Giao thức IPv4

tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án chuyên ngành. Tuy nhiên do giới hạn về mặt thời gian và kiến thức nên đồ án chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn. Em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn. Trân trọng kính chào. Sinh viên thực hiện Trần Duy Linh MỤC LỤC Trang Bảng hình vẽ ………………………………………………………………. . . 2 Tóm tắt đề án ………………………………………………………………. . 3 Lời mở đầu …………………………………………………………………. . 4 Phần 1 :Giới thiệu về địa chỉ IP v6………………………………………. . . . . 5 1. 1. Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4:………………………………………. 5 1. 2. Hạn chế về công nghệ và nhược điểm của IPv4………………. 6 1. 3. Mục tiêu trong thiết kế IPv6…………………………………. . . 6 1. 4. Triển khai IPv6 toàn cầu………………………………………. . 7 Phần 2:Lý thuyết về địa chỉ IP version 6……………………………………9 2. 1. Tổng quan về địa chỉ IP v6…………………………. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 2. Cấu trúc địa chỉ IP version 6……………………………………12 2. 2. 1. Unicast Address …………………………………………. 12 2. 2. 2. Anycast Adderss …………………………………. . ……. . 14 2. 2. 3. Multicast Adderss ………………………………………. . 15 2. 3. Cấu trúc và đặc điểm các dạng địa chỉ Ipv6……………………. . 16 2. 3. 1. Giới thiệu chung…………………………………………. 16 2. 3. 2. Cấu trúc và đặc điểm của các dạng địa chỉ Ipv6…………. 21 Phần 3: Hoạt động của IPv6 và các thủ tục cơ bản………………………. …33 3. 1. Thủ tục ICMPv6………………………………………………. . . . 33 3. 1. 1. Giới thiệu……………………………………………. . . . . . . . 33 3. 1. 2. Thông điệp ICMPv6……………………………………. . . 34 3. 1. 3. Nhiệm vụ của ICMPv6…………………………………. . . 34 3. 2. Thủ tục Multicast Listener Discovery(MLD)…………………. . . . 36 3. 2. 1. Tổng quan về MLD…………………………………. . . . . . . . 36 3. 2. 2. Trạng thái và cách cư xử của router……………………. . . . 36 3. 3. Thông điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục MLD……………. …. 37 Phần 4: Công nghệ chuyển đổi giao tiếp IPV6-IPv4……………………. …. 38 4. 1. Tổng quan về công nghệ chuyển đổi IPv4/IPv6…………………38 4. 2. Công nghệ đường hầm Tunnel…………………………………. . . 39 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………… 41 BẢNG HÌNH VẼ Hình 1 :Cấu trúc địa chỉ của Link Local ………………………………………… 12 Hình 2 : Cấu trúc địa chỉ của Site Local…………………………………………. . 12 Hình 3 : Cấu trúc địa chỉ IPX……………………………………………. . ……… 13 Hình 4 : Cấu trúc địa chỉ Ipv4 tương thích với IP v6 ………………………. . . . . . . . 13 Hình 5 : Cấu trúc của địa chỉ Ipv4 giả là Ipv6……………. . . . ……………………. 13 Hình 6 : Cấu trúc địa chỉ đơn hướng trên mạng toàn cầu…………………. . …… 14 Hình 7: Cấu trúc địa chỉ Anycast ………………………………………………. . . . 14 Hình 8: Cấu trúc địa chỉ đa hướng………………………………………………. . . 15 Hình 9: Cấu trúc địa chỉ MAC của LAN…………………………………………. . 15 Hình 10 : 3 phần của địa chỉ Unicast……………………………………………. . . . 23 Hình 11: Các loại địa chỉ local unicast……. . . ……………………………………. . 24 Hình 12 : Kết nối trực tiếp 2 host dùng link local………………………………… 25 Hình 13 : Các loại địa chỉ cần gán đối với một Site vào mạng Ipv6………………. 26 TÓM TẮT ĐỀ ÁN Phần 1: Giới thiệu qua về địa chỉ ip version 6. Những hạn chế trong việc dùng ip v4 và nhũng mục tiêu của Ipv6 trong tương lai. Phần 2: Giới thiệu về địa chỉ Ipv6. Cấu trúc và đặc điểm những dạng của địa chỉ ipv6. Cách biểu diễn địa chỉ ipv6. Phần 3: Giới thiệu về hoạt động của ipv6 và những thủ tục cơ bản. Phần 4 : Giới thiệu về công nghệ chuyển đổi Ipv4 sang ipv6 áp dụng công nghệ đường hầm tunnel. LỜI MỞ ĐẦU Trong hơn hai thập kỷ, 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 công nghệ thông 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. Trong bối cảnh phát triển của Internet, giao thức IPv4 với 32 bít địa chỉ vẫn tiếp tục được sử dụng, hiện đang phục vụ tốt cho hoạt động mạng toàn cầu. Tuy nhiên, IPv4 đã bộc lộ một số hạn chế, khiến những nhà nghiên cứu, những tổ chức tiêu chuẩn hóa chịu trách nhiệm về hoạt động mạng toàn cầu nhận thấy cần có sự phát triển lên một tầm cao hơn của giao thức Internet. Phần 1 :Giới thiệu về địa chỉ IP v6 1. 1. Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4: Những thập kỷ vừa qua, do tốc độ phát triển mạnh mẽ của Internet, không gian địa chỉ IPv4 đã được sử dụng trên 60%. Những tổ chức quản lý địa chỉ quốc tế đặt mục tiêu “sử dụng hiệu quả ” lên hàng đầu. Những công nghệ góp phần giảm nhu cầu địa chỉ IP như NAT (công nghệ biên dịch để có thể sử dụng địa chỉ IP private), DHCP (cấp địa chỉ tạm thời) được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, hiện nay, nhu cầu địa chỉ tăng rất lớn: +-Internet phát triển mạnh tại những vùng dân cư đông đúc như Trung Quốc, Ấn Độ. . +-Những dạng dịch vụ mới đòi hỏi không gian địa chỉ IP cố định (tỉ lệ sử dụng địa chỉ/khách hàng là 1:1) và kết nối dạng đầu cuối– đầu cuối: dịch vụ DSL, cung cấp dịch vụ Internet qua đường cáp truyền hình, việc phát triển các mạng giáo dục, game trực tuyến, thiết bị di động tham gia vào mạng Internet, truyền tải thoại, audio, video trên mạng… Thời điểm không gian địa chỉ IPv4 cạn kiệt hiện đang là một vấn đề chưa thống nhất và gây nhiều tranh cãi. –Tháng 10/2003, BBC và một số hãng thông tấn đăng những bản tin phân tích rằng IPV4 sẽ chính thức cạn kiệt vào năm 2005. –Ngay sau đó, các tổ chức quản lý địa chỉ cấp vùng (RIR:Regional Internet Registry) đã có những phản ứng, đưa ra những bài phân tích tính chưa chính xác của thông tin này và khẳng định RIR sẽ còn đủ tài nguyên để tiếp tục cấp phát với tốc độ như hiện nay trong vòng 20 năm nữa, dựa trên những số liệu thống kê về địa chỉ IPV4 còn lại thời điểm đó và số lượng tiền tố địa chỉ được quảng bá trên bảng thông tin định tuyến toàn cầu. –Tuy nhiên với tốc độ phát triển như hiện nay thì việc cạn kiệt nguồn tài nguyên này là không xa. 1. 2. Hạn chế về công nghệ và nhược điểm của IPv4: Thế hệ địa chỉ IPv4 có những hạn chế thấy rõ sau: – Cấu trúc định tuyến không hiệu quả : Địa chỉ IPv4 có cấu trúc định tuyến vừa phân cấp, vừa không phân cấp. Mỗi router phải duy trì bảng thông tin định tuyến lớn, đòi hỏi router phải có dung lượng bộ nhớ lớn. IPv4 cũng yêu cầu router phải can thiệp xử lý nhiều đối với gói tin IPv4, ví dụ thực hiện phân mảnh, điều này tiêu tốn CPU của router và ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý (gây trễ, hỏnggóitin). -Hạn chế về tính bảo mật và kết nối đầu cuối - đầu cuối: Trong cấu trúc thiết kế của địa chỉ IPv4 không 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 host. 1. 3. Mục tiêu trong thiết kế IPv6: 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 hoàn toàn công nghệ NAT. • Quản trị TCP/IP dễ dàng hơn :DHCP được sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu hình thủ công TCP/IP cho host. IPv6 được thiết kế với khả năng tự động cấu hình, không cần sử dụng máy chủ DHCP, hỗ trợ hơn nữa trong việc giảm cấu hình thủ công. • Cấu trúc định tuyến tốt hơn :cấu trúc định tuyên IPv6 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. 1. 