Đ ti tìm hiểu nguyên lý hoạt động giao thức dhcp version 6 (dynamic host configuration protocol)

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol hay Giao thức cấuhình host động là một giao thức được sử dụng để cung cấp quản lý nhanhchóng, tự động và tập trung cho việc phân phối địa chỉ IP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN

MẠNG MÁY TÍNH Đ TI:

TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG GIAO THỨC DHCP VERSION 6 (Dynamic Host Configuration Protocol).

Sinh viên thực hiện : VŨ ANH TÙNG

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN THỊ NGỌC TÚ Ngành : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Khóa : 2020-2025

Hà Nội, tháng 10 năm 2021

1 Vũ Anh Tùng - Tổng quan về giao thức DHCP,

Giới thiệu về IPv6, Giao thứcDHCP version 6

- Đề mô cấp phát địa chỉ IPv6 trênPacket Tracer

I TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC DHCP (Dynamic Host Configuration

Protocol ) 1

1 Giao thức DHCP là gì ? 1

2 Các thành phần của DHCP 1

3 Cách thức hoạt động của DHCP 2

4 Những ưu và nhược điểm khi sử dụng DHCP 3

II GIỚI THIỆU VỀ IPV6 6

1 IPv6 là gì ? 6

2 Lịch sử ra đời của IPv6 6

3 Một số cải tiến của IPv6 so với IPv4 7

4 Các thành phần của IPv6 8

5 Các loại địa chỉ IPv6 8

III GIAO THỨC DHCP VERSION 6 (Dynamic Host Configuration Protocol Version 6) 9

1 Giới thiệu về giao thức DHCPv6 9

2 Các thành phần của DHCPv6 11

3 Cấu hình 12

4 Nguyên lý hoạt động của DHCPv6 13

4.1 Chế độ DHCP có trạng thái 13

4.2 Chế độ DHCPv6 không trạng thái 14

5 Thông số hoạt động của giao thức DHCPv6 15

IV ĐỀ MÔ CẤP PHÁT ĐỊA CHỈ IPV6 TRÊN PACKET TRACER 16

1 Chuẩn bị 16

2 Cấu hình trên Router 17

3 Đặt địa chỉ IP trên PC 18

4 Kiểm tra kết nối 18

5 Xem thông tin 19

V KẾT LUẬN 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

LIỆT KÊ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Giải thích bằng tiếng Anh Giải thích tiếng Việt

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình

động máy chủDHCPv6 Dynamic Host Configuration Protocol

Version 6

Giao thức cấu hìnhđộng máy chủ phiênbản 6

tên miền

nhất DHCP

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc nhiệm kỹ

thuật Internet

nối

IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức liên mạng

thế hệ 4IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức liên mạng

thế hệ 6ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

mạng

Kiểm soát truy cậpphương tiện truyềnthông

khiển bởi phần mềm

WANSLAAC Stateless Address Autoconfiguration Tự động cấu hình địa

người dùng

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: DHCP 1

Hình 1.2: Cách thức hoạt động của DHCP 3

Hình 1.3: Ưu điểm của DHCP 5

Hình 1.4: Nhược điểm của DHCP 5

Hình 2.1: IPv6 6

Hình 3.1: Sơ đồ cấu hình DHCPv6 11

Hình 3.2: Quy trình cấp phát địa chỉ sử dụng trao đổi bốn tin nhắn 12

Hình 3.3: Cấu hình DHCPv6 Relay Agent 12

Hình 3.4: Hoạt động DHCPv6 có trạng thái 14

Hình 3.5: Hoạt động DHCPv6 không trạng thái 15

YHình 4.1: Chuẩn bị thiết bị 16

Hình 4.2: Cấu hình cơ bản trên Router: hostname, banner motd, enable password, cổng console, VTY 17

Hình 4.3: Bật cổng Ipv6 17

YHình 4.4: Cấu hình đại chỉ IP trên cổng G10/0 18

Hình 4.5: Đặt địa chỉ IP trên PC 18

Hình 4.6: Kiểm tra kết nối tới Router 19

Hình 4.7: Kiểm tra kết nối tới PC 19

Hình 4.8: Xem thông tin trên các cổng 20

DANH MỤC BẢNG BIỂ

Bảng 1: Ưu và nhược điểm của DHCP 3Bảng 2: Các loại địa chỉ IPv6 8

I TỔNG QUAN V GIAO THỨC DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol )

