HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
o0o
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: CƠ CHẾ CHUYỂN ĐỔI TỪ IPv4 SANG IPv6
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 1
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU 4
LỜI NÓI ĐẦU 6
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ IPv4 8
1.1. Cấu trúc địa chỉ IPv4 8
1.1.1. Thành phần và khuôn dạng của địa chỉ IPv4 8
1.1.2. Đánh địa chỉ IPv4 9
1.1.3. Địa chỉ mạng con và mặt nạ mạng con 13
1.1.3.1. Phương pháp phân chia địa chỉ mạng con 13
1.1.3.2. Một số địa chỉ đặc biệt 13
1.2. Khuôn dạng của gói tin IP 14
1.3. Giải pháp định tuyến theo địa chỉ IP 17
1.3.1. Các phần tử cơ bản của một hệ thống định tuyến 17
1.3.3. Xử lý gói tin khi tới đích 19
1.3.4. Định tuyến trên mạng Internet (IP Routing) 20
1.3.3.1. Bảng tìm đường 20
1.3.3.2. Giao thức tìm đường (IP Protocol) 20
1.3.3.3. Số đo được sử dụng trong Internet 21
1.4. Vấn đề cạn kiệt nguồn tài nguyên IPv4 và cơ chế triển khai mạng IPv6 21
1.4.1. Sự bùng nổ nhu cầu về địa chỉ IPv4 khiến thời gian dự báo IPv4
cạn kiệt bị thu ngắn lại 22
1.4.2. Động thái của các quốc gia và các tổ chức quản lý địa chỉ quốc tế trong
tình hình hiện tại 24
1.4.3. Chính sách thúc đẩy phát triển IPv6 26

3.1.1. Các vấn đề chung 49
3.1.2. Mục đích 49
3.2. Các cơ chế chuyển đổi 50
3.2.1. Lớp IP song song (Dual IP layer) 52
3.2.2. Đường hầm IPv6 qua IPv4 52
3.2.2.1. Đường hầm tự động(Automatic Tunneling) 54
HoàngNgọcToàn H07VT-TD i
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
3.2.2.2. Đường hầm cài đặt sẵn(Configured Tunneling) 54
3.2.3. 6to4 55
3.3. Kết Luận 56
KẾT LUẬN 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
HoàngNgọcToàn H07VT-TD i
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt
A
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ.
AH Authentication Header Tiêu đề xác thực
B
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên
BoS Bottom of Stack Đáy ngăn xếp
C
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
C Customer Khách hàng
D
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền.
DS Dual Stack Hai lớp stack song song
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình địa chỉ động.

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ.
R
RIP Routing IP Protocol Giao thức định tuyến IP
RFC Request For Commenst Khuyến nghị
T
TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TCP/IP Transmission Control Protocol/IP Giao thức dùng cho quá trình truyền và
sửa lỗi đối với các dữ liệu.
TTL Time To Live Thời gian sống
V
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
2
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
VLSM Variable-Length Subnet Maskinh Gán mặt nạ cho các mạng con theo chiều
dài thay đổi tùy biến
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
VRF Virtual Routing Forwardinh Định tuyến chuyển tiếp ảo
U
UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người dùng
W
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WLAN Wireless Local Area Network Mạng vô tuyến nội hạt
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
3

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1.1: Khuôn dạng tiêu đề địa chỉ IPv4 4
Hình 1.2: Mô hình phân cấp địa chỉ 5
Hình 1.3: Cấu trúc các lớp địa chỉ IPv4 6

Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
4

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
5

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết địa chỉ IPv6 đã được triển khai và phổ biến rộng rãi tại các
nước phát triển trên thế giới: Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan Tại Việt Nam tham gia
lĩnh vực IPv6 vào năm 2004 và dự kiến sẽ trở thành địa chỉ được sử dụng trong tương lai.
Địa chỉ IPv6 mở rộng không gian địa chỉ IP, mang lại một số tính năng vượt trội và có
tính đột phá, như việc hoàn chỉnh giao thức Mobile IP so với trong IPv4, hay việc phát
triển dựa trên nền tảng có sẵn của IPv4 để khắc phục nhược điểm của IPv4 và phát triển
nó cao hơn. Dải địa chỉ IPv4 đã được sử dụng từ rất lâu và hiện nay đã đi vào thời kỳ
khan hiếm do sự phát triển ồ ạt của các ứng dụng và công nghệ, đó là nguyên nhân lớn
nhất mà hệ thống mạng trên thế giới sẽ chuyển đổi sang dải địa chỉ mới với không gian
địa chỉ rộng lớn hơn, một phiên bản mới của giao thức IP đã được ra đời, đó là địa chỉ
IPv6. Địa chỉ IPv6 ra đời mang lại nhiều dịch vụ mới, có tính khả thi cao, đầy hứa hẹn
trong tương lai.
Tại Việt Nam ngày 14/08/2009, phiên họp thành viên Ban công tác thúc đẩy phát
triển IPv6 Quốc gia đã tổ chức tại trụ sở trung tâm Internet Việt Nam ở Hà Nội và thành
phố Hồ Chí Minh thông qua hệ thống truyền hình hội nghị. Tại phiên họp, các thành viên
đã trao đổi, đóng góp ý kiến cho các nội dung của bản dự thảo Kế hoạch hành động quốc
gia về IPv6. Đặc biệt, tại phiên họp, các thành viên đã được nghe phần trình bày của đại
diện tập đoàn NTT Nhật Bản về các ứng dụng hiện nay trên nền IPv6 và kinh nghiệm
triển khai IPv6 tại Nhật. Qua đó các thành viên có thể tham khao để áp dụng tại Việt
Nam.
Tại phiên họp lần 1 của ban công tác thúc đẩy phát triển IPv6 Quốc gia ngày

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Viễn thông 1, gia đình
và bạn bè – những người đã dạy dỗ, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình học tập
vừa qua.
Hà Nội, tháng 01 năm 2010
Sinh viên
Hoàng Ngọc Toàn
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
7

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ IPv4
Chương này giới thiệu về cấu trúc địa chỉ IPv4, khuôn dạng của goi tin IP, giải
pháp định tuyến theo địa chỉ IP, vấn đề cạn kiệt nguồn tài nguyên IPv4 và cơ chế triển
khai mạng IPv6.
1.1. Cấu trúc địa chỉ IPv4
1.1.1. Thành phần và khuôn dạng của địa chỉ IPv4
Địa chỉ IP đang được sử dụng hiện tại (IPv4) có 32 bit chia thành 4 Octet ( mỗi
Octet có 8 bit tương đương 1 byte), cách đếm đều từ trái qua phải từ bit 1 cho đến bit
32. Các Octet cách biệt nhau bằng một dấu chấm (Hình 1.1). Có hai cách biểu diễn địa
chỉ IPv4: Địa chỉ biểu hiện ở dạng bít nhị phân và địa chỉ biểu hiện ở dạng thập phân.

Hình 1.1: Khuôn dạng tiêu đề địa chỉ IPv4
* Địa chỉ biểu hiện ở dạng bit nhị phân:
xyxyxyxy. xyxyxyxy. xyxyxyxy. xyxyxyxy
x, y = 0 hoặc 1.
* Địa chỉ biểu hiện ở dạng thập phân: xxx.yyy.zzz.uuu
Ví dụ:
146.123.110.224
Dạng viết đầy đủ của địa chỉ IP là 3 con số trong từng Octet.
Địa chỉ IP thường thấy trên thực tế có thể là 53.143.10.2 nhưng dạng đầy đủ là:

