NGHIÊN cứu CÔNG NGHỆ MOBILE IPV6,

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆUAPNIC Asia Pacific Network Information Center Trung tâm thông tin mạng châu Á - Thái Bình DươngARIN American Registry for Internet Numbers Cơ quan đ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN DUY THÁI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MOBILE IPV6,

ĐI SÂU PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC

HẢI PHÒNG - 2015

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Phạm Việt Hưng đã giới thiệu,hướng dẫn đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án tốtnghiệp

Em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong trường, đặc biệt là các thầy côgiáo bộ môn Điện Tử - Viễn Thông đã dạy dỗ, chỉ bảo cho em những kiến thức

từ cơ bản đến nâng cao, giúp em có được những cơ sở lý thuyết vững vàng vàvận dụng được những kiến thức vào chuyên ngành học

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè, những người luôn ở bên cạnhđộng viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt đồ

án tốt nghiệp này

Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếusót, em kính mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô giáo và các bạn sinhviên để em bổ sung và hoàn thiện kiến thức của bản thân được tốt hơn

Em xin trân trọng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài tốt nghiệp là do chính tôi nghiên cứu và thựchiện Mọi tài liệu được tôi tổng hợp và trình bày lần đầu tiên trong đồ án tốtnghiệp này và chưa từng công bố

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

Hải Phòng, ngày tháng năm 2015

Sinh viên

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MOBILE IP 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ IP 3

1.2 BỘ GIAO THỨC TCP/IP 3

1.3 GIAO THỨC IPV6 5

1.4 TRIỂN KHAI IPV6 VÀO THỰC TẾ 8

1.4.1 Hiện trạng IPv6 trên thế giới 8

1.4.2 Thúc đẩy và phát triển IPv6 tại Việt Nam 11

1.5 CÔNG NGHỆ MOBILE IP 12

1.5.1 Giới thiệu về Mobile IP 12

1.5.2 Các thành phần của Mobile IPv6 13

1.5.3 Các đặc tính nổi bật của Mobile IPv6 so với Mobile IPv4 14

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC MOBILE IPV6 16

2.1 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6 16

2.1.1 Không gian địa chỉ 16

2.1.2 Biểu diễn địa chỉ IPv6 16

2.1.3 Phân loại địa chỉ IPv6 17

2.2 CẤU TRÚC DỮ LIỆU MOBILE IPV6 19

2.2.1 Binding Cache 19

2.2.2 Binding Update List 21

2.2.3 Home Agent List 21

2.3 CÁC BẢN TIN VÀ CÁC TÙY CHỌN TRONG MOBILE IPV6 22

2.3.1 Định dạng gói tin Mobile IPv6 23

2.3.2 Tùy chọn Home Address cho Destination Options Header 25

2.3.3 Type 2 Routing Header 26

2.3.4 Các bản tin ICMPv6 cho Mobile IPv6 27

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IPV6 31

3.1 SỰ TRAO ĐỔI BẢN TIN MOBILE IPV6 31

3.1.1 Trao đổi dữ liệu giữa một nút di động và một nút đối tác 31

3.1.2 Duy trì ràng buộc 33

3.1.3 Phát hiện đại diện thường trú 37

3.1.4 Phát hiện tiền tố di động 39

3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IPV6 41

3.2.1 Khi gắn với liên kết thường trú 41

3.2.2 Di chuyển từ liên kết thường trú đến liên kết ngoài 42

3.2.3 Nút di động thay đổi địa chỉ thường trú của nó 44

3.2.4 Di chuyển từ liên kết ngoài đến một liên kết ngoài khác 45

3.2.5 Nút di động trở lại mạng thường trú 48

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

APNIC Asia Pacific Network

Information Center

Trung tâm thông tin mạng châu Á

- Thái Bình DươngARIN American Registry for Internet

Numbers

Cơ quan đăng ký số hiệu Internetkhu vực Bắc Mỹ

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ

CN Correspondent Node Nút đối tác

CNA Correspondent Node Address Địa chỉ của nút đối tác

CoA Care of Address Địa chỉ tạm trú

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Giao thức cấu hình động máy chủDNS Domain Name System Hệ thống tên miền

ESP Encapsulating Security Payload Cung cấp khả năng bảo mật và

bảo vệ tính toàn vẹn của dữ liệuFMIPv6 Fast Handovers Mobile IPv6 Cơ chế chuyển giao nhanh IPv6FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền dữ liệu tệp tin

HAA Home Agent Address Địa chỉ đại diện thường trú

HMIPv6 Hierarchical Mobile IPv6 Cơ chế chuyển giao phân cấp

IPv6

IANA Internet Assigned Numbers

Authority

Tổ chức cấp phát số hiệu Internettoàn cầu

ICMP Internet Control Message

Protocol

Giao thức quản lý nhómIKE Internet Key Exchange Cơ chế trao đổi khóa Internet

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPsec Internet Protocol Security Bảo mật trong giao thức mạngIPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiên bản 4IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức Internet phiên bản 6ISOC Internet Society Hiệp hội Internet quốc tế

LACNIC Latin American and Caribbean

Internet Addresses Registry

Cơ quan đăng ký địa chỉ Internetkhu vực Nam Mỹ

MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập truyền thông

PDAs Personal Digital Assistant Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhânQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RFC Request For Comments Chuỗi các bản ghi nhớ được đề

xuất và cho ý kiếnRIP Routing Information Protocol Giao thức định tuyến thông tin

theo vectơ khoảng cáchRIPE

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn giảnTCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển giao vậnTFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp tin thông

thườngUDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người dùngVNNIC Vietnam Internet Network

