BAN COcircNG TAacuteC THUacuteC ĐẨY PHAacuteT TRIỂN IPV6 QUỐC GIA

TRUNG TAcircM INTERNET VIỆT NAM

Biecircn soạn Ths Nguyễn Thị Thu Thủy ndash Trung tacircm Internet Việt Nam

Thẩm định Tiến sỹ Hagrave Hải Nam Tiến sỹ Nguyễn Hồng Sơn ndash Học viện

Cocircng nghệ Bƣu chiacutenh Viễn thocircng

GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA CHỈ

INTERNET THẾ HỆ MỚI IPV6

Hagrave nội 112014

1

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6 4

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4 4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4 4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4 5

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6 6

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6 8

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 8

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới 8

123 Tigravenh higravenh thuacutec đẩy vagrave triển khai IPv6 tại Việt Nam 10

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 1 14

CHƢƠNG 2 CẤU TRUacuteC CAacuteCH THỨC BIỂU DIỄN VAgrave CAacuteC DẠNG ĐỊA CHỈ IPV6 15

21 CAacuteCH THỨC BIỂU DIỄN VAgrave CẤU TRUacuteC ĐỊA CHỈ IPV6 16

211 Tổng quan về địa chỉ IPv6 khaacutec biệt so với IPv4 16

212 Biểu diễn địa chỉ IPv6 16

213 Cấu truacutec của một địa chỉ IPv6 18

214 Định danh giao diện (interface identifier) trong địa chỉ IPv6 19

22 CAacuteC DẠNG ĐỊA CHỈ IPV6 22

221 Tổng quan về phacircn loại địa chỉ IPv6 22

222 Những dạng địa chỉ thuộc loại UNICAST 22

223 Những dạng địa chỉ thuộc loại MULTICAST 28

224 Dạng địa chỉ ANYCAST 34

225 Lựa chọn địa chỉ mặc định trong IPv6 34

23 TOacuteM TẮT VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 35

231 Thống kecirc về caacutec dạng địa chỉ IPv6 35

232 Những dạng địa chỉ IPv6 host nghe lƣu lƣợng vagrave xử lyacute 36

233 Những dạng địa chỉ IPv6 router nghe lƣu lƣợng vagrave xử lyacute 36

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 2 37

CHƢƠNG 3 GIAO THỨC IPV6 ndash CAacuteC ĐẶC ĐIỂM SO SAacuteNH VỚI IPV4 40

31 IPV6 HEADER 40

311 IPv4 header 41

2

312 IPv6 Header - Thay đổi cải tiến so với IPv4 42

32 ĐẶC TIacuteNH ƢU VIỆT CỦA GIAO THỨC IPV6 47

321 Tổng quaacutet chung 48

322 Quality-of-Service (QoS) trong thế hệ địa chỉ IPv6 49

323 Hỗ trợ tốt hơn về bảo mật (Security) trong thế hệ địa chỉ IPv6 52

CHƢƠNG 4 CAacuteC THỦ TỤC VAgrave QUY TRIgraveNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN 55

41 THỦ TỤC ICMPV6 (INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL VERSION 6) 57

411 Tổng quaacutet về vai trograve của thủ tục ICMPv6 trong hoạt động của IPv6 57

412 Phacircn loại thocircng điệp ICMPV6 58

42 THỦ TỤC NEIGHBOR DISCOVERY - ND 62

421 Thocircng điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục ND 63

422 Tigravem hiểu về goacutei tin ND 65

423 Những quy trigravenh liecircn quan đến thủ tục Neighbor Discovery 67

43 MỘT SỐ QUY TRIgraveNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN TRONG IPV6 69

431 Quy trigravenh phacircn giải địa chỉ lớp hai (link layer) từ địa chỉ IPv6 lớp ba (network layer) 69

432 Kiểm tra trugraveng lặp địa chỉ trecircn một đƣờng kết nối (Duplicate Address Detection - DAD) 70

433 Kiểm tra tiacutenh coacute thể kết nối tới đƣợc của node lacircn cận (Neighbor Unreachability Detection) 71

434 Tigravem kiếm router trecircn đƣờng kết nối (Router Discovery) 71

435 Tự động cấu higravenh địa chỉ khocircng trạng thaacutei (Stateless Autoconfiguration) của thiết bị IPv6 73

436 Đaacutenh số lại thiết bị IPv6 75

437 Quy trigravenh tigravem kiếm giaacute trị PathMTU phục vụ cho việc phacircn mảnh goacutei tin IPv6 75

44 THỦ TỤC MULTICAST LISTENER DISCOVERY (MLD) 77

441 Tổng quaacutet về thủ tục MLD 77

442 Ba thocircng điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục MLD 78

45 HƢỚNG DẪN THIẾT LẬP MOcirc HIgraveNH MẠNG THỰC HAgraveNH QUAN SAacuteT GIAO TIẾP VAgrave

HOẠT ĐỘNG CỦA CAacuteC NODE IPV6 79

451 Cấu higravenh IPv6 trecircn Cisco router 79

452 Hƣớng dẫn thiết lập mạng vagrave thực hagravenh 81

Mục tiecircu thực hagravenh 81

Chuẩn bị 81

Toacutem tắt 82

Caacutec bƣớc thực hiện 82

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 4 86

3

CHƢƠNG 5 CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH TỪ IPV4 SANG IPV6 88

51 TỔNG QUAN VỀ CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH IPV4IPV6 89

511 Dual-stack 89

512 Cocircng nghệ đƣờng hầm (Tunnel) 90

513 Cocircng nghệ chuyển dịch 92

52 MỘT SỐ COcircNG NGHỆ TẠO ĐƢỜNG HẦM TUNNEL 92

521 Đƣờng hầm cấu higravenh nhacircn cocircng 93

522 Tunnel Broker 93

523 Cocircng nghệ tunnel 6to4 96

53 HƢỚNG DẪN THỰC HAgraveNH THIẾT LẬP VAgrave SỬ DỤNG ĐƢỜNG HẦM 101

Thực hagravenh 101

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 5 106

TAgraveI LIỆU THAM KHẢO 107

4

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4

Kể từ năm 2003 khi tốc độ tiecircu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do Internet phaacutet triển tại những khu vực

dacircn cƣ đocircng đảo nhƣ Trung Quốc Ấn Độ kết hợp với sự phaacutet triển của caacutec loại higravenh dịch vụ vagrave phƣơng thức kết

nối mạng tiecircu tốn địa chỉ (những dạng dịch vụ mới đogravei hỏi khocircng gian địa chỉ IP cố định vagrave tỉ lệ sử dụng địa

chỉkhaacutech hagraveng lagrave 11 với kết nối dạng đầu cuối ndash đầu cuối nhƣ dịch vụ xDSL dịch vụ Internet qua đƣờng caacutep

truyền higravenhhellip) khả năng cạn kiệt nguồn IPv4 toagraven cầu đatilde trở thagravenh chủ đề noacuteng đƣợc bagraven thảo nhiều trecircn caacutec

diễn đagraven thocircng tin về hoạt động của mạng Internet

Những năm tiếp theo vugraveng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toagraven cầu đƣợc quản lyacute bởi IANA

ngagravey cagraveng vơi đi nhanh việc IPv4 sẽ hết trở necircn rotilde ragraveng vagrave tất yếu Năm 2007 toagraven bộ 5 tổ chức quản lyacute tagravei

nguyecircn địa chỉ cấp vugraveng (RIR) đatilde đồng loạt ban hagravenh nghị quyết thocircng baacuteo địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt trong khoảng

2 đến 4 năm sau đoacute vagrave kecircu gọi cộng đồng triển khai địa chỉ IPv6 để thay thế đảm bảo sự phaacutet triển khocircng giaacuten

đoạn của hoạt động Internet

Tại thời điểm cuối năm 2007 căn cứ trecircn tốc độ tiecircu thụ IPv4 toagraven cầu caacutec tổ chức quốc tế đatilde dự baacuteo

thời điểm cạn kiệt IPv4 lagrave giữa năm 2012 Tuy nhiecircn caacutec năm sau đoacute tốc độ xin cấp địa chỉ IPv4 tăng lecircn rất

nhanh tốc độ cấp phaacutet địa chỉ IPv4 của caacutec tổ chức quản lyacute địa chỉ cấp vugraveng ngagravey cagraveng tăng cao Đến giữa năm

2008 thời điểm hệ thống quản lyacute địa chỉ toagraven cầu hết IPv4 đƣợc dự baacuteo rơi vagraveo khoảng thaacuteng 112011

Trecircn thực tế thời điểm cạn kiệt IPv4 toagraven cầu diễn ra nhanh hơn dự baacuteo Ngagravey 3 thaacuteng 2 năm 2011 IANA đatilde

chiacutenh thức cocircng bố cạn kiệt kho địa chỉ dự trữ cấp phaacutet cho caacutec RIR Toagraven bộ yecircu cầu xin cấp IPv4 cho caacutec hoạt

động Internet toagraven cầu chỉ sử dụng caacutec vugraveng địa chỉ dữ trữ của caacutec tổ chức cấp vugraveng (RIR) Việc cạn kiệt hoagraven

toagraven địa chỉ IPv4 tại từng khu vực tugravey thuộc theo tốc độ tiecircu thụ tại khu vực

Theo mocirc higravenh quản lyacute toagraven cầu khocircng gian địa chỉ IP caacutec loại vagrave số hiệu mạng đƣợc quản lyacute thống nhất bởi tổ

chức IANA IANA sau đoacute cấp caacutec khocircng gian địa chỉ lớn cho caacutec tổ chức quản lyacute tagravei nguyecircn cấp khu vực RIR

(regional Internet registry) Trecircn thế giới coacute tổng cộng 5 RIR bao gồm APNIC phụ traacutech khu vực Chacircu Aacute Thaacutei

Bigravenh Dƣơng RIPE NCC phụ traacutech khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng ARIN phụ traacutech khu vực Bắc Mỹ LACNIC

PC ServerCell

phone

IPV4

cupper wireless Others

PC Server Cell

IPV6

cupper wireless Fiber

Car TV Sensor Home

PLC hellip

Higravenh 1 Sự biến đổi của Internet

5

phụ traacutech khu vực Chacircu Mỹ La tin vagrave AFRINIC phụ traacutech khu vực Chacircu Phi Caacutec RIR sau khi nhận tagravei nguyecircn từ

IANA sẽ chịu traacutech nhiệm quản lyacute phacircn bổ caacutec tagravei nguyecircn đoacute trong phạm vi khu vực

Với tốc độ tiecircu thụ tagravei nguyecircn IPv4 lớn nhất trecircn toagraven cầu Chacircu Aacute ndash Thaacutei Bigravenh Dƣơng lagrave khu vực đầu tiecircn chiacutenh

thức bƣớc vagraveo giai đoạn cạn kiệt IPv4 kể từ ngagravey 1542011 khi toagraven bộ khối lƣợng địa chỉ IPv4 dự trữ của

APNIC đƣợc tiecircu thụ chỉ cograven lại duy nhất một khối 8 để phục vụ cho việc chuyển đổi sang sử dụng địa chỉ IPv6

Tiếp theo đoacute ngagravey 1492012 RIPE NCC tổ chức quản lyacute địa chỉ khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng thocircng baacuteo đatilde

chiacutenh thức hết IPv4 để cấp theo chiacutenh saacutech thocircng thƣờng vagrave chuyển sang chiacutenh saacutech cấp phaacutet hạn chế IPv4 từ khối

8 cuối cugraveng Muộn hơn một chuacutet caacutec khu vực khaacutec lagrave Chacircu Mỹ La tin (LACNIC) vagrave Bắc Mỹ (ARIN) đều hết

IPv4 vagraveo đầu năm 2014

Ở thời điểm hiện tại (thaacuteng 112014) chỉ cograven duy nhất khu vực Chacircu Phi (do AFRINIC quản lyacute) chƣa rơi vagraveo tigravenh

trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4

Cấu truacutec định tuyến khocircng hiệu quả

Địa chỉ IPv4 coacute cấu truacutec định tuyến vừa phacircn cấp vừa khocircng phacircn cấp Mỗi router phải duy trigrave bảng thocircng tin

định tuyến lớn đogravei hỏi router phải coacute dung lƣợng bộ nhớ lớn IPv4 cũng yecircu cầu router phải can thiệp xử lyacute nhiều

đối với goacutei tin IPv4 viacute dụ thực hiện phacircn mảnh điều nagravey tiecircu tốn CPU của router vagrave ảnh hƣởng đến hiệu quả xử

lyacute (gacircy trễ hỏng goacutei tin)

Hạn chế về tiacutenh bảo mật vagrave kết nối đầu cuối ndash đầu cuối

Trong cấu truacutec thiết kế của địa chỉ IPv4 khocircng coacute caacutech thức bảo mật nagraveo đi kegravem IPv4 khocircng cung cấp phƣơng

tiện hỗ trợ matilde hoacutea dữ liệu Kết quả lagrave hiện nay bảo mật ở mức ứng dụng đƣợc sử dụng phổ biến khocircng bảo mật

lƣu lƣợng truyền tải giữa caacutec host Nếu aacutep dụng IPSec1 lagrave một phƣơng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP mocirc higravenh

bảo mật chủ yếu lagrave bảo mật lƣu lƣợng giữa caacutec mạng việc bảo mật lƣu lƣợng đầu cuối ndash đầu cuối đƣợc sử dụng

rất hạn chế

Để giảm nhu cầu tiecircu dugraveng địa chỉ hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến cocircng nghệ biecircn dịch NAT Trong đoacute

maacutey chủ biecircn dịch địa chỉ can thiệp vagraveo goacutei tin truyền tải vagrave thay thế trƣờng địa chỉ để caacutec maacutey tiacutenh gắn địa chỉ

riecircng (private) coacute thể kết nối vagraveo mạng Internet

Mocirc higravenh sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 coacute nhiều nhƣợc điểm

