Nghien cuu IPv4 & IPv6-NHOM.doc

Trung t©m ph¸t triÓn CNTT-§HQG TP. Hå chÝ minh

Trung t©m ®µo t¹o c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa

Lêi c¶m ¬n

Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o th¹c

sü Hµ M¹nh §µo ®· trùc tiÕp híng dÉn chóng em x©y

dùng vµ hoµn thµnh ®å ¸n.

Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c«

trong trung t©m c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa HTC ®· t¹o

mäi ®iÒu kiÖn gióp ®ì chóng em hoµn thµnh ®å ¸n nµy.

Hµ Néi, th¸ng 06 n¨m 2005

Häc viªn

NguyÔn Quèc TuÊn

T¹ Hoµng Anh

NguyÔn ThÞ Thuý

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo

1

Trung t©m ph¸t triÓn CNTT-§HQG TP. Hå chÝ minh

Trung t©m ®µo t¹o c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa

Lêi giíi thiÖu

Phiªn b¶n IPv6 lµ mét phiªn b¶n míi cña Internet. Nã ®îc x©y dùng trªn c¬

së cña giao thøc IPv4 nh»m tËn dông c¸c u ®iÓm vµ kh¾c phôc h¹n chÕ cña

IPv4. Thay ®æi cña IPv6 chñ yÕu vµo nh÷ng ph¹m trï sau:

Më réng nh÷ng kh¶ n¨ng ®Þnh vÞ.: IPv6 cã ®Þa chØ nguån vµ ®Ých dµi

128 bÝt, kh«ng gian ®Þa chØ lín cña IPv6 ®îc thÕt kÕ dù phßng ®ñ lín cho

phÐp ph©n bæ ®Þa chØ vµ m¹ng con tõ trôc x¬ng sèng Internet ®Õn tõng m¹ng

con trong mét tæ chøc. TÝnh biÕn ®æi ®îc lé tr×nh nhiÒu s¾c th¸i ®îc c¶i thiÖn

gÇn thªm mét ph¹m vi gi¶i quyÕt tíi nh÷ng ®Þa chØ nhiÒu s¾c th¸i.

Sù ®¬n gi¶n hoµ khu«n d¹ng ®Çu môc (Header): Header cña IPv6 ®îc

thiÕt kÕ ®Ó gi¶m chi phÝ ®Õn møc tèi thiÓu. §iÒu nµy ®¹t ®îc b»ng c¸ch

chuyÓn c¸c trêng kh«ng quan träng vµ c¸c trêng lùa chän sang c¸c header

më réng ®îc ®Æt phÝa sau cña IPv6 header. Khu«n d¹ng header míi cña IPv6

t¹o ra sù xö lý hiÖu qu¶ h¬n t¹i c¸c ruoter.

TiÕn bé hç trî cho nh÷ng më réng vµ nh÷ng tuú chän: Thay ®æi trong

c¸ch mµ nh÷ng tuú chän ®Çu môc IP ®îc m· ho¸ kÓ c¶ hiÖu qu¶ h¬n ®Èy tíi

Ýt h¬n nh÷ng giíi h¹n vÒ khã kh¨n trªn nh÷ng tuú chän míi trong t¬ng lai.

Kh¶ n¨ng ghi nh·n luång: Mét kh¶ n¨ng míi ®îc thªm ®Ó cho phÐp sù

ghi nh·n cña nh÷ng gãi thuéc vÒ tíi giao th«ng “ch¶y” ®Æc biÖt cho ngêi göi

nµo nh÷ng yªu cÇu ®Æc biÕt ®iÒu khiÓn, nh kh«ng mÆc ®Þnh chÊt lîng cña

dÞch vô hoÆc “ thêi gian thùc “ dÞch vô.

Nh÷ng kh¶ n¨ng chøng thù vµ riªng t: Nh÷ng më réng ®Ó chøng thùc

sù toµn vÑn d÷ liÖu ®îc chØ râ cho IPv6.