Information Center

Trung tâm Internet Việt Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Sự khác biệt giữa địa chỉ IPv6 và IPv4 71.2

Đánh giá quá trình triển khai IPv6 của một số quốc gia

hàng đầu và các quốc gia trong khu vực Đông Nam Á tính

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.2 Tình hình triển khai IPv6 trên thế giới 8

2.3 Mô tả đường đi của gói tin đến địa chỉ anycast 19

2.5 Quá trình định tuyến phản hồi (Return Routability

2.6 Cấu trúc của Destination Options Header 26

2.8 Cấu trúc bản tin Home Agent Address Discovery Request 282.9 Cấu trúc bản tin Home Agent Address Discovery Reply 282.10 Cấu trúc bản tin Mobile Prefix Solicitation 292.11 Cấu trúc bản tin Mobile Prefix Advertisement 303.1 Cập nhật ràng buộc gửi từ nút di động đến đại diện

3.6 ICMPv6 Home Agent Address Discovery Reply được gửi

3.7 ICMPv6 Mobile Prefix Solicitation được gửi từ nút di động 393.8 ICMPv6 Mobile Prefix Advertisment được gửi từ đại diện

3.10 Nút di động chuyển đến liên kết ngoài mới 47

MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và truyền thông, chúng

ta có thể dễ dàng trao đổi thông tin, xử lý công việc thông qua các thiết bị như: điệnthoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay… Mỗi một thiết bị điện tử khi hoạtđộng trên hệ thống mạng Internet cần sử dụng một địa chỉ IP để định danh và liênlạc với nhau Quá trình trao đổi dữ liệu giữa các nút địa chỉ đó thường phải thôngqua các bộ định tuyến với rất nhiều thủ tục và giao thức khác nhau Trong trườnghợp thiết bị di động liên lục thay đổi địa chỉ định danh của mình, các bộ định tuyến

sẽ mất nhiều thời gian hơn để cập nhật dữ liệu và đôi lúc quá trình kết nối có thể bịgián đoạn

Mobile IP là giải pháp được thêm vào trong cấu trúc của địa chỉ mạng giúp cácthiết bị di động di chuyển mà vẫn duy trì được kết nối và các bộ định tuyến cũngkhông nhất thiết phải cập nhật liên tục dữ liệu trong bảng định tuyến Trong kiếntrúc mạng Internet hiện thời sử dụng giao thức IPv4, Mobile IP chỉ là một tùy chọn.Hầu hết các kết nối IPv4 có hỗ trợ Mobile IP còn rất hạn chế và thường không đápứng được các dịch vụ mới Chính vì thế, giao thức IPv6 đã được được giới thiệuvới nhiều cải tiến rộng lớn và toàn diện để phục vụ tốt hơn những nhu cầu trongtương lai Đặc biệt là trong thiết kế của thế hệ địa chỉ mới này, Mobile IP đã đượctích hợp sẵn để hỗ trợ tính di động hiệu quả hơn

Mobile IPv6 là giao thức Internet thế hệ mới được đề xuất bởi tổ chức IETFvới rất nhiều ưu điểm nổi bật như: thêm nhiều tùy chọn linh hoạt, khuôn dạng góitin được đơn giản hóa, khả năng định tuyến tối ưu, cấu trúc bảo mật tin cậy hơn…Giao thức này mặc dù là một giao thức mở rộng nhưng hiện nay được xem là mộtphần quan trọng của giao thức Internet Với sự tăng trưởng không ngừng của mạng

di động băng rộng, Mobile IPv6 hứa hẹn trở thành xu hướng tất yếu trong tương lai

và đem lại nhiều tiện ích mới cho người sử dụng

Trong phạm vi kiến thức của mình, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu côngnghệ Mobile IPv6, đi sâu phân tích hoạt động của giao thức” để trình bày trong bản

đồ án tốt nghiệp này

Cấu trúc đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ Mobile IP

Chương 2: Giao thức Mobile IPv6

Chương 3: Phân tích hoạt động của Mobile IPv6

Mục tiêu của đề tài là giới thiệu một số tính năng vượt trội của thế hệ địa chỉIPv6 cũng như những đặc điểm về cấu trúc dữ liệu, cấu trúc các bản tin tùy chọncủa Mobile IPv6 để từ đó phân tích được hoạt động của giao thức Tuy nhiên dokiến thức còn hạn hẹp cũng như chưa nắm bắt được hết những thông tin công nghệnên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em mong nhận được ý kiến đóng gópquý báu của thầy cô và các bạn để hoàn thiện đồ án tốt hơn

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MOBILE IP

1

1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ IP

Địa chỉ IP (Internet Protocol Address) là một địa chỉ đơn giản nhất mà mọithiết bị điện tử dùng để định danh thiết bị đó trên hệ thống mạng giúp chúng nhậndiện và liên lạc với nhau thông qua việc sử dụng giao thức Internet Trong mạngmáy tính, có thể coi địa chỉ IP giống như địa chỉ nhà bạn để người đưa thư có thểmang bưu phẩm đến đúng nhà bạn chứ không phải nhà người khác Vì vậy, mỗi địachỉ IP là duy nhất đối với một thiết bị mạng

