vụ IPv6 thương mại hiện có. Khơng những triển khai rộng
rãi dịch vụ IPTV, Nhật Bản cịn đặt kế hoạch xóa bỏ hồn tồn truyền hình
tương tự.

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


21

Hiện tại, Nhật Bản là quốc gia có nhiều nhất ISP đã cung cấp dịch vụ
thương mại IPv6. Thị trường Nhật Bản đã cung cấp nhiều dịch vụ IPv6, bao gồm
các dịch vụ kết nối, các dịch vụ Internet cơ bản web, mail, dịch vụ IPTV, VoIP,
Nhà thông minh. Các thiết bị hỗ trợ IPv6 bao gồm thiết bị mạng, thiết bị điện tử
gia dụng, camera. Công ty NTT của Nhật Bản đã có gần hai triệu thuê bao sử
dụng các dịch vụ có ứng dụng IPv6 như IPTV, VoIPv6. Giải pháp IPv6 multicast
đang được công ty này ứng dụng trong dịch vụ đào tạo trực tuyến, hệ thống dự
báo động đất. Nhiều ISP khác cung cấp các dịch vụ IPv6.
Trung Quốc là một trong những quốc gia có nhu cầu về địa chỉ IP lớn nhất
của Châu Á. Chính phủ Trung Quốc đã phê duyệt tài chính thiết lập mạng CNGI
quốc gia, bắt buộc 5 nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu của Trung Quốc là China
Telecom, China Unicom, China Netcom, China Mobile, China Railcom phải

thiết lập mạng IPv6 và kết nối thông qua hai điểm trung chuyển IX để thiết lập
mạng CNGI, mục tiêu trở thành mạng IPv6 lớn nhất toàn cầu. Mạng CNGI sử
dụng hai trạm trung chuyển (IX) để kết nối các trạm: một tại Bắc Kinh và một tại
Thượng Hải. CNGI kết nối 20 thành phố lớn, 25 Trường Đại học và học viện, là
các trạm chính. CNGI kết nối trực tiếp đến Mỹ (45 M), mạng APAN (Asia
Pacific Advanced Network – 1G), TEIN2 -1G (mạng nghiên cứu của Châu Á,
đang kết nối 10 nước và kết nối thẳng sang mạng nghiên cứu lớn nhất Châu Âu
là GEANT2), sẽ mở rộng lên 10 G. Trong nước, CNGI bao gồm mạng IPv6 của
năm nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu của Trung Quốc cùng với mạng nghiên cứu
và kỹ thuật.
Trung Quốc đã ứng dụng các dịch vụ IPv6 để phục vụ cho công tác thông
tin tại kỳ Olympic 2008 mà Trung Quốc gọi là kỳ Olympic số. Địa chỉ IPv6 đã
được sử dụng cho các thiết bị cảm biến, điều khiển đèn tại sân vận động. Công

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


22

nghệ IPv6 được triển khai trong hệ thống truyền hình ảnh đa phương tiện. Địa
chỉ IPv6 đã góp phần giảm chi phí và góp phần trong thành cơng rực rỡ của
Olympic 2008.
Tại Hàn Quốc, ngay từ năm 2004, trong kế hoạch về chiến lược phát triển
công nghệ thông tin đến năm 2010, gọi là Chiến lược IT839 (8 dạng dịch vụ, 3
cơ sở hạ tầng, 9 động cơ thực hiện) đã chỉ rõ thế hệ mạng mới với IPv6 là một
trong số 3 cơ sở hạ tầng cơ bản trong kế hoạch phát triển công nghệ thông tin
( .
KOREAv6 là tên của dự án quốc gia của Hàn Quốc về IPv6. Mạng IPv6
được xây dựng với các dịch vụ mạng chính phủ, bệnh viện, IPv6 portal, thử
nghiệm thiết bị, mạng gia đình (home network), enterprise, dịch vụ ISP, HDTV.

Trung tâm kết nối của mạng quốc gia KOREAv6 là 6NGIX, kết nối KOREN,
KREONET, 6KANET, và mạng của các ISP.
DNSv6 là dự án của Hàn Quốc triển khai hỗ trợ IPv6 đối với tên miền .kr.
Khi ICANN hỗ trợ địa chỉ IPv6 trên các máy chủ tên miền root, .kr, .jp là những
tên miền quốc gia đầu tiên đăng ký địa chỉ IPv6 cho máy chủ tên miền quốc gia
trong máy chủ tên miền root.
Hàn Quốc đặt mục tiêu đến năm 2010, hoàn thành việc chuyển đổi sang sử
dụng địa chỉ IPv6 (All-IPv6 Network) với 10 triệu người sử dụng địa chỉ IPv6 tại
Hàn Quốc.
Trong dự án cung cấp dịch vụ IPv6 của năm 2007, các doanh nghiệp (SK
Networks, Samsung Electronics, LG Dacom, Freechal…) cùng với các cơ quan
chính phủ sẽ cung cấp và sử dụng các dịch vụ dựa trên nền IPv6: VoIP,
WCDMA, IPTV, một số dịch vụ thông tin dự báo thảm họa, dự báo thời tiết…