- Khoacute thực hiện đƣợc kết nối điểm ndash điểm vagrave gacircy trễ Lagravem khoacute khăn vagrave ảnh hƣởng tới nhiều dạng dịch vụ

(VPN dịch vụ thời gian thực) Đối với nhiều dạng dịch vụ cần xaacutec thực port nguồn điacutech sử dụng NAT

lagrave khocircng thể đƣợc Trong khi đoacute caacutec ứng dụng mới hiện nay đặc biệt caacutec ứng dụng client-server ngagravey

cagraveng đogravei hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối ndash đầu cuối

- Việc goacutei tin khocircng đƣợc giữ nguyecircn tigravenh trạng từ nguồn tới điacutech coacute những điểm trecircn đƣờng truyền tải tại

đoacute goacutei tin bị can thiệp nhƣ vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật

1 IPSec Một cocircng nghệ cung cấp bảo mật xaacutec thực vagrave những dịch vụ an ninh khaacutec tại tầng IP

6

Nguy cơ thiếu hụt khocircng gian địa chỉ cugraveng những hạn chế của IPv4 thuacutec đẩy sự đầu tƣ nghiecircn cứu một giao thức

internet mới khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 vagrave đem lại những đặc tiacutenh mới cần thiết cho dịch vụ vagrave

cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo Giao thức Internet magrave IETF2 đatilde đƣa ra quyết định thuacutec đẩy thay thế cho

IPv4 lagrave IPv6 (Internet Protocol Version 6) giao thức Internet phiecircn bản 6 cograven đƣợc gọi lagrave giao thức IP thế hệ mới

(IP Next Generation ndash IPng) Địa chỉ Internet phiecircn bản 6 coacute chiều dagravei gấp 4 lần chiều dagravei địa chỉ IPv4 gồm 128

biacutet

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6

IPv6 đƣợc thiết kế với những tham vọng vagrave mục tiecircu nhƣ sau

- Khocircng gian địa chỉ lớn hơn vagrave dễ dagraveng quản lyacute khocircng gian địa chỉ

- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối vagrave loại bỏ hoagraven toagraven cocircng nghệ NAT

- Quản trị TCPIP dễ dagraveng hơn DHCP đƣợc sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu higravenh thủ cocircng TCPIP cho

host IPv6 đƣợc thiết kế với khả năng tự động cấu higravenh magrave khocircng cần sử dụng maacutey chủ DHCP hỗ trợ

hơn nữa trong việc giảm cấu higravenh thủ cocircng

- Cấu truacutec định tuyến tốt hơn Định tuyến IPv6 đƣợc thiết kế hoagraven toagraven phacircn cấp

- Hỗ trợ tốt hơn Multicast3 Multicast lagrave một tugravey chọn của địa chỉ IPv4 tuy nhiecircn khả năng hỗ trợ vagrave tiacutenh

phổ dụng chƣa cao

- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn IPv4 đƣợc thiết kế tại thời điểm chỉ coacute caacutec mạng nhỏ biết rotilde nhau kết nối với

nhau Do vậy bảo mật chƣa phải lagrave một vấn đề đƣợc quan tacircm Song hiện nay bảo mật mạng internet trở

thagravenh một vấn đề rất lớn lagrave mối quan tacircm hagraveng đầu

2 IETF Internet Engineering Taskforce - Tổ chức tiecircu chuẩn hoaacute viết caacutec tagravei liệu tiecircu chuẩn hoaacute (RFC) phục vụ

hoạt động Internet toagraven cầu 3Multicast Cocircng nghệ cho pheacutep gửi một goacutei tin IP đồng thời tới một nhoacutem xaacutec định caacutec thiết bị mạng

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

Higravenh 2 Mocirc higravenh thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

7

- Hỗ trợ tốt hơn cho di động Thời điểm IPv4 đƣợc thiết kế chƣa tồn tại khaacutei niệm về thiết bị IP di động

Trong thế hệ mạng mới dạng thiết bị nagravey ngagravey cagraveng phaacutet triển đogravei hỏi cấu truacutec giao thức Internet coacute sự

hỗ trợ tốt hơn

8

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6

Yacute tƣởng về việc phaacutet triển giao thức Internet mới đƣợc giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 thaacuteng 7 năm 1994 trong

RFC17524 giới thiệu thủ tục IP phiecircn bản mới

Quaacute trigravenh phaacutet triển xem xeacutet sửa đổi hoagraven thiện hoacutea caacutec thủ tục Internet phiecircn bản 6 đƣợc thực hiện bởi nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF Sau nhiều năm nghiecircn cứu những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ nagravey đatilde đƣợc

định nghĩa vagrave cocircng bố năm 1998 trong một chuỗi tagravei liệu tiecircu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467 Trong đoacute nổi bật

nhất lagrave tiecircu chuẩn hoacutea địa chỉ IPv6 RFC 24605 vagrave hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6 hỗ trợ cho IPv6

đoacute lagrave RFC24616 mocirc tả một thủ tục mới phụ traacutech giao tiếp giữa caacutec node IPv6 trong một đƣờng kết nối nội bộ vagrave

RFC24637 mocirc tả ICMPv6

Cũng trong năm 1998 IETF cocircng bố hai tagravei liệu chi tiết hơn về địa chỉ IPv6 RFC23738 mocirc tả cấu truacutec địa chỉ IP

phiecircn bản 6 vagrave RFC23749 mocirc tả dạng địa chỉ IPv6 định danh toagraven cầu Trải qua thời gian dagravei điều chỉnh cả hai tagravei

liệu nagravey đƣợc thay thế cập nhật bởi hai RFC mới Đoacute lagrave RFC351310

cấu truacutec đaacutenh địa chỉ IP phiecircn bản 6 vagrave

RFC358711 mocirc tả dạng thức địa chỉ IPv6 định danh vagrave định tuyến toagraven cầu

Đồng thời rất nhiều RFC khaacutec đƣợc cocircng bố định nghĩa tiecircu chuẩn hoacutea cho những chức năng của IPv6 mocirc tả

phiecircn bản mới hỗ trợ IPv6 cho caacutec dịch vụ nhƣ DNS DHCPhellip

Thời điểm hiện nay những tiecircu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức Internet phiecircn bản 6 đatilde đƣợc hoagraven

thiện Tuy nhiecircn chuacuteng sẽ tiếp tục đƣợc sửa đổi nhằm đaacutep ứng yecircu cầu thực tế song song với việc phaacutet triển đầy

đủ những đặc tiacutenh mới trong giao thức IPv6 Nội dung cuốn saacutech nagravey mocirc tả hoạt động cơ bản IPv6 theo những tagravei

liệu RFC mới nhất hiện hagravenh Bạn coacute thể tigravem hiểu thecircm thocircng tin về tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 tại trang web của nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF (httpwwwietforghtmlchartersIPv6-charterhtml) vagrave những nhoacutem lagravem việc khaacutec

liecircn quan đến IPv6 của IETF

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới

Nếu trƣớc 2010 chủ yếu tập trung vagraveo hoạt động nghiecircn cứu thử nghiệm thigrave sau 2010 đặc biệt lagrave sau thời

điểm thế giới cạn kiệt IPv4 (thaacuteng 32011) thigrave caacutec nhagrave mạng tập trung mạnh vagraveo hoạt động triển khai mạng lƣới vagrave

cung cấp dịch vụ IPv6 chiacutenh thức

Để đaacutenh giaacute kết quả triển khai hay mức độ sẵn sagraveng với IPv6 của một mạng lƣới một quốc gia hay khu

vực caacutec tổ chức đaacutenh giaacute coacute uy tiacuten thƣờng dựa vagraveo một số tiecircu chiacute cơ bản nhƣ tỉ lệ caacutec vugraveng địa chỉ IPv6 đƣợc

quảng baacute trecircn bảng định tuyến toagraven cầu so với caacutec vugraveng địa chỉ IPv4 lƣu lƣợng Internet trao đổi trecircn IPv6 vvhellip

vagrave điacutech đến lagrave số lƣợng ngƣời sử dụng IPv6 Trong thời gian qua trƣớc caacutec nỗ lực triển khai rất tiacutech cực của toagraven

4 RFC1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

5 RFC 2460 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

6 RFC 2461 - RFC 2461 - Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)

7 RFC 2463 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)

Specification

8 RFC2373 - IP Version 6 Addressing Architecture

9 RFC2374 - An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

10 RFC3513 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture

11 RFC3587 - IPv6 Global Unicast Address Format

1

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6 4

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4 4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4 4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4 5

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6 6

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6 8

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 8

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới 8

123 Tigravenh higravenh thuacutec đẩy vagrave triển khai IPv6 tại Việt Nam 10

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 1 14

CHƢƠNG 2 CẤU TRUacuteC CAacuteCH THỨC BIỂU DIỄN VAgrave CAacuteC DẠNG ĐỊA CHỈ IPV6 15

21 CAacuteCH THỨC BIỂU DIỄN VAgrave CẤU TRUacuteC ĐỊA CHỈ IPV6 16

211 Tổng quan về địa chỉ IPv6 khaacutec biệt so với IPv4 16

212 Biểu diễn địa chỉ IPv6 16

213 Cấu truacutec của một địa chỉ IPv6 18

214 Định danh giao diện (interface identifier) trong địa chỉ IPv6 19

22 CAacuteC DẠNG ĐỊA CHỈ IPV6 22

221 Tổng quan về phacircn loại địa chỉ IPv6 22

222 Những dạng địa chỉ thuộc loại UNICAST 22

223 Những dạng địa chỉ thuộc loại MULTICAST 28

224 Dạng địa chỉ ANYCAST 34

225 Lựa chọn địa chỉ mặc định trong IPv6 34

23 TOacuteM TẮT VỀ ĐỊA CHỈ IPV6 35

231 Thống kecirc về caacutec dạng địa chỉ IPv6 35

232 Những dạng địa chỉ IPv6 host nghe lƣu lƣợng vagrave xử lyacute 36

233 Những dạng địa chỉ IPv6 router nghe lƣu lƣợng vagrave xử lyacute 36

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 2 37

CHƢƠNG 3 GIAO THỨC IPV6 ndash CAacuteC ĐẶC ĐIỂM SO SAacuteNH VỚI IPV4 40

31 IPV6 HEADER 40

311 IPv4 header 41

2

312 IPv6 Header - Thay đổi cải tiến so với IPv4 42

32 ĐẶC TIacuteNH ƢU VIỆT CỦA GIAO THỨC IPV6 47

321 Tổng quaacutet chung 48

322 Quality-of-Service (QoS) trong thế hệ địa chỉ IPv6 49

323 Hỗ trợ tốt hơn về bảo mật (Security) trong thế hệ địa chỉ IPv6 52

CHƢƠNG 4 CAacuteC THỦ TỤC VAgrave QUY TRIgraveNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN 55

41 THỦ TỤC ICMPV6 (INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL VERSION 6) 57

411 Tổng quaacutet về vai trograve của thủ tục ICMPv6 trong hoạt động của IPv6 57

412 Phacircn loại thocircng điệp ICMPV6 58

42 THỦ TỤC NEIGHBOR DISCOVERY - ND 62

421 Thocircng điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục ND 63

422 Tigravem hiểu về goacutei tin ND 65

423 Những quy trigravenh liecircn quan đến thủ tục Neighbor Discovery 67

43 MỘT SỐ QUY TRIgraveNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN TRONG IPV6 69

431 Quy trigravenh phacircn giải địa chỉ lớp hai (link layer) từ địa chỉ IPv6 lớp ba (network layer) 69

432 Kiểm tra trugraveng lặp địa chỉ trecircn một đƣờng kết nối (Duplicate Address Detection - DAD) 70

433 Kiểm tra tiacutenh coacute thể kết nối tới đƣợc của node lacircn cận (Neighbor Unreachability Detection) 71

434 Tigravem kiếm router trecircn đƣờng kết nối (Router Discovery) 71

435 Tự động cấu higravenh địa chỉ khocircng trạng thaacutei (Stateless Autoconfiguration) của thiết bị IPv6 73

436 Đaacutenh số lại thiết bị IPv6 75

437 Quy trigravenh tigravem kiếm giaacute trị PathMTU phục vụ cho việc phacircn mảnh goacutei tin IPv6 75

44 THỦ TỤC MULTICAST LISTENER DISCOVERY (MLD) 77

441 Tổng quaacutet về thủ tục MLD 77

442 Ba thocircng điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục MLD 78

45 HƢỚNG DẪN THIẾT LẬP MOcirc HIgraveNH MẠNG THỰC HAgraveNH QUAN SAacuteT GIAO TIẾP VAgrave

HOẠT ĐỘNG CỦA CAacuteC NODE IPV6 79

451 Cấu higravenh IPv6 trecircn Cisco router 79

452 Hƣớng dẫn thiết lập mạng vagrave thực hagravenh 81

Mục tiecircu thực hagravenh 81

Chuẩn bị 81

Toacutem tắt 82

Caacutec bƣớc thực hiện 82

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 4 86

3

CHƢƠNG 5 CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH TỪ IPV4 SANG IPV6 88