Địa chỉ IP do tổ chức cấp phát số hiệu Internet - IANA (Internet AssignedNumbers Authority) quản lý và tạo ra IANA sẽ phân chia dải địa chỉ IP cho các cơquan Intenet cấp khu vực (APNIC, RIPE NCC, ARIN và LACNIC), sau đó cácquốc gia trong từng khu vực sẽ nhận được các dải địa chỉ IP cấp thấp hơn và tiếptục phân chia cho các nhà cung cấp dịch vụ và doanh nghiệp trong nước Cuốicùng, người dùng sẽ có được địa chỉ IP dùng để kết nối Internet

1.2 BỘ GIAO THỨC TCP/IP

Để các máy tính có thể liên lạc với nhau qua mạng, chúng phải sử dụng cùngmột ngôn ngữ hay còn gọi là một giao thức (Protocol) Thành công của mạngInternet với sự phát triển của kiến trúc mạng máy tính chính là giao thức TCP/IP(Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) Bộ giao thức này được đặt têntheo hai giao thức chính của nó là giao thức điều khiển giao vận (TCP) và giao thứcliên mạng (IP) Cho đến nay TCP/IP là hệ thống giao thức ra đời sớm nhất và cũng

là hệ thống hoàn chỉnh nhất Mô hình TCP/IP và mô hình của các giao thức liênquan khác luôn được duy trì bởi tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force)

Mô hình TCP/IP được phân chia thành nhiều tầng khác nhau như hình vẽ:

Hình 1.1 - Mô hình phân tầng TCP/IP

 Tầng giao diện mạng (Network Interface layer):

Tầng giao diện mạng hay còn gọi là tầng kết nối, là nơi tiếp nhận gói dữ liệu

và phát đi theo một phương truyền dẫn đã định Một số giao thức thuộc tầng này:Ethernet, Token Ring, Frame Relay, ATM…

 Tầng liên mạng (Internet layer):

Tầng liên mạng nằm phía trên tầng giao diện mạng, chủ yếu xử lý thông tingiữa các thiết bị như gán địa chỉ, chuyển mạch, đóng gói và định tuyến dữ liệu Đốitượng truyền dẫn giữa tầng liên mạng và tầng giao diện mạng là gói dữ liệu IP (IPDatagram) Tầng này bao gồm 4 giao thức quan trọng là:

 IP (Internet Protocol): có chức năng gán địa chỉ cho gói dữ liệu và địnhtuyến chúng trước khi truyền dẫn

 ARP (Address Resolution Protocol): có chức năng biên dịch địa chỉ IP củamáy đích thành địa chỉ MAC

 ICMP (Internet Control Message Protocol): có chức năng thông báo khi gói

dữ liệu bị lỗi trong quá trình truyền dẫn

 IGMP (Internet Group Management Protocol): có chức năng quản lý và điềukhiển dữ liệu truyền đa hướng.

 Tầng giao vận (Transport layer):

Tầng giao vận hay tầng truyền dẫn có nhiệm vụ thiết lập thông tin giữa cácchương trình ứng dụng, đảm bảo dữ liệu truyền không bị lỗi và điều khiển lưulượng Tầng này được chia làm 2 loại giao thức chính là TCP và UDP

 Tầng ứng dụng (Application layer):

Đây là tầng cao nhất trong mô hình và bao gồm nhiều giao thức cung cấp chocác ứng dụng người dùng Tầng ứng dụng có nhiệm vụ định dạng, mã hóa và điềukhiển việc trao đổi thông tin của người dùng khi họ sử dụng các chương trình ứngdụng để truy nhập mạng Internet

1.3 GIAO THỨC IPV6

IPv6 là một phiên bản của giao thức liên mạng được cải tiến một cách rộng lớn

và toàn diện để thích nghi với sự phát triển không ngừng của Internet Thế hệ địachỉ mới này đã được thiết kế với những tham vọng và đặc điểm như sau:

 Cung cấp không gian địa chỉ lớn hơn:

Địa chỉ IPv6 có độ dài gấp 4 lần so với IPv4 Với 128 bit được sử dụng ta có tổhợp 2128 địa chỉ IP, con số này xấp xỉ 3,4 x 1038 và lớn gấp 296 lần địa chỉ IPv4.Lượng địa chỉ này hiện nay mới sử dụng một phần rất nhỏ và có thể đáp ứng hầuhết tất cả các nhu cầu cấp phát địa chỉ trong tương lai

 Khuôn dạng header được đơn giản hóa:

Các header của IPv6 được đơn giản hóa bằng cách chuyển các trường khôngquan trọng và các trường lựa chọn sang phần header mở rộng được đặt ở phần cuốicủa tiêu đề IPv6 Khuôn dạng mới tạo sự xử lý hiệu quả hơn cho các bộ định tuyến

 Khả năng tự động cấu hình địa chỉ:

Phương thức cấu hình trở nên rất đơn giản và hoàn toàn tự động IPv6 hỗ trợ

cả hai chế độ tự động cấu hình là Stateful (khả năng cấu hình server DHCP) vàStateless (khả năng cấu hình không trạng thái không có server DHCP)

 Cấu trúc định tuyến và định vị địa chỉ hiệu quả hơn:

Các địa chỉ của IPv6 được thiết kế để tạo ra một hạ tầng định tuyến hiệu quả

và phân cấp hóa Thông tin trong header được đơn giản hóa nên việc tạo các quyếtđịnh định tuyến hoặc chuyển tiếp dữ liệu của bộ định tuyến cũng sẽ nhanh hơn

