Tài liệu IPv6 tiếng Việt

Pv6 là phiên bản mới nhất của giao thức Internet và phiên bản đầu tiên của giao thức này đã được triển khai rộng rãi. IPv6 được phát triển bởi IETF để giải quyết vấn đề đã được dự báo trước của việc suy kiệt kho địa chỉ IPv4. Phần hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu về IPv6 và các thuật ngữ liên quan đến nó cùng với các ví dụ tham khảo thích hợp.

Trang 1

Mục lục

Giới thiệu IPv6 2

Đối với độc giả 2

Điều kiện tiền đề 3

Tổng quan về IPv6 3

Tại sao phải có phiên bản IP mới? 3

Tại sao không phải là IPv5? 4

Lịch sử ngắn gọn 4

Đặc điểm của IPv6 5

Các chế độ định vị trong IPv6 7

Chế độ định vị Unicast trong IPv6 7

Chế độ định vị Multicast trong IPv6 8

Chế độ định vị Anycast trong IPv6 8

Kiểu & Định dạng địa chỉ trong IPv6 9

Hệ thống số thập lục phân trong IPv6 9

Cấu trúc địa chỉ trong IPv6 10

Interface ID trong IPv6 11

Địa chỉ Unicast toàn cầu trong IPv6 12

Địa chỉ Liên kết-Nội bộ (Link-Local) trong IPv6 12

Địa chỉ Duy nhất-Nội bộ (Unique-Local) trong IPv6 13

Phạm vi của các địa chỉ Unicast trong IPv6 13

Các địa chỉ đặc biệt trong IPv6 14

Địa chỉ Multicast dành riêng cho các Giao thức định tuyến 14

Địa chỉ Multicast dành riêng cho các Router/Node 15

Các trường Header trong IPv6 15

Header cố định (Fixed Header) trong IPv6 15

Extension Header trong IPv6 17

Trang 2

Giao thức phát hiện lân cận (Neighbor Discovery Protocol) trong IPv6 19

Subnetting trong IPv6 20

Chuyển tiếp từ IPv4 tới IPv6 20

Dual Stack Routers 21

Tunneling 21

NAT Protocol Translation 22

Khả năng lưu động của IPv6 22

Quá trình hoạt động của Mobility của IPv6 23

Sự tối ưu hóa tuyến của IPv6 25

Định tuyến (Routing) trong IPv6 25

Các giao thức định tuyến trong IPv6 26

Các giao thức được thay đổi để hỗ trợ IPv6 26

Tổng kết về IPv6 27

Tương lai của IPv6 27

Tài liệu tham khảo về IPv6 28

Các đường link hữu ích về IPv4 & IPv6 28

Giới thiệu IPv6

IPv6 là phiên bản mới nhất của Giao thức Internet (IP) và phiên bản đầu tiên của giao thức này đã được triển khai rộng rãi IPv6 được phát triển bởi IETF để giải quyết vấn đề đã được dự báo trước của việc suy kiệt kho địa chỉ IPv4 Phần hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu về IPv6 và các thuật ngữ liên quan đến nó cùng với các ví dụ tham khảo thích hợp

Loạt bài hướng dẫn của chúng tôi dựa trên nguồn tài liệu của: Tutorialspoint

Đối với độc giả

Phần hướng dẫn được thiết kế để giúp cho người mới học hiểu các khái niệm cơ bản về IPv6 được yêu cầu trong khi làm việc với các giao thức dựa trên TCP/IP Sau khi hoàn thành phần học này, bạn sẽ thấy mình ở mức độ trung bình, từ cơ sở đó bạn có thể nâng cao trình độ của mình lên

Trang 3

Điều kiện tiền đề

Trước khi bắt đầu tiến hành học tập với phần hướng dẫn này, chúng tôi giả sử rằng bạn đã có những hiểu biết về các khái niệm cơ bản về máy tính và mạng như giao thức là gì, tại sao chúng ta cần giao thức, các tầng mạng…

Tổng quan về IPv6

IPv6 là một giao thức ghi địa chỉ mới được thiết kế để đáp ứng tất cả các yêu cầu có thể có về internet trong tương lai mà được chúng ta biết đến như là Internet phiên bản 2 Giao thức này như giao thức IPv4 trước, làm việc trên Tầng mạng (Tầng-3) Song song với việc cung cấp một số lượng to lớn về không gian địa chỉ logic, giao thức này có nhiều tính năng phong phú mà từ đó giải quyết những nhược điểm của IPv4

Tại sao phải có phiên bản IP mới?

