Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
1
Luận văn
Nghiên cứu IPv4 và đặc điểm của IPv6

Tiến bộ hỗ trợ cho những mở rộng và những tuỳ chọn: Thay đổi
trong cách mà những tuỳ chọn đầu mục IP được mã hoá kể cả hiệu quả hơn
đẩy tới ít hơn những giới hạn về khó khăn trên những tuỳ chọn mới trong
tương lai.

Khả năng ghi nhãn luồng: Một khả năng mới được thêm để cho phép
sự ghi nhãn của những gói thuộc về tới giao thông “chảy” đặc biệt cho
người gửi nào những yêu cầu đặc biết điều khiển, như không mặc định chất
lượng của dịch vụ hoặc “ thời gian thực “ dịch vụ.

Những khả năng chứng thự và riêng tư: Những mở rộng để chứng
thực sự toàn vẹn dữ liệu được chỉ rõ cho IPv6.
Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
3


1.2 Đặc điểm của IPv6:
- Trong IPv6 giao thức Internet được cải tiến một cách rộng lớn để thích
nghi được sự phát triển không biết trước được của Internet. Định dạng và
độ dài của những địa chỉ IP cũng được thay đổi với những gói định dạng.
Những giao thức liên quan, như ICMP cũng đựơc cải tiến. Những giao thức
khác trong tầng mạng như ARP, RARP, IGMP đã hoặc bị xoá hoặc có
trong giao thức ICMPv6. Những giao thức tìm đường như RIP, OSPF cũng
Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
4
được cải tiến khả năng thích nghi với những thay đổi này. Những chuyên
gia truyền thông dự đoán là IPv6 và những giao thức liên quan với nó sẽ
nhanh chóng thay thế phiên bản IP hiện thời.
Thế hệ mới của IP hay IPv6 có những ưu điểm như sau:
1.2.1 Không gian địa chỉ lớn
IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bít. Mặc dù 128 bít có thể tạo
hơn 3,4*10
38
tổ hợp, không gian địa chỉ của IPv6 được thiết kế dự phòng
đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống internet
đến từng mạng con trong một tổ chức. Các địa chỉ hiện đang phân bổ để sử
dụng chỉ chiếm một lượng nhỏ và vẫn còn thừa rất nhiều địa chỉ sẵn sàng
cho sử dụng trong tương lai. Với không gian địa chỉ lớn này, các kỹ thuật
bảo tồn địa chỉ như NAT sẽ không còn cần thiết nữa.

1.2.2 Địa chỉ phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả
Các địa chỉ toàn cục của Ipv6 được thiết kế để tạo ra một hạ tầng
định tuyến hiệu qủa, phân cấp và có thể tổng quát hoá dựa trên sự phân cấp

1.2.6 Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS
Lưu thông trên mạng được phân thành các luồng cho phép sử lý mức
ưu tiên khác nhau tại các router.

1.2.7 Hỗ trợ tôt hơn tính năng di động
Khả năng di động MobileIP tận dụng được các ưu điểm của IPv6 so
với IPv4.

1.2.8 Khả năng mở rộng
Thiết kế của IPv6 có dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng
thời dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu.

1.3 Cấu trúc địa chỉ IPv6
1.3.1 Địa chỉ IPv6
Một địa chỉ gồm có 16 byte, đó là 128 bít độ dài. Kiểu ký hiệu dấu 2
chấm trong hệ đếm 16 ( Hexadecimal Colon Notation):
Để làm cho những địa chỉ trở nên có thể đọc được nhiều hơn, IPv6
trình bầy rõ trong kiểu ký hiệu dấu 2 chấm trong hệ đếm 16. Trong kiểu ký
hiệu này, 128 bít được chia thàng 8 phần, mỗi phần rộng 2 byte. 2 byte
trong kiểu ký hiệ hệ đếm 16 yêu cầu 4 chữ số trong hệ đếm 16 này. Vì thế
cho nên địa chỉ gồm có 32chữ số trong hệ đếm 16 với mỗi 4 chữ số một lại
có một dấu : chấm(Hình1)
128 bít= 16 bytes= 32chữ số trong hệ đếm 16