51 TỔNG QUAN VỀ CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH IPV4IPV6 89

511 Dual-stack 89

512 Cocircng nghệ đƣờng hầm (Tunnel) 90

513 Cocircng nghệ chuyển dịch 92

52 MỘT SỐ COcircNG NGHỆ TẠO ĐƢỜNG HẦM TUNNEL 92

521 Đƣờng hầm cấu higravenh nhacircn cocircng 93

522 Tunnel Broker 93

523 Cocircng nghệ tunnel 6to4 96

53 HƢỚNG DẪN THỰC HAgraveNH THIẾT LẬP VAgrave SỬ DỤNG ĐƢỜNG HẦM 101

Thực hagravenh 101

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 5 106

TAgraveI LIỆU THAM KHẢO 107

4

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4

Kể từ năm 2003 khi tốc độ tiecircu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do Internet phaacutet triển tại những khu vực

dacircn cƣ đocircng đảo nhƣ Trung Quốc Ấn Độ kết hợp với sự phaacutet triển của caacutec loại higravenh dịch vụ vagrave phƣơng thức kết

nối mạng tiecircu tốn địa chỉ (những dạng dịch vụ mới đogravei hỏi khocircng gian địa chỉ IP cố định vagrave tỉ lệ sử dụng địa

chỉkhaacutech hagraveng lagrave 11 với kết nối dạng đầu cuối ndash đầu cuối nhƣ dịch vụ xDSL dịch vụ Internet qua đƣờng caacutep

truyền higravenhhellip) khả năng cạn kiệt nguồn IPv4 toagraven cầu đatilde trở thagravenh chủ đề noacuteng đƣợc bagraven thảo nhiều trecircn caacutec

diễn đagraven thocircng tin về hoạt động của mạng Internet

Những năm tiếp theo vugraveng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toagraven cầu đƣợc quản lyacute bởi IANA

ngagravey cagraveng vơi đi nhanh việc IPv4 sẽ hết trở necircn rotilde ragraveng vagrave tất yếu Năm 2007 toagraven bộ 5 tổ chức quản lyacute tagravei

nguyecircn địa chỉ cấp vugraveng (RIR) đatilde đồng loạt ban hagravenh nghị quyết thocircng baacuteo địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt trong khoảng

2 đến 4 năm sau đoacute vagrave kecircu gọi cộng đồng triển khai địa chỉ IPv6 để thay thế đảm bảo sự phaacutet triển khocircng giaacuten

đoạn của hoạt động Internet

Tại thời điểm cuối năm 2007 căn cứ trecircn tốc độ tiecircu thụ IPv4 toagraven cầu caacutec tổ chức quốc tế đatilde dự baacuteo

thời điểm cạn kiệt IPv4 lagrave giữa năm 2012 Tuy nhiecircn caacutec năm sau đoacute tốc độ xin cấp địa chỉ IPv4 tăng lecircn rất

nhanh tốc độ cấp phaacutet địa chỉ IPv4 của caacutec tổ chức quản lyacute địa chỉ cấp vugraveng ngagravey cagraveng tăng cao Đến giữa năm

2008 thời điểm hệ thống quản lyacute địa chỉ toagraven cầu hết IPv4 đƣợc dự baacuteo rơi vagraveo khoảng thaacuteng 112011

Trecircn thực tế thời điểm cạn kiệt IPv4 toagraven cầu diễn ra nhanh hơn dự baacuteo Ngagravey 3 thaacuteng 2 năm 2011 IANA đatilde

chiacutenh thức cocircng bố cạn kiệt kho địa chỉ dự trữ cấp phaacutet cho caacutec RIR Toagraven bộ yecircu cầu xin cấp IPv4 cho caacutec hoạt

động Internet toagraven cầu chỉ sử dụng caacutec vugraveng địa chỉ dữ trữ của caacutec tổ chức cấp vugraveng (RIR) Việc cạn kiệt hoagraven

toagraven địa chỉ IPv4 tại từng khu vực tugravey thuộc theo tốc độ tiecircu thụ tại khu vực

Theo mocirc higravenh quản lyacute toagraven cầu khocircng gian địa chỉ IP caacutec loại vagrave số hiệu mạng đƣợc quản lyacute thống nhất bởi tổ

chức IANA IANA sau đoacute cấp caacutec khocircng gian địa chỉ lớn cho caacutec tổ chức quản lyacute tagravei nguyecircn cấp khu vực RIR

(regional Internet registry) Trecircn thế giới coacute tổng cộng 5 RIR bao gồm APNIC phụ traacutech khu vực Chacircu Aacute Thaacutei

Bigravenh Dƣơng RIPE NCC phụ traacutech khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng ARIN phụ traacutech khu vực Bắc Mỹ LACNIC

PC ServerCell

phone

IPV4

cupper wireless Others

PC Server Cell

IPV6

cupper wireless Fiber

Car TV Sensor Home

PLC hellip

Higravenh 1 Sự biến đổi của Internet

5

phụ traacutech khu vực Chacircu Mỹ La tin vagrave AFRINIC phụ traacutech khu vực Chacircu Phi Caacutec RIR sau khi nhận tagravei nguyecircn từ

IANA sẽ chịu traacutech nhiệm quản lyacute phacircn bổ caacutec tagravei nguyecircn đoacute trong phạm vi khu vực

Với tốc độ tiecircu thụ tagravei nguyecircn IPv4 lớn nhất trecircn toagraven cầu Chacircu Aacute ndash Thaacutei Bigravenh Dƣơng lagrave khu vực đầu tiecircn chiacutenh

thức bƣớc vagraveo giai đoạn cạn kiệt IPv4 kể từ ngagravey 1542011 khi toagraven bộ khối lƣợng địa chỉ IPv4 dự trữ của

APNIC đƣợc tiecircu thụ chỉ cograven lại duy nhất một khối 8 để phục vụ cho việc chuyển đổi sang sử dụng địa chỉ IPv6

Tiếp theo đoacute ngagravey 1492012 RIPE NCC tổ chức quản lyacute địa chỉ khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng thocircng baacuteo đatilde

chiacutenh thức hết IPv4 để cấp theo chiacutenh saacutech thocircng thƣờng vagrave chuyển sang chiacutenh saacutech cấp phaacutet hạn chế IPv4 từ khối

8 cuối cugraveng Muộn hơn một chuacutet caacutec khu vực khaacutec lagrave Chacircu Mỹ La tin (LACNIC) vagrave Bắc Mỹ (ARIN) đều hết

IPv4 vagraveo đầu năm 2014

Ở thời điểm hiện tại (thaacuteng 112014) chỉ cograven duy nhất khu vực Chacircu Phi (do AFRINIC quản lyacute) chƣa rơi vagraveo tigravenh

trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4

Cấu truacutec định tuyến khocircng hiệu quả

Địa chỉ IPv4 coacute cấu truacutec định tuyến vừa phacircn cấp vừa khocircng phacircn cấp Mỗi router phải duy trigrave bảng thocircng tin

định tuyến lớn đogravei hỏi router phải coacute dung lƣợng bộ nhớ lớn IPv4 cũng yecircu cầu router phải can thiệp xử lyacute nhiều

đối với goacutei tin IPv4 viacute dụ thực hiện phacircn mảnh điều nagravey tiecircu tốn CPU của router vagrave ảnh hƣởng đến hiệu quả xử

lyacute (gacircy trễ hỏng goacutei tin)

Hạn chế về tiacutenh bảo mật vagrave kết nối đầu cuối ndash đầu cuối

Trong cấu truacutec thiết kế của địa chỉ IPv4 khocircng coacute caacutech thức bảo mật nagraveo đi kegravem IPv4 khocircng cung cấp phƣơng

tiện hỗ trợ matilde hoacutea dữ liệu Kết quả lagrave hiện nay bảo mật ở mức ứng dụng đƣợc sử dụng phổ biến khocircng bảo mật

lƣu lƣợng truyền tải giữa caacutec host Nếu aacutep dụng IPSec1 lagrave một phƣơng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP mocirc higravenh

bảo mật chủ yếu lagrave bảo mật lƣu lƣợng giữa caacutec mạng việc bảo mật lƣu lƣợng đầu cuối ndash đầu cuối đƣợc sử dụng

rất hạn chế

Để giảm nhu cầu tiecircu dugraveng địa chỉ hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến cocircng nghệ biecircn dịch NAT Trong đoacute

maacutey chủ biecircn dịch địa chỉ can thiệp vagraveo goacutei tin truyền tải vagrave thay thế trƣờng địa chỉ để caacutec maacutey tiacutenh gắn địa chỉ

riecircng (private) coacute thể kết nối vagraveo mạng Internet

Mocirc higravenh sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 coacute nhiều nhƣợc điểm

- Khoacute thực hiện đƣợc kết nối điểm ndash điểm vagrave gacircy trễ Lagravem khoacute khăn vagrave ảnh hƣởng tới nhiều dạng dịch vụ

(VPN dịch vụ thời gian thực) Đối với nhiều dạng dịch vụ cần xaacutec thực port nguồn điacutech sử dụng NAT

lagrave khocircng thể đƣợc Trong khi đoacute caacutec ứng dụng mới hiện nay đặc biệt caacutec ứng dụng client-server ngagravey

cagraveng đogravei hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối ndash đầu cuối

- Việc goacutei tin khocircng đƣợc giữ nguyecircn tigravenh trạng từ nguồn tới điacutech coacute những điểm trecircn đƣờng truyền tải tại

đoacute goacutei tin bị can thiệp nhƣ vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật

1 IPSec Một cocircng nghệ cung cấp bảo mật xaacutec thực vagrave những dịch vụ an ninh khaacutec tại tầng IP

6

Nguy cơ thiếu hụt khocircng gian địa chỉ cugraveng những hạn chế của IPv4 thuacutec đẩy sự đầu tƣ nghiecircn cứu một giao thức

internet mới khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 vagrave đem lại những đặc tiacutenh mới cần thiết cho dịch vụ vagrave

cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo Giao thức Internet magrave IETF2 đatilde đƣa ra quyết định thuacutec đẩy thay thế cho

IPv4 lagrave IPv6 (Internet Protocol Version 6) giao thức Internet phiecircn bản 6 cograven đƣợc gọi lagrave giao thức IP thế hệ mới

(IP Next Generation ndash IPng) Địa chỉ Internet phiecircn bản 6 coacute chiều dagravei gấp 4 lần chiều dagravei địa chỉ IPv4 gồm 128

biacutet

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6

IPv6 đƣợc thiết kế với những tham vọng vagrave mục tiecircu nhƣ sau

- Khocircng gian địa chỉ lớn hơn vagrave dễ dagraveng quản lyacute khocircng gian địa chỉ

- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối vagrave loại bỏ hoagraven toagraven cocircng nghệ NAT

- Quản trị TCPIP dễ dagraveng hơn DHCP đƣợc sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu higravenh thủ cocircng TCPIP cho

host IPv6 đƣợc thiết kế với khả năng tự động cấu higravenh magrave khocircng cần sử dụng maacutey chủ DHCP hỗ trợ

hơn nữa trong việc giảm cấu higravenh thủ cocircng

- Cấu truacutec định tuyến tốt hơn Định tuyến IPv6 đƣợc thiết kế hoagraven toagraven phacircn cấp

- Hỗ trợ tốt hơn Multicast3 Multicast lagrave một tugravey chọn của địa chỉ IPv4 tuy nhiecircn khả năng hỗ trợ vagrave tiacutenh

phổ dụng chƣa cao

- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn IPv4 đƣợc thiết kế tại thời điểm chỉ coacute caacutec mạng nhỏ biết rotilde nhau kết nối với

nhau Do vậy bảo mật chƣa phải lagrave một vấn đề đƣợc quan tacircm Song hiện nay bảo mật mạng internet trở

thagravenh một vấn đề rất lớn lagrave mối quan tacircm hagraveng đầu

2 IETF Internet Engineering Taskforce - Tổ chức tiecircu chuẩn hoaacute viết caacutec tagravei liệu tiecircu chuẩn hoaacute (RFC) phục vụ

hoạt động Internet toagraven cầu 3Multicast Cocircng nghệ cho pheacutep gửi một goacutei tin IP đồng thời tới một nhoacutem xaacutec định caacutec thiết bị mạng

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

Higravenh 2 Mocirc higravenh thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

7

- Hỗ trợ tốt hơn cho di động Thời điểm IPv4 đƣợc thiết kế chƣa tồn tại khaacutei niệm về thiết bị IP di động

Trong thế hệ mạng mới dạng thiết bị nagravey ngagravey cagraveng phaacutet triển đogravei hỏi cấu truacutec giao thức Internet coacute sự

hỗ trợ tốt hơn

8

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6

Yacute tƣởng về việc phaacutet triển giao thức Internet mới đƣợc giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 thaacuteng 7 năm 1994 trong

RFC17524 giới thiệu thủ tục IP phiecircn bản mới

Quaacute trigravenh phaacutet triển xem xeacutet sửa đổi hoagraven thiện hoacutea caacutec thủ tục Internet phiecircn bản 6 đƣợc thực hiện bởi nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF Sau nhiều năm nghiecircn cứu những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ nagravey đatilde đƣợc

định nghĩa vagrave cocircng bố năm 1998 trong một chuỗi tagravei liệu tiecircu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467 Trong đoacute nổi bật

nhất lagrave tiecircu chuẩn hoacutea địa chỉ IPv6 RFC 24605 vagrave hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6 hỗ trợ cho IPv6

đoacute lagrave RFC24616 mocirc tả một thủ tục mới phụ traacutech giao tiếp giữa caacutec node IPv6 trong một đƣờng kết nối nội bộ vagrave

RFC24637 mocirc tả ICMPv6

Cũng trong năm 1998 IETF cocircng bố hai tagravei liệu chi tiết hơn về địa chỉ IPv6 RFC23738 mocirc tả cấu truacutec địa chỉ IP

phiecircn bản 6 vagrave RFC23749 mocirc tả dạng địa chỉ IPv6 định danh toagraven cầu Trải qua thời gian dagravei điều chỉnh cả hai tagravei

liệu nagravey đƣợc thay thế cập nhật bởi hai RFC mới Đoacute lagrave RFC351310

cấu truacutec đaacutenh địa chỉ IP phiecircn bản 6 vagrave

RFC358711 mocirc tả dạng thức địa chỉ IPv6 định danh vagrave định tuyến toagraven cầu

