Tài liệu Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng ipv6

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG --------------------------------------- LÊ TUẤN HƢNG NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IPV6 Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2012 2 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 3 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................1 ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................8 LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................10 CHƢƠNG I . HIỆN TRẠNG VÀ CÁCH THIẾT LẬP BÀI TOÁN........................11 1.1 Hiện trạng về không gian địa chỉ IP ................................................................11 1.2 Tổng quan về IPv6. ..........................................................................................12 1.2.1 Không gian địa chỉ IPv6. ...........................................................................12 1.2.2. Ƣu điểm của IPv6 so với IPv4 .................................................................13 1.2.3. Cách viết địa chỉ IPv6. .............................................................................14 1.2.4. Đặc điểm các dạng địa chỉ IPv6. ..............................................................16 1.2.6 Anycast Address. .......................................................................................20 1.3. Thiết lập bài toán. ...........................................................................................21 1.3.1 Tình hình triển khai IPv6 trên toàn cầu. ....................................................22 1.3.2. Tình hình triển khai IPv6 ở Việt Nam. .....................................................23 1.4 KẾT LUẬN......................................................................................................24 CHƢƠNG II. IPv6 VÀ VẤN ĐỀ CHUYỂN ĐỔI IPv6 SANG IPv4. ....................25 2.1 Cấu trúc và đặc điểm về địa chỉ IPv6. .............................................................25 2.1.1. Tìm kiếm hàng xóm (Neighbor Discovery-ND). .....................................25 2.1.2. Tự động cấu hình địa chỉ. .........................................................................26 2.1.3. Tự động cấu hình địa chỉ có trạng thái. ....................................................27 2.1.4. Tự động cấu hình địa chỉ không trạng thái...............................................27 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 4 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 2.2. Cấu trúc gói tin IPv6. ......................................................................................30 2.2.1. IPv6 header. ..............................................................................................30 2.2.2 Cấu trúc Header chung. .............................................................................30 2.2.3 Các trƣờng trong IPv6 header ...................................................................31 2.3 Vấn đề định tuyến và kỷ thuật chuyển đổi Tunel trong IPv6. .........................34 2.3.1. Kỹ thuật chuyển đổi tunnel trong IPv6. ...................................................37 2.3.1.1. Tổng quan về cơ chế chuyển đổi. ..........................................................37 2.3.1.2. Kỹ thuật Tunneling. ...............................................................................39 CHƢƠNG III . MÔ PHỎNG CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI TUNNEL TRONG IPv6. ...........................................................................................................45 