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo

2

Trung t©m ph¸t triÓn CNTT-§HQG TP. Hå chÝ minh

Trung t©m ®µo t¹o c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa

Ch¬ng 1

Nh÷ng h¹n chÕ cña IPv4 vµ ®Æc ®iÓm cña IPv6

1.1 Nh÷ng h¹n chÕ cña IPv4:

- Giao thøc tÇng m¹ng trong bé giao thøc TCP/IP hiÖn t¹i ®ang lµ IPv4

(Internet- working protocol verision 4). IPv4 cung cÊp truyÒn th«ng host-to￾host gi÷a nh÷ng hÖ thèng trªn Internet. MÆc dï IPv4 ®îc thiÕt kÕ kh¸ tèt, sù

th«ng ®¹i th«ng tin ®· tiÕn triÓn tõ lóc khëi ®Çu IPv4 vµo nh÷ng n¨m 1970,

nhng IPv4 cã nh÷ng sù thiÕu hôt khiÕn cho nã kh«ng ®ång bé cho sù ph¸t

triÓn nhanh cña Internet, gåm nh÷ng thø sau:

+ IPv4 cã 2 level cÊu tróc ®Þa chØ (netid vµ hostid) ph©n nhãm vµo 5 líp (A,

B, C, D vµ E). Sù sö dông nh÷ng « ®Þa chØ lµ kh«ng hiÖu qu¶. VÝ dô nh khi

cos mét tæ chøc ®îc cÊp cho 1 ®Þa chØ líp A, 16 triÖu ®Þa chØ tõ « ®Þa chØ ®îc

ph©n phèi duy nhÊt cho tæ chøc sö dông. NÕu 1 tæ chøc ®îc cÊp cho 1 ®Þa chØ

líp C, mÆt kh¸c chØ cã 256 ®Þa chØ ®îc ph©n phèi cho tæ chøc, ®©y kh«ng

ph¶i lµ mét sè ®ñ. Còng vËy, nhiÒu triÖu ®Þa chØ bÞ l·ng phÝ trong nhãm D vµ

E. Ph¬ng thøc ph©n ®Þa chØ nµy ®· dïng hÕt nh÷ng « ®Þa chØ cña IPv4, vµ mau

chãng sÏ kh«ng cßn ®Þa chØ nµo cßn ®Ó cÊp cho bÊt kú mét hÖ thèng míi nµo

muèn kÕt nèi vµo Internet. MÆc dï s¸ch lîc subnet vµ supernet ®· gi¶m bít

nh÷ng vÊn ®Ò vÒ ®Þa chØ, nhng subnet vµ suprnet ®· lµm cho ®êng truyÒn trë

lªn khã kh¨n h¬n.

+ Internet ph¶i thÝch nghi ®îc víi sù chuyÓn giao audio vµ video thêi gian

thùc. Lo¹i chuyÓn giao nµy yªu cÇu nh÷ng s¸ch lîc tr× ho·n Ýt nhÊt vµ sù ®Æt

tríc cña tµi nguyªn kh«ng ®îc cung cÊp trong thiÕt kÕ.

+ Internet ph¶i thÝch nghi ®îc víi sù m· ho¸ vµ sù chøng nhËn cña d÷ liÖu

cho mét sè øng dông. Kh«ng mét sù m· ho¸ vµ sù chøng nhËn nµo ®îc cung

cÊp trong IPv4.

- §Ó kh¾c phôc thiÕu sãt trªn IPv6 ®îc biÕt ®Õn nh lµ IPng (Internet working

Protocol, next generation), ®îc ®Ò xíng vµ nay lµ mét chuÈn.