FDEC : : 7654 3210 ADBF 2922 FFFF

nhiên ký hiệu trên chỉ được sử dụng một lần trong một địa chỉ. Địa chỉ IP
có độ dài cố định, ta có thể tính được số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn.
Ta có thể áp dụng ở đầu hay ở cuối địa chỉ. Cách viết này đặc biệt có lợi
khi biểu diễn các địa chỉ multicast, loopback hay các điạ chỉ chưa chỉ định.
Chưa rút gọn

1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A
Đã rút gọn

1080::8:800:200C:417A Hình 3: Sự rút gọn địa chỉ có số 0 liên tiếp
(Abbreviated Address with consecutive zeros)

Việc khôi phục lại sự rút gọn địa chỉ là rất đơn giản: thêm số 0 vào
cho đến khi nhận được địa chỉ nguyên bản (4 chữ số trong 1 phần , 32 chữ
số trong một địa chỉ)
IPv6 cho phép giảm lớn địa chỉ và được biểu diễn theo ký pháp
CIDR.
Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
7
Ví dụ: Biểu diễn mạng con có độ dài tiền tố 80 bít:



Kiểu tiền tố Phần cón lại của địa chỉ Hình 5 : Cấu trúc địa chỉ ( Address Structure)

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
8
Không gian IPv6 được chia trên cơ sở các bít đầu trong địa chỉ.
Trường có độ dài thay đổi bao gồm các bít đầu tiên trong địa chỉ gọi là
Tiền tố định dạng ( Format Prefix) FP. Cơ chế phân bổ địa chỉ như sau: Phân bố Tiền tồ định dạng Tỷ lệ trong không gian
địa chỉ
Dự phòng 0000 0000 1/256
Dự phòng 0000 0001 1/256
Dự phòng cho địa chỉ NSAP 0000 001 1/128
Dự phòng cho địa chỉ IPX 0000 010 1/128
Chưa cấp phát 0000 011 1/128
Chưa cấp phát 0000 1 1/32
Chưa cấp phát 0001 1/16
Địa chỉ dựa trên vị trí địa lý (
Hiện đã loại bỏ)
001 1/8
Chưa cấp phát 101 1/8
Chưa cấp phát 110 1/8

3 bits 5 bits

Provider
Indentifler

Subscriber
Indentifler

Subnet
Indentifler

Node
Indentifler

010

Registry

Hình 7: Địa chỉ trên cơ sở người cung cấp (Provider-based Address)

Những trường cho địa chỉ người dùng trên cơ sở cung cấp như sau :
+ Chứng thực kiểu (Type indentifier): Trường 3 bít này định nghĩa
những địa chỉ như là 1 địa chỉ trên cơ sở người cung cấp.
+ Chứng thực đăng ký (Registry indentifier) : Trường 5 bít này
trình bày chi nhánh đã đăng ký địa chỉ. Hiện thời thì có 3 trung tâm địa chỉ
được định nghĩa:
RIPE- NCC (mã 01000): Tại Châu Âu.

về subnet.

Subnet

Subscriber

Provider

Provider
Indentifier

Subscriber
indentifier

Subnet
Indentifier

Node
indentifier

Hình 8 : Hệ thống địa chỉ (Address Hierarchy)

1.3.3.2 Địa chỉ dự trữ (Reserved Address):
Những địa chỉ mà sử dụng tiền tố dự trữ (0000 0000) sẽ được thảo
luận một cách ngắn gọn tại đây.
+ Địa chỉ không xác định (Unspecified Address): Đây là một địa
chỉ mà phần không phải tiền tố chỉ chứa chữ số 0. Nói một cách khác phần
còn lại của địa chỉ gồm toàn zero. Địa chỉ này được sử dụng khi host không
hiểu được địa chỉ của chính nó và gửi 1 câu hỏi thăm để tìm địa chỉ của nó.
Tuy nhiên trong câu hỏi thăm phải định nghĩa 1 địa chỉ nguồn. Địa chỉ