3.1. Lựa chọn công cụ (GNS3). .............................................................................45 3.1.1 Một số phần mềm mô phỏng mạng phổ biến. ...........................................45 3.1.1. Giới thiệu việc mô phỏng mạng trên GNS3 .............................................46 3.2. Quá trình mô phỏng. .......................................................................................50 3.3 Mô phỏng kết nối 2 host IPv6..........................................................................51 3.3.1. Mô hình chuyển đổi giữa hai mạng IPv4 và IPv6. ...................................51 3.3.2. Mô phỏng chuyển đổi trên công cụ GNS3 ...............................................53 3.4. Kết luận. ..........................................................................................................61 CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN ......................................................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................64 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 5 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 DANH MỤC HÌNH VẼ H ình 1.1 Gói tin gửi tới địa chỉ 14 H ình 1.2 Gói tin gửi tới địa chỉ Anycast 14 H ình 1.3 Gói tin gửi tới địa chỉ Multicast Hình 1.4 Cấu trúc địa chỉ Link-local Hình 1.5 Xem địa chỉ Link-local của máy tính Hình 1.6 Cấu trúc địa chỉ Site-local. Hình 1.7 Cấu trúc địa chỉ Multicast Address. Hình 1.8 Cấu trúc địa chỉ Anycast Address. Hình 1.9 Định dạng chung của địa chỉ IPv6 Hình 1.10 Ipv6 Việt Nam Hình 2.1 Địa chỉ IPv6 Hình 2.2 Địa chỉ link-local Hình 2.3 Cấu trúc gói tin IPv6 Hình 2.4. IPv4 herder và IPv6 herder 15 15 16 17 17 19 19 21 25 26 28 30 Hinh 2.5. Chi tiết IPv6 Header H ình 2.6 Bảng định tuyến H ình 2.7 mô hình Dual stack 31 34 36 H ình 2.8 công nghệ NAT-PT 37 Hình 2.9 Cơ chế đóng gói khi thực hiện Tunneling Hình 2.10 Cơ chế mở gói khi kết thúc Tunneling Hinh 3.1 Mô hình thử nghiệm kết nối hai host. Hình 3.2 Mô hình thử nghiệm Ipv6 Tunneling Hình 3.3 Mô phỏng bằng phần mềm GNS3. 39 40 49 50 51 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 6 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Cơ chế phân bổ địa chỉ IPv6 10 Bảng 1.2 Ví dụ về địa chỉ IPv6 Multicast. 18 Bảng 1.3 Bảng mô tả các loại địa chỉ IPv6 Multicast. 18 Bảng 2.1 Cấu trúc vùng header của IPv4 khi thực hiện Tunneling Cơ chế mở gói khi thực hiện Tunneling IPv6-overIPv4 40 Bảng 3.1 So sánh định tính của OPNET, QuaINet, OMNeT++ và NS- 2,GNS3 43 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 7 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AD ARP CIDR DHCP DNS IANA ID IETF IPv4 IPv6 ICMP NAT NBMA ND MAC MTU OSI OSPFv3 RA RS RFC RIPng SVG WAN ISP UDP TTL Administrative Distance Address Resolution Protocol Classless Inter-Domain Routing Dynamic Host Configuration Protocol Domain Name System Internet Assigned Numbers Authority Identifier Internet Engineering Task Force Internet Protocol version 4 Internet Protocol version 6 Internet Control Message Protocol Network Address Translation Non-Broadcast-Muti-Access Neighbor Discovery Media Assess Control Max Tranmission Unit Open Systems Interconnection Open Shortest Path First Version 3 Router Advertisement Router Solicitation Request For Comment Routing Information Protocol next generation Scalable Vector Graphics Wide Area Network Iternet Service Provider User Datagram Protocol Transistor – Transistor Logic Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 8 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 