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
Địa chỉ IP được chia thành các lớp, A, B, C, D, E. Hiện tại đã dùng hết lớp A, B và gần
hết lớp C, còn lớp D và E Tổ chức Internet đang để dành cho mục đích khác không phân,
nên chúng ta chỉ nghiên cứu 3 lớp đầu.
Hình 1.3: Cấu trúc các lớp địa chỉ IPv4
Qua cấu trúc các lớp địa chỉ IPv4 chúng ta có nhận xét sau:
- Bit nhận dạng là những bit đầu tiên: của lớp A là 0, của lớp B là 10, của lớp C là 110.
- Lớp D có 4 bit đầu tiên để nhận dạng là 1110, còn lớp E có 5 bit đầu tiên để nhận dạng
là 11110.
- Địa chỉ lớp A: Địa chỉ mạng ít và địa chỉ máy chủ trên từng mạng nhiều.
- Địa chỉ lớp B: Địa chỉ mạng vừa phải và địa chỉ máy chủ trên từng mạng vừa phải.
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
10

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
- Địa chỉ lớp C: Địa chỉ mạng nhiều và địa chỉ máy chủ trên từng mạng ít.
Để thực hiện những mạng với quy mô khác nhau, trước hết ta phải hiểu được cơ chế
phân lớp trong mạng, địa chỉ IP được chia thành những nhóm được gọi là những lớp. Các
nhóm ban đầu được gọi là địa chỉ phân lớp đầy đủ. Mỗi địa chỉ IP bao gồm 32 bit được
chia thành 4 phần, mỗi phần 8 bit và số thứ tự của các bit sử dụng cho việc xác định địa
chỉ mạng và địa chỉ host tùy theo lớp mà nó thuộc về.
Lớp A thực hiện trong những mạng lớn có khả năng hỗ trợ trên 16 triệu máy. Chỉ bao
gồm octet đầu tiên được sử dụng để chỉ ra địa chỉ mạng, 3 octet còn lại sử dụng để xác
định địa chỉ của host trong mạng.
Hình 1.4. Địa chỉ lớp A
Bit đầu tiên của lớp A luôn bằng 0. số thấp nhất của octet đầu tiên có thể thể hiện là 0,
và giá trị lớn nhất là 127. Tuy nhiên giá trị 0 và 127 của octet đầu tiên không được sử
dụng trong việc định địa chỉ mạng, do đó tất cả các địa chỉ mạng của lớp A sẽ thực hiện
giá trị từ 1 tới 126 của octet đầu tiên.
Địa chỉ lớp B được thiết kế để hỗ trợ những nhu cầu cho những mạng lớn. Địa chỉ lớp

Địa chỉ lớp E thực hiện trong phòng thí nghiệm phục vụ mục đích nghiên cứu. Bốn bit
đầu tiên của một địa chỉ của lớp E là 1111. Do đó khoảng giá trị của octet đầu tiên của
một địa chỉ lớp E sẽ là: 240 – 255.
1.1.3. Địa chỉ mạng con và mặt nạ mạng con
1.1.3.1. Phương pháp phân chia địa chỉ mạng con
Trước khi nghiên cứu vấn đề này chúng ta cần phải hiểu qua một số khái niệm liên
quan tới việc phân địa chỉ các mạng con.
1/ Mặt nạ mặc định: (Default Mask) được định nghĩa trước cho từng lớp địa chỉ
A,B,C. Thực chất là giá trị thập phân cao nhất (khi tất cả 8 bit đều bằng 1) trong các
Octet dành cho địa chỉ mạng – Net ID.
Mặt nạ mặc định: Lớp A: 255.0.0.0
Lớp B: 255.255.0.0
Lớp C: 255.255.255.0
2/ Mặt nạ mạng con: (Subnet Mask)
Mặt nạ mạng con là kết hợp của Mặt nạ mặc định với giá trị thập phân cao nhất của các
bit lấy từ các Octet của địa chỉ máy chủ sang phần địa chỉ mạng để tạo địa chỉ mạng con.
Mặt nạ mạng con bao giờ cũng đi kèm với địa chỉ mạng tiêu chuẩn để cho người đọc
biết địa chỉ mạng tiêu chuẩn này dùng cả cho 254 máy chủ hay chia ra thành các mạng
con. Mặt khác nó còn giúp bộ định tuyến trong việc định tuyến cuộc gọi.
Nguyên tắc chung
- Lấy bớt một số bit của phần địa chỉ máy chủ để tạo địa chỉ mạng con.
- Lấy đi bao nhiêu bit phụ thuộc vào số mạng con cần thiết mà nhà khai thác mạng quyết
định sẽ tao ra.
1.1.3.2. Một số địa chỉ đặc biệt
- Địa chỉ mạng IP là địa chỉ IP mà tất cả các bit thuộc phần định danh máy (host ID) = 0.
- Địa chỉ quảng bá tới tất cả các máy trong mạng LAN.
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
13