+ Địa chỉ IPv4: Những gì chúng ta thấy được trong suốt quá trình
chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 và IPv6, host có thể sử dụng địa chỉ IPv4 của nó
đã được nhúng vào địa chỉ IPv6. Có 2 định dạng địa chỉ được thiết kế cho
mục đích này: thích ứng ( compatible) và hoạ đồ (mapped)
+ Địa chỉ thức ứng ( Compatile Address): Là một địa chỉ của 96
bit 0 theo sau 32 bit của địa chỉ IPv4. Địa chỉ này được sử dụng khi 1 máy
tính sử dụng IPv6 muốn gửi một thông điệp sang 1 máy tính sử dụng IPv6.
Tuy nhiên gói tin phải đi qua một miền mà ở đó mạng vẫn sử dụng IPv4.
Người gửi sử dụng địa chỉ thích ứng IPv4 để làm cho thuận tiện việc
chuyển gói tin qua miền sử dụng IPv4.
Thí dụ: Địa chỉ IPv4 là 2.13.17.14 (định dạng dấu chấm trong hệ
đếm 10) được chuyển thành 0::020D:110E (định dạng dấu 2 chấm trong hệ
đếm 16). Địa chỉ IPv4 được thêm 96 bít 0 để tạo ra địa chỉ IPv6 128 bít.

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
12

8 bít 88 bít 32 bít

00000000

Tất cả toàn bít 0

Địa chỉ IPv4

a. Địa chỉ thích ứng


Địa chỉ IPv4

a.Địa chỉ anh xa Địa chỉ IPv6 Địa chỉ IPv4

b. Chuyển đổi địa chỉ

0::020D:110E

2.13.17.14
Hình 12: Địa chỉ anh xa (Mapped Address)

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
13
Một điều thú vị về địa chỉ thích ứng và địa chỉ hoạ đồ là chúng được
thiết kế bằng một cách mà khi tính toán checksum chúng ta có thể sử dụng
hoặc địa chỉ nhúng hoặc địa chỉ đầy đủ vì những bít 0 hoặc bít 1 thêm vào
là bội của 16, không có bất kỳ một tác động nào lên việc tính toán
checksum. Địa chỉ này quan trọng vì nếu địa chỉ của gói tin được chuyển tư
IPv6 sang IPv4 bởi router, việc tính toán checksum sẽ không được tính
toán.


10 bít 38 bít 32 bít 48 bít 11111111010

Tất cả bít 0

Địa chỉ Subnet

Địa chỉ Node

Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
14
Hình 14 : Địa chỉ site cục bộ ( Site Local Address)

1.3.3.4 Địa chỉ Multicast
- Địa chỉ multicast được sử dụng để định nghĩa cho một nhóm các host thay
vì chỉ 1. Tất cả đều sử dụng tiền tố 1111 1111 trong trường đầu tiên.
Trường thứ hai là cờ (flag) định nghĩa 1 nhóm địa chỉ hoặc cố định hoặc
tạm thời. Một nhóm địa chỉ cố định được định nghĩa bởi nhà cầm quyền
Internet và có thể truy cập bất cứ lúc nào. Một nhóm địa chỉ tạm thời, nói
một cách khác được sử dụng một cách tạm thời. Hệ thống tham dự vào một
hội nghị từ xa có thể sử dụng một nhóm tạm thời. Trường thứ 3 định nghĩa
phạm vi hoạt động của nhóm địa chỉ. Nhiều phạm vi đã được định nghĩa. Hình 15 : Địa chỉ Multicast (multicast address)