1.2 §Æc ®iÓm cña IPv6:

- Trong IPv6 giao thøc Internet ®îc c¶i tiÕn mét c¸ch réng lín ®Ó thÝch nghi

®îc sù ph¸t triÓn kh«ng biÕt tríc ®îc cña Internet. §Þnh d¹ng vµ ®é dµi cña

nh÷ng ®Þa chØ IP còng ®îc thay ®æi víi nh÷ng gãi ®Þnh d¹ng. Nh÷ng giao

thøc liªn quan, nh ICMP còng ®ù¬c c¶i tiÕn. Nh÷ng giao thøc kh¸c trong

tÇng m¹ng nh ARP, RARP, IGMP ®· hoÆc bÞ xo¸ hoÆc cã trong giao thøc

ICMPv6. Nh÷ng giao thøc t×m ®êng nh RIP, OSPF còng ®îc c¶i tiÕn kh¶

n¨ng thÝch nghi víi nh÷ng thay ®æi nµy. Nh÷ng chuyªn gia truyÒn th«ng dù

®o¸n lµ IPv6 vµ nh÷ng giao thøc liªn quan víi nã sÏ nhanh chãng thay thÕ

phiªn b¶n IP hiÖn thêi.

ThÕ hÖ míi cña IP hay IPv6 cã nh÷ng u ®iÓm nh sau:

1.2.1 Kh«ng gian ®Þa chØ lín:

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo

3

Trung t©m ph¸t triÓn CNTT-§HQG TP. Hå chÝ minh

Trung t©m ®µo t¹o c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa

- IPv6 cã ®Þa chØ nguån vµ ®Ých dµi 128 bÝt. MÆc dï 128 bÝt cã thÓ t¹o h¬n

3,4*1038 tæ hîp, kh«ng gian ®Þa chØ cña IPv6 ®îc thiÕt kÕ dù phßng ®ñ lín

cho phÐp ph©n bæ ®Þa chØ vµ m¹ng con tõ trôc x¬ng sèng internet ®Õn tõng

m¹ng con trong mét tæ chøc. C¸c ®Þa chØ hiÖn ®ang ph©n bæ ®Ó sö dông chØ

chiÕm mét lîng nhá vµ vÉn cßn thõa rÊt nhiÒu ®Þa chØ s½n sµng cho sö dông

trong t¬ng lai. Víi kh«ng gian ®Þa chØ lín nµy, c¸c kü thuËt b¶o tån ®Þa chØ

nh NAT sÏ kh«ng cßn cÇn thiÕt n÷a.

1.2.2 §Þa chØ ph©n cÊp, h¹ tÇng ®Þnh tuyÕn hiÖu qu¶:

- C¸c ®Þa chØ toµn côc cña Ipv6 ®îc thiÕt kÕ ®Ó t¹o ra mét h¹ tÇng ®Þnh tuyÕn

hiÖu qña, ph©n cÊp vµ cã thÓ tæng qu¸t ho¸ dùa trªn sù ph©n cÊp thêng thÊy

cña c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô Internet (ISP) trªn thùc tÕ. Trªn m¹ng Internet

dùa trªn IPv6, c¸c router m¹ng x¬ng sèng (backbone) cã sè môc trong b¶ng

®Þnh tuyÕn nhá h¬n rÊt nhiÒu.

1.2.3 Khu«n d¹ng header ®¬n gi¶n ho¸:

- Header cña IPv6 ®îc thiÕt kÕ ®Ó gi¶m chi phÝ ®Õn møc tèi thiÓu. §iÒu nµy

®¹t ®îc b»ng c¸ch chuyÓn c¸c trêng kh«ng quan träng vµ c¸c trêng lùa chän

sang c¸c header më réng ®îc ®Æt phÝa sau cña IPv6 header. Khu«n d¹ng

header míi cña IPv6 t¹o ra sù xö lý hiÖu qu¶ h¬n t¹i c¸c router.

