LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Nghiên cứu về IPV4 va IPV6
Mục lục
LỜI GIỚI THIỆU
Phiên bản IPv6 là một phiên bản mới của Internet. Nó được xây dựng trên
cơ sở của giao thức IPv4 nhằm tận dụng các ưu điểm và khắc phục hạn chế
của IPv4. Thay đổi của IPv6 chủ yếu vào những phạm trù sau:
Mở rộng những khả năng định vị.: IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài
128 bít, không gian địa chỉ lớn của IPv6 được thết 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. Tính biến đổi được lộ trình nhiều sắc thái
được cải thiện gần thêm một phạm vi giải quyết tới những địa chỉ nhiều sắc
thái.
Sự đơn giản hoà khuôn dạng đầu mục (Header): Header của IPv6
được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng
cách chuyển các trường không quan trọng và các trường lựa chọn sang các
header mở rộng được đặt phía sau của IPv6 header. Khuôn dạng header
mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các ruoter.
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.
CHƯƠNG 1
Những hạn chế của IPv4 và đặc điểm của IPv6
1.1 Những hạn chế của IPv4:

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
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
thường thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế. Trên
mạng Internet dựa trên IPv6, các router mạng xương sống (backbone) có số
mục trong bảng định tuyến nhỏ hơn rất nhiều.
1.2.3 Khuôn dạng header đơn giản hoá:
- Header của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều
này đạt được bằng cách chuyển các trường không quan trọng và các trường
lựa chọn sang các header mở rộng được đặt phía sau của IPv6 header.
Khuôn dạng header mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các
router.
1.2.4 Tự cấu hình địa chỉ:
- Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình

128 bít= 16 bytes= 32chữ số trong hệ đếm 16

FDEC : : 7654 3210 ADBF 2922 FFFF
Hình 1: Địa chỉ IP phiên bản 6 ( IPv6 Address)
- Sự rút gọn:
+ Mặc dù là địa chỉ IP ngay cả khi ở trong định dạnh hệ số đếm 16, vẫn rất
dài, nhiều chữ số 0 trong một địa chỉ.
111111101111101100…………………………..111111111111
Thí dụ: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A
Do đó cơ chế nén địa chỉ được dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa
chỉ dạng này. Ta không cần viết các số 0 ở đầu các nhóm, nhưng những số
0 bên trong thì không thể xoá.
Chưa rút gọn
1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A
Đã rút gọn
1080: 0: 0: 0: 8: 800:200C:417A
Hình 2 : Sự rút gọn địa chỉ (Abbreviated Address)
- Hơn nữa ta có thể sử dụng ký hiệu :: để chỉ một chuỗi các số 0. Tuy 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


Hình 5 : Cấu trúc địa chỉ ( Address Structure)
- 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
Chưa cấp phát 1110 1/16
Chưa cấp phát 1111 0 1/32
Chưa cấp phát 1111 10 1/64
Chưa cấp phát 1111 110 1/128
Chưa cấp phát 1111 1110 0 1/512
Địa chỉ liên kết cục bộ 1111 1110 10 1/1024
Địa chỉ site cục bộ 1111 1110 11 1/1024
Địa chỉ multicast 1111 1111 1/256
Hình 6 : Cơ chế phân bổ địa chỉ
1.3.3 Cấp phát địa chỉ IPv6:
1.3.3.1 Địa chỉ unicast trên cơ sở người cung cấp:

dài là khuyến cáo đối với trường này.
+ Chứng thực thuê bao (Subscriber indentifier): Khi một tổ chức đặt
mua Internet dài hạn thông qua 1 nhà cung cấp, nó được cấp phát 1 thẻ
nhận dạng người đặt mua (Subscriber indentification). 24 bít độ dài là
khuyến cáo đối với trường này.
+ Chứng thực Subnet (Subnet indentifier): Mỗi subscriber có thể có
nhiều subnetwork khác nhau, và mỗi network có thể có nhiều chứng thực.
Chứng thực. Chứng thực subnet định nghĩa một network cụ thể dưới khu
vực của subscriber. 32 bít độ dài là khuyến cáo đối với trường này.
+ Chứng thực None (None indentifier): trường cuối cùng định nghĩa
nhận dạng giao điểm kết nối tới subnet. Độ dài 8 bít là khuyến cáo với
trường này để làm nó thích hợp với địa chỉ link 48 bít (Vật lý) được sử
dụng bởi Ethernet. Trong tương lai địa chỉ link này có lẽ sẽ giống địa chỉ
vật lý node.
- Chúng ta có thể nghĩ về một điạ chỉ cung cấp trung tâm như 1 đẳng cấp
chứng thự có một số tiền tố. Như những gì thấy ở hình 8, mỗi tiền tố định
nghĩa một cấp bậc của hệ thống. Kiểu tiền tố định nghĩa kiểu, tiền tố định
nghiã 1 cách duy nhất về nhà cung cấp bậc đăng ký, tiền tố nhà cung cấp
định nghĩa 1 cách duy nhất về nhà cung cấp, tiền tố subnet định nghĩa 1
cách duy nhất về subscriber, và tiền tố subnet định nghĩa 1 cách duy nhất
về subnet.
Subnet
Subscriber
Provider
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

+ 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.
00000000 000000000000………….00000000000001