ĐẶT VẤN ĐỀ Một trong những vấn đề quan trọng mà kỹ thuật mạng trên thế giới đã và đang giải quyết là đối mặt với sự phát triển với tốc độ quá nhanh của mạng lƣới Internet toàn cầu. Sự phát triển này cùng với sự tích hợp dịch vụ, triển khai những dịch vụ mới, kết nối nhiều mạng với nhau, nhƣ mạng di động với mạng Internet đã đặt ra vấn đề thiếu tài nguyên dùng chung. Việc sử dụng hệ thống địa chỉ hiện tại cho mạng Internet là IPv4 đã không thể đáp ứng nổi sự phát triển của mạng Internet toàn cầu, do đó IPv6 đã ra đời. Hệ thống địa chỉ mới – IPv6 đã giải quyết đƣợc vấn đề thiếu hụt địa chỉ. Hệ thống địa chỉ IPv6 phát triển khi IPv4 đã đƣợc phát triển rộng rãi, mạng lƣới Internet hoàn thiện hoạt động tốt. Vì vậy, trong quá trình triển khai thế hệ địa chỉ IPv6, hai thế hệ mạng IPv4 và IPv6 sẽ cùng tồn tại trong một thời gian rất dài. Trong quá trình phát triển, các kết nối của IPv6 sẽ tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của IPv4. Do vậy cần có những nghiên cứu về quá trình định tuyến, phục vụ cho việc chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6 và đảm bảo không phá vỡ cấu trúc Internet cũng nhƣ làm gián đoạn hoạt động của mạng Internet. Đề tài “nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6” nhằm mục đích nghiên cứu các giao thức định tuyến, chuyển đổi từ IPv6 sang IPv4 và dùng công cụ mô phỏng mạng để mô phỏng và đánh giá các kỹ thuật định tuyến này. Chƣơng I Qua nghiên cƣ́u, tìm hiểu và biết đƣợc sự cạn kiệt của tài nguyên IPv4, Sự cần thiết của IPv6, tình hình triển khai IPv6 ở Việt Nam và trên thế giới. IPv6 có một không gian địa chỉ vô cùng lớn so với IPv4, khi IPv4 chỉ dùng 32bit địa chỉ trong khi IPv6 dùng 128bit. Trong tƣơng lai IPv6 không chỉ phục vụ cho Internet mà còn dùng cho tất cả các mạng máy tình, hệ thống viễn thông. Có thể sau này từng chiếc điều hòa, tủ lanh, Tivi hay từng chiếc công tơ điên…..cũng mang một địa chỉ IPv6 để chủ nhân của ta có thể kết nối và điều khiển và ra lệnh từ xa. Điều quan trọng hơn là Tôi thấy đƣợc ƣu nhƣợc điểm IPv6 so với IPv4 và để có thể từng bƣớc triển khai thay thế dần mạng IPv4 bằng IPv6. Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 9 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 Chƣơng II Nghiên cƣ́u về IPv6, từng cấu trúc, đặc điểm, các trƣờng và vấn đề định tuyến. Kỷ thuật chuyển đổi Tunneling cơ chế đóng gói tin khi thực hiện Tunneling, cơ chế mở gói khi kết thúc tunneling. Chƣơng III Tìm hiểu và so sánh các phần mềm giả lập, ƣu nhƣợc điểm của nó và GNS3 là phần mềm đƣợc chọn để mô phỏng, mô phỏng giữa việc kết nối hai host trực tiếp với nhau bằng địa chỉ IPv6 thông qua router. Và kỷ thuật Tunneling đã đƣợc thể hiện rõ hơn trong trƣơng trình mô phỏng giữa một Công ty sử dụng IPv6 trên tài nguyên IPv4. Thái Nguyên, ngày 15 tháng 09 năm 2012 Học viên: Lê Tuấn Hƣng Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 10 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chƣơng trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trƣờng Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông - Đại Học Thái Nguyên. Trƣớc hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trƣờng Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông - Đại Học Thái Nguyên, Đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Lê Quang Minh, Thầy đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hƣớng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông- Đại Học Thái Nguyên đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận đƣợc những đóng góp quí báu của quý thầy cô và các bạn. Lời cảm ơn sau cùng tôi