1.2.4 Tù cÊu h×nh ®Þa chØ:

- §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc cÊu h×nh c¸c tr¹m, IPv6 hç trî c¶ viÖc tù cÊu h×nh ®Þa

chØ stateful nh kh¶ n¨ng cÊu h×nh server DHCP vµ tù cÊu h×nh ®Þa chØ

stateless (kh«ng cã server DHCP). Víi tù cÊu h×nh ®Þa chØ d¹ng stateless, c¸c

tr¹m trong liªn kÕt tù ®éng cÊu h×nh chóng víi ®Þa chØ IPv6 cña liªn kÕt (®Þa

chØ côc bé liªn kÕt) vµ víi ®Þa chØ rót ra tõ tiÒn tæ ®îc qu¶ng b¸ bëi router côc

bé. ThËm trÝ nÕu kh«ng cã router, c¸c tr¹m trªn cïng mét liªn kÕt cã thÓ tù

cÊu h×nh chóng víi c¸c ®Þa chØ côc bé liªn kÕt vµ giao tiÕp víi nhau mµ

kh«ng ph¶i thiÕt lËp cÊu h×nh thñ c«ng.

1.2.5 Kh¶ n¨ng x¸c thùc vµ b¶o mËt an ninh:

- TÝch hîp s½n trong thiÕt kÕ IPv6 gióp triÓn khai dÔ dµng ®¶m b¶o sù t¬ng

t¸c lÉn nhau gi÷a c¸c nót m¹ng.

1.2.6 Hç trî tèt h¬n vÒ chÊt lîng dÞch vô QoS:

- Lu th«ng trªn m¹ng ®îc ph©n thµnh c¸c luång cho phÐp sö lý møc u tiªn

kh¸c nhau t¹i c¸c router.

1.2.7 Hç trî t«t h¬n tÝnh n¨ng di ®éng :

- Kh¶ n¨ng di ®éng MobileIP tËn dông ®îc c¸c u ®iÓm cña IPv6 so víi IPv4.

1.2.8 Kh¶ n¨ng më réng:

- ThiÕt kÕ cña IPv6 cã dù phßng cho sù ph¸t triÓn trong t¬ng lai ®ång thêi dÔ

dµng më réng khi cã nhu cÇu.

1.3 CÊu tróc ®Þa chØ IPv6:

1.3.1 §Þa chØ IPv6:

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo

4

Trung t©m ph¸t triÓn CNTT-§HQG TP. Hå chÝ minh

Trung t©m ®µo t¹o c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa

- Mét ®Þa chØ gåm cã 16 bytes, ®ã lµ 128 bÝt ®é dµi. KiÓu ký hiÖu dÊu 2 chÊm

trong hÖ ®Õm 16 ( Hexadecimal Colon Notation):

- §Ó lµm cho nh÷ng ®Þa chØ trë nªn cã thÓ ®äc ®îc nhiÒu h¬n, IPv6 tr×nh bÇy

râ trong kiÓu ký hiÖu dÊu 2 chÊm trong hÖ ®Õm 16. Trong kiÓu ký hiÖu nµy,

128 bÝt ®îc chia thµng 8 phÇn, mçi phÇn réng 2 byte. 2 byte trong kiÓu ký hiÖ

hÖ ®Õm 16 yªu cÇu 4 ch÷ sè trong hÖ ®Õm 16 nµy. V× thÕ cho nªn ®Þa chØ gåm

cã 32ch÷ sè trong hÖ ®Õm 16 víi mçi 4 ch÷ sè mét l¹i cã mét dÊu : chÊm.

H×nh1.

128 bÝt= 16 bytes= 32ch÷ sè trong hÖ ®Õm 16



FDEC : : 7654 3210 ADBF 2922 FFFF

H×nh 1: §Þa chØ IP phiªn b¶n 6 ( IPv6 Address)

- Sù rót gän:

+ MÆc dï lµ ®Þa chØ IP ngay c¶ khi ë trong ®Þnh d¹nh hÖ sè ®Õm 16, vÉn rÊt

dµi, nhiÒu ch÷ sè 0 trong mét ®Þa chØ.

ThÝ dô: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A

Do ®ã c¬ chÕ nÐn ®Þa chØ ®îc dïng ®Ó biÓu diÔn dÔ dµng h¬n c¸c lo¹i ®Þa chØ

d¹ng nµy. Ta kh«ng cÇn viÕt c¸c sè 0 ë ®Çu c¸c nhãm, nhng nh÷ng sè 0 bªn

trong th× kh«ng thÓ xo¸.