 Hỗ trợ Muticast và Anycast tốt hơn:

IPv6 sử dụng địa chỉ muticast để giao tiếp với nhiều host hơn và loại bỏ hoàntoàn các địa chỉ broadcast Bên cạnh đó, anycast như là một đặc trưng chỉ có ởphiên bản IPv6 Trong chế độ này, việc định tuyến gói dữ liệu được chỉ định cùngcác anycast IP giúp bộ định tuyến gửi dữ liệu tới đích đến gần nhất

 Khả năng xác thực và bảo mật an ninh:

Bảo mật trên Internet hiện nay là một vấn đề quan trọng và ngay trong thiết kếcủa IPv6 đã bắt buộc phải có bảo mật IPsec (IP Security) Với việc IPsec được kíchhoạt trên tất cả các nút địa chỉ IPv6 và luôn sẵn sàng được sử dụng, nó được xem làmột đặc điểm đáng chú ý của phiên bản IPv6, làm cho nó đáng tin cậy hơn IPv4

 Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS:

Các thiết bị có thể gửi và nhận thông tin với nhau nhờ sự phân luồng một cáchhiệu quả và xử lý mức ưu tiên các gói dữ liệu, dựa trên việc sử dụng hạng truyền tải

và nhãn dòng (Traffic Class - Flow Label) được chỉ định sẵn cho các bộ định tuyến

 Tính di động cao:

Tính di động (Mobility) là một tính năng quan trọng trong các kết nối mạnghiện nay Mobile IP cho phép các thiết bị di chuyển mà không mất kết nối Trongphiên bản mới này, khả năng sử dụng Mobile IP được hỗ trợ nhiều hơn và tận dụngcác ưu điểm của IPv6 so với IPv4

 Khả năng mở rộng:

Lợi thế lớn nhất của IPv6 là phần header có thể dễ dàng mở rộng khi có nhucầu nhập thêm thông tin trong phần tùy chọn Các tùy chọn của IPv6 được thiết kếmột cách linh hoạt để đáp ứng mọi sự phát triển trong tương lai

Chúng ta có thể thấy rõ nhiều điểm khác biệt của địa chỉ IPv6 và địa chỉ IPv4được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1 - Sự khác biệt giữa địa chỉ IPv6 và IPv4

Độ dài địa chỉ 32 bit (4 byte) 128 bit (16 byte)

Header Bao gồm cả trường kiểm tra

Loại bỏ địa chỉ broadcast và thayvào đó là địa chỉ muticast

Trường nhãn dòng và hạngtruyền tải cho phép xác địnhluồng dữ liệu của gói tin nhằmđảm bảo chất lượng dịch vụ QoSViệc phân

đoạn gói tin

Được thực hiện bởi cả bộđịnh tuyến và máy chủ gửigói tin

Chỉ được thực hiện bởi máy chủphía gửi mà không có sự thamgia của bộ định tuyến

Được dùng để tìm kiếm địnhtuyến và thông báo quảng bá bộđịnh tuyến, là bắt buộc

Cấu hình Thiết lập thủ công hoặc

thông qua máy chủ DHCP

Cho phép cấu hình tự động hoặccấu hình qua DHCP

Kích thước

gói tin 576 byte (có thể bị chia nhỏ) 1280 byte (không bị chia nhỏ)

1.4 TRIỂN KHAI IPV6 VÀO THỰC TẾ

1.4.1 Hiện trạng IPv6 trên thế giới

Nhu cầu sử dụng nguồn tài nguyên IPv6 trên thế giới bắt đầu phát triển mạnhvào thời điểm năm 2008 Tính đến tháng 6/2010 đã có hơn 150 quốc gia và vùnglãnh thổ triển khai mạng lưới IPv6 Ngày 08/06/2011 được tổ chức Internet toàncầu (Internet Society - ISOC) chọn làm ngày IPv6 thế giới (World IPv6 Day) nhằmthúc đẩy hơn nữa các hoạt động triển khai, ứng dụng thế hệ địa chỉ IPv6 Một nămsau đó, nhiều tổ chức quốc tế, các nhà sản xuất và cung cấp dịch vụ lớn trên thếgiới đã chính thức công bố triển khai vĩnh viễn IPv6 cho các hoạt động mạng lướiInternet của mình World IPv6 Launch (06/06/2012) trở thành dấu mốc quan trọng,đánh dấu bước chuyển mình mạnh mẽ của thế hệ địa chỉ mới IPv6

Tuy nhiên theo một số thống kê đến cuối năm 2014 thì con số địa chỉ IPv6được sử dụng mới chỉ chiếm khoảng 5% không gian địa chỉ rộng lớn

Hình 1.2 - Tình hình triển khai IPv6 trên thế giới

(nguồn http://6lab.cisco.com/index.php, cập nhật 15/11/2015)

Kết quả đánh giá tỉ lệ triển khai IPv6 được tính theo công thức dưới đây:

Trong đó: X là tỉ lệ triển khai IPv6 (Deployment Ratio), A là chuyển đổi AS(Transit AS), B là nội dung IPv6 (Content) và C là người sử dụng IPv6 (User)

Bảng 1.2 - Đánh giá quá trình triển khai IPv6 của một số quốc gia hàng đầu và

các quốc gia trong khu vực Đông Nam Á tính đến tháng 11/2015

(nguồn: http://6lab.cisco.com/index.php, cập nhật 13/11/2015)