Cho đến này, IPv4 đã chứng minh nó là giao thức ghi địa chỉ định tuyến mạnh mẽ và đã phục vụ chúng ta trong nhiều thập kỷ trên kỹ thuật phân phối với nỗ lực tốt đa Nó được thiết kế vào đầu những năm 80 và không nhận được bất kỳ sự thay đổi lớn nào sau đó Tại thời điểm ra đời của nó, Internet được giới hạn chỉ cho một số trường đại học cho mục đích nghiên cứu và tới các phòng ban của Bộ quốc phòng IPv4 là 32 bit dài và cung cấp khoảng 4,294,967,296 (232) địa chỉ Không gian địa chỉ này được coi là quá đủ tại thời gian đó Dưới đây là những điểm chính mà đóng vai trò quan trọng cho sự ra đời của IPv6:

 Internet đã phát triển theo cấp số nhân và không gian địa chỉ được cho phép bởi IPv4 đang bão hòa Có một yêu cầu để có một giao thức mà có thể thỏa mãn các nhu cầu về địa chỉ Internet mà tăng bất ngờ trong tương lai

 IPv4 tự nó không cung cấp bất kỳ tính năng bảo mật nào Dữ liệu được mã hóa với một số ứng dụng bảo mật trước khi được gửi trên Internet

 Quyền ưu tiên dữ liệu trong IPv4 không được cập nhật Mặc dù IPv4 có một số bit được dành riêng cho Kiểu dịch vụ hoặc Chất lượng dịch vụ, nhưng chúng không cung cấp nhiều chức năng

 IPv4 cho các khách hàng khả năng có thể tự định cấu hình bằng tay hoặc họ có thể cần một

số kỹ thuật định cấu hình địa chỉ No không có một kỹ thuật để định cấu hình một thiết bị để

Trang 4

Tại sao không phải là IPv5?

Tới nay, IP mới chỉ được công nhận chỉ có IPv4 Phiên bản từ 0 tới 3 được sử dụng trong khi chính giao thức đang trong tiến trình phát triển và thử nghiệm Vì thế, chúng ta có thể giả sử rất nhiều các hoạt động nền tảng vẫn tồn tại trước khi đặt một giao thức vào trong quá trình sản xuất Tương

tự như thế, giao thức phiên bản 5 được sử dụng trong khi thử nghiệm với giao thức luồng dữ liệu cho Internet Chúng ta được biết về nó như là Giao thức luồng dữ liệu (SP) mà sử dụng IP phiên bản 5 để gói gọn dữ liệu của nó Nó không bao giờ được đưa vào sử dụng công cộng, nhưng nó

Trang 5

 2006 – RFC 4291 – Address architecture (revision)

 2006 – RFC 4294 – Node requirement

Vào tháng 6/2012, một số tổ chức Internet lớn chọn đặt Server của họ trên IPv6 Hiện tại chúng ta đang sử dụng kỹ tuật Dual Stack để thực hiện IPv6 song song với IPv4

Đặc điểm của IPv6

Để giữ những tính năng cơ bản của việc ghi địa chỉ IP, IPv6 đã được thiết kế lại toàn bộ Nó cung cấp những đặc điểm sau:

Trái ngược với IPv4, IPv6 sử dụng số bit nhiều hơn 4 lần để định vị một thiết bị trên Internet Việc sử dụng nhiều bit thêm này có thể cung cấp gần 3.4x1038 các kết nối của các địa chỉ khác nhau Lượng địa chỉ này có thể đáp ứng các nhu cầu về việc cấp phát địa chỉ của hầu hết mọi thứ trên thế giới này Theo tính toán, mỗi mét vuông trên trái đất có thể được cấp phát 1564 địa chỉ

Các Header của IPv6 đã được đơn giản hóa bởi việc gỡ bỏ tất cả các thông tin và các lựa chọn (mà có trong IPv4) không cần thiết tới phần cuối của IPv6 Header của IPv6 chỉ lớn hơn gấp 2 lần so với trong IPv4 trong khi lượng địa chỉ IPv6 là gấp 4 lần

Mỗi hệ thống bây giờ có địa chỉ IP duy nhất và có thể đi qua Internet mà không sử dụng NAT hoặc các thành phần phiên dịch khác Sau khi IPv6 được cài đặt và chạy trên toàn hệ thống, mỗi host có thể trực tiếp kết nối với host khác trên internet, với một số giới hạn liên quan như Tường lửa, các Chính sách của tổ chức…