40 byte Có thể lên đến 65535 byte 

Đầu mục nền tảng

Payload
Đầu mục mở rộng
(tuỳ ý lựa chọn)
Gói dữ liệu từ tầng cao
hơn

Hình 16 : Định dạng gói tin IPv6 (IPv6 Data Packet Format)

1.3.4.1 Vùng nền tảng ( Base Header)
Vùng header nền tảng trong hình 17 cho ta thấy nó có 8 trường,
những trường này mô tả như sau: VER PRI Flow lable

Độ dài Payload
Vùng Header

+ Vùng Header kế tiếp (Next Header): Vùng Header kế tiếp là 1
trường 8 bít định nghĩa 1 đầu mục mà theo sau vùng Header nền tảng trong
đơn vị dữ liệu. Vùng header kế tiếp là 1 trong những vùng mở rộng tuỳ ý
lựa chọn được sử dụng bởi IP hoặc vùng Header cho 1 giao thức tầng cao
hơn như UDP hay TCP. Mỗi vùng Header mở rộng lại có chứa trường này.
Bảng sau cho chúng ta thấy những giá trị của vùng Header kế tiếp.

Mã số Vùng Header kế tiếp
0
2
6
17
43
44
50
51
59
60
Tuỳ chọn nhảy từng bước một
ICMP
TCP
UDP
Routing nguồn
Sự phân miếng
Payload bảo mật mã hoá
Sự chứng thực
Trống ( Không vùng Header kế tiếp)
Tuỳ chọn đích

 Giới hạn nhảy ( Hot Limit): Trường giới hạn nhảy 8 bít này

0
1
2
3
4
5
6
7
Không có giao thông cụ thể
Dữ liệu nền
Giao thông dữ liệu không được quan tâm
Dự trữ
Giao thông dữ liệu tham dự khối lới
Dự trữ
Giao thông tương giao
Giao thông điều khiển

Có thể mô tả quyền ưu tiên như sau:
 Không có giao thông cụ thể ( No specific traffic): quyền ưu tiên 0
được cấp phát cho gói tin khi tiến trình không định nghĩa 1 ưu tiên nào.
 Dữ liệu nền (Background data): nhóm này (quyền ưu tiên 1) định
nghĩa dữl iệu thường xuyên được nhận ở nền. Sự nhận tin tức là 1 ví dụ.
 Giao thông dữ liệu không được quan tâm (unattended data tranffic):
Nếu người sử dụng đang không đợi dữ liệu sẽ được nhận, gói tin sẽ được
quyền ưu tiên 2. Email thuộc nhóm này. Một người sử dụng gửi email cho
người sử dụng khác, nhưng người nhận không biết email đó sẽ đến sớm.
Thêm vào email thường được lưu trữ trước khi được gửi đi.
 Giao thông dữ liệu tham dự khối lớn ( Attended bulk data tranffi):
Giao thức mà chuyển phần lớn dữ liệu khi người sử dụng đang đợi nhận dữ
liệu (có thể trì hoãn) được quyền ưu tiên 4. FTP và HTTP thuộc nhóm này.