4. Triển khai IPv6 toàn cầu Tiêu chuẩn hóa và quản lý địa chỉ IPv6: Tiêu chuẩn hóa IPv6: - Ý tưởng về việc phát triển giao thức Internet mới được giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 tháng 7 năm 1994, trong RFC1752 – The Recommendationforthe IP Next Generation Protocol (giới thiệu thủ tục IP phiên bản mới). Quá trình phát triển, xem xét, sửa đổi, hoàn thiện hóa các thủ tục Internet phiên bản 6 được thực hiện bởi nhóm làm việc IETFIPv6 WorkingGroup. Sau nhiều năm nghiên cứu, những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ này đã được định nghĩa và công bố năm 1998 trong một chuỗi tài liệu tiêu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467. Trong đó nổi bật nhất là tiêu chuẩn hóa địa chỉ IPv6 RFC 2460-Internet Protocol, Version6 (IPv6) và hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6, hỗ trợ cho IPv6: RFC 2461-mô tả thủ tục IPv6 Neighbor Discovery Protocol, là thủ tục mới của IPv6 và RF 2463 mô tả ICMPv6. √ Đồng thời, rất nhiều RFC khác được công bố, định nghĩa tiêu chuẩn hóa cho những chức năng của IPv6, mô tả phiên bản mới hỗ trợ IPv6 cho các dịch vụ như DNS, DHCP… √ 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. - Quản lý địa chỉ IPv6: Cũng như không gian địa chỉ IPv4, địa chỉ IPv6 được quản lý bởi hệ thống phân cấp các tổ chức quản lý địa chỉ toàn cầu. Trong đó cấp quản lý cao nhất là IANA (Internet Assigned Numbers Authority), tiếp đó là các tổ chức quản lý địa chỉ khu vực (RIR– Regional Internet Registry): - Khu vực Châu Á – Thái Bình Dương: APNIC apnic. net - Khu vực Châu Âu : RIPE NCC ripe. net - Khu vực Bắc Mỹ:ARIN arin. net - Khu vực Mỹ Latinh và biển Caribe: LACNIC lacnic. net Phần 2:Lý thuyết về địa chỉ IP version 6 2. 1. Tổng quan về địa chỉ IP v6 Địa chỉ thế hệ mới của Internet –IP v6 (IP address version 6) được nhóm chuyên trách về kĩ thuật IETF (Internet Engineering Task Force) của Hiệp hội Internet đề xuất thực hiện kế thừa trên cấu trúc và tổ chức của Ipv4. Ipv4 có 32 bit địa chỉ với khả năng lý thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 232 =4 294 967 296 địa chỉ. Còn Ipv6 có 128 bit địa chỉ hơn 4 lần so với Ipv4 nhưng khả năng lý thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 2128 =340 282 366 920 463 463 374 607 431 768 211 456 địa chỉ, nhiều hơn không gian địa chỉ của Ipv4 là khoản 8 tỷ tỷ tỷ lần vì 232 lấy tròn số là 4. 109 còn 2128 lấy tròn số là 340. 1036 Đây là không gian địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ cho internet mà còn cho tất cả các mạng máy tính, hệ thống viễn thông,. . . . . Người ta nói rằng từng chiếc điều hoà tử lạnh …. của từng gia đình một cũng sẽ mang một địa chỉ Ipv6 để chủ nhân của chúng có thể kết nối và ra lệnh từ xa. Nhu cầu hiện tại chỉ cần 15% không gian địa chỉ Ipv6 còn 85% dự phòng trong tương lai. Biểu diễn địa chỉ IPv6 -Các hệ số thập phân, nhị phân, hexa decimal. Chữ số chúng ta sử dụng trong cuộc sống thường nhật được gọi là số thập phân. Phép tính thực hiện với các con số thập phân được gọi là cơ số 10. Mọi chữ số chỉ có thể biểu diễn được mười giá trị từ 0 đến 9. Đối với con người, những con số hệ số thập phân vô cùng quen thuộc. Hệ thập phân (cơ số 10) 2024 = 4x100 + 2x101 + 0x102 + 2x103 = 2024 - Tuy nhiên, trong lĩnh vực kỹ thuật, máy móc lại sử dụng phổ biến hai hệ số khác, như con người quen thuộc với hệ số thập phân: đó là hệ nhị phân ( binary– cơ số 2)và hệ số hexa decimal (cơ số 16). -Các máy tính lưu trữ và xử lý thông tin bằng một tập hợp những đoạn thông tin với hai tình trạng đơn giản “có” và “không”. Hệ nhị phân chỉ bao gồm hai số “1” và “0” tương ứng tình trạng này. Các giá trị bao gồm dãy các chữ số 0 và 1. Với cơ số 2, con số nhị phân sẽ được quy đổi ra giá trị thập phân như sau: Hệ nhị phân (cơ số 2): 1101 = 1x20 + 0x21 + 1x 22 + 1x23 = 13 Con số 13 của hệ số thập phân tương ứng với dãy số 1101 biểu diễn trong hệ nhị phân. - Nếu chuyển đổi một dãy số 32 bít nhị phân “11001011101000100011100110110111” sang dạng số thập phân theo quy tắc như trên, giá trị thập phân nhận được sẽ vô cùng lớn và khó nhớ. Do vậy, người ta thường hay sử dụng cách thức nhóm các số nhị phân, có thể theo 4 số (octet) hay 8 số (byte). Chuỗi số 32 bít trên có thể phân ra như sau: “1100. 