Quốc gia Tỉ lệ triển

khai

Chuyểntiếp AS

Nội dungIPv6

Người sửdụng IPv6

Điểm tươngđối (thang 10)

So sánh với kết quả đánh giá tháng 3/2014

Bảng 1.3 - Đánh giá tình hình triển khai IPv6 của một số quốc gia

tại thời điểm tháng 3/2014

(nguồn: http://6lab.cisco.com/index.php)

Quốc gia Tỉ lệ triển Chuyển Nội dung Người sử Điểm tương

khai tiếp AS IPv6 dụng IPv6 đối (thang 10)

Bảng 1.4 - So sánh tỉ lệ triển khai IPv6 trong năm 2014 và 2015

của một số quốc gia

Mỹ Nhật Trung Quốc Malaysia Việt Nam

1.4.2 Thúc đẩy và phát triển IPv6 tại Việt Nam

Cùng với sự phát triển chung của thế giới, Việt Nam cũng đã và đang có nhữnghành động tích cực trong việc thúc đẩy triển khai thế hệ địa chỉ mới Ngày

06/05/2008, Bộ Trưởng Bộ Thông Tin và Truyền Thông đã ban hành chỉ thị số03/2008/CT-BTTTT về việc thúc đẩy sử dụng địa chỉ Internet thế hệ mới IPv6,đánh dấu một mốc quan trọng trong quá trình triển khai IPv6 ở Việt Nam Đến ngày06/01/2009, Bộ đã ban hành quyết định số 05/QĐ-BTTTT thành lập Ban Công Tácthúc đẩy phát triển IPv6 quốc gia (IPv6 Task Force) do Thứ Trưởng thường trực LêNam Thắng làm trưởng ban Theo đó, lộ trình chuyển đổi sang IPv6 được chiathành ba giai đoạn chính:

 Giai đoạn 1 (Từ 2011 - đến 2012): Giai đoạn chuẩn bị

 Đánh giá thực trạng và tính sẵn sàng của mạng lưới

 Đưa vào thử nghiệm mạng lưới IPv6 quốc gia

 Tổ chức truyền thông, trao đổi, học hỏi kinh nghiệm và đào tạo nguồn nhânlực để phát triển IPv6 tại Việt Nam

 Giai đoạn 2 (Từ 2013 - đến 2015): Giai đoạn khởi động

 Chuyển đổi mạng lưới từ IPv4 sang hỗ trợ đồng thời IPv4 và IPv6

 Xây dựng và hình thành mạng cơ sở hạ tầng IPv6 quốc gia

 Cung cấp dịch vụ IPv6 thử nghiệm tới người sử dụng

 Giai đoạn 3 (Từ 2016 - đến 2019): Giai đoạn chuyển đổi

 Hoàn thiện mạng lưới và dịch vụ IPv6, đảm bảo hoạt động ổn định với thế

triển mạng lưới vẫn còn chậm và số người sử dụng chưa đáng kể Vì vậy, chúng tacần quyết tâm và đẩy mạnh hơn nữa để IPv6 thực sự phát triển trong tương lai.

1.5 CÔNG NGHỆ MOBILE IP

1.5.1 Giới thiệu về Mobile IP

Ngày nay Internet đã trở nên quen thuộc với tất cả chúng ta Hàng nghìn ngườimỗi ngày vẫn đang sử dụng Internet để giải quyết công việc, trao đổi thông tin hoặcphục vụ nhu cầu giải trí Với sự bùng nổ của mạng lưới Internet toàn cầu, việc hỗtrợ khả năng di động cho các thiết bị sử dụng Internet là điều vô cùng quan trọng

Do đó, tổ chức IETF đã chuẩn hoá một giao thức hỗ trợ các thiết bị di động có tên

là Mobile IP Giao thức này đã được đề xuất và trình bày cụ thể trong tài liệu RFC

5944 (IP Mobility Support for IPv4, Revised) và RFC 6275 (Mobility Support inIPv6), các phiên bản RFC tương ứng đã được sử dụng trước đó là 3344 và 3775.Giao thức Mobile IP được xây dựng trên nền tảng của giao thức TCP/IP nhằmmục đích cho phép các thiết bị di động luôn duy trì được kết nối hiện thời trongsuốt quá trình sử dụng mà không quan tâm đến vị trí hiện tại của thiết bị Mobile IPđược sử dụng và phát triển với nhiều dạng khác nhau: Mobile IPv4, Mobile IPv6,Fast Handovers Mobile IPv6 (FMIPv6), Hierarchical Mobile IPv6 (HMIPv6) Trong đó, Mobile IPv6 giao thức là mở rộng của giao thức IPv6 hỗ trợ di động vàđược tích hợp sẵn trong gói tin IPv6 bằng cách sử dụng các header mở rộng Cùngvới sự phát triển của mạng băng rộng, công nghệ Mobile IPv6 hứa hẹn sẽ đem lạinhiều tính năng và dịch vụ mới cho các thiết bị di động trong tương lai

1.5.2 Các thành phần của Mobile IPv6

Hình 1.3 - Các thành phần của mạng Mobile IPv6

 Mobile Node (MN): nút di động có khả năng thay đổi vị trí khi truy cập vàomạng, được biết đến như các loại cell phones, máy tính bảng, máy tính xách tayhoặc các thiết bị kỹ thuật số cá nhân PDAs (Personal Digital Assistant) Việc thayđổi vị trí có thể là kết quả của một chuyển động vật lý (thiết bị được gắn trên ô tô,tàu hỏa đang di chuyển) hoặc thay đổi cách thức liên kết (MN phát hiện các bộ địnhtuyến khác nhau xung quanh nó)

