MỤC LỤC
Lời nói đầu
Ngày nay, khoa học kỹ thuật đang diễn ra rất mạnh mẽ trên toàn thế
giới thúc đẩy con người bước sang một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của
cách mạng khoa học kỹ thuật. Trong đó, viễn thông và công nghệ thông tin
là những ngành then chốt quyết định đến sự thành công của mỗi quốc gia,
là động lực chủ chốt cho một xã hội tương lai, một xã hội
Cùng với sự phát triển đó, mạng Internet và các mạng sử dụng giao
thức IP cũng trở nên rất quan trọng trong cuộc sống xã hội.Ngay từ khi ra
đời, giao thức IP đã thể hiện được những ưu điểm nhằm đáp ứng được nhu
cầu kết nối và truyền tải thông tin của người sử dụng.Và điều này làm cho
số lượng thiết bị sử dụng giao thức IP ngày càng gia tăng.Tuy nhiên, với
tốc độ tăng quá nhanh đã làm cho giao thức IPv4 với không gian địa chỉ 32
bit không thể đáp ứng được và trong tương lai không lâu thì số lượng địa
chỉ IPv4 này cạn kiệt. Do đó đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải thiết kế một
giao thức mới để đáp ứng được sự phát triển của Internet, và giao thức IPv6
là phiên bản mới của giao thức IPv4 đã được thiết kế nhằm khắc phục được
những hạn chế này. Vấn đề đặt ra là cần phải quá trình chuyển đổi từ giao
1
thức IPv4 ngày nay sang giao thức IPv6. Do đó em chọn “Chuyển đổi giao
thức IPv4 sang IPv6” làm đề tài nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp của
mình.
Chương I: Tổng quan về địa chỉ IPv4 và IPv6
1.1. Thực trạng tài nguyên địa chỉ IP toàn cầu
Địa chỉ IP (Internet Protocol) là địa chỉ của một máy tính khi tham
gia vào mạng nhằm giúp cho các máy tính có thể nhận diện và liên lạc với
nhau trên mạng máy tính bằng cách sử dụng giao thức Internet
Địa chỉ IP là duy nhất trong cùng một cấp mạng
Giao thức Internet phiên bản 4 (IPv4 - Internet Protocol version 4) là
phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển của các giao thức Internet, được
chính thức công bố vào tháng 9 năm 1981. Đây là phiên bản đầu tiên của IP

Địa chỉ IPv4 có 32 bit được chia thành 4 Octet (mỗi Octet có 8 bit,
tương đương 1 byte) cách đếm từ trái qua phải bit 1 cho đến bit 32, các
Octet tách biệt nhau bằng dấu chấm “.”
Một địa chỉ IP được phân biệt bởi hai phần, phần đầu gọi là Network
ID (địa chỉ mạng) và phần sau là Host ID
Địa chỉ Internet có thể biểu diễn ở dạng bit nhị phân
Hình 1.1: Địa chỉ IPv4 ở dạng bit nhị phân
1.2.1.2. Các lớp địa chỉ IPv4
3
Địa chỉ IPv4 chia ra 5 lớp A, B, C, D, E. Hiện tại đã dùng hết lớp A,
B và gần hết lớp C, còn lớp D, E tổ chức Internet đang để dành cho mục
đích khác, nên chúng ta chỉ nghiên cứu 3 lớp đầu:
Bảng 1.1: Các lớp địa chỉ IPv4
Ví dụ: Đối với lớp A (có địa chỉ từ 0.0.0.0 đến 127.0.0.0), bit thứ
nhất là bit nhận dạng lớp A=0, 7 bit còn lại trong Octet thứ nhất dành cho
địa chỉ mạng, 3 Octet còn lại có 24 bit dành cho địa chỉ của máy chủ. Do
vậy, trên lớp A, có thể phân cho 126 mạng khác nhau, và mỗi mạng có thể
tối đa 16777214 máy host.
1.2.2. Những hạn chế của IPv4
Kể từ khi chính thức được đưa vào sử dụng và được định nghĩa trong
kiến nghị RFC 791 năm 1981 đến nay, IPv4 đã chứng minh được khả năng
dễ triển khai, dễ phối hợp và hoạt động tạo ra sự phát triển bùng nổ của các
mạng máy tính. Tuy nhiên đến thời điểm hiện tại, chính việc phát triển ồ ạt
4
các ứng dụng và công nghệ cũng như các thiết bị di động khác đã làm bộc
lộ những yếu điểm của IPv4
1.2.2.1. Thiếu địa chỉ IP
Những thập kỷ vừa qua, do tốc độ phát triển mạnh mẽ của Internet,
không gian địa chỉ IPv4 không đủ đáp ứng nhu cầu hiện tại.Những tổ chức
quản lý địa chỉ quốc tế đặt mục tiêu “sử dụng hiệu quả” lên hàng

con số 4 tỷ rõ rang là không còn đáp ứng đủ nhu cầu
Đã có rất nhiều cố gắng để khắc phục sự thiếu hụt này, điển hình là
công nghệ NAT – Network Address Translation cho phép hang ngàn host
truy cập vào Internet chỉ với một vài IP hợp lệ để tận dụng tốt hơn không
gian địa chỉ IPv4. Tuy nhiên IPv6 mới thực sự là giải pháp lâu dài
1.2.3.2. Đặc điểm nổi trội của IPv6 so với IPv4
Để giải quyết các hạn chế của IPv4, Engineering Task Force Internet
(IETE) đã phát triển một bộ các giao thức và các tiêu chuẩn được biết đến
như là phiên bản IPv6. Khái niệm IPv6 chính thức được nhắc đến trong văn
bản RFC2460 phát hành vào tháng 12 năm 1998. Mục dích chính của IPv6
là khắc phục sự cạn kiệt địa chỉ mạng cũng như hạn chế của IPv4
1.2.3.2.1. Định dạng tiêu đề mới
Các tiêu đề IPv6 có một định dạng mới được thiết kế để giữ cho chi
phí tiêu đề đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng cách di chuyển cả
hai lĩnh vực không cần thiêt và các lĩnh vực tùy chọn mở rộng tới các tiêu
đề được đặt sau tiêu đề IPv6. Các tiêu đề IPv6 sắp xếp hợp lý là xử lý hiệu
quả hơn tại các router trung gian. Tiêu đề IPv4 và IPv6 không tương thích.
Một máy chủ hoặc router phải sử dụng một thực hiện của cả IPv4 và IPv6
để nhận ra và xử lý cả hai dạng tiêu đề
1.2.3.2.2. Không gian địa chỉ lớn
IPv6 có chiều dài 128 bit, gấp 4 lần chiều dài của địa chỉ IPv4 nên đã
mở rộng không gian địa chỉ từ khoảng 4 tỷ địa chỉ lên tới một con số khổng
6
lồ là 2
128
= 3,4 x 10
38
địa chỉ. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ giải quyết
được vấn đề cạn kiệt địa chỉ trong một thời gian rất dài
1.2.3.2.3. Khả năng tự động cấu hình (Plug and Play)

1.2.3.2.6. Dễ dàng thực hiện multicast và hỗ trợ tốt hơn cho di động
Các kết nối giữa máy tính tới máy tính trên Internet để cung cấp cho
người sử dụng các dịch vụ mạng hiện tại hầu hết là kết nối unicast. Unicast
là kết nối giữa một máy tính nguồn và một máy tính đích. Để cung cấp dịch
vụ cho nhiều khách hàng, máy chủ sẽ phải mở nhiều kết nối tới các máy
tinh khách hàng
Hình 1.4: Kết nối Unicast
Nhằm tăng hiệu năng mạng, tiết kiệm băng thông, giảm tải cho máy
chủ, công nghệ multicast được thiết kế để một máy tính nguồn có thể kết
nối đồng thời đến nhiều đích
8
Hình 1.5: Kết nối Multicast
Kết nối multicast có nhiều lợi ích kinh tế. Do không bị lặp thông tin,
băng thông của mạng sẽ giảm đáng kể. Đặc biệt với các ứng dụng truyền
tải thông tin rất lớn như truyền hình (IPTV), truyền hình hội nghị (video
conference), ứng dụng đa phương tiện (multimedia). Máy chủ không phải
mở nhiều kết nối tới nhiều máy khách nên sẽ phục vụ được lượng khách
hàng rất lớn
Tuy có nhiều lợi ích, song multicast hầu như chưa được triển khai
trong mạng IPv4. Nguyên nhân do cấu hình triển khai multicast với IPv4
rất khó khăn phức tạp
Dễ dàng thực hiện multicast là một ưu điểm được nhắc đến rất nhiều
của địa chỉ IPv6. Sử dụng địa chỉ IPv6, các ứng dụng như IPTV, video
conference, multimedia sẽ dễ dàng triển khai với công nghệ multicast
Thực tế thử nghiệm tại nhiều nước cũng cho thấy điều này. Địa chỉ
IPv6 cũng hỗ trợ tốt hơn cho các mạng di động. Do vậy, IPv6 được ứng
dụng trong các mạng di động mới, như thế hệ 3G
1.2.3.2.7. Hỗ trợ cho quản lý chất lượng mạng
Những cải tiến trong thiết kế của IPv6 như: không phân mảnh, định
tuyến phân cấp, gói tin IPv6 được thiết kế với mục đích xử lý thật hiệu quả