Đồng thời rất nhiều RFC khaacutec đƣợc cocircng bố định nghĩa tiecircu chuẩn hoacutea cho những chức năng của IPv6 mocirc tả

phiecircn bản mới hỗ trợ IPv6 cho caacutec dịch vụ nhƣ DNS DHCPhellip

Thời điểm hiện nay những tiecircu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức Internet phiecircn bản 6 đatilde đƣợc hoagraven

thiện Tuy nhiecircn chuacuteng sẽ tiếp tục đƣợc sửa đổi nhằm đaacutep ứng yecircu cầu thực tế song song với việc phaacutet triển đầy

đủ những đặc tiacutenh mới trong giao thức IPv6 Nội dung cuốn saacutech nagravey mocirc tả hoạt động cơ bản IPv6 theo những tagravei

liệu RFC mới nhất hiện hagravenh Bạn coacute thể tigravem hiểu thecircm thocircng tin về tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 tại trang web của nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF (httpwwwietforghtmlchartersIPv6-charterhtml) vagrave những nhoacutem lagravem việc khaacutec

liecircn quan đến IPv6 của IETF

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới

Nếu trƣớc 2010 chủ yếu tập trung vagraveo hoạt động nghiecircn cứu thử nghiệm thigrave sau 2010 đặc biệt lagrave sau thời

điểm thế giới cạn kiệt IPv4 (thaacuteng 32011) thigrave caacutec nhagrave mạng tập trung mạnh vagraveo hoạt động triển khai mạng lƣới vagrave

cung cấp dịch vụ IPv6 chiacutenh thức

Để đaacutenh giaacute kết quả triển khai hay mức độ sẵn sagraveng với IPv6 của một mạng lƣới một quốc gia hay khu

vực caacutec tổ chức đaacutenh giaacute coacute uy tiacuten thƣờng dựa vagraveo một số tiecircu chiacute cơ bản nhƣ tỉ lệ caacutec vugraveng địa chỉ IPv6 đƣợc

quảng baacute trecircn bảng định tuyến toagraven cầu so với caacutec vugraveng địa chỉ IPv4 lƣu lƣợng Internet trao đổi trecircn IPv6 vvhellip

vagrave điacutech đến lagrave số lƣợng ngƣời sử dụng IPv6 Trong thời gian qua trƣớc caacutec nỗ lực triển khai rất tiacutech cực của toagraven

4 RFC1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

5 RFC 2460 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

6 RFC 2461 - RFC 2461 - Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)

7 RFC 2463 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)

Specification

8 RFC2373 - IP Version 6 Addressing Architecture

9 RFC2374 - An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

10 RFC3513 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture

11 RFC3587 - IPv6 Global Unicast Address Format

2

312 IPv6 Header - Thay đổi cải tiến so với IPv4 42

32 ĐẶC TIacuteNH ƢU VIỆT CỦA GIAO THỨC IPV6 47

321 Tổng quaacutet chung 48

322 Quality-of-Service (QoS) trong thế hệ địa chỉ IPv6 49

323 Hỗ trợ tốt hơn về bảo mật (Security) trong thế hệ địa chỉ IPv6 52

CHƢƠNG 4 CAacuteC THỦ TỤC VAgrave QUY TRIgraveNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN 55

41 THỦ TỤC ICMPV6 (INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL VERSION 6) 57

411 Tổng quaacutet về vai trograve của thủ tục ICMPv6 trong hoạt động của IPv6 57

412 Phacircn loại thocircng điệp ICMPV6 58

42 THỦ TỤC NEIGHBOR DISCOVERY - ND 62

421 Thocircng điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục ND 63

422 Tigravem hiểu về goacutei tin ND 65

423 Những quy trigravenh liecircn quan đến thủ tục Neighbor Discovery 67

43 MỘT SỐ QUY TRIgraveNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN TRONG IPV6 69

431 Quy trigravenh phacircn giải địa chỉ lớp hai (link layer) từ địa chỉ IPv6 lớp ba (network layer) 69

432 Kiểm tra trugraveng lặp địa chỉ trecircn một đƣờng kết nối (Duplicate Address Detection - DAD) 70

433 Kiểm tra tiacutenh coacute thể kết nối tới đƣợc của node lacircn cận (Neighbor Unreachability Detection) 71

434 Tigravem kiếm router trecircn đƣờng kết nối (Router Discovery) 71

435 Tự động cấu higravenh địa chỉ khocircng trạng thaacutei (Stateless Autoconfiguration) của thiết bị IPv6 73

436 Đaacutenh số lại thiết bị IPv6 75

437 Quy trigravenh tigravem kiếm giaacute trị PathMTU phục vụ cho việc phacircn mảnh goacutei tin IPv6 75

44 THỦ TỤC MULTICAST LISTENER DISCOVERY (MLD) 77

441 Tổng quaacutet về thủ tục MLD 77

442 Ba thocircng điệp ICMPv6 sử dụng trong thủ tục MLD 78

45 HƢỚNG DẪN THIẾT LẬP MOcirc HIgraveNH MẠNG THỰC HAgraveNH QUAN SAacuteT GIAO TIẾP VAgrave

HOẠT ĐỘNG CỦA CAacuteC NODE IPV6 79

451 Cấu higravenh IPv6 trecircn Cisco router 79

452 Hƣớng dẫn thiết lập mạng vagrave thực hagravenh 81

Mục tiecircu thực hagravenh 81

Chuẩn bị 81

Toacutem tắt 82

Caacutec bƣớc thực hiện 82

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 4 86

3

CHƢƠNG 5 CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH TỪ IPV4 SANG IPV6 88

51 TỔNG QUAN VỀ CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH IPV4IPV6 89

511 Dual-stack 89

512 Cocircng nghệ đƣờng hầm (Tunnel) 90

513 Cocircng nghệ chuyển dịch 92

52 MỘT SỐ COcircNG NGHỆ TẠO ĐƢỜNG HẦM TUNNEL 92

521 Đƣờng hầm cấu higravenh nhacircn cocircng 93

522 Tunnel Broker 93

523 Cocircng nghệ tunnel 6to4 96

53 HƢỚNG DẪN THỰC HAgraveNH THIẾT LẬP VAgrave SỬ DỤNG ĐƢỜNG HẦM 101

Thực hagravenh 101

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 5 106

TAgraveI LIỆU THAM KHẢO 107

4

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4

Kể từ năm 2003 khi tốc độ tiecircu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do Internet phaacutet triển tại những khu vực

dacircn cƣ đocircng đảo nhƣ Trung Quốc Ấn Độ kết hợp với sự phaacutet triển của caacutec loại higravenh dịch vụ vagrave phƣơng thức kết

nối mạng tiecircu tốn địa chỉ (những dạng dịch vụ mới đogravei hỏi khocircng gian địa chỉ IP cố định vagrave tỉ lệ sử dụng địa

chỉkhaacutech hagraveng lagrave 11 với kết nối dạng đầu cuối ndash đầu cuối nhƣ dịch vụ xDSL dịch vụ Internet qua đƣờng caacutep

truyền higravenhhellip) khả năng cạn kiệt nguồn IPv4 toagraven cầu đatilde trở thagravenh chủ đề noacuteng đƣợc bagraven thảo nhiều trecircn caacutec

diễn đagraven thocircng tin về hoạt động của mạng Internet

Những năm tiếp theo vugraveng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toagraven cầu đƣợc quản lyacute bởi IANA

ngagravey cagraveng vơi đi nhanh việc IPv4 sẽ hết trở necircn rotilde ragraveng vagrave tất yếu Năm 2007 toagraven bộ 5 tổ chức quản lyacute tagravei

nguyecircn địa chỉ cấp vugraveng (RIR) đatilde đồng loạt ban hagravenh nghị quyết thocircng baacuteo địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt trong khoảng

2 đến 4 năm sau đoacute vagrave kecircu gọi cộng đồng triển khai địa chỉ IPv6 để thay thế đảm bảo sự phaacutet triển khocircng giaacuten

đoạn của hoạt động Internet

Tại thời điểm cuối năm 2007 căn cứ trecircn tốc độ tiecircu thụ IPv4 toagraven cầu caacutec tổ chức quốc tế đatilde dự baacuteo

thời điểm cạn kiệt IPv4 lagrave giữa năm 2012 Tuy nhiecircn caacutec năm sau đoacute tốc độ xin cấp địa chỉ IPv4 tăng lecircn rất

nhanh tốc độ cấp phaacutet địa chỉ IPv4 của caacutec tổ chức quản lyacute địa chỉ cấp vugraveng ngagravey cagraveng tăng cao Đến giữa năm

2008 thời điểm hệ thống quản lyacute địa chỉ toagraven cầu hết IPv4 đƣợc dự baacuteo rơi vagraveo khoảng thaacuteng 112011

Trecircn thực tế thời điểm cạn kiệt IPv4 toagraven cầu diễn ra nhanh hơn dự baacuteo Ngagravey 3 thaacuteng 2 năm 2011 IANA đatilde

chiacutenh thức cocircng bố cạn kiệt kho địa chỉ dự trữ cấp phaacutet cho caacutec RIR Toagraven bộ yecircu cầu xin cấp IPv4 cho caacutec hoạt

động Internet toagraven cầu chỉ sử dụng caacutec vugraveng địa chỉ dữ trữ của caacutec tổ chức cấp vugraveng (RIR) Việc cạn kiệt hoagraven

toagraven địa chỉ IPv4 tại từng khu vực tugravey thuộc theo tốc độ tiecircu thụ tại khu vực

Theo mocirc higravenh quản lyacute toagraven cầu khocircng gian địa chỉ IP caacutec loại vagrave số hiệu mạng đƣợc quản lyacute thống nhất bởi tổ

chức IANA IANA sau đoacute cấp caacutec khocircng gian địa chỉ lớn cho caacutec tổ chức quản lyacute tagravei nguyecircn cấp khu vực RIR

(regional Internet registry) Trecircn thế giới coacute tổng cộng 5 RIR bao gồm APNIC phụ traacutech khu vực Chacircu Aacute Thaacutei

Bigravenh Dƣơng RIPE NCC phụ traacutech khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng ARIN phụ traacutech khu vực Bắc Mỹ LACNIC

PC ServerCell

phone

IPV4

cupper wireless Others

PC Server Cell

IPV6

cupper wireless Fiber

Car TV Sensor Home

PLC hellip

Higravenh 1 Sự biến đổi của Internet

5

phụ traacutech khu vực Chacircu Mỹ La tin vagrave AFRINIC phụ traacutech khu vực Chacircu Phi Caacutec RIR sau khi nhận tagravei nguyecircn từ

IANA sẽ chịu traacutech nhiệm quản lyacute phacircn bổ caacutec tagravei nguyecircn đoacute trong phạm vi khu vực

Với tốc độ tiecircu thụ tagravei nguyecircn IPv4 lớn nhất trecircn toagraven cầu Chacircu Aacute ndash Thaacutei Bigravenh Dƣơng lagrave khu vực đầu tiecircn chiacutenh

thức bƣớc vagraveo giai đoạn cạn kiệt IPv4 kể từ ngagravey 1542011 khi toagraven bộ khối lƣợng địa chỉ IPv4 dự trữ của

APNIC đƣợc tiecircu thụ chỉ cograven lại duy nhất một khối 8 để phục vụ cho việc chuyển đổi sang sử dụng địa chỉ IPv6

Tiếp theo đoacute ngagravey 1492012 RIPE NCC tổ chức quản lyacute địa chỉ khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng thocircng baacuteo đatilde

chiacutenh thức hết IPv4 để cấp theo chiacutenh saacutech thocircng thƣờng vagrave chuyển sang chiacutenh saacutech cấp phaacutet hạn chế IPv4 từ khối

8 cuối cugraveng Muộn hơn một chuacutet caacutec khu vực khaacutec lagrave Chacircu Mỹ La tin (LACNIC) vagrave Bắc Mỹ (ARIN) đều hết

IPv4 vagraveo đầu năm 2014

Ở thời điểm hiện tại (thaacuteng 112014) chỉ cograven duy nhất khu vực Chacircu Phi (do AFRINIC quản lyacute) chƣa rơi vagraveo tigravenh

trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4

Cấu truacutec định tuyến khocircng hiệu quả

Địa chỉ IPv4 coacute cấu truacutec định tuyến vừa phacircn cấp vừa khocircng phacircn cấp Mỗi router phải duy trigrave bảng thocircng tin

định tuyến lớn đogravei hỏi router phải coacute dung lƣợng bộ nhớ lớn IPv4 cũng yecircu cầu router phải can thiệp xử lyacute nhiều

đối với goacutei tin IPv4 viacute dụ thực hiện phacircn mảnh điều nagravey tiecircu tốn CPU của router vagrave ảnh hƣởng đến hiệu quả xử

lyacute (gacircy trễ hỏng goacutei tin)

Hạn chế về tiacutenh bảo mật vagrave kết nối đầu cuối ndash đầu cuối

Trong cấu truacutec thiết kế của địa chỉ IPv4 khocircng coacute caacutech thức bảo mật nagraveo đi kegravem IPv4 khocircng cung cấp phƣơng

tiện hỗ trợ matilde hoacutea dữ liệu Kết quả lagrave hiện nay bảo mật ở mức ứng dụng đƣợc sử dụng phổ biến khocircng bảo mật

lƣu lƣợng truyền tải giữa caacutec host Nếu aacutep dụng IPSec1 lagrave một phƣơng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP mocirc higravenh

bảo mật chủ yếu lagrave bảo mật lƣu lƣợng giữa caacutec mạng việc bảo mật lƣu lƣợng đầu cuối ndash đầu cuối đƣợc sử dụng

rất hạn chế

Để giảm nhu cầu tiecircu dugraveng địa chỉ hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến cocircng nghệ biecircn dịch NAT Trong đoacute

maacutey chủ biecircn dịch địa chỉ can thiệp vagraveo goacutei tin truyền tải vagrave thay thế trƣờng địa chỉ để caacutec maacutey tiacutenh gắn địa chỉ

riecircng (private) coacute thể kết nối vagraveo mạng Internet

Mocirc higravenh sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 coacute nhiều nhƣợc điểm