 Correspondent Node (CN): nút đối tác là một nút IPv6 đang trao đổi thông tinvới nút di động CN không phải là một thành phần của Mobile IPv6 nhưng đượcthêm vào để mô tả hoạt động của mạng IPv6 Nếu một nút đối tác là nút MobileIPv6, nó có thể là một nút di động đã rời khỏi nhà

 Care of Address (CoA): địa chỉ tạm trú, là một địa chỉ được sử dụng bởi nút diđộng khi nó được gắn với một liên kết ngoài Một nút di động có thể được phân bốnhiều địa chỉ tạm trú Tuy nhiên, chỉ duy nhất một địa chỉ tạm trú được đăng kýnhư là một địa chỉ CoA sơ cấp với đại diện thường trú của nút di động Sự kết hợp

giữa một địa chỉ thường trú với một địa chỉ tạm trú CoA của nút di động được gọi

là một binding CN và HA duy trì thông tin về các ràng buộc trong một bộ nhớ đệm gọi là binding cache.

 Home Link: liên kết thường trú là một liên kết mà tiền tố mạng con thường trúđược phân bố sẵn, từ đó nút di động có thể lấy được địa chỉ thường trú của nó

 Home Agent (HA): đại diện thường trú nằm trên liên kết thường trú, thường làcác bộ bị định tuyến có vai trò thay thế khi MN di chuyển ra khỏi mạng thường trú.Khi đó, HA sẽ tiếp nhận thông tin được gửi đến MN và chuyển tiếp thông tin đóđến địa chỉ mới của nút di động

 Home Address (HoA): địa chỉ thường trú là một địa chỉ được gắn cố định chonút di động trong liên kết thường trú và nhờ đó nút di động luôn có khả năng kếtnối bất kể nó đang ở vị trí nào trong một mạng IPv6 Nếu nút di động rời khỏimạng thường trú, các gói tin gửi đến địa chỉ thường trú của nút di động sẽ bị chặnlại bởi đại diện thường trú và được truyền qua đường hầm (tunnel) tới vị trí hiện tạicủa nút di động trong mạng IPv6 Vì nút di động luôn được gắn với địa chỉ thườngtrú nên nó luôn duy trì kết nối logic với liên kết thường trú

 Foreign Link: liên kết ngoài là các liên kết khác không phải liên kết thường trúcủa nút di động

1.5.3 Các đặc tính nổi bật của Mobile IPv6 so với Mobile IPv4

Khả năng hỗ trợ tính di động trong Mobile IPv6 được kế thừa từ nền tảng củaMobile IPv4 kết hợp những ưu điểm của thế hệ địa chỉ IPv6 mới Tuy có nhiềuđiểm khá giống với Mobile IPv4 nhưng Mobile IPv6 được bổ sung rất nhiều đặctính mới và được tích hợp hoàn toàn trong IPv6 Dưới đây là một số đặc tính nổibật của Mobile IPv6:

a Vai trò của một đại diện tạm trú (Foreign Agent) trong Mobile IPv4 là sử dụng

cùng một địa chỉ cho nhiều nút di động nhằm làm giảm nguy cơ thiếu hụt địa chỉIPv4 Nhưng với không gian địa chỉ rộng lớn của IPv6 thì trong Mobile IPv6 không

còn khái niệm Foreign Agent, một nút di động luôn được gán địa chỉ tạm trú CoAduy nhất trong phạm vi mạng toàn cầu Nút di động sử dụng địa chỉ CoA đó làmđịa chỉ nguồn trong phần tiêu đề gói tin gửi đi.

b Trong Mobile IPv6, hầu hết các gói tin được gửi đến nút di động bằng cách sử

dụng tiêu đề định tuyến trong gói tin IPv6 mà không sử dụng cách đóng gói mộtgói tin IP như trước kia Việc sử dụng tiêu đề định tuyến yêu cầu số byte ít hơn phảithêm vào trong phần tiêu đề của gói tin, do đó làm giảm được kích thước của góitin Mobile IP

c Mỗi bản tin điều khiển trong Mobile IPv4 cần phải sử dụng những gói tin UDP

riêng biệt Trong khi đó, với việc sử dụng các tiêu đề mở rộng trong phiên bản IPv6cho phép toàn bộ lưu lượng điều khiển của Mobile IPv6 đều được đặt trên nhữnggói tin IPv6 có sẵn

d Các cơ chế đăng ký và tối ưu hóa đường đi trong Mobile IPv6 đã được tích hợp

vào trong cùng một giao thức Do đó, các quá trình định tuyến và xử lý gói tin đượctiến hành trực tiếp giữa các nút di động, tránh được các vấn đề về định tuyến tamgiác hay đi qua hai lần như trong Mobile IPv4

e Cơ chế phát hiện đại diện thường trú trong Mobile IPv4 sử dụng các gói tin

broadcast nên một nút di động luôn phải nhận phản hồi từ tất cả các HA đã đăng

ký Trong khi đó, Mobile IPv6 sử dụng các gói tin anycast có khả năng phát hiệnmột đại diện gần nhất giúp cho cơ chế phát hiện HA hiệu quả và đáng tin cậy hơn

CHƯƠNG 2:

GIAO THỨC MOBILE IPV6

2

2.1 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IPV6

2.1.1 Không gian địa chỉ

Việc mở rộng không gian địa chỉ là một trong những lý do chính để phát triểnthế hệ địa chỉ IPv6 Địa chỉ IPv6 có chiều dài 128 bit và cung cấp một số lượng địachỉ khổng lồ, gần như là vô tận Một địa chỉ IPv6 thường có cấu trúc chung như sau(một số dạng địa chỉ IPv6 có thể không tuân theo cấu trúc này):

Hình 2.1 - Cấu trúc chung của địa chỉ IPv6

Trong đó:

 Bit tiền tố (prefix): là bit xác định loại địa chỉ IPv6 Các bit này sẽ quyếtđịnh một địa chỉ thuộc loại nào và số lượng địa chỉ đó trong không gian chung củađịa chỉ IPv6

 Bit định danh giao diện (Interface ID): gồm 64 bit định danh giao diện sửdụng các thuật toán ngẫu nhiên để đảm bảo địa chỉ định danh là tạm thời và thayđổi theo thời gian

2.1.2 Biểu diễn địa chỉ IPv6

Địa chỉ IPv6 được biểu diễn dưới dạng một dãy số thập lục phân (Hexa Decimal) Người ta chia 128 bit thành 8 nhóm, mỗi nhóm lại được chia thành nhóm

-4 bit, chuyển đổi từng nhóm -4 bit thành số hexa tương ứng Kết quả, một địa chỉ

IPv6 được biểu diễn dưới dạng dãy gồm 8 nhóm số hexa, được ngăn cách nhaubằng dấu “:” Trong một số trường hợp ta có cách biểu diễn khác gắn gọn hơn.Quy tắc để biểu diễn một địa chỉ IPv6 như sau:

 Loại bỏ các chữ số (0) nằm trước trong mỗi nhóm octet

 Thay các nhóm liên tiếp có toàn số (0) bằng dấu “::”

 Dấu “::” chỉ được sử dụng một lần với một địa chỉ IPv6

2.1.3 Phân loại địa chỉ IPv6

Không gian địa chỉ IPv6 được phân thành nhiều loại địa chỉ khác nhau Kháiniệm địa chỉ quảng bá Broadcast trong IPv4 không còn được sử dụng trong phiênbản IPv6 này Thay vào đó, theo cách thức các gói tin được gửi tới đích, IPv6 baogồm 3 loại địa chỉ là: Unicast, Muticast và Anycast

a Địa chỉ đơn hướng (Unicast Address)

Địa chỉ unicast xác định một giao diện duy nhất trong một nút mạng IPv6 Mộtgói tin có đích đến là địa chỉ unicast thì gói tin đó sẽ được gửi đến một giao diện

mà địa chỉ đó xác định Địa chỉ unicast được sử dụng trong các giao tiếp đơn hướngmột - một và các bộ định tuyến được chỉ rõ đích đến

Có nhiều loại địa chỉ unicast, bao gồm:

 Địa chỉ định danh toàn cầu (Global Unicast Address)

 Địa chỉ liên kết nội bộ (Link Local/ Site Local Address)

 Địa chỉ đặc biệt (Special Address)

 Địa chỉ tương thích (Compatibility Address)

8 bit 4 bit 4 bit 80 bit 32 bit

1111 1111

(FF) (Flags)Cờ Phạm vi(Scope) 000000…………0 Định danh nhóm(Group ID)

b Địa chỉ đa hướng (Muticast Address)

Địa chỉ muticast xác định nhiều giao diện trong một nút mạng IPv6 Gói dữliệu sẽ được gửi đến tất cả các giao diện mạng có cùng một địa chỉ muticast Địachỉ muticast được sử dụng trong các giao tiếp đa hướng một - nhiều

Hình 2.2 - Cấu trúc địa chỉ IPv6 muticast

Chúng ta dễ dàng nhận thấy một địa chỉ muticast IPv6 vì chúng luôn bắt đầubằng 8 bit prefix 1111 1111 (FF) 4 bit tiếp theo là các bit cờ, trong đó 3 bit đầuchưa dùng đến nên được gán bằng 0, bit cuối cùng là bit T (T = 0 là địa chỉ đã đượcIANA định nghĩa trước, T = 1 là địa chỉ dành cho người sử dụng và không đượcđịnh nghĩa trước) Kế tiếp là 4 bit phạm vi dùng để giới hạn và xác định phạm vivùng địa chỉ muticast

Bảng 2.1 - Phạm vi của địa chỉ IPv6 muticast

Bit nhị phân Giá trị Hexa Phạm vi (scope)

c Địa chỉ hướng bất kỳ (Anycast Address)

Địa chỉ anycast là một khái niệm mới trong phiên bản IPv6 Một địa chỉanycast được gán cho nhiều thiết bị, xác định tập hợp nhiều giao diện mạng khácnhau Dựa vào các thủ tục định tuyến, gói dữ liệu sẽ được gửi đến một giao diệngần nhất có địa chỉ đích là địa chỉ anycast đã được xác định

Anycastđích

Anycastđích

Anycastđích

Về mặt cấu trúc, có thể nhận thấy địa chỉ anycast được sử dụng không khác gì

so với địa chỉ unicast Khi một địa chỉ unicast được gán đồng thời cho nhiều giaodiện nó sẽ trở thành địa chỉ anycast Vì vậy khi cấu hình địa chỉ ta cần chỉ rõ đó làđịa chỉ unicast hay anycast Hiện nay, địa chỉ anycast chỉ được dùng làm địa chỉđích cho các bộ định tuyến mà không được gán cho các host IPv6