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4

D=0: yêu cầu truyền trễ bình thường.
D=1: yêu cầu trễ thấp.
- T (Throughput): thông lượng
T=0: thông lượng bình thường.
T=1: thông lượng cao.
- R (Reliability): độ tin cậy
R=0: độ tin cậy bình thường.
R=1: độ tin cậy cao.
• Total length: độ dài toàn bộ của gói tin Max 2
16
=64 KB, thông thường ngắn hơn.
• ID: số định danh của gói tin. Nếu 1 gói tin phải phân thành nhiều mảnh để truyền
đi thì tất cả các mảnh phải có cùng định danh.
• Flag: 1 bit dữ trữ
DF (don’t Fragment)
DF=1: không được phép phân gói tin thành mảnh tin.
DF=0: cho phép phân mảnh để truyền.
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
15

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
MF (More Fragment)
MF=1: cho biết còn có các mảnh tin tiếp theo thuộc cùng một gói tin.
MF=0: đây là mảnh tin cuối cùng của gói tin hoặc gói tin không phân mảnh.
• Offset: Cho biết vị trí của mảnh tin trong gói tin, đơn vị tính là 8 byte. Tại tram thu,
3 trường (5), (6), (7) cho phép ghép các mảnh tin thành gói tin.
Ví dụ: Gói tin 3000 byte mà Bộ định tuyến chỉ chuyển gói tin 1000 byte một lần thì
phải phân mảnh tin.
ID DF MF offset
400 0 1 0

trường lựa chọn này do trạm nguồn quy định. Nếu số bộ định tuyến mà gói tin đi qua quá
nhiều thì địa chỉ của các bộ định tuyến sau sẽ không được ghi vào gói tin.
- Time Stamp (nhãn thời gian): ghi lại thời gian mà gói tin đi qua bộ định tuyến. Có 3
cách ghi.
. Khi gói tin đi qua bộ định tuyến, ghi lại danh sách thời gian gói tin qua bộ định tuyến.
. Ghi địa chỉ IP và thời gian tương ứng khi gói tin đi qua.
. Trạm nguồn sẽ ghi sẵn một số địa chỉ cần đo thời gian và gói tin tới bộ định tuyến có
địa chỉ tương ứng thì sẽ được ghi thời gian vào.
1.3. Giải pháp định tuyến theo địa chỉ IP
Giải pháp định tuyến theo địa chỉ IP bao gồm: Các phần tử cơ bản của một hệ thống
định tuyến, xử lý gói tin khi tới đích, định tuyến gó tin trên mạng Internet(IP Routing).
1.3.1. Các phần tử cơ bản của một hệ thống định tuyến
Bộ định tuyến là một thiết bị lớp 3 trong mô hình OSI 7 lớp. Nó có hai chức năng cơ
bản đó là định tuyến và chuyển mạch gói tin IP từ đầu vào đến đầu ra. Quá trình định
tuyến là quá trình tập hợp các thông tin về cấu trúc topo mạng nhằm tạo ra một bảng định
tuyến. Quá trình chuyển mạch gói tin là sao chép một gói từ một giao diện đầu vào tới
một giao diện đầu ra thích hợp dựa trên thông tin chứa trong bảng chuyển tiếp gói. Bất
kỳ hệ thống định tuyến nào đều cần 4 phần tử cơ bản để thực hiện quá trình định tuyến
và chuyển mạch gói tin đó là:
• Các phần mềm định tuyến.
• Bộ phận xử lý gói.
• Một ma trận chuyển mạch.
• Card đường truyền.
Bốn phần tử cơ bản này cấu thành một bộ định tuyến theo cấu trúc như sau:
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
17