1011. 1010. 0010. 0011. 1001. 1011. 0111” - Nếu phân từng nhóm 4 số nhị phân, mỗi nhóm sẽ có 16 giá trị thập phân từ 0 đến 15. Hoàn toàn có thể xây dựng một hệ số có 16 giá trị. Hệ số đó được gọi là hệ số hexadecimal, còn gọi tắt là hexa, cơ số 16. Hexa decimal (cơ số 16) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F F= 15 (thập phân) = 1111 (nhị phân) CA82 = 2x160 + 8x161 + 10x162 + 12x163 = 51842 - Cách viết địa chỉ IPv4: Địa chỉ IPv4 gồm 32 bit nhị phân, được chia thành các nhóm 8 bít phân cách nhau bằng dấu chấm và chuyển thành giá trị thập phân cho dễ nhớ. Địa chỉ Ipv4 1100 1011 1010 0010 0011 1001 1011 0111(32 bit) à 11001011 10100010 00110001 10110111(32 bit) à 203. 162. 57. 183 -Nếu 32 bít nay thay vì phân thành các nhóm 8 bít như trên, được phân thành các nhóm 4 bít và chuyển sang số hexa. Rồi lại tiếp tục nhóm 4 chữ số hexa thành một nhóm phân cách nhau bằng dấu “:” khi đó địa chỉ IPv4 sẽ được biểu diễn thành số hexadecimal - Địa chỉ IPv6 được viết dưới dạng số hexa decimal. Địa chỉ IPv6 có độ dài 128 bít nhị phân. 128 bít nhị phân này được chia thành các nhóm 4 bít, chuyển đổi viết theo số hexadecimal và nhóm 4 số hexa thành một nhóm phân cách nhau bằng dấu “:”. Kết quả, địa chỉ ipv6 được biểu diễn thành một dãy số gồm 8 nhóm số hexa cách nhau bằng dấu “:”, mỗi nhóm gồm 4 chữ số hexa: Địa chỉ Ipv6 :128 bit 0010 0000…. 00…. . 1100 1011 1010 0010 0011 1001 1011 0111 à 32 cụm 4 bit -32 chữ số hexa-8 cụm 4 chữ số hexa à 2000:0000:0000:0000:0000:0000:CBA2:3987 - Rút gọn cách viết địa chỉ IPv6: Không như địa chỉ IPv4, địa chỉ ipv6 có rất nhiều dạng. Trong đó có những dạng chứa nhiều chữ số 0 đi liền nhau. Nếu viết toàn bộ và đầy đủ những con số này thì dãy số biểu diễn địa chỉ IPv6 thường rất dài. Do vậy, có thể rút gọn cách viết địa chỉ ipv6 theo hai quy tắc sau đây: + Quy tắc 1: Trong một nhóm 4 số hexa, có thể bỏ bớt những số 0 bên trái. Ví dụ cụm số “0000” có thể viết thành “0”, cụm số “09C0” có thể viết thành “9C0” + Quy tắc 2: Trong cả địa chỉ ipv6, một số nhóm liền nhau chứa toàn số 0 có thể không viết và chỉ viết thành “::”. Tuy nhiên, chỉ được thay thế một lần như vậy trong toàn bộ một địa chỉ ipv6. Điều này rất dễ hiểu. Nếu chúng ta thực hiện thay thế hai hay nhiều lần các nhóm số 0 bằng “::”, chúng ta sẽ không thể biết được số các số 0 trong một cụm thay thể bởi “::” để từ đó khôi phục lại chính xác địa chỉ IPv6 ban đầu 2. 2. Cấu trúc địa chỉ IP version 6 Địa chỉ IP v4 chia ra làm 5 lớp A, B, C, D còn IP v6 lại chia làm 3 lớp chính sau: 2. 2. 1. Unicast Address. Địa chỉ đơn hướng. Là địa chỉ dùng để nhận dạng từng Node một (Node = điểm nút là tập hợp các thiết bị chuyển mạch nằm ở trung tâm như Router chẳng hạn ), cụ thể là một gói số liệu được gửi tới một địa chỉ đơn hưóng sẽ đựoc chuyển tới Node mang địa chỉ đơn hưóng –Unicast đó. Trong loại địa chỉ này lại có rất nhiều kiểu, chúng ta hãy xem một số kiểu chính sau đây. a)Local –use unicast address:Là địa chỉ đơn hưóng dùng nội bộ, đựoc sử dụng cho một tổ chức có mạng máy tính riêng (dùng nội bộ ) chưa nối với mạng Internet toàn cầu hiện tại nhưng sẵn sàng nối được khi cần. Địa chỉ này được chia thành 2 kiểu Link local-nhận dạng đường kết nối nội bộ và Site Local -nhận dạng trong phạm vi nội bộ có thể có nhiều nhóm Node –Subnet. -Mẫu địa chỉ cho Link local. Hình vẽ 1 10 bit 54 bit 64 bit 1111111010 00000. . . . . 