Hình 2.3 - Mô tả đường đi của gói tin đến địa chỉ anycast

2.2 CẤU TRÚC DỮ LIỆU MOBILE IPV6

Các cấu trúc dữ liệu dưới đây là cần thiết để tạo điều kiện thuận lợi cho cácquá trình xử lý của Mobile IPv6:

 Bộ nhớ đệm ràng buộc (Binding Cache)

 Danh sách cập nhật ràng buộc (Binding Update List)

 Danh sách đại diện thường trú (Home Agent List)

2.2.1 Binding Cache

Tất cả các nút IPv6 đều có một bộ nhớ đệm ràng buộc dùng để lưu giữ cácthông tin ràng buộc trên nút di động đó Mối quan hệ giữa địa chỉ thường trú và địachỉ tạm trú CoA của một nút di động hiện thời được gọi là một ràng buộc Bộ nhớđệm ràng buộc duy trì thông tin ràng buộc hiện thời của một nút di động với mộtnút đối tác thông qua đại diện thường trú Trong mỗi binding cache thường baogồm những thông tin sau:

 Địa chỉ thường trú cho nút di động.

 Địa chỉ tạm trú CoA cho nút di động

 Thời gian tồn tại của mỗi mục trong bộ nhớ đệm ràng buộc: thời gian nàyđược lấy từ trường Lifetime của bản tin cập nhật ràng buộc mới nhất nhận đượccho bộ nhớ đệm này

 Một cờ báo hiệu để kiểm tra xem bộ nhớ ràng buộc có phải là một đăng kýthường trú hay không Cờ này được thiết lập để chỉ cho một bộ nhớ ràng buộc duynhất ở trên các đại diện thường trú

 Thời gian mà các yêu cầu ràng buộc mới nhất đã được gửi

Bảng 2.2 - Bộ nhớ Binding Cache Mobile IPv6

Home Address Care of Address (CoA) Lifetim

e

HomeAgent3ffe:2101:0:b00:1

0 2001:2101:0:a00:260:97ff:fe8b:4c56 120 Yes3ffe:2101:0:b00:1

5 2001:2101:0:b00:a00:6aff:fe2b:137c 43 NoMỗi binding cache chứa đựng các thành phần thông tin quan trọng trong hoạtđộng của Mobile IPv6 Trong mọi trường hợp, các thông tin trong bộ nhớ đệm ràngbuộc luôn được ưu tiên hơn các thông tin trong bộ nhớ đích

Với một thiết bị di động khi rời khỏi mạng thường trú, các gói tin sẽ được gửiđến địa chỉ thường trú của nút di động thông qua địa chỉ tạm trú Trường địa chỉthường trú trong bộ nhớ đệm ràng buộc sẽ được tìm kiếm và đối chiếu, nếu khôngtìm thấy địa chỉ thường trú phù hợp thì gói tin sẽ được truyền dẫn theo bảng địnhtuyến IPv6 thông thường Tuy nhiên, nếu có địa chỉ thường trú phù hợp được tìmthấy thì các gói tin sẽ được đóng gói trước khi truyền dẫn và tái định hướng đến địachỉ tạm trú CoA trong binding cache

Trong một vài trường hợp, thông tin trong bộ nhớ đệm ràng buộc có thể đưa raquyền ưu tiên dựa trên thông tin trong bộ nhớ đệm lân cận Nếu các gói tin đượcgửi trực tiếp đến địa chỉ thường trú trong khi nút di động đã rời khỏi nhà thì đạidiện thường trú phải chặn các gói tin lại và truyền đường hầm (tunnel) đến nút diđộng, làm giảm hiệu quả và khả năng thông tin giữa nút đối tác và nút di động.

2.2.2 Binding Update List

Danh sách cập nhật ràng buộc được duy trì bởi một nút di động để ghi lại tất cảnhững cập nhật ràng buộc gần nhất sau đó gửi cho đại diện thường trú và các nútđối tác Một mục dữ liệu trong danh sách cập nhật ràng buộc gồm có các thông tindưới đây:

 Địa chỉ của nút mà cập nhật ràng buộc được gửi đến đó

 Địa chỉ thường trú cho cập nhật ràng buộc

 Địa chỉ tạm trú CoA được gửi trong cập nhật ràng buộc cuối cùng

 Giá trị của trường Lifetime trong cập nhật ràng buộc

 Thời gian tồn tại còn lại của binding (giá trị khởi đầu là giá trị của trườngLifetime trong cập nhật ràng buộc Khi thời gian tồn tại kết thúc thì các mục lưu trữ

sẽ bị xóa khỏi danh sách cập nhật ràng buộc)

 Giá trị tối đa của trường Sequence Number được gửi trong cập nhật ràngbuộc trước đó

 Thời gian mà cập nhật ràng buộc cuối cùng được gửi

 Một chỉ dẫn cần thiết để xác nhận có phải phát lại cập nhật ràng buộc đãđược gửi đi hay không, với cờ xác nhận Acknowledge được thiết lập bằng 1 thì khi

đó việc phát lại sẽ được gửi đi

 Một cờ báo hiệu rằng không có cập nhật ràng buộc trong tương lai cần đượcgửi (cờ này được thiết lập bằng 1 khi nút di động nhận được một bản tin ICMPv6trong bản tin Return Routability hoặc trong một cập nhật ràng buộc phản hồi)