15
Dữ liệu với nhiều sự rườm rà nhất
Dữ liệu với ít sự rườm rà nhất

+ Nhãn lưu lượng ( Flow Lable):
 Một dãy các gói tin được gửi từ 1 nguồn riêng đến đích riêng, cần sự
điều khiển đặc biệt từ router gọi là lưu lượng của những gói tin. Sự kết hợp
của địa chỉ nguồn và giá trị của nhãn lưu lượng định nghĩa 1 cách duy nhất
1 lưu lượng của những gói tin.
 Đối vơ router 1 lưu lượng là 1 dãy các gói tin chia sẻ cùng đặc tính
như là việc di chuyển cùng 1 đường, sử dụng cùng một nguồn, có cùng
kiểu an toàn vv… Một router mà hỗ trợ sự điều khiển của nhãn lưu lượng
có 1 bảng nhãn lưu lượng. Bảng này có 1 mục vào cho mỗi nhãn lưu lượng
hoạt động, mỗi mục định nghĩa 1 dịch vụ được yêu cầu bởi nhãn lưu lượng
tương ứng. Khi router nhận được 1 gói tin nó tra cứu bảng nhãn lưu lượng
của nó để tìm mục vào tương ứng cho giá trị nhãn lưu lượng được định
nghĩa trong gói tin. Sau đó nó cung cấp cho gói tin những dịch vụ đã đề cập
trong mục vào. Tuy nhiên chú ý là nhãn lưu lượng tự nó không cung cấp
thông tin cho những mục vào của bảng nhãn lưu lượng, thông tin được
cung cấp bởi những thứ khác như là tuỳ chọn nhảy từng bước một hay
những giao thức khác.
Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
19
 Trong hình thức đơn giản nhất của nó, 1 nhãn lưu lượng có thể được

và nhãn lưu lượng cùng kiểm soát chức năng của trường kiểu dịch vụ.
Trường độ dài tổng cộng đã bị loại đi trong IPv6 và được thay thế
bằng trường độ dài payload.
Những Trường chứng thực ( identification ), Trường cờ ( flag ), và
những Trường offset đã bị loại bỏ từ vùng header nền tảng trong IPv6.
Chúng được đi kèm trong vùnh header mở rộng từng miếng.
Trường TTL được gọi là Giới hạn nhày trong IPv6.
Trường giao thức dược thay thế bởi Trường vùng header kế tiếp.
Vùng header checksum bị loại đi vì checksum được cung cấp bởi
giao thức của tầng cao hơn nó vì thế không cần thiết ở đây.
Những Trường tuỳ chọn trong IPv4 được trang bị như những vùng
header mở rộng trong IPv6.
Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
20

1.3.5 Vùng header mở rông
Độ dài của vùng header được bố trí 40 byte. Tuy nhiên, để đem đến
nhiều chức năng hơn cho đơn vị dữ liệu IP vùng header nền tảng có thể cho
theo sau đến 6 vùng header mở rộng. Nhiều vùng header này là những tuỳ
chọn trong IPv4.



Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
21
Sáu loại vùng header đã được định nghĩa. Chúng là tuỳ chọn nhảy
từng bước, lộ trình nguồn, sự phân mảnh, sự chứng thực, Payload bảo mật
mã hoá và tuỳ chọn đích (Xem hinh 19). Hình 19 : Những loại vùng header mở rộng (Extension header types)

1.3.5.1 Tuỳ chọn nhảy từng bước (Hop–by–hop option)
Tuỳ chọn nhảy từng bước được sử dụng khi nguồn cần chuyển thông
tin qua tất cả các router được thăm bởi đơn vị dữ liệu. Ví dụ, không chừng
những router sẽ phải bị gây ra bởi sự quản trị, sự gỡ rối hay những chức
năng điều khiển nào đó.Hay,nếu như độ dài của đơn vị dữ liệu rộng hơn
thông thường là 65,535 byte, nhưng router phải có thông tin này. Hình 20
cho thấy định dạng của vùng header kế tiếp trong một chuỗi vùng header.
Độ dài vùng header định nghĩa số byte trong vùng headerbao gồm cả
trường vùng header kế tiếp). Phần còn lại của vùng header chứa những tuỳ
chọn khác nhau. Vùng header nền tảng
Những tuỳ chọn
Vùng header kế tiếp

Đ

Hình 21 : Định dạng của những tuỳ chọn của vùng
header tuỳ chọn nhảy từng bước
(Format of options in a hop–by–hop option header)