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


23

Triển khai từ năm 2004, kết quả của dự án KOREAv6 (tính đến tháng
2/2007) là việc xuất hiện các sản phẩm thiết bị thương mại nội địa, 160 tổ chức
thúc đẩy dịch vụ IPv6 và 130.000 người sử dụng dịch vụ IPv6. Trong đó dịch vụ
VoIPv6 đã phục vụ cho 26.000 người sử dụng. Dịch vụ IPv6-portal được cung
cấp tại www.ipvsix.co.kr đã phục vụ cho 51,424 người sử dụng (với các dịch vụ
về phim ảnh, đào tạo tiếng anh trực tuyến, …), portal tại www.vsix.net có 56,165
người sử dụng (với các dịch vụ về web mail, Webhosting, blog, album…)

1.2.5. Một số dự án, mạng kết nối IPv6 điển hình.
Dự án WIDE: (www.wide.ad.jp).
IPv6 nằm trong lĩnh vực nghiên cứu của dự án Wide - Nhật Bản. Máy chủ root

server (M-root) thiết lập bởi dự án Wide là một trong những máy chủ root server
đầu tiên hỗ trợ IPv6.
Dự án CNGI:
CNGI là dự án lớn nghiên cứu về IPv6 của Trung Quốc nhằm xây dựng mạng
IPv6 lớn nhất toàn cầu.
Koreav6: ( />Dự án của Hàn Quốc để thúc đẩy phát triển địa chỉ IPv6. Dự án này xây dựng
mạng lưới IPv6 cung cấp các dịch vụ internet, P2P, VoD, VoIP trên nền công
nghệ IPv6.
Mạng 6BONE: ()
Trong khi Internet vẫn hoàn toàn là thế giới IPv4, 6Bone là mạng thử nghiệm
IPv6 toàn cầu đầu tiên, được xây dựng nhằm mục đích cung cấp một không gian

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008


24

nghiên cứu ban đầu về hoạt động của các thủ tục IPv6, định tuyến IPv6, phát
triển các dịch vụ IPv6… Để cung cấp kết nối IPv6 toàn cầu, 6bone lợi dụng cơ
sở hạ tầng mạng IPv4. Mọi tổ chức trên tồn cầu có thể kết nối tới 6Bone bằng
phương pháp tạo đường hầm kết nối trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng IPv4
hoặc sử dụng đường kết nối thuần IPv6. Người sử dụng có thể kết nối tới mạng
6Bone bằng cách tìm những tổ chức cung cấp đường kết nối và thiết lập các
đường hầm tới mạng của tổ chức đó.
Cộng đồng mạng 6BONE được IANA cấp một vùng địa chỉ IPv6 3FFE::/16 để
sử dụng. Vùng địa chỉ này được phân chia nhỏ hơn, cấp lại cho những tổ chức
tham gia 6bone .
Trong suốt thời kỳ đầu phát triển IPv6, 6bone đã rất thành cơng, hồn thành
nhiệm vụ đặt ra. Hiện nay, địa chỉ IPv6 khơng cịn trong thời gian thử nghiệm,
đã chuyển sang giai đoạn ứng dụng thực tiễn. IANA thu hồi vùng địa chỉ thử

nghiệm 3FFE::/16 đã cấp cho 6Bone, toàn bộ vùng địa chỉ này khơng cịn được
sử dụng nữa và bị lọc định tuyến toàn cầu. Các tổ chức tham gia 6bone chuyển
sang sử dụng địa chỉ IPv6 chính thức, cấp phát bởi các tổ chức quản lý địa chỉ IP
quốc tế.
6NET: (www.6net.org)
6NET là một dự án của Châu Âu kéo dài 3 năm (1/2/2002 đến 31/12/2004) được
đầu tư 32 triệu Euro để thiết lập một mạng thuần IPV6 kết nối 16 nước, nhằm
chứng minh các u cầu phát triển cơng nghệ có thể được thoả mãn với IPV6 và
đảm bảo các tổ chức nghiên cứu cũng như nền công nghiệp Châu Âu sẽ đóng vai
trị đi đầu trong phát triển cơng nghệ mạng.
GEANT (European Research Network Backbone)

Nguyễn Thị Thu Thủy, cao học ĐTVT 2006-2008