Cha rót gän

1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A

§· rót gän

1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A

H×nh 2 : Sù rót gän ®Þa chØ (Abbreviated Address)

- H¬n n÷a ta cã thÓ sö dông ký hiÖu :: ®Ó chØ mét chuçi c¸c sè 0. Tuy nhiªn

ký hiÖu trªn chØ ®îc sö dông mét lÇn trong mét ®Þa chØ. §Þa chØ IP cã ®é dµi

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo

5

111111101111101100 ..111111111111 …………………………

Trung t©m ph¸t triÓn CNTT-§HQG TP. Hå chÝ minh

Trung t©m ®µo t¹o c«ng nghÖ cao B¸ch Khoa

cè ®Þnh, ta cã thÓ tÝnh ®îc sè c¸c bit 0 mµ ký hiÖu ®ã biÓu diÔn. Ta cã thÓ ¸p

dông ë ®Çu hay ë cuèi ®Þa chØ. C¸ch viÕt nµy ®Æc biÖt cã lîi khi biÓu diÔn c¸c

®Þa chØ multicast, loopback hay c¸c ®i¹ chØ cha chØ ®Þnh.

Cha rót gän

1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A

§· rót gän

1080::8:800:200C:417A

H×nh 3: Sù rót gän ®Þa chØ cã sè 0 liªn tiÕp (Abbreviated Address with

consecutive zeros)

- ViÖc kh«i phôc l¹i sù rót gän ®Þa chØ lµ rÊt ®¬n gi¶n: thªm sè 0 vµo cho ®Õn

khi nhËn ®îc ®Þa chØ nguyªn b¶n (4 ch÷ sè trong 1 phÇn , 32 ch÷ sè trong mét

®Þa chØ)

- IPv6 cho phÐp gi¶m lín ®Þa chØ vµ ®îc biÓu diÔn theo ký ph¸p CIDR.

VÝ dô: BiÓu diÔn m¹ng con cã ®é dµi tiÒn tè 80 bÝt:

1080:0:0:0:8::/80

H×nh 4 : §Þa chØ CIDR ( CIDR Address)

1.3.2 Kh«ng gian ®Þa chØ

- Kh«ng gian ®Þa chØ cã ®é dµi lín h¬n IPv4( 128 bÝt so víi 32 bÝt) do ®ã

cung cÊp kh«ng gian ®Þa chØ lín h¬n rÊt nhiÒu. Trong khi kh«ng gian ®Þa chØ

32 bÝt cña IPv4 cho phÐp kho¶ng 4 tØ ®Þa chØ, kh«ng gian ®Þa chØ IPv6 cã

thÓ cã kho¶ng 6.5*1023 ®Þa chØ trªn mçi mÐt vu«ng bÒ mÆt tr¸i ®Êt. §Þa chØ

IPv6 128 bÝt ®îc chia thµnh c¸c miÒn ph©n cÊp theo trËt tù trªn Internet. Nã

t¹o ra nhiÒu møc ph©n cÊp vµ linh ho¹t trong ®Þa chØ ho¸ vµ ®Þnh tuyÕn hiÖn

kh«ng cã trong IPv4.

- Kh«ng gian ®Þa chØ cã nhiÒu môc ®Ých kh¸c nhau. Ngêi ta thiÕt kÕ ®Þa chØ IP

®· chia kh«ng gian ®Þa chØ thµnh 2 phÇn, víi phÇn ®Çu ®îc gäi lµ kiÓu tiÒn tè.

PhÇn gi¸ trÞ tiÒn tè nµy cho bݪt môc ®Ých cña ®Þa chØ. Nh÷ng m· sè ®îc thiÕt

kÕ sao cho kh«ng cã m· sè nµo gièng phÇn ®Çu cña bÊt kú m· sè nµo kh¸c.

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo

6