0000 Interface ID Hình 1 :Cấu trúc địa chỉ của Link Local -Mẫu địa chỉ cho Site local 2: 10 bit 38 bit 16 bit 64 bit 1111111011 00000. . 0 Subnet ID Interface ID Hình 2 : Cấu trúc địa chỉ của Site Local Các bit đầu tiên (trường hợp này là 10 bit ) tương tự như các bit nhận dạng lớp địa chỉ (Class bit ) của Ipv4 nhưng ở Ipv6 được gọi là Prefix dùng để phân biệt các loại, các kiểu địa chỉ khác nhau trong Ipv6. Trong cả hai trường hợp nêu trên trường Interface ID để nhận dạng thiết bị như Node hay Router nhưng đều sử dụng cùng tên miền. b) IPX Address :Internetwork Packet eXchange :Là trao đổi các gói số liệu giữa mạng – các giao thức cơ bản trong hệ điều hành Novell netware. Địa chỉ IPX được chuyển sang Ipv6 theo dạng sau. 7 bit 121 bit 0000010 To be define Tự định nghĩa Hình 3 :Cấu trúc địa chỉ IPX c)Ipv6 Address with embedded Ipv4: Địa chỉ Ipv6 gắn kèm Ipv4. Đây là một cấu trúc quan trọng trong bược chuyển tiếp đổi từ địa chỉ cũ sang địa chỉ mới trên Internet. Có hai kiểu sau : - Kiểu địa chỉ Ipv4 tương thích địa chỉ Ipv6 : Những Node mang địa chỉ Ipv6 sử dụng kiểu địa chỉ này để tải địa chỉ Ipv4 ở 32 bit sau như vậy mới kết nối được với các Node mạng địa chỉ Ipv4. Hình vẽ 4: 80 bit 16 bit 32 bit 000……………. 000 0000 Ipv4 Address Hình 4 : Cấu trúc địa chỉ Ipv4 tương thích với IP v6 -Kiểu địa chỉ Ipv4 giả làm Ipv6 : Những Node mang địa chỉ Ipv4 sử dụng kiểu địa chỉ này để tương thích với Ipv6 có vậy mới kết nối được với Node mang địa chỉ Ipv6. Hình vẽ 5 : 80 bit 16 bit 32 bit 000………………. 000 F F F F Ipv4 Address Hình vẽ 5 :Cấu trúc của địa chỉ Ipv4 giả là Ipv6 Sự khác nhau của hai kiểu địa chỉ này là 16 bit của kiểu thứ nhất giá trị tất cả các bit khác đều = 0, còn kiểu thứ hai giá trị tất cả các bit đều = 1 (Mã Hexal là FFFF) d) Addggregate Global Unicast Address. Địa chỉ đơn hướng trên mạng toàn cầu. Kiểu địa chỉ này được thiết kế cho cả ISP hiện tại và tương lai. ISP trong tương lai có quy mô lớn, như là các Interner Carrier. Trường hợp này được gọi là các Trung tâm chuyển đổi (Exchange ) trên Internet, cung cấp khả năng truy nhập và dịch vụ Internet cho cả khách hàng lẫn ISP, hiện tại một số công ty lớn của Mỹ đã có quy mô này. Hình 6: 3 bit 13 bit 32 bit 16 bit 64 bit FP TLA ID NLA ID SLA ID Interface ID Hình 6 : Cấu trúc địa chỉ đơn hướng trên mạng toàn cầu FP:Format Prefix :Nhận dạng kiểu địa chỉ Interface ID:Nhận dạng Node. SLA ID –Site Level Aggregate :Nhận dạng cấp vùng NLA ID-Next Level Aggregate :Nhận dạng cấp tiếp theo TLA ID –Top Level Aggregate :Nhận dạng cấp cao nhất 2. 2. 2. Anycast Adderss. Địa chỉ bất kỳ hướng nào. Là địa chỉ dùng để nhận dạng một “Tập hợp Node” bao gồm nhiều Node khác nhau hợp thành, cụ thể là một gói số liệu đựoc gửi tới một địa chỉ “Bất cứ hướng nào” sẽ đựoc chuyển tới một Node gần nhất trong Tập hợp Node mang địa chỉ Anycast đó. Kiểu địa chỉ này cũng tương tự như Unicast, nếu địa chỉ phân cho một Node thì đó là Unicast, cùng địa chỉ đó phân cho nhiều Node thì đó lại là Anycast. Vì địa chỉ Anycast để phân cho một nhóm Node bao gồm nhiều Node hợp thành (một Subnet). Một gói số liệu gửi tới một địa chỉ Anycast sẽ được chuyển tới một Node (Router )gần nhất trong Subnet mang địa chỉ đó. N Bit (128-n) Bit Subnet Prefix 000000………………000 Hình 7:Cấu trúc địa chỉ Anycast 2. 2. 