 Pad1: Tuỳ chọn này dài 1 byte và nó được thiết kế cho những mục đích
sắp nhóm. Một số tuỳ chọn cần phải băt đầu ở 1 bit riêng biệt trong 32 bit
(xem mô tả jumbo payload). Nếu một tuỳ chọn của sự yêu cầu này rớt
chính xác là 1 byte, Pad1 sẽ được thêm vào để làm nên sự khác biệt. Pad1
không chứa trường độ dài tuỳ chọn mà còn không cả chứa trường dữ liệu
tuỳ chọn. Nó gồm có duy nhất trường mã tuỳ chọn với tất cả các bít được
đặt là 0 ( hành động là 00, C là kiểu 00000). Pad1 có thể được chèn vào bất
kỳ chỗ nào trong vùng header tuỳ chọn nhảy từng bước.

Mã số (8 bít) Độ dài (8 bít) Dữ liệu (Độ dài có thể
thay đổi)
2 bít 1 bít 5 bít
Hành động : sẽ thực hiện nếu tuỳ chọn không được xác nhận
00 Bỏ qua tuỳ chọn Kiểu
01 Loại bỏ đơn vị dữ liệu không có hành động nào nữa 00000 Pal1
10 Loại bỏ đơn vị dữ liệu và gửi 1 thông điệp lỗi 00001 PadN
11 Như mã 10, nhưng nếu đích không phải địa chỉ munlticast
C: (change) giá trị thay đổi tuỳ chọn 00010 jumbo payload
0 : không bị thay đổi trong vận chuyển
1 : Có thể bị thay đổi trong vận chuyển

chọn lộ trình nguồn chính xác và lộ trình nguồn không chính xác của IPv4.
Vùng header lộ trình nguồn chứa một số nhỏ nhất của 7 trường. Hai trường
đầu tiên, vùng header kế tiếp và độ dài vùng header, là đúng với vùng
header mở rộng nhảy từng bước.
 Trường kiểu định nghĩa lộ trình là chính xác hoặc không chính xác.
Trường những địa chỉ còn lại chỉ ra số bước nhảy cần để tới đích. Trường
mặt nạ tuyệt đối/ tương đối xác định sự chắc chắn của lộ trình. Nếu mặt nạ
là tuyệt đối, lộ trình phải theo chính xác những gì được chỉ ra bởi nguồn.

~ Dữ liệu ~
a. Pad1

b. Sử dụng làm đệm
Mã
00000000

Những tuỳ chọn
Pad1
Gi¸o viªn híng dÉn : Th.S Hµ M¹nh §µo
24
Nếu thay vào mặt nạ tương đối những router khác có thể thêm vào trong

Hình 26: Ví dụ lộ trình nguồn (Source Routing Example)
1.3.5.3 Sự phân miếng ( Fragmentation)
 Ý tưởng về sự phân miếng như ở trong IPv4. Tuy nhiên nơi mà sự phân
miếng chiếm giữ không giống nhau. Ở IPv4 nguồn hoặc router cần phân
miếng nếu cỡ của đơn vị dữ liệu lớn hơn MTU của mạng vơi nhóm đơn cị
dữ liệu sẽ được đưa đi. Ở IPv6 chỉ những nguồn nguyên thuỷ mới được
phân miếng. Một nguồn phải sử dụng 1 kỹ thuật khám phá quỹ đạo MTU
(Path MTU Discovery) để tìm MTU nhỏ nhất được hỗ trợ bởi bất kỳ một
mạng nào trong quỹ đạo. Nguồn sau đó phân miếng sự khám phát này.
 Nếu nguồn không sưe dụng kỹ thuật khám phá quỹ đạo MTU nó có
thể phân miếnh đơn vị dữ liệu thành những miếng cỡ 576 byte hoặc nhỏ
hơn. Đây là cỡ nhỏ nhất MTU yêu cầu cho mỗi mạng kết nối vào Internet.
Hình dưới đây cho ta thấy định dạng của vùng header mở rộng sự phân
miếng: Nguồn: A
Đích: R1
Còn lại: 3
R2
R3
B

A B
   R1  R3