1 Giao thức DHCP là gì ?

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol hay Giao thức cấuhình host động) là một giao thức được sử dụng để cung cấp quản lý nhanhchóng, tự động và tập trung cho việc phân phối địa chỉ IP trong mạng.DHCP cũng được sử dụng để cấu hình đúng subnet mask, cổng mặc định

và thông tin về DNS server trên thiết bị

Hình 1.1: DHCP

2 Các thành phần của DHCP

Khi làm việc với DHCP, bạn cần hiểu tất cả thành phần của nó.Dưới đây là danh sách các thành phần của DHCP

 DHCP server: Một thiết bị mạng chạy dịch vụ DHCP chứa địa chỉ

IP và thông tin cấu hình liên quan Đây thường là máy chủhoặc router nhưng có thể là bất cứ thứ gì hoạt động như máy chủchẳng hạn như thiết bị SD-WAN

 DHCP client: Thiết bị nhận thông tin cấu hình từ máy chủ DHCP.

Đây có thể máy tính, thiết bị di động, thiết bị IoT (Internet of Things)hoặc bất cứ thiết bị gì khác yêu cầu kết nối mạng Hầu hết các thiết

bị này được cấu hình để nhận thông tin DHCP theo mặc định

1

 IP address pool: Dãy địa chỉ có sẵn cho client DHCP Những địa chỉ

này thường được truyền tuần tự từ thấp nhất đến cao nhất

 Subnet: Mạng IP có thể được phân thành các phân đoạn được gọi là

subnet (mạng con) Mạng con giúp mạng được quản lý dễ dàng hơn

 Lease: Khoảng thời gian client DHCP giữ thông tin địa chỉ IP Khi

khoảng thời gian này hết hạn, client phải làm mới nó

 DHCP relay: Router hoặc máy chủ nghe tin nhắn được phát trên

mạng đó và sau đó chuyển chúng đến một máy chủ được cấu hình.Máy chủ này sau đó phản hồi lại relay agent để truyền chúng đếnclient Nó được sử dụng để tập trung máy chủ DHCP thay vì để máychủ trên mỗi mạng con

3 Cách thức hoạt động của DHCP

 DHCP server được sử dụng để phát hành các địa chỉ IP duy nhất và

tự động định cấu hình các thông tin mạng khác Trong hầu hết cácgia đình và các doanh nghiệp nhỏ, router hoạt động như DHCPserver Trong các mạng lớn, một máy tính duy nhất có thể hoạt độngnhư một DHCP server

 Quá trình này diễn ra như sau: Một thiết bị (client) yêu cầu một địachỉ IP từ một router (máy chủ), sau đó host sẽ gán một địa chỉ IP cósẵn để cho phép client giao tiếp với mạng

2

Hình 1.2: Cách thức hoạt động của DHCP

 Khi một thiết bị đã được bật và kết nối với mạng có DHCP server, nó

sẽ gửi một yêu cầu đến máy chủ này, được gọi là yêu cầuDHCPDISCOVER Sau khi gói tin DISCOVER đến DHCP server,máy chủ sẽ cố gắng giữ một địa chỉ IP mà thiết bị có thể sử dụng, vàsau đó cung cấp cho client địa chỉ này với một gói DHCPOFFER

 Sau khi cung cấp địa chỉ IP đã chọn, thiết bị đáp ứng với DHCPserver bằng một gói tin DHCPREQUEST để chấp nhận nó, sau đómáy chủ gửi ACK được sử dụng để xác nhận thiết bị có địa chỉ IP cụthể đó và để xác định khoảng thời gian mà thiết bị có thể sử dụng địachỉ trước khi lấy địa chỉ mới Nếu máy chủ quyết định rằng thiết bịkhông có địa chỉ IP, nó sẽ gửi một NACK Tất nhiên điều này xảy rarất nhanh và bạn không cần biết bất kỳ loại kỹ thuật nào được sửdụng để lấy địa chỉ IP từ DHCP server