- Khoacute thực hiện đƣợc kết nối điểm ndash điểm vagrave gacircy trễ Lagravem khoacute khăn vagrave ảnh hƣởng tới nhiều dạng dịch vụ

(VPN dịch vụ thời gian thực) Đối với nhiều dạng dịch vụ cần xaacutec thực port nguồn điacutech sử dụng NAT

lagrave khocircng thể đƣợc Trong khi đoacute caacutec ứng dụng mới hiện nay đặc biệt caacutec ứng dụng client-server ngagravey

cagraveng đogravei hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối ndash đầu cuối

- Việc goacutei tin khocircng đƣợc giữ nguyecircn tigravenh trạng từ nguồn tới điacutech coacute những điểm trecircn đƣờng truyền tải tại

đoacute goacutei tin bị can thiệp nhƣ vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật

1 IPSec Một cocircng nghệ cung cấp bảo mật xaacutec thực vagrave những dịch vụ an ninh khaacutec tại tầng IP

6

Nguy cơ thiếu hụt khocircng gian địa chỉ cugraveng những hạn chế của IPv4 thuacutec đẩy sự đầu tƣ nghiecircn cứu một giao thức

internet mới khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 vagrave đem lại những đặc tiacutenh mới cần thiết cho dịch vụ vagrave

cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo Giao thức Internet magrave IETF2 đatilde đƣa ra quyết định thuacutec đẩy thay thế cho

IPv4 lagrave IPv6 (Internet Protocol Version 6) giao thức Internet phiecircn bản 6 cograven đƣợc gọi lagrave giao thức IP thế hệ mới

(IP Next Generation ndash IPng) Địa chỉ Internet phiecircn bản 6 coacute chiều dagravei gấp 4 lần chiều dagravei địa chỉ IPv4 gồm 128

biacutet

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6

IPv6 đƣợc thiết kế với những tham vọng vagrave mục tiecircu nhƣ sau

- Khocircng gian địa chỉ lớn hơn vagrave dễ dagraveng quản lyacute khocircng gian địa chỉ

- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối vagrave loại bỏ hoagraven toagraven cocircng nghệ NAT

- Quản trị TCPIP dễ dagraveng hơn DHCP đƣợc sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu higravenh thủ cocircng TCPIP cho

host IPv6 đƣợc thiết kế với khả năng tự động cấu higravenh magrave khocircng cần sử dụng maacutey chủ DHCP hỗ trợ

hơn nữa trong việc giảm cấu higravenh thủ cocircng

- Cấu truacutec định tuyến tốt hơn Định tuyến IPv6 đƣợc thiết kế hoagraven toagraven phacircn cấp

- Hỗ trợ tốt hơn Multicast3 Multicast lagrave một tugravey chọn của địa chỉ IPv4 tuy nhiecircn khả năng hỗ trợ vagrave tiacutenh

phổ dụng chƣa cao

- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn IPv4 đƣợc thiết kế tại thời điểm chỉ coacute caacutec mạng nhỏ biết rotilde nhau kết nối với

nhau Do vậy bảo mật chƣa phải lagrave một vấn đề đƣợc quan tacircm Song hiện nay bảo mật mạng internet trở

thagravenh một vấn đề rất lớn lagrave mối quan tacircm hagraveng đầu

2 IETF Internet Engineering Taskforce - Tổ chức tiecircu chuẩn hoaacute viết caacutec tagravei liệu tiecircu chuẩn hoaacute (RFC) phục vụ

hoạt động Internet toagraven cầu 3Multicast Cocircng nghệ cho pheacutep gửi một goacutei tin IP đồng thời tới một nhoacutem xaacutec định caacutec thiết bị mạng

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

Higravenh 2 Mocirc higravenh thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

7

- Hỗ trợ tốt hơn cho di động Thời điểm IPv4 đƣợc thiết kế chƣa tồn tại khaacutei niệm về thiết bị IP di động

Trong thế hệ mạng mới dạng thiết bị nagravey ngagravey cagraveng phaacutet triển đogravei hỏi cấu truacutec giao thức Internet coacute sự

hỗ trợ tốt hơn

8

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6

Yacute tƣởng về việc phaacutet triển giao thức Internet mới đƣợc giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 thaacuteng 7 năm 1994 trong

RFC17524 giới thiệu thủ tục IP phiecircn bản mới

Quaacute trigravenh phaacutet triển xem xeacutet sửa đổi hoagraven thiện hoacutea caacutec thủ tục Internet phiecircn bản 6 đƣợc thực hiện bởi nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF Sau nhiều năm nghiecircn cứu những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ nagravey đatilde đƣợc

định nghĩa vagrave cocircng bố năm 1998 trong một chuỗi tagravei liệu tiecircu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467 Trong đoacute nổi bật

nhất lagrave tiecircu chuẩn hoacutea địa chỉ IPv6 RFC 24605 vagrave hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6 hỗ trợ cho IPv6

đoacute lagrave RFC24616 mocirc tả một thủ tục mới phụ traacutech giao tiếp giữa caacutec node IPv6 trong một đƣờng kết nối nội bộ vagrave

RFC24637 mocirc tả ICMPv6

Cũng trong năm 1998 IETF cocircng bố hai tagravei liệu chi tiết hơn về địa chỉ IPv6 RFC23738 mocirc tả cấu truacutec địa chỉ IP

phiecircn bản 6 vagrave RFC23749 mocirc tả dạng địa chỉ IPv6 định danh toagraven cầu Trải qua thời gian dagravei điều chỉnh cả hai tagravei

liệu nagravey đƣợc thay thế cập nhật bởi hai RFC mới Đoacute lagrave RFC351310

cấu truacutec đaacutenh địa chỉ IP phiecircn bản 6 vagrave

RFC358711 mocirc tả dạng thức địa chỉ IPv6 định danh vagrave định tuyến toagraven cầu

Đồng thời rất nhiều RFC khaacutec đƣợc cocircng bố định nghĩa tiecircu chuẩn hoacutea cho những chức năng của IPv6 mocirc tả

phiecircn bản mới hỗ trợ IPv6 cho caacutec dịch vụ nhƣ DNS DHCPhellip

Thời điểm hiện nay những tiecircu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức Internet phiecircn bản 6 đatilde đƣợc hoagraven

thiện Tuy nhiecircn chuacuteng sẽ tiếp tục đƣợc sửa đổi nhằm đaacutep ứng yecircu cầu thực tế song song với việc phaacutet triển đầy

đủ những đặc tiacutenh mới trong giao thức IPv6 Nội dung cuốn saacutech nagravey mocirc tả hoạt động cơ bản IPv6 theo những tagravei

liệu RFC mới nhất hiện hagravenh Bạn coacute thể tigravem hiểu thecircm thocircng tin về tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 tại trang web của nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF (httpwwwietforghtmlchartersIPv6-charterhtml) vagrave những nhoacutem lagravem việc khaacutec

liecircn quan đến IPv6 của IETF

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới

Nếu trƣớc 2010 chủ yếu tập trung vagraveo hoạt động nghiecircn cứu thử nghiệm thigrave sau 2010 đặc biệt lagrave sau thời

điểm thế giới cạn kiệt IPv4 (thaacuteng 32011) thigrave caacutec nhagrave mạng tập trung mạnh vagraveo hoạt động triển khai mạng lƣới vagrave

cung cấp dịch vụ IPv6 chiacutenh thức

Để đaacutenh giaacute kết quả triển khai hay mức độ sẵn sagraveng với IPv6 của một mạng lƣới một quốc gia hay khu

vực caacutec tổ chức đaacutenh giaacute coacute uy tiacuten thƣờng dựa vagraveo một số tiecircu chiacute cơ bản nhƣ tỉ lệ caacutec vugraveng địa chỉ IPv6 đƣợc

quảng baacute trecircn bảng định tuyến toagraven cầu so với caacutec vugraveng địa chỉ IPv4 lƣu lƣợng Internet trao đổi trecircn IPv6 vvhellip

vagrave điacutech đến lagrave số lƣợng ngƣời sử dụng IPv6 Trong thời gian qua trƣớc caacutec nỗ lực triển khai rất tiacutech cực của toagraven

4 RFC1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

5 RFC 2460 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

6 RFC 2461 - RFC 2461 - Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)

7 RFC 2463 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)

Specification

8 RFC2373 - IP Version 6 Addressing Architecture

9 RFC2374 - An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

10 RFC3513 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture

11 RFC3587 - IPv6 Global Unicast Address Format

3

CHƢƠNG 5 CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH TỪ IPV4 SANG IPV6 88

51 TỔNG QUAN VỀ CAacuteC COcircNG NGHỆ CHUYỂN DỊCH IPV4IPV6 89

511 Dual-stack 89

512 Cocircng nghệ đƣờng hầm (Tunnel) 90

513 Cocircng nghệ chuyển dịch 92

52 MỘT SỐ COcircNG NGHỆ TẠO ĐƢỜNG HẦM TUNNEL 92

521 Đƣờng hầm cấu higravenh nhacircn cocircng 93

522 Tunnel Broker 93

523 Cocircng nghệ tunnel 6to4 96

53 HƢỚNG DẪN THỰC HAgraveNH THIẾT LẬP VAgrave SỬ DỤNG ĐƢỜNG HẦM 101

Thực hagravenh 101

Hỏi ndash đaacutep cuối chƣơng 5 106

TAgraveI LIỆU THAM KHẢO 107

4

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4

Kể từ năm 2003 khi tốc độ tiecircu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do Internet phaacutet triển tại những khu vực

dacircn cƣ đocircng đảo nhƣ Trung Quốc Ấn Độ kết hợp với sự phaacutet triển của caacutec loại higravenh dịch vụ vagrave phƣơng thức kết

nối mạng tiecircu tốn địa chỉ (những dạng dịch vụ mới đogravei hỏi khocircng gian địa chỉ IP cố định vagrave tỉ lệ sử dụng địa

chỉkhaacutech hagraveng lagrave 11 với kết nối dạng đầu cuối ndash đầu cuối nhƣ dịch vụ xDSL dịch vụ Internet qua đƣờng caacutep

truyền higravenhhellip) khả năng cạn kiệt nguồn IPv4 toagraven cầu đatilde trở thagravenh chủ đề noacuteng đƣợc bagraven thảo nhiều trecircn caacutec

diễn đagraven thocircng tin về hoạt động của mạng Internet

Những năm tiếp theo vugraveng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toagraven cầu đƣợc quản lyacute bởi IANA

ngagravey cagraveng vơi đi nhanh việc IPv4 sẽ hết trở necircn rotilde ragraveng vagrave tất yếu Năm 2007 toagraven bộ 5 tổ chức quản lyacute tagravei

nguyecircn địa chỉ cấp vugraveng (RIR) đatilde đồng loạt ban hagravenh nghị quyết thocircng baacuteo địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt trong khoảng

2 đến 4 năm sau đoacute vagrave kecircu gọi cộng đồng triển khai địa chỉ IPv6 để thay thế đảm bảo sự phaacutet triển khocircng giaacuten

đoạn của hoạt động Internet

Tại thời điểm cuối năm 2007 căn cứ trecircn tốc độ tiecircu thụ IPv4 toagraven cầu caacutec tổ chức quốc tế đatilde dự baacuteo

thời điểm cạn kiệt IPv4 lagrave giữa năm 2012 Tuy nhiecircn caacutec năm sau đoacute tốc độ xin cấp địa chỉ IPv4 tăng lecircn rất

nhanh tốc độ cấp phaacutet địa chỉ IPv4 của caacutec tổ chức quản lyacute địa chỉ cấp vugraveng ngagravey cagraveng tăng cao Đến giữa năm

2008 thời điểm hệ thống quản lyacute địa chỉ toagraven cầu hết IPv4 đƣợc dự baacuteo rơi vagraveo khoảng thaacuteng 112011

Trecircn thực tế thời điểm cạn kiệt IPv4 toagraven cầu diễn ra nhanh hơn dự baacuteo Ngagravey 3 thaacuteng 2 năm 2011 IANA đatilde

chiacutenh thức cocircng bố cạn kiệt kho địa chỉ dự trữ cấp phaacutet cho caacutec RIR Toagraven bộ yecircu cầu xin cấp IPv4 cho caacutec hoạt

động Internet toagraven cầu chỉ sử dụng caacutec vugraveng địa chỉ dữ trữ của caacutec tổ chức cấp vugraveng (RIR) Việc cạn kiệt hoagraven

toagraven địa chỉ IPv4 tại từng khu vực tugravey thuộc theo tốc độ tiecircu thụ tại khu vực

Theo mocirc higravenh quản lyacute toagraven cầu khocircng gian địa chỉ IP caacutec loại vagrave số hiệu mạng đƣợc quản lyacute thống nhất bởi tổ

chức IANA IANA sau đoacute cấp caacutec khocircng gian địa chỉ lớn cho caacutec tổ chức quản lyacute tagravei nguyecircn cấp khu vực RIR

(regional Internet registry) Trecircn thế giới coacute tổng cộng 5 RIR bao gồm APNIC phụ traacutech khu vực Chacircu Aacute Thaacutei

Bigravenh Dƣơng RIPE NCC phụ traacutech khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng ARIN phụ traacutech khu vực Bắc Mỹ LACNIC

PC ServerCell

phone

IPV4

cupper wireless Others

PC Server Cell

IPV6

cupper wireless Fiber

Car TV Sensor Home

PLC hellip

Higravenh 1 Sự biến đổi của Internet

5

phụ traacutech khu vực Chacircu Mỹ La tin vagrave AFRINIC phụ traacutech khu vực Chacircu Phi Caacutec RIR sau khi nhận tagravei nguyecircn từ

IANA sẽ chịu traacutech nhiệm quản lyacute phacircn bổ caacutec tagravei nguyecircn đoacute trong phạm vi khu vực