1.3.2.1. Cách biểu diễn địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 không biểu diễn dưới dạng số thập phân. Địa chỉ IPv6
được viết theo 128 bit thập phân hoặc thành một dãy số Hexa. Tuy nhiên,
nếu viết một dãy số 128 bit nhị phân quả là không thuận tiện, và để nhớ
chúng là một điều khó khăn. Do vậy, địa chỉ IPv6 được biểu diễn dưới
dạng một dãy số Hexa
Để biểu diễn 128 bit nhị phân IPv6 thành dãy chữ số Hexa, người ta
chia 128 bit này thành các nhóm 4 bit, chuyển đổi từng nhóm 4 bit thành số
Hexa tương ứng và nhóm 4 số Hexa thành một nhóm phân cách bởi dấu
“:”. Kết quả, một 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
Ví dụ:
10
Bạn đang xem xét địa chỉ ví dụ ở trên và nghĩ rằng việc đánh một địa
chỉ IPv6 phải rất mất thời gian? Nhưng không phải như vậy, địa chỉ IPv6
có thể được viết vắn tắt bằng việc giảm thiểu các số 0 ở các bit đầu
Ví dụ: [1088:0000:0000:0000:0008:200C:463A]
Chúng ta có thể viết 0 thay vì phải viết 0000, viết 8 thay vì phải viết
0008, viết 800 thay vì phải viết 0800
Ta sẽ có địa chỉ sau khi rút gọn: [1088:0:0:0:8:800:200C:463A]
Địa chỉ IPv6 còn có một nguyên tắc nữa là nếu có các nhóm số 0 liên
tiếp chúng ta có thể nhóm các số 0 lại thành 2 dấu hai chấm “::”, như vậy
địa chỉ ở trên ta có thể viết lại như sau: [1088::8:800:200C:463A]
Có một nguyên tắc mà chúng ta phải chú ý, trong IPv6 chúng ta chỉ
có thể sử dụng 2 dấu hai chấm một lần với địa chỉ
Ví dụ: [::AB65:8952::] là không hợp lệ vì nếu viết như thế sẽ gây
nhầm lẫn khi dịch ra đầy đủ
Có một trường hợp đặc biệt cần lưu ý. Đối với loại địa chỉ IPv4-
embedded IPv6 được hình thành bằng cách gán 96 bit 0 vào trước một địa
chỉ IPv4. Để hạn chế khả năng nhầm lẫn trong việc chuyển đổi giữa ký hiệu

lúc. Các node có thể tham gia hoặc để lại một nhóm multicast ở bất kỳ thời
điểm nào
Địa chỉ multicast có 8 bit đầu tiên thiết lập 1111 1111. Một địa chỉ
IPv6 là dễ dàng để phân biệt loại multicast bởi vì nó luôn bắt đầu với “FF”
Địa chỉ multicast không có thể được sử dụng như địa chỉ nguồn hoặc
là các điểm đến trung gian trong một tiêu đề mở rộng tuyến
Cấu trúc địa chỉ dạng multicast:
12
Hình 1.7: Cấu trúc địa chỉ dạng Multicast
Các trường trong địa chỉ multicast là:
• Flags (Cờ) - chỉ ra những cờ trên địa chỉ multicast. Kích thước của trường
này là 4 bit
- Thứ tự bit thấp đầu tiên là cờ Transient (T):
Khi thiết lập là 0, cờ T chỉ ra rằng địa chỉ multicast là một địa chỉ
multicast vĩnh viễn được phân công, được phân bổ bởi IANA
Khi thiết lập là 1, cờ T chỉ ra rằng địa chỉ multicast là một địa chỉ
thoáng qua (không thường xuyên được giao)
- Bit thấp thứ hai là cho cờ tiền tố Prefix (P): cho biết địa chỉ multicast được
dựa trên một địa chỉ tiền tố địa chỉ unicast
- Bit thấp thứ ba là địa chỉ cờ Rendezvous (R): cho biết các địa chỉ multicast
có chứa một địa chỉ điểm nhúng
• Scope (Phạm vi) - chỉ ra phạm vi liên mạng IPv6, cho lưu lượng truy cập
multicast là dự định. Kích thước của trường này là 4 bit. Ngoài thông tin
được cung cấp bởi các giao thức định tuyến multicast, router sử dụng phạm
vi multicast để xác định xem lưu lượng multicast có thể được chuyển tiếp
• Group ID (Nhóm ID) - xác định các nhóm multicast là duy nhất trong
phạm vi. Kích thước của trường này là 112 bit, nhóm ID được phân công là
vĩnh viễn, độc lập về phạm vi. Nhóm ID thoáng qua chỉ liên quan đến một
phạm vi cụ thể. Địa chỉ multicast FF01:: thông qua FF0F:: được dành cho
địa chỉ “nổi tiếng”

14