4 Những ưu và nhược điểm khi sử dụng DHCP

Bảng 1: Ưu và nhược điểm của DHCP

3

 DHCP dễ thực hiện và tự động

gán địa chỉ IP cho các máy

khách yêu cầu Do đó, thời gian

cấu hình địa chỉ IP thủ công có

thể được giảm bớt

 Việc thực hiện không yêu cầu

thêm bất kỳ chi phí nào

 Ngăn chặn việc gán địa chỉ IP

trùng lặp hoặc không hợp lệ Do

đó không có khả năng xảy ra

xung đột trong địa chỉ IP

 Nó đơn giản hóa việc quản trị

DHCP giúp cho người quản lý

quản lý có khoa học hơn và

không bị nhầm lẫn

 Ngoài ra người quản lý có thể

thay đổi cấu hình và thông số

của các địa chỉ IP giúp việc

nâng cấp cơ sở hạ tầng được dễ

dàng hơn

 DHCP mang lại nhiều ưu điểm,song bên cạnh đó cũng còn mặthạn chế Chẳng hạn như việc takhông nên sử dụng địa chỉ IPđộng, địa chỉ IP thay đổi đối vớicác thiết bị cố định và cần truycập liên tục Ví dụ như khôngnên sử dụng IP động cho cácthiết bị máy in ở các văn phòng

 Mặc dù có rất nhiều lợi ích khi

sử dụng DHCP, vẫn có một sốhạn chế mà chúng ta cần lưu ý.Không nên sử dụng địa chỉ IPđộng, địa chỉ IP thay đổi đối vớicác thiết bị cố định và cần truycập liên tục như máy in và fileserver

 Bởi DHCP sử dụng chủ yếu vớicác hộ gia đình hay văn phòng.Đối với các thiết bị dùng trongvăn phòng, như máy in thì việcviệc gán chúng với các địa chỉ

IP thay đổi không mang tínhthực tiễn Lúc đó mỗi khi kết nốivới máy tính khác thì máy in đó

sẽ phải thường xuyên cập nhậtcài đặt để máy tính có thể kếtnối với máy in

 Cũng giống như việc bạn điều

4

 Một ưu điểm nữa là các thiết bị

Hình 1.3: Ưu điểm của DHCP

Hình 1.4: Nhược điểm của DHCP

5

II GIỚI THIỆU V IPV6

1 IPv6 là gì ?

IPv6 (Internet Protocol version 6) là phiên bản mới nhất của Giaothức Internet (IP), giao thức truyền thông cung cấp một hệ thống định vị vịtrí cho các máy tính trên mạng và định tuyến lưu lượng trên Internet IPv6

đã được IETF phát triển để giải quyết vấn đề cạn kiệt địa chỉ IPv4 IPv6được tạo ra để thay thế IPv4

Hình 2.1: IPv6

2 Lịch sử ra đời của IPv6

 Internet Engineering Task Force (IETF) là tổ chức chịu trách

nhiệm về việc xác định các tiêu chuẩn Giao thức Internet (IP) Khiphát triển IPv4, IETF đã không dự đoán trước được sự phát triển quánhanh của Internet toàn cầu cũng như những vấn đề bảo mật Internetquan trọng khác Trong thiết kế ban đầu của IPv4, an ninh mạngkhông được coi trọng Vào những năm 1980, khi IPv4 đang đượcphát triển, thì Internet mới đang được xây dựng dưới sự hợp tác củamột số tổ chức Đến khi IPv4 hoàn tất, cũng là lúc Internet bắt đầubùng nổ, các mối đe dọa trên Internet trở nên phổ biến Nếu môi

6

trường hiện tại của các mối đe dọa trực tuyến được dự đoán ngay từkhi phát triển IPv4 thì chúng ta đã có nhiều biện pháp bảo mật hơnđược kết hợp với thiết kế của nó Nhưng điều đó đã không xảy ra.

