ĐỊA CHỈ IPV6 (Phần 1)

Giới thiệu và ưu điểm của IPv6

Hai vấn đề lớn mà IPv4 đang phải đối mặt là việc thiếu hụt các địa chỉ, đặc biệt là các không gian địa chỉ tầm trung (lớp B) và việc phát triển về kích thước rất lớn của các bảng định tuyến trên mạng Internet.

Trong những năm 1990, CIDR được xây dựng dựa trên khái niệm mặt nạ địa chỉ (address mask). CIDR đã tạm thời khắc phục được những vấn đề nêu trên. Khía cạnh tổ chức mang tính thứ bậc của CIDR đã cải tiến khả năng mở rộng của IPv4. Mặc dù có thêm nhiều công cụ khác ra đời như kỹ thuật chia nhỏ mạng subnetting (1985), kỹ thuật hỗ trợ mặt nạ mạng con có thể thay đổi được VLSM (1987) và định tuyến liên vùng không phân cấp CIDR (1993), các kỹ thuật trên đã không giúp IPv4 ra khỏi một vấn đề đơn giản đó chính là không đủ địa chỉ cho các nhu cầu tương lai.

Một vài giải pháp tạm thời chẳng hạn như dùng RFC1918 trong đó dùng một phần không gian địa chỉ làm các địa chỉ dành riêng và NAT là một công cụ cho phép hàng ngàn host truy cập vào Internet chỉ với một vài IP hợp lệ. Tuy nhiên giải pháp mang tính dài hạn là việc đưa vào IPv6 với cấu trúc địa chỉ 128 bit. Không gian địa chỉ rộng lớn của IPv6 không chỉ cung cấp nhiều không gian địa chỉ hơn IPv4 mà còn có những cải tiến về cấu trúc. Địa chỉ IPv4 dài 32 bit cung cấp không gian IP có 2³² địa chỉ (khoảng hơn 4 tỉ địa chỉ IP). Địa chỉ IPv6 dài 128 bit cung cấp một số lượng địa chỉ lớn hơn gấp nhiều lần so với không gian IPv4 (2¹²⁸ địa chỉ).

Trong năm 1994, IETF đã đề xuất IPv6 trong RFC1752. IPv6 khắc phục vào một số vấn đề như thiếu hụt địa chỉ, chất lượng dịch vụ, tự động cấu hình địa chỉ, vấn đề xác thực và bảo mật. Đối với một doanh nghiệp đã dùng hạ tầng mạng IPv4, để chuyển sang IPv6 không phải là việc dễ dàng. Một giao thức IP mới sẽ yêu cầu các phần mềm mới, các phần cứng mới và các phương pháp quản trị mới. Và cũng có thể IPv4 và IPv6 sẽ cùng tồn tại ngay cả bên trong một hệ thống tự trị (Autonomous System – AS).

IPv6 có các lợi ích như sau:

• Không gian địa chỉ rộng lớn.
• Các host IPv6 có thể truy nhập được trên toàn cầu: với không gian địa chỉ IPv6 khổng lồ, số lượng IPv6 public đủ sức để đáp ứng nhu cầu cho mọi thiết bị trên thế giới, mỗi host trong mạng doanh nghiệp có thể được truy cập trực tiếp trên toàn cầu.
• Không cần NAT: trong IPv4 thì cần chuyển đổi IP private thành IP public để các host private có thể truy cập được Internet. NAT rất hữu ích nhưng cũng gây ra nhiều vấn đề trong truyền dữ liệu như làm chậm lại việc chuyển gói tin do phải đọc sâu vào các thông tin lớp Transport để thực hiện chuyển đổi địa chỉ, làm ảnh hưởng đến hoạt động của IP Sec – VPN khi VPN phải đi ngang qua một router có thực hiện NAT,… Với IPv6 thì số lượng địa chỉ IP rất lớn nên các host trên Internet đều có thể được sử dụng IP Public và vì vậy không cần đến NAT. Không còn NAT thì việc trao đổi dữ liệu trên hệ thống mạng sẽ trở nên hiệu quả hơn rất nhiều.
• Tổng hợp địa chỉ (address aggregation).
• Tự động cấu hình (autoconfiguration).
• Tải cấu hình địa chỉ (renumbering).
• Tích hợp các cơ chế Mobile IP và IP Security: với IPv4 thì để sử dụng tính năng này thì các thiết bị mạng phải chạy hệ điều hành có tích hợp các tính năng tương ứng. Với IPv6 thì các tính năng này được tích hợp sẵn trong giao thức IP.
• Không dùng địa chỉ Broadcast: IPv6 chỉ sử dụng phương thức Multicast cho các hoạt động trao đổi dữ liệu theo nhóm.
• Cấu trúc header đơn giản, hiệu quả: một số trường không còn cần thiết được bỏ, một số trường mới được thêm vào.
• Bảo mật.
• Cơ động.
• Các tùy chọn để chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6.