IPv6 hỗ trợ cả hai chế độ tự động định cấu hình Stateful và Stateless của các thiết bị host Theo cách này, sự vắng mặt của một DHCP server không đặt một trạm dừng trên sự giao tiếp liên đoạn

Trang 6

Header được đơn giản hóa đặt tất cả các thông tin không cần thiết tại phần cuối của Header Thông tin được chứa trong phần đầu của Header là thích hợp cho một router tạo các quyết định định tuyến, vì thế việc tạo các quyết định định tuyến sẽ nhanh như việc kiểm tra phần lệnh Header

Đây là đặc trưng khác của IPv6 IPv6 đã giới thiệu chế độ Anycast trong việc định tuyến gói

dữ liệu Trong chế độ này, nhiều giao thức thông qua internet được chỉ định cùng địa chỉ Anycast IP Các router, trong khi định tuyến, gửi gói dữ liệu tới đích đến gần nhất

IPv6 khi được thiết kế vẫn giữ gìn tính lưu động Đặc điểm này cho các host (như mobile phone) khả năng di động xung quanh các khu vực địa lý khác nhau và vẫn giữ được kết nối với cùng địa chỉ IP Tính lưu động này của IPv6 lợi dụng khả năng tự động định cấu hình IP

và các Extension Header

IPv4 sử dụng 6 bit DHCP và 2 bit ECN để cung cấp Chất lượng dịch vụ (Quality of Service) nhưng nó chỉ có thể được sử dụng nếu các thiết bị end-to-end hỗ trợ nó, đó là, thiết bị nguồn và đích đến nằm dưới mạng phải hỗ trợ nó

Trong IPv6, hạng Truyền tải và nhãn hiệu Dòng dữ liệu (Traffic class and Flow label) được

sử dụng để chỉ cho các router nằm dưới cách xử lý một cách hiệu quả gói dữ liệu và định tuyến nó

Trang 7

Không gian địa chỉ IP lớn trong IPv6 cho khả năng cấp phát các thiết bị với các địa chỉ IP duy nhất trên toàn cầu Kỹ thuật này lưu giữ các địa chỉ IP và NAT không cần yêu cầu Vì thế các thiết bị có thể gửi/nhận dữ liệu với nhau, ví dụ, VoIP và/hoặc bất kỳ phương tiện luồng dữ liệu nào có thể được sử dụng một cách hiệu quả hơn

Một sự thật khác là, Header có trọng tải ít hơn, vì thế các router có thể tạo các quyết định chuyển tiếp và chuyển chúng tới đích khác nhanh như khi chúng đến

Một trong những lợi thế lớn nhất của IPv6 Header là nó có thể mở rộng để nhập thêm thông tin trong phần tùy chọn IPv4 cung cấp chỉ 40 byte cho phần tùy chọn, trong khi đó tùy chọn trong IPv6 có thể nhiều như kích cỡ của chính gói IPv6

Các chế độ định vị trong IPv6

Trong chế độ định vị và liên kết mạng máy tính liên quan tới kỹ thuật hosting một địa chỉ trên mạng IPv6 cung cấp một số kiểu chế độ mà bởi nó một host đơn có thể được định vị Nhiều hơn một host

có thể được định vị cùng một lúc hoặc host tại khoảng cách gần nhất có thể được định vị

Chế độ định vị Unicast trong IPv6

Trong chế độ định vị Unicast, một giao thức IPv6 được xác định một cách duy nhất trong một đoạn mạng Gói IPv6 chứa cả địa chỉ nguồn và đích đến Một giao thức host được trang bị với một địa chỉ IP mà là duy nhất trong đoạn mạng đó Khi một mạng chuyển mạch hoặc một router nhận một gói Unicast, được hướng đích tới một host đơn, nó gửi ra cho một trong những giao diện đầu ra của nó mà kết nối tới host cụ thể đó

Trang 8

Chế độ định vị Multicast trong IPv6

Chế độ Multicast trong IPv6 là giống như trong Ipv4 Gói dữ liệu đã hướng đích tới nhiều host được gửi trên một địa chỉ Multicast đặc biệt Tất cả các host được liên quan trong thông tin Multicast, cần tham gia nhóm Multicast đầu tiên Tất cả các giao thức mà đã tham gia nhóm nhận gói này và xử lý

nó, trong khi các host khác không có liên quan bỏ qua thông tin này

Chế độ định vị Anycast trong IPv6

IPv6 đã giới thiệu một kiểu định vị mới, mà được gọi là định vị Anycast Trong chế độ định vị này, nhiều giao thức được chỉ định cùng một địa chỉ Anycast IP Khi một host muốn giao tiếp với một