xin dành cho gia đình và những ngƣời bạn đã hết lòng quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này! Tôi xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên Tháng 9 năm 2012 Học Viên : Lê Tuấn Hƣng Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 11 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 CHƢƠNG I . HIỆN TRẠNG VÀ CÁCH THIẾT LẬP BÀI TOÁN 1.1 Hiện trạng về không gian địa chỉ IP Internet đã và đang phát triển với tốc độ khủng khiếp, theo tính toán của giới chuyên môn, mạng Internet hiện nay đang kết nối hàng trăm site với nhau, với hàng trăm triệu host. Trong trƣơng lai không xa, những con số này không chỉ dừng lại ở đó. Sự phát triển nhanh chóng này đòi hỏi phải kèm theo sự mở rộng, nâng cấp không ngừng của cơ sở hạ tầng mạng cũng nhƣ công nghệ sử dụng. Bƣớc sang những năm đầu của thế kỷ XXI, ứng dụng Internet phát triển nhằm cung cấp cho ngƣời dùng notebook, modem và thậm chí nó còn thâm nhập vào nhiều ứng dụng khác nhƣ TV… Để có thể đƣa ra những khái niệm mới dựa trên cở sở TCP/IP này thành hiện thực, ICP/IP phải mở rộng. Nhƣng có một thực tế mà không chỉ giới chuyên môn mà ngay cả các ISP cũng nhận thức đƣợc đó là tài nguyên mạng ngày càng hạn hẹp.Việc phát triển về thiết bị, cơ sở hạ tầng, nhân lực…không phải là một khó khăn lớn. Vấn đề ở đây là địa chỉ IP, không gian địa chỉ IP ngày càng cạn kiệt, càng về sau thì địa chỉ IP (IPv4) càng không thể đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng đó. Bƣớc tiến quan trọng mang tính chiến lƣợc đối với kế hoạch mang tính mở rộng này là việc nghiên cứu cho ra đời một thế hệ sau của giao thức IP, đó chính là IPv6. Xuất phát điểm của IPv6 có tên gọi là IPng (Internet Protocol Next Generation) là một phiên bản mới của IP, đƣợc thiết kế để thay cho giao thức IP đang đƣợc sử dụng rộng rãi hiện nay là IPv4. Quan điểm chính khi thiết kế IPv6 là từng bƣớc thay thế IPv4, không tạo ra sự biến động lớn đối với hoạt động của mạng Internet nói chung và của từng dịch vụ Internet nói riêng, đảm bảo đƣợc tính tƣơng thích tuyệt đối với mạng Internet hiện nay, những chức năng đã đƣợc kiểm duyệt trong IPv4 vẫn đƣợc duy trì trong IPv6. Chức năng không sử dụng trong IPv4 sẽ bị loại bỏ và đồng thời triển khai một số chƣc năng mới liên quan đến địa chỉ, bảo mật và triển khai các dịch vụ mới [6, 11]. Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 12 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 1.2 Tổng quan về IPv6. 1.2.1 Không gian địa chỉ IPv6. Ipv4 có 32 bit địa chỉ với khả năng lý thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 232 =4 294 967 296 địa chỉ. Còn Ipv6 có 128 bit địa chỉ hơn 4 lần so với Ipv4 nhƣng khả năng lý thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 2128 =340 282 366 920 463 463 374 607 431 768 211 456 địa chỉ, nhiều hơn không gian địa chỉ của Ipv4 là khoản 8 tỷ tỷ tỷ lần vì 232 lấy tròn số là 4. 109 còn 2128 lấy tròn số là 340. 1036. Đây là không gian địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ cho internet mà còn cho tất cả các mạng máy tính, hệ thống viễn thông, trong tƣơng lai có thể từng chiếc điều hoà tủ lạnh, máy giặt, công tơ điện và các thiết bị của từng gia đình một cũng sẽ mang một địa chỉ IPv6 để chủ nhân của chúng có thể kết nối, kiểm soát và ra lệnh từ xa. Nhu cầu hiện tại chỉ cần 15% không gian địa chỉ IPv6 còn 85% dự phòng trong tƣơng lai. Không gian địa chỉ IPv6 đƣợc chia trên cơ sở các bí t đầu trong địa chỉ, đƣợc gọi là tiền tố định dạng. Cơ chế phân bổ địa chỉ nhƣ sau [10]: Bảng 1.1 Cơ chế phân bổ địa chỉ IPv6 Phân bổ Tiền tố 