3. Multicast Adderss. Địa chỉ đa hướng. Là địa chỉ dùng để nhận dạng một “Tập hợp Node” bao gồm nhiều Node khác nhau hợp thành, cụ thể là một gói số liệu được gửi tới một địa chỉ “đa hướng “ sẽ được chuyển tới tất cả các Node trong tập hợp Node mang địa chỉ Multicast đó. Địa chỉ đa hướng của Ipv6 để nhận dạng một Tập hợp Node nói cách khác một nhóm Node. Từng Node một trong nhóm đều có cùng địa chỉ như nhau : 8 Bit 4 Bit 4 Bit 112 Bit 11111111 Figs Scop Group ID Hình 8:Cấu trúc địa chỉ đa hướng 8 bit Prefix đầu tiên để nhận dạng kiểu địa chỉ đa hướng, 4 bit tiếp theo (Flags) cho 4 cờ giá trị 0 0 0 T Ba bit đầu còn chưa dùng đến nên = 0, còn bit thứ 4 có giá trị T. Nếu T=1 có nghĩa đây là địa chỉ tạm thời. Nếu T=0 có nghĩa địa chỉ này đã được NIC phân cố định. Bốn bit tiếp theo (Scop) có giá trị thập phân từ 0 đến 15, tính theo Hexal là từ 0 đén F. Nếu giá trị của Scop =1 :cho Node Local Nếu giá trị của Scop =2:cho Link Local Nếu giá trị của Scop =5:cho Site Local Nếu giá trị của Scop =8:Organizition Local Nếu giá trị của Scop =E:Glocal scop -Địa chỉ Internet toàn cầu Còn lại đều đang dự phòng. Ví dụ :các mạng LAN đang dùng theo chuẩn IEEE 802 MAC (Media Access Control) khi dùng Ipv6 kiểu đa hướng sẽ sử dụng 32 bit cuối trong tổng số 112 bit dành cho nhận dạng Node (Group ID) để tạo ra địa chỉ MAC, 80 bit còn lại chưa dùng tới phải đặt =0. Hình 9: 8 bit 4 bit 4bit 80 bit 32 bit 11111111 Figs Scop 00000…00 MAC Address Hình 9:Cấu trúc địa chỉ MAC của LAN 2. 3. Cấu trúc và đặc điểm các dạng địa chỉ Ipv6 2. 3. 1. Giới thiệu chung a)Cấu trúc chung của địa chỉ Ipv6 Địa chỉ Ipv6 có chiều dài 128 bits, có thể định dạnh cho một giao diện cụ thể hoặc một tập các giao diện (điều này khác với Ipv4, một địa chỉ Ipv4 chỉ định danh duy nhất cho một giao diện trên mạng). Tất cả các loại địa chỉ Ipv6 được gán tới những giao diện, không gán cho các Node. Vì mỗi giao diện có thể thuộc về một Node đơn, nên bất kỳ kiểu địa chỉ unicast của 1 giao diện có thể sử dụng để định danh node đó trên mạng. Một giao diện có thể được chấp nhận với bất kỳ loại địa chỉ nào. b)Phân loại địa chỉ Ipv6 Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của Ipv6 là mở rộng cấu trúc địa chỉ. Với thiết kế mới, Ipv6 cho phép tăng chiều dài một địa chỉ IP từ 32 bits lên 128 bits. Với kiến trúc địa chỉ mới này, không gian địa chỉ tăng lên một con số vô cùng lớn. Do vậy, khắc phục hạn chế số lượng địa chỉ của Ipv4. Tuy nhiên số lượng địa chỉ và cấu trúc địa chỉ lớn cũng làm cho cơ chế phân bố và quản lý địa chỉ trở nên phức tạp hơn so với Ipv4. Các đặc tả về kiến trúc địa chỉ Ipv6 được mô tả trong tại liệu RFC1933. Theo kiến trúc địa chỉ của Ipv6, có 3 loại như sau : -Địa chỉ Unicast: Địa chỉ này được gán vào mỗi giao diện đơn. Một gói tin có địa chỉ này sẽ được chuyển đến một giao diện cụ thể. -Địa chỉ Anycát : Địa chỉ này đuợc gán cho một nhóm các giao diện (thông thường là những nodes khác nhau), và những gói tin có địa chỉ này sẽ được chuyển đổi giao diện gần nhất có địa chỉ này. Khái niệm gần nhất ở đay dựa vào khoảng cách gần nhất xác định qua giao thức định tuyến sử dụng. -Địa chỉ Multicast : Địa chỉ này được gán cho một nhóm các giao diện (thông thường là những nodes khác nhau). Một gói tin có địa chỉ multicast sẽ được chuyển tới tất cả các giao diện có gán địa chỉ multicast này. Loại địa chỉ “anycast “ cũng sử dụng để định dạng một nhóm các host hoặc các giao diện trên mạng. Sự khác nhau giữa “anycast” và “multicast” là quá trình chuyển gói dữ liệu. Thay vì chuyển tới tất cả các thành viên trong nhóm, các gói được gửi từ một địa chỉ “anycast” chỉ được phát cho một điểm là thành viên gần nhất của nhóm. Khái niệm gần nhất ở đây được xác định thông qua giao