8 bít 88 bít 32 bít
00000000 Tất cả toàn bít 0 Địa chỉ IPv4
a. Địa chỉ thích ứng
Địa chỉ IPv6 Địa chỉ IPv4
b. Chuyển đổi địa chỉ
Hình 11: Địa chỉ thích ứng ( Compatible Address)
+ Địa chỉ hoạ đồ (Mapped Address): Gồm 80 bít o theo sau là 16 bít 1
sau nữa là 32 bít của địa chỉ IPv4. Địa chỉ này được sử dụng khi 1 máy tính
vẫn sử dụng IPv4. Gói tin du lịch phần lớn qua mạng IPv6 nhưng sau hết
được chuyển tới 1 host sử dụng IPv4. Địa chỉ IPv4 được thêm 16 bít 1 và
80 bít 0 để tạo địa chỉ IPv6 128 bít.
0::020D:110E
2.13.17.14

8 bít 72 bít 16 bit 32 bít

thể gửi thông điệp đến máy tính gia nhập mạng sử dụng những địa chỉ này.
10 bít 38 bít 32 bít 48 bítHình 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.
11111111010 Tất cả bít 0 Địa chỉ Node
11111111010 Tất cả bít 0 Địa chỉ Subnet Địa chỉ Node

Hình 15 : Địa chỉ Multicast (multicast address)
1.3.4 Định dạng gói tin trong IPv6 :
- Gói tin trong IPv6 được thấy như trong hình dưới đây. Mỗi gói tin bao
gồm một vùng header nền tảng bắt buộc theo sau bởi payload. Payload
gồm có 2 phần: những vùng Header mở rộng tuỳ ý chọn và dữ liệu từ tầng
cao hơn. Vùng Header nền tảng chiếm giữ 40 byte, trong khi đó những
vùng Header mở rộng và dữ liệu từ tầng cao hơn chứa đến 65535 byte
thông tin.
8 bít 4 bít 4 bít 112 bít
0000 Dành trước
0001 Node cục bộ
0010 Link cục bộ
0101 Site cục bộ

của những gói tin đối với sự tắc nghẽn giao thông.
Đầu mục nền tảng Payload
Đầu mục mở rộng
(tuỳ ý lựa chọn)
Gói dữ liệu từ tầng cao
hơn
+ Nhãn lưu lượng (Flow lable): Nhãn lưu lượng là một trường 3 byte – 24
bit được thiết kế để cung cấp sự điều khiển đặc biệt đối với những lưu
lượng đặc biệt của dữ liệu.
+ Độ dài Payload (Payload Length): Trường độ dài Payload 2 byte này
được định nghĩa độ dài tổng cộng của đơn vị dữ liệu IP trừ vùng Header
nền tảng.
+ 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

hiểu là những gói tin có thể đến chậm hoặc thậm chí mất hoặc được nhận
ngoài yêu cầu. Dữ liệu điều khiển tắc nghẽn được cấp phát quyền ưu tiên từ
0 đến 7 được thể hiện ở bảng sau:Quyền ưu tiên Mô tả
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

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.
 Trong hình thức đơn giản nhất của nó, 1 nhãn lưu lượng có thể được
sử dụng để tăng tốc 1 tiến trình của 1 gói tin bởi 1 router. Khi router nhận
được gói tin thay vì xem bảng tìm đường và đi đến thuật toán tìm đường để
định nghĩa địa chỉ cảu bước nhảy kế tiếp, nó có thể dễ dàng được nhìn thấy
trong 1 bảng nhãn lưu lượng cho bước nhảy kế tiếp.
 Trong hình thức rắc rối hơn của nó 1 nhãn lưu lượng có thể được sử
dụng để hỗ trợ quá trình chuyển giao audio và video thời gian thực. Audio
và video thời gian thực một cách đặc biệt trong hình thức kĩ thuật số đòi
hỏi những nguồn như băng thông rộng, buffer lớn, thời gian tiến trình dài
vv… Một tiến trình có thể đặt trước chỗ cho những nguồn này trước để

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.
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.
VER PRI Flow label
Độ dài Payload Vùng Header kế tiếp Giới hạn nhảy
Địa chỉ nguồn
Địa chỉ đích



Hình 18 : Định dạng vùng header mở rộng ( Extenion header format )
- 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).
Vùng Header kế tiếp Độ dài vùng Header
Vùng Header kế tiếp Độ dài vùng Header
Vùng Header kế tiếp Độ dài vùng Header
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.

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
Hành C Kiểu
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.
Hình 22 : Pad1
 PadN: PadN giống Pad1 về ý tưởng. Sự khác nhau là PadN được sử
dụng khi 2 hay nhiều bít được cần cho việc sắp nhóm. Tuỳ chọn này gồm
có 1 byte mã tuỳ chọn, 1 byte độ dài tuỳ chọn, và một biến số những số 0
làm byte đệm. Giá trị của mã tuỳ chọn là 1 (hành động là 00, C là 0 và kiểu
là 00001). Độ dài tuỳ chọn chứa số byte đệm.

Mã Độ dài Dữ liệu
00000001 Tất cả bít 0
1 byte 1 byte số byte có thể thay đổi
Hình 24: Jumbo Payload
1.3.5.2 Lộ trình nguồn (Source Routing):
 Vùng header mở rộng lộ trình nguồn kết hợp với ý tưởng của những tuỳ
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

~ Dữ liệu ~


Địa chỉ cuối cùng
Phần còn lại của Payload