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
Hình 1.8. Cấu trúc của bộ định tuyến thông thường.
Bộ xử lý chính thi hành phần mềm định tuyến, phần mềm định tuyến này thực hiện

- Kiểm tra 1 số thông số : Version, Header length, Total length, Protocol nếu sai
hủy bỏ gói tin.
- Kiểm tra xem nếu TTL=0 thì hủy gói tin.
- Nếu bộ đệm của bộ định tuyến đầy không chứa được gói tin thì hủy gói tin.
• Chuẩn bị truyền :
- Phân tích trường (Type of service) để tìm ra đường đi tương ứng.
- Xác định gói tin có phân mảnh không?
+ Nếu phân mảnh thì thực hiện chia gói tin.
+ Nếu không được phân mảnh nhưng bộ định tuyến lại không có khả năng truyền
cả gói tin thì sẽ hỏi các bộ định tuyến láng giềng và nhờ bộ định tuyến láng giềng
chuyển gói tin. Nếu không có bộ định tuyến láng giềng nào chuyển được gói tin thì
bộ định tuyến sẽ hủy gói tin và thông báo cho trạm nguồn.
• Tính toán lại một số thống số của gói tin:
- TTL - 1 (khi qua 1 bộ định tuyến).
- Điền các thông số cho trường hợp phân mảnh .
- Điền các thông số cho trường lựa chọn (Option).
- Tính lại Header checksum.
1.3.3. Xử lý gói tin khi tới đích
• Kiểm tra gói tin IP.
- Header checksum: Nếu có lỗi thì máy đích hủy gói tin.
- Kiểm tra 1 số thông số: Version, Header length, Total length, Protocol nếu sai
hủy bỏ gói tin.
- Kiểm tra xem nếu TTL=0 thì hủy gói tin.
- Nếu bộ đệm của bộ định tuyến đầy không chứa được gói tin thì hủy gói tin.
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
19

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về Ipv4
• Chuẩn bị
- Không kiểm tra Type of service vì đây là trạm đích nên không cần chuyển đến

Giao thức tìm đường trên Internet, sử dụng trong mạng phức tạp.
- Cập nhật tự động.
- Tự động tính toán để tìm ra bộ định tuyến tiếp theo dựa trên hiện trạng của mạng.
Tiêu chuẩn đánh giá giao thức tìm đường:
+ Thích nghi rất nhanh với thay đổi của mạng.
+ Tính được con đường tối ưu.
+ Dễ dàng nâng cấp khi mạng phát triển.
+ Tiết kiệm tài nguyên của máy.
+ Băng thông tiết kiệm nhất.
1.3.3.3. Số đo được sử dụng trong Internet
Số đo được tính như sau:
- Số bước nhảy mà gói tin đi qua.
- Số bước nhảy mà gói tin đi qua nhưng có trọng số.
- Tổng hợp từ nhiều thông số như băng thông, độ trễ, tải hiện tại, giá thành
- Thuật toán dựa trên số đo để tính đường đi ngắn nhất gọi là DVA (Distance Vector
Algorithm). Giao thức RIP sử dụng thuật toán DVA.
- Thuật toán trạng thái liên kết gọi là LSA (Link State Algorithm). Giao thức OSPF sử
dụng thuật toán LSA.
1.4. Vấn đề cạn kiệt nguồn tài nguyên IPv4 và cơ chế triển
khai mạng IPv6
Kể từ năm 2003, khi tốc độ tiêu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do sự phát triển của
các loại hình dịch vụ và phương thức kết nối mạng tiêu tốn địa chỉ, khả năng cạn kiệt
nguồn IPv4 toàn cầu đã trở thành chủ đề nóng được bàn thảo nhiều trên các diễn đàn,
thông tin về hoạt động của mạng Internet.
Những năm tiếp theo, vùng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toàn cầu được
quản lý bởi IANA (Internet Assigned Numbers Authority-tổ chức quản lý địa chỉ cấp cao
nhất) ngày càng vơi đi nhanh, việc IPv4 sẽ hết trở nên rõ ràng và tất yếu. Cuối năm 2006,
Hoàng Ngọc Toàn – H07VT-TD
21