Trang 9

host được trang bị với một địa chỉ Anycast IP, nó gửi một thông báo Unicast Với sự giúp đỡ của kỹ thuật định tuyến phức tạp, mà thông báo Unicast được phân phối tới host gần nhất với trạm gửi

Bây giờ chúng ta xem một ví dụ về Server tutorialpoints.com, được đặt tại tất cả các lục địa Giả sử rằng tất cả các Server được chỉ định một địa chỉ Anycast IP đơn (IPv6) Bây giờ khi một người sử dụng từ Châu Âu muốn truy cập vào trang này, DNS chỉ tới server mà đặt chính Châu Âu Nếu một người sử dụng từ Ấn Độ muốn truy cập vào trang, DNS sau đó sẽ chỉ tới web đặt tại Asia Các quan hệ ần nhất được sử dụng trong Chi phí Định Tuyến (Routing Cost)

Trong hình trên, khi một client cố gắng để tiếp cận một server, yêu cầu được chuyển tiếp tới server với Chi phí Định tuyến thấp nhất

Kiểu & Định dạng địa chỉ trong IPv6

Hệ thống số thập lục phân trong IPv6

Trước khi giới thiệu định dạng địa chỉ IPv6, chúng ta sẽ xem qua Hệ thống số thập lục phân Thập lục phân là một hệ thống số vị trí mà sử dụng cơ số 16 Để biểu diễn các giá trị trong định dạng đọc được, hệ thống này sử dụng các ký tự từ 0-9 để biểu thị giá trị từ 0-9 và A-F để biểu thị các giá trị

từ 10-15 Mỗi ký số trong Hệ thập lục phân có thể biểu diễn giá trị từ 0-15

Trang 10

[Bảng chuyển đổi]

Cấu trúc địa chỉ trong IPv6

Một địa chỉ IPv6 được tạo bởi 128 bit được phân chia thành 8 khối 16 bit Mỗi khối sau đó được chuyển đổi thành 4 ký số thập lục phân được phân biệt nhau bởi dấu chấm

Ví dụ dưới đây là một địa chỉ IPv6 128 bit được biểu diễn trong định dạng nhị phân và được phân chia thành 8 khối 16 bit:

Quy tắc 1: Loại bỏ số 0 dẫn đầu:

Trong khối 5 (0063), hai số 0 dẫn đầu có thể bị bỏ qua:

2001:0000:3238:DFE1:63:0000:0000:FEFB

Trang 11

Quy tắc 2: Nếu hai hoặc nhiều khối liên tục chứa các số 0 liên tục, bỏ qua tất cả chúng và thay đổi

bằng hai dấu hai chấm(::):

2001:0000:3238:DFE1:63::FEFB

Khối có các số 0 liên tục có thể được thay bằng chỉ một số 0 bởi ::, vì thế nếu vẫn có một khối mà

có các số 0 liên tục trong địa chỉ, chúng ta có thể chỉ dùng một số 0, như khối 2:

2001:0:3238:DFE1:63::FEFB

Interface ID trong IPv6

IPv6 có 3 kiểu giao thức địa chỉ Unicast khác nhau Một nửa phần phần thứ hai của địa chỉ (64 bit cuối) thường được sử dụng cho Giao diện ID Địa chỉ MAC của một hệ thống được tạo thành bởi

48 bit và được biểu diễn trong Hệ thập lục phân Các địa chỉ MAC được cho là có thể được chỉ định một cách duy nhất trên toàn thế giới Giao thức ID lợi dụng tính duy nhất này của các địa chỉ MAC Một host có thể tự động định hình Giao thức ID của nó bởi sử dụng định dạng EUI-64 (Extended Unique Identifier) của IEEE Đầu tiên, một host phân chia địa chỉ MAC riêng của nó vào trong 2 nửa 24 bit Sau đó, giá trị thập lục phân (16 bit) 0xFFFE được xen vào giữa hai nửa của địa chỉ MAC, là kết quả từ định dạng EUI-64

[Ảnh:ID Giao diện EUI-64 ]