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 0000 001 1/128 NSAP Dự phòng cho địa chỉ IPX 0000 010 1/128 Chƣa cấp phát 0000 011 1/128 Chƣa cấp phát 0000 1 1/32 Chƣa cấp phát 0001 1/16 Địa chỉ Global Unicast có 001 1/8 thể tích hợp Chƣa cấp phát 010 1/8 Chƣa cấp phát 011 1/8 Địa chỉ dựa trên vị trí địa lý (Hiện đã loại bỏ) 100 1/8 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 13 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 Chƣa cấp phát 101 1/8 Chƣa cấp phát 110 1/8 Chƣa cấp phát 1110 1/16 Chƣa cấp phát 1111 0 1/32 Chƣa cấp phát 1111 10 1/64 Chƣa cấp phát 1111 110 1/128 Chƣa cấp phát 1111 1110 0 1/512 Địa chỉ link local 1111 1110 10 1/1024 Địa chỉ site local 1111 1110 11 1/1024 Địa chỉ multicast 1111 1111 1/256 1.2.2. Ưu điểm của IPv6 so với IPv4 IPv4 hỗ trợ trƣờng địa chỉ 32 bit do đó IPv4 ngày nay hầu nhƣ không còn đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng của mạng Internet. Hai vấn đề lớn mà IPv4 đang phải đối mặt là việc thiếu hụt các địa chỉ, đặc biệt là không gian địa chỉ tầm trung (lớp B). Thêm vào đó nhu cầu tự động cấu hình (Auto-Config) ngày càng trở nên cần thiết. Ngày càng có nhiều thiết bị tế bào và các dịch vụ mới, “liên tục kết nối, liên tục xuất hiện”, và điện thoại thời gian thực sự là lý đo để 3GPP và 3GPP2 lựa chọn phiên bản IPv6 cho mạng vô tuyến, trong đó có mạng truy nhập vô tuyến (RAN), mạng lõi (CN), do IPv6 có những ƣu điểm có thể giải quyết đƣợc sự hạn chế khi triển khai IPv4: -Mở rộng không gian địa chỉ: IPv6 mở rộng không gian địa chỉ từ 32 bit lên 128 bit, cho phép phân chia địa chỉ theo cấu trúc phân cấp để đơn giản hóa việc cấp địa chỉ và định tuyến. Nó đƣa ra phƣơng thức mới tự động cấu hình địa chỉ và tự động xây dựng một phép kiểm tra tính duy nhất của định chỉ IP. Ngoài ra IPv6 còn đƣa ra khái niêm “phạm vi” trong địa chỉ Unicast và khái niệm đia chỉ anycast dùng để giửi các gói tin đến một tập hợp các node mạng. Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 14 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 -Đơn giản hóa định dạng Header địa chỉ: Một vài trƣờng trong định dạng Header địa chỉ các gói tin IPv4 sẽ bị loại bỏ hoặc đƣa vào Header nhằm mục đích giảm thiểu các chi phí cũng nhƣ băng thông trong việc sử lý các định dạng Header địa chỉ IPv6 trong các trƣờng hợp chung. -Cải thiện việc hỗ trợ cho các định dạng mở rộng: Bổ sung nhiều định dạng Header địa chỉ mở rộng tùy chọn, điều này cho phép thêm các chức năng mạng mới. -Khả năng đánh nhãn nguồn dữ liệu: hỗ trợ nhiều dạng truyền dẫn theo yêu cầu nhƣ Video thời gian thực. -Hỗ trợ khả năng xác thực, tính bảo mật, tính toàn vẹn dữ liệu tại mức mạng. -IPv6 còn hỗ trợ tính di động: với tính năng này, mạng IPv6 dễ dàng cho phép ngƣời sử dụng truy cập mạng từ bất kỳ đâu mà không cần thay đổi địa chỉ IP của mình [22]. 1.2.3. Cách viết địa chỉ IPv6. Ví dụ 1 địa chỉ IPv4 : 192.168.25.234 Địa chỉ IPv4 trên ta phân ra làm 4 vùng, lấy mỗi vùng chia cho 16, ghi kết quả đạt đƣợc và cả số dƣ. 192 : 16 = 12 dƣ 0 168 : 16 = 10 dƣ 8 25 : 16 = 1 dƣ 9 234 : 16 = 14 dƣ 10 So sánh với giá trị HEX : A = 10; B = 11; C = 12; D = 13; E = 14; F = 15 Ta ghép kết quả và số dƣ lại, kết quả đứng trƣớc và số dƣ đứng sau, ta đƣợc kết quả nhƣ sau : C0A8:19EA => Địa chỉ IPv6 của 192.168.25.234 là C0A8:19EA Vì đ/c IPv4 chỉ có 32bit, trong khi đ/c IPv6 là 128bit, ta còn thiếu 96bit. 96bit này là 1 dãy số 0. Do đó, để ghi chính xác, ta có 2 cách ghi nhƣ sau : + Cách ghi đầy đủ : 0000:0000:0000:0000:0000:0000:C0A8:19EA + Cách ghi rút gọn : ::C0A8:19EA Bây giờ ta làm ngƣợc lại. Khi có 1 địa chỉ IPv6 và ta muốn biết địa chỉ IPv4 của nó, thì ta làm nhƣ sau : Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 15 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 C0 = (12 x 16) + 0 = 192 A8 = (10 x 16) + 8 = 168 19 = (1 x 16) + 9 = 25 EA = (14 x 16) + 10 = 234 => Địa chỉ IPv4 là : 192.168.25.234 Địa chỉ IPv6 dài 128 bit (16 octet), khi viết, mỗi nhóm octet (16 bit) đƣợc biểu diễn thành một số nguyên không dấu, mỗi số đƣợc viết dƣới dạng hệ số hexa và đƣợc phân tách thành hai dấu chấm(:). VD: fec0:ba23:ca38:3214:5345:abcd:fe45:4256 Với sự phức tạp của địa chỉ IPv6, ngƣời dùng sẽ khó khăn trong việc viết và nhớ chúng. Do vậy việc sử dụng tên miền sẽ đƣợc đẩy mạnh và các địa chỉ sẽ chỉ đƣợc sử dụng trong các giao thức mạng và định tuyến. Trên thực tế các địa chỉ IPv6 thƣờng có nhiều chữ số 0 trong một địa chỉ, ví dụ nhƣ: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200c:423a. Do đó cơ chế nén địa chỉ đƣợc dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa chỉ dạng này. Ta không cần viết các số không ở đầu mỗi nhóm, ví dụ 0 thay cho 0000, và 8 thay cho 0008. Địa chỉ trên sẽ trở thành 1080:0:0:0:8:800:200c:423a. Hơn nữa ta có thể sử dụng ký hiệu :: để chỉ một chuỗi số 0. Địa chỉ trên sẽ trở thành 1080::8:800:200c:423a. Tuy nhiên ký hiệu trên chỉ đƣợc sử dụng một lần trong một địa chỉ. Do địa chỉ IPv6 có độ dài cố định, ta có thể tính đƣợc số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn. Ta có thể áp dụng ở đầu, hay giữa hay ở cuối các địa chỉ. Cách viết này đặc biệt có lợi khi biểu diễn các địa chỉ multicast, loopback, hay các địa chỉ chƣa chỉ định. VD: Địa chỉ multicast ff01:0:0:0:0:0:0:43 ff01::43. Địa chỉ loopback 0:0:0:0:0:0:0:1 ::1 Địa chỉ chƣa chỉ định 0:0:0:0:0:0:0:0 :: Một kiểu địa chỉ khác là địa chỉ IPv6 nhúng địa chỉ IPv4, nhƣ ::10.0.0.1 Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 16 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 Tiền tố địa chỉ IPv6 đƣợc biểu diễn theo cú pháp CIDR nhƣ IPv4 nhƣ sau: IPv6adress/prefix length. Trong đó IPv6-adress là bất kỳ biểu diễn địa chỉ nào, còn prefix length là độ dài tiền tố theo bit. VD: biểu diễn mạng con có tiền tố 64 bit: fe80::36/64. 1.2.4. Đặc điểm các dạng địa chỉ IPv6. IPv6 có 3 dạng địa chỉ: unicast, multicast, và anycast. Địa chỉ IPv6 đƣợc chia ra thành 3 loại chính sau đây : * Unicast Address: Unicast Address dùng để xác định một interface trong phạm vi các Unicast Address. Gói tin ( Packet) có đích đến là Unicast Address sẽ thông qua Routing để chuyển đến 1 interface duy nhất. H ình 1.1 Gói tin gửi tới địa chỉ * Anycast Address: Anycast Address dùng để xác định nhiều Interfaces. Tuy vậy, ( Packet) có đích đến là Anycast Address sẽ thông qua Routing để chuyển đến một interface trong số các interface có cùng Anycast Address, thông thƣờng là interface gần nhất. Chữ “gần nhất” ở đây đƣợc xác định thông qua giao thức định tuyến đang sử dụng. H ình 1.2 Gói tin gửi tới địa chỉ Anycast Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 17 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 * Multicast Address: Multicast Address dùng để xác định nhiều interfaces. Packet có đích đến là Multicast Address sẽ thông qua Routing để chuyển đến tất cả các interfaces có cùng Multicast Address. Trong IPv6 địa chỉ Broadcast đã bị loại bỏ và đƣợc thay bằng địa chỉ Multicast [10]. H ình 1.3 Gói tin gửi tới địa chỉ Multicast. 