Đặc điểm của IPv6

1. Có ba kiểu địa chỉ tồn tại

• Unicast: là địa chỉ cho một giao tiếp. Một gói dữ liệu được gửi đến một địa chỉ Unicast sẽ được phân phối tới cổng giao tiếp được chỉ ra bởi địa chỉ đó.
• Anycast: là địa chỉ cho tập hợp các cổng giao tiếp. Các tập này thông thường thuộc về các node khác nhau. Một gói dữ liệu được gửi đến một địa chỉ anycast sẽ được phân phối đến cổng giao tiếp gần nhất hay đầu tiên trong nhóm anycast.
• Multicast: địa chỉ cho một tập hợp các cổng giao tiếp (thông thường thuộc về các node khác nhau). Khi một gói được gửi đến một địa chỉ multicast, tất cả các cổng giao tiếp sẽ nhận được gói dữ liệu này.

Để viết một địa chỉ dạng 128 bit ở dạng dễ đọc hơn, kiến trúc của IPv6 đã loại bỏ dạng cú pháp dấu chấm thập phân của IPv4 mà chỉ dùng dạng thập lục phân. Vì vậy IPv6 có thể được viết bao gồm 32 ký tự dạng hex với dấu hai chấm “:” tách địa chỉ ra thành tám phần, mỗi phần có chiều dài 16 bit.

2. Cấu trúc IPv6

IPv6 dài 128 bit, được viết dưới dạng hexa. Cứ 4 bit nhị phân đổi thành một số hexa nên một địa chỉ IPv6 sẽ gồm 32 số hexa. 32 số này được viết thành 8 cụm, mỗi cụm 4 số hexa, gọi là các trường (field).

Ví dụ: 2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B là một địa chỉ IPv6.

Luật rút gọn IPv6:

• Các số 0 dẫn đầu trong một trường được quyền lược bỏ.
• Các trường 0 liên tiếp của một địa chỉ IPv6 được phép thay thế bằng một cụm hai dấu hai chấm “::”, và chỉ được thay thế một lần duy nhất cho một địa chỉ.

Ví dụ: địa chỉ “2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B” có thể được rút gọn như sau: 2031:0:130F:0:0:09C0:876A:130B hoặc là 2031:0:130F::9C0:876A:130B.

Một số ví dụ khác:

• 4021:0000:240e:0000:0000:0AC0:3428:121C -> 4021:0:240e:0AC0:3428:121C
• 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 -> ::

Địa chỉ IPv6 cũng được chia thành hai phần “network” và “host” giống như IPv4, nhưng sử dụng tên gọi khác là phần “prefix”và “interface – id”.

Không gian IPv6 được quy hoạch theo khối ngày từ đầu. Các khối IP lớn sẽ được cấp cho các cơ quan quản lý IP cấp vùng (Registry), các cơ quan này lại chia thành các khối nhỏ hơn và cấp xuống cho các ISP, các ISP lại tiếp tục thực hiện chia nhỏ và cấp xuống cho các doanh nghiệp, cuối cùng, doanh nghiệp sẽ chia nhỏ khối IP được cấp thành các subnet.

Các địa chỉ IPv6 không sử dụng subnet mask trong khai báo địa chỉ mà chỉ sử dụng định dạng prefix-length. Ví dụ 2001:1111:2222:3333:4444:5555:6666:7777/64.

(còn tiếp)