Sự chuyển đổi của EUI-64 vào trong Bộ nhận diện giao thức IPv6

Để chuyển đổi EUI-64 vào trong Bộ nhận diện giao thức IPv6, bit thứ 7 có ý nghĩa nhất của EUI-64 được bù

Trang 12

[Ảnh: IP Giao diện IPV6]

Địa chỉ Unicast toàn cầu trong IPv6

Kiểu địa chỉ này tương đương với địa chỉ công cộng trong IPv4 Các địa chỉ Unicast toàn cầu trong IPv6 có thể nhận diện và định vị duy nhất trên toàn cầu

[Ảnh: Địa chỉ Unicast

toàn cầu]

Tiền tố định tuyến toàn cầu (Global Routing Prefix): 48 bit quan trọng nhất được chỉ định như là Tiền tố định tuyến toàn cầu mà được chỉ định tới hệ thống tự quản lý riêng biệt 3 bit quan trọng nhất của GRP thường được thiết lập là 001

Địa chỉ Liên kết-Nội bộ (Link-Local) trong IPv6

Địa chỉ IPv6 tự động định cấu hình được biết đến như là địa chỉ Liên kết-Nội bộ Địa chỉ này thường bắt đầu với FE80 16 bit đầu tiên của địa chỉ Liên kết-Nội bộ thường được thiết lập là 1111

1110 1000 0000 (FE80) 48 bit tiếp theo thường được thiết lập là 0, vì thế:

[Ảnh:

Địa chỉ Liên kết-Nội bộ]

Trang 13

Các địa chỉ Liên kết-Nội bộ được sử dụng để giao tiếp trong các host IPv6 chỉ trên một liên kết (đoạn Broadcast) Những địa chỉ này không thể định tuyến, vì thế một Router không bao giờ chuyển tiếp những địa chỉ này ra bên ngoài đường liên kết

Địa chỉ Duy nhất-Nội bộ (Unique-Local) trong IPv6

Kiểu địa chỉ IPv6 này là duy nhất trên toàn cầu, nhưng nó nên được sử dụng trong giao tiếp nội bộ Phần nửa thứ hai của địa chỉ này chứa Giao diện ID và phần nửa đầu được phân chia thành Prefix, Local Bit, Global ID và Subnet ID

[Ảnh:

Địa chỉ Duy nhất-Nội bộ]

Prefix (tiền tố) thường được thiết lập là 1111 1110 Local Bit (bit nội bộ) thiết lập là 1 nếu địa chỉ được chỉ định nội bộ Cho đến nay, ý nghĩa của việc thiết lập Local bit về 0 chưa được định nghĩa

Vì thế, Unique Local thường bắt đầu với “FD”

Phạm vi của các địa chỉ Unicast trong IPv6

[Ảnh: Phạm vi của các

địa chỉ Unicast]

Trang 14

Phạm vi của địa chỉ Link-Local được giới hạn trong đoạn mạng Địa chỉ Unique Local là toàn cầu, nhưng không được định tuyến qua internet, giới hạn phạm vi của chúng tới giới hạn của một tổ chức Địa chỉ Global Unicast là duy nhất trên toàn cầu và có thể nhận biết

Các địa chỉ đặc biệt trong IPv6

Phiên bản 6 có cấu trúc địa chỉ IP hơi phức tạp hơn trong IPv4 IPv6 đã dành riêng một số địa chỉ

và ghi chú địa chỉ cho những mục đích đặc biệt Bạn hãy quan sát bảng bên dưới

 Như đã chỉ trong bảng, địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0/128 không xác định bất cứ cái gì và được cho

là một địa chỉ không được xác định Sau khi đơn giản hóa, tất cả các số 0 được rút gọn về ::/128

 Trong IPv4, địa chỉ 0.0.0.0 với netmask 0.0.0.0 biểu diễn tuyến mặc định Khái niệm tương

tự được áp dụng cho IPv6, địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0 netmask tất cả số 0 biểu diễn tuyến mặc định Sau khi áp dụng quy tắc IPv6, địa chỉ này được rút gọn thành ::/0

 Các địa chỉ loopback trong IPv4 được biểu diễn bởi dãy 127.0.0.1 tới 127.255.255.255 Nhưng trong IPv6, chỉ 0:0:0:0:0:0:0:1/128 biểu diễn địa chỉ Loopback Sau khi loopback địa chỉ, nó có thể được biểu diễn như ::1/128

Địa chỉ Multicast dành riêng cho các Giao thức định

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	890,68 KB