 Đầu những năm 1990, IETF đã thừa nhận rằng cần phải có mộtphiên bản IP mới và họ bắt đầu bằng việc soạn thảo các yêu cầu màbản IP này cần phải có IP Next Generation (IPng) đã được tạo ra,sau đó trở thành IPv6 (RFC 1883) như ngày nay IPv6 là giao thứclớp mạng chuẩn thứ 2 sau IPv4, được dùng cho truyền thông máytính thông qua Internet và các mạng máy tính khác IPv6 cung cấpmột số chức năng hấp dẫn và thực sự là bước tiếp theo trong quátrình phát triển IP Những cải tiến này bao gồm việc tăng không gianđịa chỉ, định dạng header được sắp xếp hợp lý, header có thể mởrộng và khả năng duy trì tính riêng tư, toàn vẹn của thông tin đượctruyền trong mạng IPv6 sau đó được chuẩn hóa hoàn chỉnh vào cuốinăm 1998 trong RFC 2460 IPv6 đã hoàn thiện những thiếu sót màIPv4 để lại và tạo ra những cách mới để truyền thông mà IPv4 khôngthể hỗ trợ

3 Một số cải tiến của IPv6 so với IPv4

 Không gian địa chỉ lớn hơn: Tăng từ 32bit lên 128bit.

 Header của giao thức được cải tiến: Cải thiện hiệu suất chuyển tiếp

gói tin

 Tự động cấu hình không trạng thái: Để các nút tự xác định địa chỉ

của riêng mình

 Multicast: Tăng cường sử dụng truyền thông một chiều hiệu quả.

 Jumbograms: Hỗ trợ các packet payload cực lớn cho hiệu quả cao

hơn

 Bảo mật lớp mạng: Mã hóa và xác thực truyền thông.

7

 Khả năng QoS (Quality of service): Đánh dấu QoS cho các gói tin

và dán nhãn để giúp xác định những traffic cần được ưu tiên

 Anycast: Dịch vụ dự phòng sử dụng những địa chỉ không có cấu

trúc đặc biệt

 Tính di động: Dễ dàng hơn khi xử lý với thiết bị di động hay chuyển

vùng

4 Các thành phần của IPv6

 Site prefix: cũng giống như số mạng của IPv4 Nó là số được gán

đến trang của bạn bằng một ISP Điển hình, tất cả các máy tính trongcùng một vị trí sẽ được chia sẻ cùng một site prefix Site prefixhướng tới dùng chung khi nó nhận ra mạng của bạn và cho phépmạng có khả năng truy cập từ Internet

 Subnet ID: mang tính riêng bởi vì nó ở bên trong mạng của bạn,

subnet ID miêu tả cấu trúc trang của mạng Subnet ID làm việc rấtgiống với cách mà mạng con làm việc trong giao thức IPv4 Sự khácnhau lớn nhất ở đây là các mạng có đó có thể dài 16 byte là đượcbiểu thị trong định dạng hex nhiều hơn là ký hiệu chữ thập phân cónhiều dấu chấm Một IPv6 subnet điển hình tương đương với mộtnhánh mạng đơn (trang) như một subnet của IPv4

 Interface ID: làm việc giống như một ID cấu hình IPv4 Số này

nhận dạng duy nhất một host riêng trong mạng Interface ID (thứ màđôi khi được cho như là một thẻ) được cấu hình tự động điển hìnhdựa vào địa chỉ MAC của giao diện mạng ID giao diện có thể đượccấu hình bằng định dạng EUI-64

5 Các loại địa chỉ IPv6

Bảng 2: Các loại địa chỉ IPv6

8

Tên Nội dung

Unicast

Được định nghĩa là địa chỉ duy nhấttrên cổng của một Node 6 và một góitin khi được gửi đến loại địa chỉ nàythì sẽ được chuyển đến cổng đã đượcđịnh nghĩa bởi địa chỉ đó

Multicast

Thì được xem như là một nhóm cáccổng IPv6, khi có một gói tin được gửiđến địa chỉ này sẽ được tất cả cácthành viên của nhóm đó tập trung và

xử lý

Anycast

Thường dùng để đăng ký cho nhiềucổng và khi có gói tin bất kỳ đượcchuyển đến thì gói tin này sẽ đượcchuyển đến những cổng gần nhất đểđược xử lý