Với tốc độ tiecircu thụ tagravei nguyecircn IPv4 lớn nhất trecircn toagraven cầu Chacircu Aacute ndash Thaacutei Bigravenh Dƣơng lagrave khu vực đầu tiecircn chiacutenh

thức bƣớc vagraveo giai đoạn cạn kiệt IPv4 kể từ ngagravey 1542011 khi toagraven bộ khối lƣợng địa chỉ IPv4 dự trữ của

APNIC đƣợc tiecircu thụ chỉ cograven lại duy nhất một khối 8 để phục vụ cho việc chuyển đổi sang sử dụng địa chỉ IPv6

Tiếp theo đoacute ngagravey 1492012 RIPE NCC tổ chức quản lyacute địa chỉ khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng thocircng baacuteo đatilde

chiacutenh thức hết IPv4 để cấp theo chiacutenh saacutech thocircng thƣờng vagrave chuyển sang chiacutenh saacutech cấp phaacutet hạn chế IPv4 từ khối

8 cuối cugraveng Muộn hơn một chuacutet caacutec khu vực khaacutec lagrave Chacircu Mỹ La tin (LACNIC) vagrave Bắc Mỹ (ARIN) đều hết

IPv4 vagraveo đầu năm 2014

Ở thời điểm hiện tại (thaacuteng 112014) chỉ cograven duy nhất khu vực Chacircu Phi (do AFRINIC quản lyacute) chƣa rơi vagraveo tigravenh

trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4

Cấu truacutec định tuyến khocircng hiệu quả

Địa chỉ IPv4 coacute cấu truacutec định tuyến vừa phacircn cấp vừa khocircng phacircn cấp Mỗi router phải duy trigrave bảng thocircng tin

định tuyến lớn đogravei hỏi router phải coacute dung lƣợng bộ nhớ lớn IPv4 cũng yecircu cầu router phải can thiệp xử lyacute nhiều

đối với goacutei tin IPv4 viacute dụ thực hiện phacircn mảnh điều nagravey tiecircu tốn CPU của router vagrave ảnh hƣởng đến hiệu quả xử

lyacute (gacircy trễ hỏng goacutei tin)

Hạn chế về tiacutenh bảo mật vagrave kết nối đầu cuối ndash đầu cuối

Trong cấu truacutec thiết kế của địa chỉ IPv4 khocircng coacute caacutech thức bảo mật nagraveo đi kegravem IPv4 khocircng cung cấp phƣơng

tiện hỗ trợ matilde hoacutea dữ liệu Kết quả lagrave hiện nay bảo mật ở mức ứng dụng đƣợc sử dụng phổ biến khocircng bảo mật

lƣu lƣợng truyền tải giữa caacutec host Nếu aacutep dụng IPSec1 lagrave một phƣơng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP mocirc higravenh

bảo mật chủ yếu lagrave bảo mật lƣu lƣợng giữa caacutec mạng việc bảo mật lƣu lƣợng đầu cuối ndash đầu cuối đƣợc sử dụng

rất hạn chế

Để giảm nhu cầu tiecircu dugraveng địa chỉ hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến cocircng nghệ biecircn dịch NAT Trong đoacute

maacutey chủ biecircn dịch địa chỉ can thiệp vagraveo goacutei tin truyền tải vagrave thay thế trƣờng địa chỉ để caacutec maacutey tiacutenh gắn địa chỉ

riecircng (private) coacute thể kết nối vagraveo mạng Internet

Mocirc higravenh sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 coacute nhiều nhƣợc điểm

- Khoacute thực hiện đƣợc kết nối điểm ndash điểm vagrave gacircy trễ Lagravem khoacute khăn vagrave ảnh hƣởng tới nhiều dạng dịch vụ

(VPN dịch vụ thời gian thực) Đối với nhiều dạng dịch vụ cần xaacutec thực port nguồn điacutech sử dụng NAT

lagrave khocircng thể đƣợc Trong khi đoacute caacutec ứng dụng mới hiện nay đặc biệt caacutec ứng dụng client-server ngagravey

cagraveng đogravei hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối ndash đầu cuối

- Việc goacutei tin khocircng đƣợc giữ nguyecircn tigravenh trạng từ nguồn tới điacutech coacute những điểm trecircn đƣờng truyền tải tại

đoacute goacutei tin bị can thiệp nhƣ vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật

1 IPSec Một cocircng nghệ cung cấp bảo mật xaacutec thực vagrave những dịch vụ an ninh khaacutec tại tầng IP

6

Nguy cơ thiếu hụt khocircng gian địa chỉ cugraveng những hạn chế của IPv4 thuacutec đẩy sự đầu tƣ nghiecircn cứu một giao thức

internet mới khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 vagrave đem lại những đặc tiacutenh mới cần thiết cho dịch vụ vagrave

cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo Giao thức Internet magrave IETF2 đatilde đƣa ra quyết định thuacutec đẩy thay thế cho

IPv4 lagrave IPv6 (Internet Protocol Version 6) giao thức Internet phiecircn bản 6 cograven đƣợc gọi lagrave giao thức IP thế hệ mới

(IP Next Generation ndash IPng) Địa chỉ Internet phiecircn bản 6 coacute chiều dagravei gấp 4 lần chiều dagravei địa chỉ IPv4 gồm 128

biacutet

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6

IPv6 đƣợc thiết kế với những tham vọng vagrave mục tiecircu nhƣ sau

- Khocircng gian địa chỉ lớn hơn vagrave dễ dagraveng quản lyacute khocircng gian địa chỉ

- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối vagrave loại bỏ hoagraven toagraven cocircng nghệ NAT

- Quản trị TCPIP dễ dagraveng hơn DHCP đƣợc sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu higravenh thủ cocircng TCPIP cho

host IPv6 đƣợc thiết kế với khả năng tự động cấu higravenh magrave khocircng cần sử dụng maacutey chủ DHCP hỗ trợ

hơn nữa trong việc giảm cấu higravenh thủ cocircng

- Cấu truacutec định tuyến tốt hơn Định tuyến IPv6 đƣợc thiết kế hoagraven toagraven phacircn cấp

- Hỗ trợ tốt hơn Multicast3 Multicast lagrave một tugravey chọn của địa chỉ IPv4 tuy nhiecircn khả năng hỗ trợ vagrave tiacutenh

phổ dụng chƣa cao

- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn IPv4 đƣợc thiết kế tại thời điểm chỉ coacute caacutec mạng nhỏ biết rotilde nhau kết nối với

nhau Do vậy bảo mật chƣa phải lagrave một vấn đề đƣợc quan tacircm Song hiện nay bảo mật mạng internet trở

thagravenh một vấn đề rất lớn lagrave mối quan tacircm hagraveng đầu

2 IETF Internet Engineering Taskforce - Tổ chức tiecircu chuẩn hoaacute viết caacutec tagravei liệu tiecircu chuẩn hoaacute (RFC) phục vụ

hoạt động Internet toagraven cầu 3Multicast Cocircng nghệ cho pheacutep gửi một goacutei tin IP đồng thời tới một nhoacutem xaacutec định caacutec thiết bị mạng

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

Higravenh 2 Mocirc higravenh thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

7

- Hỗ trợ tốt hơn cho di động Thời điểm IPv4 đƣợc thiết kế chƣa tồn tại khaacutei niệm về thiết bị IP di động

Trong thế hệ mạng mới dạng thiết bị nagravey ngagravey cagraveng phaacutet triển đogravei hỏi cấu truacutec giao thức Internet coacute sự

hỗ trợ tốt hơn

8

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6

Yacute tƣởng về việc phaacutet triển giao thức Internet mới đƣợc giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 thaacuteng 7 năm 1994 trong

RFC17524 giới thiệu thủ tục IP phiecircn bản mới

Quaacute trigravenh phaacutet triển xem xeacutet sửa đổi hoagraven thiện hoacutea caacutec thủ tục Internet phiecircn bản 6 đƣợc thực hiện bởi nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF Sau nhiều năm nghiecircn cứu những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ nagravey đatilde đƣợc

định nghĩa vagrave cocircng bố năm 1998 trong một chuỗi tagravei liệu tiecircu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467 Trong đoacute nổi bật

nhất lagrave tiecircu chuẩn hoacutea địa chỉ IPv6 RFC 24605 vagrave hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6 hỗ trợ cho IPv6

đoacute lagrave RFC24616 mocirc tả một thủ tục mới phụ traacutech giao tiếp giữa caacutec node IPv6 trong một đƣờng kết nối nội bộ vagrave

RFC24637 mocirc tả ICMPv6

Cũng trong năm 1998 IETF cocircng bố hai tagravei liệu chi tiết hơn về địa chỉ IPv6 RFC23738 mocirc tả cấu truacutec địa chỉ IP

phiecircn bản 6 vagrave RFC23749 mocirc tả dạng địa chỉ IPv6 định danh toagraven cầu Trải qua thời gian dagravei điều chỉnh cả hai tagravei

liệu nagravey đƣợc thay thế cập nhật bởi hai RFC mới Đoacute lagrave RFC351310

cấu truacutec đaacutenh địa chỉ IP phiecircn bản 6 vagrave

RFC358711 mocirc tả dạng thức địa chỉ IPv6 định danh vagrave định tuyến toagraven cầu

Đồng thời rất nhiều RFC khaacutec đƣợc cocircng bố định nghĩa tiecircu chuẩn hoacutea cho những chức năng của IPv6 mocirc tả

phiecircn bản mới hỗ trợ IPv6 cho caacutec dịch vụ nhƣ DNS DHCPhellip

Thời điểm hiện nay những tiecircu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức Internet phiecircn bản 6 đatilde đƣợc hoagraven

thiện Tuy nhiecircn chuacuteng sẽ tiếp tục đƣợc sửa đổi nhằm đaacutep ứng yecircu cầu thực tế song song với việc phaacutet triển đầy

đủ những đặc tiacutenh mới trong giao thức IPv6 Nội dung cuốn saacutech nagravey mocirc tả hoạt động cơ bản IPv6 theo những tagravei

liệu RFC mới nhất hiện hagravenh Bạn coacute thể tigravem hiểu thecircm thocircng tin về tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 tại trang web của nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF (httpwwwietforghtmlchartersIPv6-charterhtml) vagrave những nhoacutem lagravem việc khaacutec

liecircn quan đến IPv6 của IETF

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới

Nếu trƣớc 2010 chủ yếu tập trung vagraveo hoạt động nghiecircn cứu thử nghiệm thigrave sau 2010 đặc biệt lagrave sau thời

điểm thế giới cạn kiệt IPv4 (thaacuteng 32011) thigrave caacutec nhagrave mạng tập trung mạnh vagraveo hoạt động triển khai mạng lƣới vagrave

cung cấp dịch vụ IPv6 chiacutenh thức

Để đaacutenh giaacute kết quả triển khai hay mức độ sẵn sagraveng với IPv6 của một mạng lƣới một quốc gia hay khu

vực caacutec tổ chức đaacutenh giaacute coacute uy tiacuten thƣờng dựa vagraveo một số tiecircu chiacute cơ bản nhƣ tỉ lệ caacutec vugraveng địa chỉ IPv6 đƣợc

quảng baacute trecircn bảng định tuyến toagraven cầu so với caacutec vugraveng địa chỉ IPv4 lƣu lƣợng Internet trao đổi trecircn IPv6 vvhellip

vagrave điacutech đến lagrave số lƣợng ngƣời sử dụng IPv6 Trong thời gian qua trƣớc caacutec nỗ lực triển khai rất tiacutech cực của toagraven

4 RFC1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

5 RFC 2460 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

6 RFC 2461 - RFC 2461 - Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)

7 RFC 2463 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)

Specification

8 RFC2373 - IP Version 6 Addressing Architecture

9 RFC2374 - An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

10 RFC3513 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture

11 RFC3587 - IPv6 Global Unicast Address Format

4

CHƢƠNG 1 LYacute DO RA ĐỜI IPV6

11 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA IPV4

111 Sự cạn kiệt khocircng gian địa chỉ IPv4

Kể từ năm 2003 khi tốc độ tiecircu thụ địa chỉ IPv4 bắt đầu tăng vọt do Internet phaacutet triển tại những khu vực

dacircn cƣ đocircng đảo nhƣ Trung Quốc Ấn Độ kết hợp với sự phaacutet triển của caacutec loại higravenh dịch vụ vagrave phƣơng thức kết

nối mạng tiecircu tốn địa chỉ (những dạng dịch vụ mới đogravei hỏi khocircng gian địa chỉ IP cố định vagrave tỉ lệ sử dụng địa

chỉkhaacutech hagraveng lagrave 11 với kết nối dạng đầu cuối ndash đầu cuối nhƣ dịch vụ xDSL dịch vụ Internet qua đƣờng caacutep

truyền higravenhhellip) khả năng cạn kiệt nguồn IPv4 toagraven cầu đatilde trở thagravenh chủ đề noacuteng đƣợc bagraven thảo nhiều trecircn caacutec

diễn đagraven thocircng tin về hoạt động của mạng Internet

Những năm tiếp theo vugraveng địa chỉ IPv4 dự trữ cho hoạt động Internet toagraven cầu đƣợc quản lyacute bởi IANA

ngagravey cagraveng vơi đi nhanh việc IPv4 sẽ hết trở necircn rotilde ragraveng vagrave tất yếu Năm 2007 toagraven bộ 5 tổ chức quản lyacute tagravei

nguyecircn địa chỉ cấp vugraveng (RIR) đatilde đồng loạt ban hagravenh nghị quyết thocircng baacuteo địa chỉ IPv4 sẽ cạn kiệt trong khoảng

2 đến 4 năm sau đoacute vagrave kecircu gọi cộng đồng triển khai địa chỉ IPv6 để thay thế đảm bảo sự phaacutet triển khocircng giaacuten