thức định tuyến sử dụng. Không có loại địa chỉ boardcast như trong Ipv4 ; vì chức năng của loại địa chỉ này đã bao gồm trong nhóm địa chỉ multicast. c)Phân bổ địa chỉ Ipv6 Kích thước của địa chỉ Ipv6 có chiều dài gấp 4 lần kích thước của địa chỉ trong Ipv4 (32*4=128). Do đó là có khoảng 4 x 4 tỉ không gian địa chỉ, khoảng :340, 282, 366, 920, 938, 463, 374, 607, 431, 768, 211, 456 địa chỉ. Đây là một khoảng không gian vô cùng lớn. Theo ước tính lý thuyết có khoảng 655, 570, 793, 348, 866, 943, 898, 599 địa chỉ trên một met vuông bề mặt trái đất. Tuy nhiên, không phải toàn bộ các địa chỉ này đều được sử dụng, những yêu cầu trong thực tế về gán và định tuyến địa chỉ yêu cầu tạo một kiến trúc phân tầng làm cho giảm hiệu quả của việc sử dụng không gian địa chỉ. Theo thống kê. địa chỉ 128 bit của Ipv6 là một điều không tưởng. Việc xác định loại địa chỉ dựa vào các bit đầu tiên của địa chỉ đó. Cơ chế này gọi là định dạng tiền tố FP (format Prefix). Phân bố của FP như sau: Phân bố Tiền tố Chiếm tỉ trọng trong không gian địa chỉ Dự trữ 00000000 1/256 Chưa định danh 00000001 1/256 Dự trữ phân bổ cho NSAP 0000001 1/128 Dự trữ cho phân bổ IPX 0000010 1/128 Chưa gán 0000011 1/128 Chua gán 00001 1/32 Chưa gán 0001 1/16 Chưa gán 001 1/8 Địa chỉ Unicast dành cho các TLA 010 1/8 Chưa gán 011 1/8 Dự trữ cho các mạng ảo 100 1/8 Địa chỉ Unicast 100 1/8 Chưa gán 101 1/8 Chưa gán 101 1/8 Chưa gán 101 1/8 Chưa gán 101 1/8 Chưa gán 101 1/8 Chưa gán 101 1/8 Chưa gán 101 1/8 Địa chỉ Link-Local Unicast 111111110 10 1/1024 Địa chỉ Site-local Unicast 111111110 11 1/1024 Địa chỉ Multicast 111111111 1/256 Bảng 1: Phân bố các Prefix Theo sự phân bố này, có một phần được dành cho địa chỉ NSAP, địa chỉ IPX và địa chỉ trong các mạng ảo (VPN). Phần còn lại của không gian địa chỉ chưa được gán sẽ được sử dụng trong tương lai. Những phần này có thể được sử dụng để mở rộng những địa chỉ đang sử dụng (như thêm các nhà cung cấp địa chỉ) hay những người sử dụng mới (ví dụ những mạng cục bộ hay những người dùng đơn lẻ ). Chú ý rằng nhóm địa chỉ anycast không được chỉ ra ở trong bảng phân bổ này vì sự phân bổ của chúng đã đựoc bao trùm bởi không gian địa chỉ loại unicast. Theo dự đoán có khoảng 15% không gian địa chỉ sẽ được sử dụng vào giai đoạn đầu, còn lại khoảng 85% sẽ được dự trữ cho tương lai. Để quản lý không gian địa chỉ hiệu quả và hợp lý, các nhà thiết kế giao thức Ipv6 đã đưa ra 2 cơ chế cấp phát địa chỉ như sau: Cơ chế cấp phát chung: Rút kinh nghiệm từ việc phân bổ địa chỉ của Ipv4, các nhà thiết kế Ipv6 đã xây dựng một cơ chế phân bổ địa chỉ hoàn toàn mở, nghĩa là nó không phụ thuộc vào giai đoạn ban đầu, hoàn toàn có thể thay đổi tuỳ thuộc vào những biến động trong tuơng lai về việc cấp phát và sử dụng địa chỉ cho các dịch vụ, các vùng khác nhau. Mặt khác, những người thiết kế Ipv6 đã dự đoán trước những khả năng có thể phải sửa đổi một vài điểm như cấu trúc các loại địa chỉ, mở rộng một số loại địa chỉ…. . trong tương lai. Điều này là hoàn toàn đúng đắn với một giao thức đang trong giai đoạn xây dựng và hoàn thiện. Phân loại địa chỉ Ipv6 không phải chỉ để cung cấp đầy đủ các dạng khuôn mẫu và dạng tiền tố của các loại địa chỉ khác nhau. Việc phân loại địa chỉ theo các dạng tiền tố một mặt cho phép các host nhận dạng các ra loại địa chỉ theo các dạng tiền tố một mặt cho phép các host nhận dạng ra các địa chỉ :mà ứng với mỗi loại địa chỉ cho các loại ứng xử khác nhau. Ví dụ:Vói địa chỉ có dạng tiền tố FE80::/16 host sẽ nhận dạng đó là địa chỉ link-local chỉ để kết nối các host trong cùng một mạng … Cấp phát địa