1.2.4.1. Unicast Address. a) Global Unicast Address. Địa chỉ này đƣợc các ISP cấp cho ngƣời sử dụng có nhu cầu kết nối Internet. Global Unicast Address giống nhƣ địa chỉ Public của IPv4. b) Link-local Addresses. Đây là loại địa chỉ dùng cho các host khi chúng muốn giao tiếp với các host khác trong cùng mạng LAN. Tất cả IPv6 của các interface đều có địa chỉ link local. Hình 1.4 Cấu trúc địa chỉ Link-local Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 18 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 Theo ( hình 1.4): + 10 bits đầu là giá trị cố định 1111 1110 10 (Prefix FE80::/10) + 54 bits kế tiếp có giá trị bằng 0. + 64 bits cuối : là địa chỉ của interface. + Kết luận : Trong Link Local Address: 64 bit đầu là giá trị cố định không thay đổi. Tƣơng ứng với prefix là FE80::/10. Vào cmd, gõ lệnh “netsh interface ipv6 show addresses” để xem giá trị LinkLocal Address. Hình 1.5 Xem địa chỉ Link-local của máy tính. Có một lƣu ý là Router không thể chuyển bất kỳ nguồn hoặc đị a gói tin nào có địa chỉ chỉ đích là Link Local Addresses. c) Site-local Addresses: Site-Local Addresses đƣợc sử dụng trong hệ thống nội bộ (Intranet) tƣơng tự các địa chỉ Private IPv4 (10.X.X.X, 172.16.X.X, 192.168.X.X). Phạm vi sử dụng Site - Local Addresses là trong cùng 1 Site. Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 19 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 Hình 1.6 Cấu trúc địa chỉ Site-local. Theo hình 1.6 + 10 bits đầu là giá trị cố định 1111 1110 11 (Prefix FEC0::/10). + 38 bits kế tiếp toàn bộ là bit 0. + 16 bits kế tiếp là giá trị Subnet ID. + 64 bits cuối là địa chỉ của interface. + Kết luận:Trong Site –Locast Addresses:10 bit đầu là giá trị cố định không thay đổi. Tƣơng ứng với prefix là FEC0::/10 1.2.4.2 Multicast Address. Trong địa chỉ IPv6 không còn tồn tại khái niệm địa chỉ Broadcast. Mọi chức năng của địa chỉ Broadcast trong IPv4 đƣợc đảm nhiệm thay bởi địa chỉ IPv6. Multicast. Hình 1.7 Cấu trúc địa chỉ Multicast Address. + Địa chỉ IPv6 Multicast đƣợc định nghĩa với prefix là FF::/8. + Từ FF00:: đến FF0F:: là địa chỉ dành riêng đƣợc quy định bởi IANA để sử dụng cho mục đích multicast. Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B 20 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu và mô phỏng kỹ thuật định tuyến trong mạng IPv6 + Octet thứ hai chỉ ra cờ (flag) và vi phạm vi (Scope) của địa chỉ multicast. Flag xác định thời gian sống của địa chỉ. Có 2 giá trị của flag: Flag = 0 : Địa chỉ multilcast vĩnh viễn. Flag = 1 : Địa chỉ multilcast tạm thời. Scope chỉ ra phạm vi hoạt động của địa chỉ. Có 7 giá trị của Scope: Scope = 1 : Interface-local Scope = 2 : Link-local Scope = 3 : Subnet-local Scope = 4 : Admin-local Địa chỉ FF02::/16 Scope = 5 : Site-local Scope = 8 : Organization Scope = E : Global Bảng 1.2 Ví dụ về địa chỉ IPv6 Multicast. Loại Phạm vi Vĩnh viễn Link-local FF08::/16 Vĩnh viễn Organization FF14::/16 Tạm thời Admin-local FF1E::/16 Tạm thời Global (toàn cầu) Ngoài ra địa chỉ IPv6 Multicast còn có quy định giá trị của các bit cuối để xác định đối tƣợng thuộc phạm vi của Multicast Address. Bảng 1.3 Bảng mô tả các loại địa chỉ IPv6 Multicast. Địa chỉ Các bit cuối Đối tƣợng Phạm vi FF02::1 1 Tất cả các node Link-local FF03::2 2 Tất cả các Router FF04::9 9 Tất cả các RIP Router Admin-local FF02::1:FFXX:XXXX FFXX:XXXX Các Solicited-node Link-local FF05::101 101 Tất cả NTP server Site-local Subnet-local FF02::1:FFXX:XXXX là dạng địa chỉ Multicast với vai trò là các Solicitednode (thay cho ARP của IPv4) dùng để phân giải địa chỉ IPv6 thành địa chỉ MAC của các node trong cùng 1 vùng (ở đây vùng trong ví dụ là Link-local). 1.2.6 Anycast Address. Anycast là địa chỉ hoàn toàn mới trong IPv6. Còn đƣợc gọi là địa chỉ One-tonearest (một đến gần nhất). Học viên : Lê Tuấn Hưng Lớp CK09B