đoạn của hoạt động Internet

Tại thời điểm cuối năm 2007 căn cứ trecircn tốc độ tiecircu thụ IPv4 toagraven cầu caacutec tổ chức quốc tế đatilde dự baacuteo

thời điểm cạn kiệt IPv4 lagrave giữa năm 2012 Tuy nhiecircn caacutec năm sau đoacute tốc độ xin cấp địa chỉ IPv4 tăng lecircn rất

nhanh tốc độ cấp phaacutet địa chỉ IPv4 của caacutec tổ chức quản lyacute địa chỉ cấp vugraveng ngagravey cagraveng tăng cao Đến giữa năm

2008 thời điểm hệ thống quản lyacute địa chỉ toagraven cầu hết IPv4 đƣợc dự baacuteo rơi vagraveo khoảng thaacuteng 112011

Trecircn thực tế thời điểm cạn kiệt IPv4 toagraven cầu diễn ra nhanh hơn dự baacuteo Ngagravey 3 thaacuteng 2 năm 2011 IANA đatilde

chiacutenh thức cocircng bố cạn kiệt kho địa chỉ dự trữ cấp phaacutet cho caacutec RIR Toagraven bộ yecircu cầu xin cấp IPv4 cho caacutec hoạt

động Internet toagraven cầu chỉ sử dụng caacutec vugraveng địa chỉ dữ trữ của caacutec tổ chức cấp vugraveng (RIR) Việc cạn kiệt hoagraven

toagraven địa chỉ IPv4 tại từng khu vực tugravey thuộc theo tốc độ tiecircu thụ tại khu vực

Theo mocirc higravenh quản lyacute toagraven cầu khocircng gian địa chỉ IP caacutec loại vagrave số hiệu mạng đƣợc quản lyacute thống nhất bởi tổ

chức IANA IANA sau đoacute cấp caacutec khocircng gian địa chỉ lớn cho caacutec tổ chức quản lyacute tagravei nguyecircn cấp khu vực RIR

(regional Internet registry) Trecircn thế giới coacute tổng cộng 5 RIR bao gồm APNIC phụ traacutech khu vực Chacircu Aacute Thaacutei

Bigravenh Dƣơng RIPE NCC phụ traacutech khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng ARIN phụ traacutech khu vực Bắc Mỹ LACNIC

PC ServerCell

phone

IPV4

cupper wireless Others

PC Server Cell

IPV6

cupper wireless Fiber

Car TV Sensor Home

PLC hellip

Higravenh 1 Sự biến đổi của Internet

5

phụ traacutech khu vực Chacircu Mỹ La tin vagrave AFRINIC phụ traacutech khu vực Chacircu Phi Caacutec RIR sau khi nhận tagravei nguyecircn từ

IANA sẽ chịu traacutech nhiệm quản lyacute phacircn bổ caacutec tagravei nguyecircn đoacute trong phạm vi khu vực

Với tốc độ tiecircu thụ tagravei nguyecircn IPv4 lớn nhất trecircn toagraven cầu Chacircu Aacute ndash Thaacutei Bigravenh Dƣơng lagrave khu vực đầu tiecircn chiacutenh

thức bƣớc vagraveo giai đoạn cạn kiệt IPv4 kể từ ngagravey 1542011 khi toagraven bộ khối lƣợng địa chỉ IPv4 dự trữ của

APNIC đƣợc tiecircu thụ chỉ cograven lại duy nhất một khối 8 để phục vụ cho việc chuyển đổi sang sử dụng địa chỉ IPv6

Tiếp theo đoacute ngagravey 1492012 RIPE NCC tổ chức quản lyacute địa chỉ khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng thocircng baacuteo đatilde

chiacutenh thức hết IPv4 để cấp theo chiacutenh saacutech thocircng thƣờng vagrave chuyển sang chiacutenh saacutech cấp phaacutet hạn chế IPv4 từ khối

8 cuối cugraveng Muộn hơn một chuacutet caacutec khu vực khaacutec lagrave Chacircu Mỹ La tin (LACNIC) vagrave Bắc Mỹ (ARIN) đều hết

IPv4 vagraveo đầu năm 2014

Ở thời điểm hiện tại (thaacuteng 112014) chỉ cograven duy nhất khu vực Chacircu Phi (do AFRINIC quản lyacute) chƣa rơi vagraveo tigravenh

trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4

Cấu truacutec định tuyến khocircng hiệu quả

Địa chỉ IPv4 coacute cấu truacutec định tuyến vừa phacircn cấp vừa khocircng phacircn cấp Mỗi router phải duy trigrave bảng thocircng tin

định tuyến lớn đogravei hỏi router phải coacute dung lƣợng bộ nhớ lớn IPv4 cũng yecircu cầu router phải can thiệp xử lyacute nhiều

đối với goacutei tin IPv4 viacute dụ thực hiện phacircn mảnh điều nagravey tiecircu tốn CPU của router vagrave ảnh hƣởng đến hiệu quả xử

lyacute (gacircy trễ hỏng goacutei tin)

Hạn chế về tiacutenh bảo mật vagrave kết nối đầu cuối ndash đầu cuối

Trong cấu truacutec thiết kế của địa chỉ IPv4 khocircng coacute caacutech thức bảo mật nagraveo đi kegravem IPv4 khocircng cung cấp phƣơng

tiện hỗ trợ matilde hoacutea dữ liệu Kết quả lagrave hiện nay bảo mật ở mức ứng dụng đƣợc sử dụng phổ biến khocircng bảo mật

lƣu lƣợng truyền tải giữa caacutec host Nếu aacutep dụng IPSec1 lagrave một phƣơng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP mocirc higravenh

bảo mật chủ yếu lagrave bảo mật lƣu lƣợng giữa caacutec mạng việc bảo mật lƣu lƣợng đầu cuối ndash đầu cuối đƣợc sử dụng

rất hạn chế

Để giảm nhu cầu tiecircu dugraveng địa chỉ hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến cocircng nghệ biecircn dịch NAT Trong đoacute

maacutey chủ biecircn dịch địa chỉ can thiệp vagraveo goacutei tin truyền tải vagrave thay thế trƣờng địa chỉ để caacutec maacutey tiacutenh gắn địa chỉ

riecircng (private) coacute thể kết nối vagraveo mạng Internet

Mocirc higravenh sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 coacute nhiều nhƣợc điểm

- Khoacute thực hiện đƣợc kết nối điểm ndash điểm vagrave gacircy trễ Lagravem khoacute khăn vagrave ảnh hƣởng tới nhiều dạng dịch vụ

(VPN dịch vụ thời gian thực) Đối với nhiều dạng dịch vụ cần xaacutec thực port nguồn điacutech sử dụng NAT

lagrave khocircng thể đƣợc Trong khi đoacute caacutec ứng dụng mới hiện nay đặc biệt caacutec ứng dụng client-server ngagravey

cagraveng đogravei hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối ndash đầu cuối

- Việc goacutei tin khocircng đƣợc giữ nguyecircn tigravenh trạng từ nguồn tới điacutech coacute những điểm trecircn đƣờng truyền tải tại

đoacute goacutei tin bị can thiệp nhƣ vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật

1 IPSec Một cocircng nghệ cung cấp bảo mật xaacutec thực vagrave những dịch vụ an ninh khaacutec tại tầng IP

6

Nguy cơ thiếu hụt khocircng gian địa chỉ cugraveng những hạn chế của IPv4 thuacutec đẩy sự đầu tƣ nghiecircn cứu một giao thức

internet mới khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 vagrave đem lại những đặc tiacutenh mới cần thiết cho dịch vụ vagrave

cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo Giao thức Internet magrave IETF2 đatilde đƣa ra quyết định thuacutec đẩy thay thế cho

IPv4 lagrave IPv6 (Internet Protocol Version 6) giao thức Internet phiecircn bản 6 cograven đƣợc gọi lagrave giao thức IP thế hệ mới

(IP Next Generation ndash IPng) Địa chỉ Internet phiecircn bản 6 coacute chiều dagravei gấp 4 lần chiều dagravei địa chỉ IPv4 gồm 128

biacutet

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6

IPv6 đƣợc thiết kế với những tham vọng vagrave mục tiecircu nhƣ sau

- Khocircng gian địa chỉ lớn hơn vagrave dễ dagraveng quản lyacute khocircng gian địa chỉ

- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối vagrave loại bỏ hoagraven toagraven cocircng nghệ NAT

- Quản trị TCPIP dễ dagraveng hơn DHCP đƣợc sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu higravenh thủ cocircng TCPIP cho

host IPv6 đƣợc thiết kế với khả năng tự động cấu higravenh magrave khocircng cần sử dụng maacutey chủ DHCP hỗ trợ

hơn nữa trong việc giảm cấu higravenh thủ cocircng

- Cấu truacutec định tuyến tốt hơn Định tuyến IPv6 đƣợc thiết kế hoagraven toagraven phacircn cấp

- Hỗ trợ tốt hơn Multicast3 Multicast lagrave một tugravey chọn của địa chỉ IPv4 tuy nhiecircn khả năng hỗ trợ vagrave tiacutenh

phổ dụng chƣa cao

- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn IPv4 đƣợc thiết kế tại thời điểm chỉ coacute caacutec mạng nhỏ biết rotilde nhau kết nối với

nhau Do vậy bảo mật chƣa phải lagrave một vấn đề đƣợc quan tacircm Song hiện nay bảo mật mạng internet trở

thagravenh một vấn đề rất lớn lagrave mối quan tacircm hagraveng đầu

2 IETF Internet Engineering Taskforce - Tổ chức tiecircu chuẩn hoaacute viết caacutec tagravei liệu tiecircu chuẩn hoaacute (RFC) phục vụ

hoạt động Internet toagraven cầu 3Multicast Cocircng nghệ cho pheacutep gửi một goacutei tin IP đồng thời tới một nhoacutem xaacutec định caacutec thiết bị mạng

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

Higravenh 2 Mocirc higravenh thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

7

- Hỗ trợ tốt hơn cho di động Thời điểm IPv4 đƣợc thiết kế chƣa tồn tại khaacutei niệm về thiết bị IP di động

Trong thế hệ mạng mới dạng thiết bị nagravey ngagravey cagraveng phaacutet triển đogravei hỏi cấu truacutec giao thức Internet coacute sự

hỗ trợ tốt hơn

8

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6

Yacute tƣởng về việc phaacutet triển giao thức Internet mới đƣợc giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 thaacuteng 7 năm 1994 trong

RFC17524 giới thiệu thủ tục IP phiecircn bản mới

Quaacute trigravenh phaacutet triển xem xeacutet sửa đổi hoagraven thiện hoacutea caacutec thủ tục Internet phiecircn bản 6 đƣợc thực hiện bởi nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF Sau nhiều năm nghiecircn cứu những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ nagravey đatilde đƣợc

định nghĩa vagrave cocircng bố năm 1998 trong một chuỗi tagravei liệu tiecircu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467 Trong đoacute nổi bật

nhất lagrave tiecircu chuẩn hoacutea địa chỉ IPv6 RFC 24605 vagrave hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6 hỗ trợ cho IPv6

đoacute lagrave RFC24616 mocirc tả một thủ tục mới phụ traacutech giao tiếp giữa caacutec node IPv6 trong một đƣờng kết nối nội bộ vagrave

RFC24637 mocirc tả ICMPv6

Cũng trong năm 1998 IETF cocircng bố hai tagravei liệu chi tiết hơn về địa chỉ IPv6 RFC23738 mocirc tả cấu truacutec địa chỉ IP

phiecircn bản 6 vagrave RFC23749 mocirc tả dạng địa chỉ IPv6 định danh toagraven cầu Trải qua thời gian dagravei điều chỉnh cả hai tagravei

liệu nagravey đƣợc thay thế cập nhật bởi hai RFC mới Đoacute lagrave RFC351310

cấu truacutec đaacutenh địa chỉ IP phiecircn bản 6 vagrave

RFC358711 mocirc tả dạng thức địa chỉ IPv6 định danh vagrave định tuyến toagraven cầu

Đồng thời rất nhiều RFC khaacutec đƣợc cocircng bố định nghĩa tiecircu chuẩn hoacutea cho những chức năng của IPv6 mocirc tả

phiecircn bản mới hỗ trợ IPv6 cho caacutec dịch vụ nhƣ DNS DHCPhellip

Thời điểm hiện nay những tiecircu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức Internet phiecircn bản 6 đatilde đƣợc hoagraven

thiện Tuy nhiecircn chuacuteng sẽ tiếp tục đƣợc sửa đổi nhằm đaacutep ứng yecircu cầu thực tế song song với việc phaacutet triển đầy

đủ những đặc tiacutenh mới trong giao thức IPv6 Nội dung cuốn saacutech nagravey mocirc tả hoạt động cơ bản IPv6 theo những tagravei

liệu RFC mới nhất hiện hagravenh Bạn coacute thể tigravem hiểu thecircm thocircng tin về tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 tại trang web của nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF (httpwwwietforghtmlchartersIPv6-charterhtml) vagrave những nhoacutem lagravem việc khaacutec

liecircn quan đến IPv6 của IETF

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới

Nếu trƣớc 2010 chủ yếu tập trung vagraveo hoạt động nghiecircn cứu thử nghiệm thigrave sau 2010 đặc biệt lagrave sau thời

điểm thế giới cạn kiệt IPv4 (thaacuteng 32011) thigrave caacutec nhagrave mạng tập trung mạnh vagraveo hoạt động triển khai mạng lƣới vagrave

cung cấp dịch vụ IPv6 chiacutenh thức

Để đaacutenh giaacute kết quả triển khai hay mức độ sẵn sagraveng với IPv6 của một mạng lƣới một quốc gia hay khu

vực caacutec tổ chức đaacutenh giaacute coacute uy tiacuten thƣờng dựa vagraveo một số tiecircu chiacute cơ bản nhƣ tỉ lệ caacutec vugraveng địa chỉ IPv6 đƣợc

quảng baacute trecircn bảng định tuyến toagraven cầu so với caacutec vugraveng địa chỉ IPv4 lƣu lƣợng Internet trao đổi trecircn IPv6 vvhellip

vagrave điacutech đến lagrave số lƣợng ngƣời sử dụng IPv6 Trong thời gian qua trƣớc caacutec nỗ lực triển khai rất tiacutech cực của toagraven