III GIAO THỨC DHCP VERSION 6 ( Dynamic Host Configuration

1 Giới thiệu về giao thức DHCPv6

 DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protocol version 6 – giaothức cấu hình động máy chủ phiên bản 6) là một Giao thức truyềnthông để cấu hình các host IPv6 với địa chỉ IPv6, tiền tố IP và các dữliệu cấu hình khác cần thiết để hoạt động trong mạng IPv6 Đây làphiên bản IPv6 tương đương với Dynamic Host ConfigurationProtocol (DHCP – giao thức cấu hình động máy chủ) của IPv4

9

 Host IPv6 có thể tự động tạo ra các địa chỉ IP nội bộ bằng cách sửdụng cấu hình tự động địa chỉ không trạng thái (stateless addressautoconfiguration: SLAAC) hoặc nó có thể được cấp một địa chỉ vànhững thông số hoạt động với DHCPv6 Đây là dạng thức cấu hình

tự động địa chỉ có trạng thái (stateful autoconfiguration)

 Host IPv6 sử dụng cấu hình tự động không trạng thái có thể yêu cầuthông tin khác với địa chỉ IP hoặc tuyến đường DHCPv6 có thểđược sử dụng để thu thập thông tin này, mặc dù nó không được sửdụng để cấu hình địa chỉ IP DHCPv6 không cần thiết để cấu hìnhhost với các địa chỉ của các máy chủ DNS, vì chúng có thể được cấuhình sử dụng Neighbor Discovery Protocol, đây cũng là cơ chế tựđộng cấu hình không trạng thái

 Nhiều bộ định tuyến IPv6, ví dụ như routers cho mạng trong nhà(HAN), phải được định cấu hình tự động mà không cần sự can thiệpcủa người vận hành Các bộ định tuyến như vậy không chỉ yêu cầumột địa chỉ IPv6 để sử dụng trong giao tiếp với các bộ định tuyếnthượng nguồn (upstream router) mà còn cần một tiền tố IPv6 để sửdụng trong việc cấu hình các thiết bị ở phía hạ lưu (downstream) củarouter DHCPv6 prefix delegation cung cấp một cơ chế để cấu hìnhcác router như vậy

Hình 3.1: Sơ đồ cấu hình DHCPv6

10

2 Các thành phần của DHCPv6

Giống như DHCP cho IPv4, các thành phần của DHCPv6 cũng baogồm:

 DHCPv6 Client: Gửi yêu cầu cung cấp các thông tin cấu hình Hỗ

trợ DHCPv6 client cho các thiết bị Juniper Networks bao gồm cáctính năng sau:

oLiên kết danh tính cho các địa chỉ không tạm thời (IA_NA)

oLiên kết danh tính để ủy quyền tiền tố (IA_PD)

oCam kết nhanh chóng

oTruyền TCP / IP

oỦy quyền tiền tố tự động

oChế độ Autoconfig (trạng thái và không trạng thái)

 DHCPv6 Server: Cung cấp các thông tin cấu hình DHCPv6 server

cung cấp nhiều tính năng giống như DHCP server, bao gồm:

oCấu hình cho một giao diện cụ thể hoặc cho một nhóm giao diện

oTên người dùng và mật khẩu dành riêng cho trang web

oCác giao diện Ethernet được đánh số

oBộ lọc và CoS được định cấu hình tĩnh

oĐăng nhập theo hướng AAA

oSử dụng tùy chọn IA_NA để chỉ định một địa chỉ cụ thể cho mộtmáy khách

11

Hình 3.2: Quy trình cấp phát địa chỉ sử dụng trao đổi bốn tin nhắn

 DHCPv6 Relay Agent: Điểm chuyển tiếp các gói tin giữa client và

server, khi chúng không thuộc cùng một vùng mạng

Hình 3.3: Cấu hình DHCPv6 Relay Agent

3 Cấu hình

Một DHCPv6 client sẽ thực hiện chế độ cấu hình tự động bằng cách

sử dụng DHCPv6 dựa trên các cờ (flag) trong gói tin quảng bá của router(RA)

DHCPv6 có thể được cấu hình theo 2 dạng:

12