chỉ theo nhà cung cấp Theo cấu truc bảng phân bổ địa chỉ ở trên, một trong số những loại địa chỉ Ipv6 quan trọng nhất là dạng địa chỉ Global Unicast. Dạng địa chỉ này cho phép định danh một giao diện trên mạng internet (mạng Ipv6) có tính duy nhất trên toàn cầu, ý nghĩa loại địa chỉ này cũng giống như loại địa chỉ Ipv4 định danh một host trong mạng hiện nay. Không gian của mạng địa chỉ Global Unicast là rất lớn ; để quản lý và phân bổ hợp lý các nhà thiết kế Ipv6 đã đưa ra mô hình phân bổ địa chỉ theo cấp các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Dạng địa chỉ này gồm 3 bit tiền tố 010 theo sau bởi 5 thành phần mà mỗi thành phần này đuợc quản lý bởi các nhà cung cấp dịch vụ theo các cấp độ khác nhau. Tuỳ theo việc phân bổ địa chỉ các thành phần này có một chiều dài biến đổi- điều này một lần nữa cho thấy tính “động” trong việc cấp phát và quản lý địa chỉ Ipv6 d)Các cách viết địa chỉ Ipv6 Địa chỉ Ipv6 có chiều dài 128 bit, nên vấn đề nhớ địa chỉ là hết sức khó khăn ; Nếu viết theo dạng thông thường của địa chỉ Ipv4 thì một địa chỉ Ipv6 có 16 nhóm địa chỉ hệ cơ số 10. Do vậy các nhà thiết kế đã chọn cách viết 128 bit địa chỉ thành 8 nhóm, mỗi nhóm chiếm 2 bytes, mỗi bytes biễu diễn bằng 2 hệ số 16 ; mỗi nhóm ngăn cách nhau bởi dấu hai chấm. Ví dụ : FEDL:BA98:7654:FEDC:BA98:3210:ABCD Ký hiệu Hexa có lợi là gọn gàng và nhìn đẹp hơn. Tuy nhiên cách viết này cũng gây những phức tạp nhất định cho người quản lý hệ thống mạng. Nhìn chung, mọi người thường sử dụng theo tên các host thay bằng các địa chỉ (điều này đuợc áp dụng từ Ipv4 khi mà địa chỉ còn đơn giản hơn rất nhiều) Một cách làm đơn giản khác là các quy tắc cho phép viết tắt. Vì khởi điểm ban đầu chúng ta sẽ không sử dụng tất cả 128 bit chiều dài địa chỉ do đó sẽ có rất nhiều số 0 ở các bit đầu. Một cải tiến đầu tiên là được phép bỏ qua những số không đứng trước thành phần hệ số 16, viết 0 thay vì viết đầy đủ 0000, ví dụ viết 8 thay vì 0008, viết 800 thay vì 0800. Qua cách viết này cho chúng ta những địa chỉ ngắn gọn hơn Ngoài ra xuất hiện một số quy tắc rút gọn đó là quy tắc về viết dấu hai chấm. Trong một địa chỉ, một nhóm liên tiếp các số 0 có thể đuợc thay thế bởi hai dấu chấm. e)Phương thức gán địa chỉ Ipv6 Theo đặc tả của giao thức Ipv6, tất cả các loại địa chỉ Ipv6 được gán cho các giao diện, không gán cho các nodes (khác với Ipv4). Một địa chỉ Ipv6 loại Unicast đuợc gán cho một giao diện đơn. . Vì mỗi giao diện thuộc một node đơn do vậy, mỗi địa chỉ unicast định danh một giao diện sẽ định danh một node. Một giao diện đơn có thể được gán nhiều địa chỉ Ipv6 (cho phép cả 3 dạng địa chỉ đồng thời unicast, anycast, multicast), nhưng nhất thiết một giao diện phải được gán một địa chỉ Ipv6 dạng Unicast link-local. Các nhóm địa chỉ của dạng địa chỉ Unicast sẽ đựoc trình bày ở phần sau. Để thực hiện các kết nối Point-to-point giữa các giao diện người ta thường gán các địa chỉ dạng unicast link-local cho các giao diện thực hiên kết nối. Đòng thời, Ipv6 còn cho phép một địa chỉ unicast hoặc một nhóm địa chỉ unicast sử dụng để định danh một nhóm các giao diện. Với phương thức gán địa chỉ này, một nhóm giao diện đó được hiểu như là một giao diện trong tầng IP Theo thiết kế của Ipv6, một host có thể định danh bởi các địa chỉ sau: -Một địa chỉ link-local cho mỗi giao diện gắn với host đó -Một địa chỉ unicast được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ -Một địa chỉ Loopback -Một địa chỉ Multicast, mà host đó là thành viên trong nhóm có địa chỉ Unicast đó Một router nếu hỗ trợ Ipv6 sẽ nhận biết tất cả các loại địa._.