4 RFC1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

5 RFC 2460 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

6 RFC 2461 - RFC 2461 - Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)

7 RFC 2463 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)

Specification

8 RFC2373 - IP Version 6 Addressing Architecture

9 RFC2374 - An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

10 RFC3513 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture

11 RFC3587 - IPv6 Global Unicast Address Format

5

phụ traacutech khu vực Chacircu Mỹ La tin vagrave AFRINIC phụ traacutech khu vực Chacircu Phi Caacutec RIR sau khi nhận tagravei nguyecircn từ

IANA sẽ chịu traacutech nhiệm quản lyacute phacircn bổ caacutec tagravei nguyecircn đoacute trong phạm vi khu vực

Với tốc độ tiecircu thụ tagravei nguyecircn IPv4 lớn nhất trecircn toagraven cầu Chacircu Aacute ndash Thaacutei Bigravenh Dƣơng lagrave khu vực đầu tiecircn chiacutenh

thức bƣớc vagraveo giai đoạn cạn kiệt IPv4 kể từ ngagravey 1542011 khi toagraven bộ khối lƣợng địa chỉ IPv4 dự trữ của

APNIC đƣợc tiecircu thụ chỉ cograven lại duy nhất một khối 8 để phục vụ cho việc chuyển đổi sang sử dụng địa chỉ IPv6

Tiếp theo đoacute ngagravey 1492012 RIPE NCC tổ chức quản lyacute địa chỉ khu vực Chacircu Acircu vagrave Trung Đocircng thocircng baacuteo đatilde

chiacutenh thức hết IPv4 để cấp theo chiacutenh saacutech thocircng thƣờng vagrave chuyển sang chiacutenh saacutech cấp phaacutet hạn chế IPv4 từ khối

8 cuối cugraveng Muộn hơn một chuacutet caacutec khu vực khaacutec lagrave Chacircu Mỹ La tin (LACNIC) vagrave Bắc Mỹ (ARIN) đều hết

IPv4 vagraveo đầu năm 2014

Ở thời điểm hiện tại (thaacuteng 112014) chỉ cograven duy nhất khu vực Chacircu Phi (do AFRINIC quản lyacute) chƣa rơi vagraveo tigravenh

trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4

112 Hạn chế về cocircng nghệ vagrave nhƣợc điểm của IPv4

Cấu truacutec định tuyến khocircng hiệu quả

Địa chỉ IPv4 coacute cấu truacutec định tuyến vừa phacircn cấp vừa khocircng phacircn cấp Mỗi router phải duy trigrave bảng thocircng tin

định tuyến lớn đogravei hỏi router phải coacute dung lƣợng bộ nhớ lớn IPv4 cũng yecircu cầu router phải can thiệp xử lyacute nhiều

đối với goacutei tin IPv4 viacute dụ thực hiện phacircn mảnh điều nagravey tiecircu tốn CPU của router vagrave ảnh hƣởng đến hiệu quả xử

lyacute (gacircy trễ hỏng goacutei tin)

Hạn chế về tiacutenh bảo mật vagrave kết nối đầu cuối ndash đầu cuối

Trong cấu truacutec thiết kế của địa chỉ IPv4 khocircng coacute caacutech thức bảo mật nagraveo đi kegravem IPv4 khocircng cung cấp phƣơng

tiện hỗ trợ matilde hoacutea dữ liệu Kết quả lagrave hiện nay bảo mật ở mức ứng dụng đƣợc sử dụng phổ biến khocircng bảo mật

lƣu lƣợng truyền tải giữa caacutec host Nếu aacutep dụng IPSec1 lagrave một phƣơng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP mocirc higravenh

bảo mật chủ yếu lagrave bảo mật lƣu lƣợng giữa caacutec mạng việc bảo mật lƣu lƣợng đầu cuối ndash đầu cuối đƣợc sử dụng

rất hạn chế

Để giảm nhu cầu tiecircu dugraveng địa chỉ hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến cocircng nghệ biecircn dịch NAT Trong đoacute

maacutey chủ biecircn dịch địa chỉ can thiệp vagraveo goacutei tin truyền tải vagrave thay thế trƣờng địa chỉ để caacutec maacutey tiacutenh gắn địa chỉ

riecircng (private) coacute thể kết nối vagraveo mạng Internet

Mocirc higravenh sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 coacute nhiều nhƣợc điểm

- Khoacute thực hiện đƣợc kết nối điểm ndash điểm vagrave gacircy trễ Lagravem khoacute khăn vagrave ảnh hƣởng tới nhiều dạng dịch vụ

(VPN dịch vụ thời gian thực) Đối với nhiều dạng dịch vụ cần xaacutec thực port nguồn điacutech sử dụng NAT

lagrave khocircng thể đƣợc Trong khi đoacute caacutec ứng dụng mới hiện nay đặc biệt caacutec ứng dụng client-server ngagravey

cagraveng đogravei hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối ndash đầu cuối

- Việc goacutei tin khocircng đƣợc giữ nguyecircn tigravenh trạng từ nguồn tới điacutech coacute những điểm trecircn đƣờng truyền tải tại

đoacute goacutei tin bị can thiệp nhƣ vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật

1 IPSec Một cocircng nghệ cung cấp bảo mật xaacutec thực vagrave những dịch vụ an ninh khaacutec tại tầng IP

6

Nguy cơ thiếu hụt khocircng gian địa chỉ cugraveng những hạn chế của IPv4 thuacutec đẩy sự đầu tƣ nghiecircn cứu một giao thức

internet mới khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 vagrave đem lại những đặc tiacutenh mới cần thiết cho dịch vụ vagrave

cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo Giao thức Internet magrave IETF2 đatilde đƣa ra quyết định thuacutec đẩy thay thế cho

IPv4 lagrave IPv6 (Internet Protocol Version 6) giao thức Internet phiecircn bản 6 cograven đƣợc gọi lagrave giao thức IP thế hệ mới

(IP Next Generation ndash IPng) Địa chỉ Internet phiecircn bản 6 coacute chiều dagravei gấp 4 lần chiều dagravei địa chỉ IPv4 gồm 128

biacutet

113 Mục tiecircu trong thiết kế IPv6

IPv6 đƣợc thiết kế với những tham vọng vagrave mục tiecircu nhƣ sau

- Khocircng gian địa chỉ lớn hơn vagrave dễ dagraveng quản lyacute khocircng gian địa chỉ

- Hỗ trợ kết nối đầu cuối-đầu cuối vagrave loại bỏ hoagraven toagraven cocircng nghệ NAT

- Quản trị TCPIP dễ dagraveng hơn DHCP đƣợc sử dụng trong IPv4 nhằm giảm cấu higravenh thủ cocircng TCPIP cho

host IPv6 đƣợc thiết kế với khả năng tự động cấu higravenh magrave khocircng cần sử dụng maacutey chủ DHCP hỗ trợ

hơn nữa trong việc giảm cấu higravenh thủ cocircng

- Cấu truacutec định tuyến tốt hơn Định tuyến IPv6 đƣợc thiết kế hoagraven toagraven phacircn cấp

- Hỗ trợ tốt hơn Multicast3 Multicast lagrave một tugravey chọn của địa chỉ IPv4 tuy nhiecircn khả năng hỗ trợ vagrave tiacutenh

phổ dụng chƣa cao

- Hỗ trợ bảo mật tốt hơn IPv4 đƣợc thiết kế tại thời điểm chỉ coacute caacutec mạng nhỏ biết rotilde nhau kết nối với

nhau Do vậy bảo mật chƣa phải lagrave một vấn đề đƣợc quan tacircm Song hiện nay bảo mật mạng internet trở

thagravenh một vấn đề rất lớn lagrave mối quan tacircm hagraveng đầu

2 IETF Internet Engineering Taskforce - Tổ chức tiecircu chuẩn hoaacute viết caacutec tagravei liệu tiecircu chuẩn hoaacute (RFC) phục vụ

hoạt động Internet toagraven cầu 3Multicast Cocircng nghệ cho pheacutep gửi một goacutei tin IP đồng thời tới một nhoacutem xaacutec định caacutec thiết bị mạng

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

NAT NATPC PC

Public IPV4Private IPV4 Private IPV4

Kẻ xacircm

nhập

Server

Higravenh 2 Mocirc higravenh thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

7

- Hỗ trợ tốt hơn cho di động Thời điểm IPv4 đƣợc thiết kế chƣa tồn tại khaacutei niệm về thiết bị IP di động

Trong thế hệ mạng mới dạng thiết bị nagravey ngagravey cagraveng phaacutet triển đogravei hỏi cấu truacutec giao thức Internet coacute sự

hỗ trợ tốt hơn

8

12 TIgraveNH HIgraveNH TRIỂN KHAI IPV6

121 Tiecircu chuẩn hoacutea IPv6

Yacute tƣởng về việc phaacutet triển giao thức Internet mới đƣợc giới thiệu tại cuộc họp IETF 25 thaacuteng 7 năm 1994 trong

RFC17524 giới thiệu thủ tục IP phiecircn bản mới

Quaacute trigravenh phaacutet triển xem xeacutet sửa đổi hoagraven thiện hoacutea caacutec thủ tục Internet phiecircn bản 6 đƣợc thực hiện bởi nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF Sau nhiều năm nghiecircn cứu những hoạt động cơ bản của thế hệ địa chỉ nagravey đatilde đƣợc

định nghĩa vagrave cocircng bố năm 1998 trong một chuỗi tagravei liệu tiecircu chuẩn từ RFC2460 tới RFC2467 Trong đoacute nổi bật

nhất lagrave tiecircu chuẩn hoacutea địa chỉ IPv6 RFC 24605 vagrave hai thủ tục thiết yếu trong hoạt động của IPv6 hỗ trợ cho IPv6

đoacute lagrave RFC24616 mocirc tả một thủ tục mới phụ traacutech giao tiếp giữa caacutec node IPv6 trong một đƣờng kết nối nội bộ vagrave

RFC24637 mocirc tả ICMPv6

Cũng trong năm 1998 IETF cocircng bố hai tagravei liệu chi tiết hơn về địa chỉ IPv6 RFC23738 mocirc tả cấu truacutec địa chỉ IP

phiecircn bản 6 vagrave RFC23749 mocirc tả dạng địa chỉ IPv6 định danh toagraven cầu Trải qua thời gian dagravei điều chỉnh cả hai tagravei

liệu nagravey đƣợc thay thế cập nhật bởi hai RFC mới Đoacute lagrave RFC351310

cấu truacutec đaacutenh địa chỉ IP phiecircn bản 6 vagrave

RFC358711 mocirc tả dạng thức địa chỉ IPv6 định danh vagrave định tuyến toagraven cầu

Đồng thời rất nhiều RFC khaacutec đƣợc cocircng bố định nghĩa tiecircu chuẩn hoacutea cho những chức năng của IPv6 mocirc tả

phiecircn bản mới hỗ trợ IPv6 cho caacutec dịch vụ nhƣ DNS DHCPhellip

Thời điểm hiện nay những tiecircu chuẩn cơ bản cho hoạt động của giao thức Internet phiecircn bản 6 đatilde đƣợc hoagraven

thiện Tuy nhiecircn chuacuteng sẽ tiếp tục đƣợc sửa đổi nhằm đaacutep ứng yecircu cầu thực tế song song với việc phaacutet triển đầy

đủ những đặc tiacutenh mới trong giao thức IPv6 Nội dung cuốn saacutech nagravey mocirc tả hoạt động cơ bản IPv6 theo những tagravei

liệu RFC mới nhất hiện hagravenh Bạn coacute thể tigravem hiểu thecircm thocircng tin về tiecircu chuẩn hoacutea IPv6 tại trang web của nhoacutem

lagravem việc về IPv6 của IETF (httpwwwietforghtmlchartersIPv6-charterhtml) vagrave những nhoacutem lagravem việc khaacutec

liecircn quan đến IPv6 của IETF

122 Tigravenh higravenh triển khai IPv6 trecircn thế giới

Nếu trƣớc 2010 chủ yếu tập trung vagraveo hoạt động nghiecircn cứu thử nghiệm thigrave sau 2010 đặc biệt lagrave sau thời

điểm thế giới cạn kiệt IPv4 (thaacuteng 32011) thigrave caacutec nhagrave mạng tập trung mạnh vagraveo hoạt động triển khai mạng lƣới vagrave

cung cấp dịch vụ IPv6 chiacutenh thức

Để đaacutenh giaacute kết quả triển khai hay mức độ sẵn sagraveng với IPv6 của một mạng lƣới một quốc gia hay khu

vực caacutec tổ chức đaacutenh giaacute coacute uy tiacuten thƣờng dựa vagraveo một số tiecircu chiacute cơ bản nhƣ tỉ lệ caacutec vugraveng địa chỉ IPv6 đƣợc

quảng baacute trecircn bảng định tuyến toagraven cầu so với caacutec vugraveng địa chỉ IPv4 lƣu lƣợng Internet trao đổi trecircn IPv6 vvhellip

vagrave điacutech đến lagrave số lƣợng ngƣời sử dụng IPv6 Trong thời gian qua trƣớc caacutec nỗ lực triển khai rất tiacutech cực của toagraven

4 RFC1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

5 RFC 2460 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

6 RFC 2461 - RFC 2461 - Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)

7 RFC 2463 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)

Specification

8 RFC2373 - IP Version 6 Addressing Architecture

9 RFC2374 - An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

10 RFC3513 - Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture

11 RFC3587 - IPv6 Global Unicast Address Format