Tài liệu Tìm hiểu ip v6 ,tìm hiểu mô hình tcpip và so sánh với mô hình osi

KHOA KINH TẾ VÀ QUẢN TRỊ KINH DOANH  TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN MÔN MẠNG MÁY TÍNH TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU IP V6 ,TÌM HIỂU MÔ HÌNH TCP/IP VÀ SO SÁNH VỚI MÔ HÌNH OSI. GVHD: Vũ Minh Cường MỞ ĐẦU Đứng trước sự phát triển mạnh mẽ của CNTT đặc biệt là trong lĩnh vực mạng máy tính thì ngoài việc giải quyết vấn đề về lưu lượng cho mạng thì địa chỉ của các thiết bị mạng như địa chỉ của các máy tính, máy in, mail server, web server, dịch vụxDSL, dịch vụ Internet qua đường cáp truyền hình (IPTV), phát triển các mạng giáo dục, game trực tuyến, thiết bị di động tham gia vào mạng Internet, truyền tải thoại, audio, video trên mạng… là một trong những vấn đề nan giải cần phải được quan tâm thực sự. Phiên bản IPv6 là một phiên bản địa chỉ của Internet. IPv6 được thiết kế với hy vọng khắc phục những hạn chế vốn có của địa chỉ IPv4 như hạn chế về không gian địa chỉ, cấu trúc định tuyến và bảo mật, đồng thời đem lại những đặc tính mới thỏa mãn các nhu cầu dịch vụ của thế hệ mạng mới như khả năng tự động cấu hình mà không cần hỗ trợ của máy chủ DHCP, cấu trúc định tuyến tốt hơn, hỗ trợ tốt hơn cho multicast, hỗ trợ bảo mật và cho di động tốt hơn. 2 MỞ ĐẦU........................................................................................................................2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IP V6......................................................4 1.1 NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI ĐỊA CHỈ IPV6..............................................4 1.2 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP V6....................................................................5 1.2.1 Đặc điểm của IP V6..............................................................................5 1.2.2 Biểu diễn địa chỉ IP V6........................................................................7 1.2.3 PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ IPV6..............................................................8 1.2.3.1 Địa chỉ unicast (truyền thông đơn hướng):.................................8 1.2.3.2 ĐỊA CHỈ MULTICAST..............................................................11 1.2.4 LỰA CHỌN ĐỊA CHỈ MẶC ĐỊNH TRONG IPV6.......................12 1.2.5 ĐẶC TÍNH CỦA ĐỊA CHỈ IPV6.....................................................13 CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU MÔ HÌNH TCP/IP...........................................................15 2.1 MÔ HÌNH TCP/IP LÀ GÌ ?....................................................................15 2.2 VAI TRÒ CỦA TCP Và IP.....................................................................15 2.3 CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA TCP/IP..........................................16 2.4 CÁC TẦNG TRONG MÔ HÌNH TCP/IP.............................................17 CHƯƠNG 3: SO SÁNH TCP/IP VÀ OSI.................................................................18 3.1 BẢY TẦNG (LỚP) CỦA MÔ HÌNH OSI..............................................18 3.2 ĐIỂM GIỐNG NHAU GIỮA OSI VÀ TCP/IP LÀ GÌ?.......................19 3.3 TCP/IP và OSI KHÁC NHAU NHƯ THẾ NÀO?.................................20 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IP V6 1.1 NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI ĐỊA CHỈ IPV6 IPv4 có khá nhiều nhược điểm, trong đó quan trọng nhất là việc không gian địa chỉ IPv4 đang cạn kiệt. Điều này dẫn đến tất yếu phải ra đời một thế hệ địa chỉ mới giải quyết được những nhược điểm của IPv4, đó là IPv6. Thế hệ địa chỉ IPv6 không những giải quyết được những vấn đề của IPv4 mà còn cung cấp thêm một số ưu điểm:  Không gian địa chỉ lớn.  Khả năng mở rộng về định tuyến. Đồ án Tìm hiểu IPv6 và Cấu hình chuyển đổi giao tiếp từ IPv6 sang IPv4  Hổ trợ tốt hơn truyền thông nhóm (truyền thông nhóm là một tùy chọn của địa chỉ IPv4, tuy nhiên khả năng hổ trợ và tính khả dụng chưa cao).  Hỗ trợ end to end dễ dàng hơn và loại bỏ hoàn toàn công nghệ NAT.  Không cần phải phân mảnh, không cần trường kiểm tra phần đầu.  Bảo mật: do IPv6 hỗ trợ IPsec, nó làm cho các nút mạng IPv6 trở nên an toàn hơn (thực ra IPsec có thể hoạt động được với cả IPv4 và IPv6).  Tự động cấu hình: Đơn giản hơn trong việc cấu hình địa chỉ IP cho các thiết bị bằng việc sử dụng địa chỉ IPv6. IPv6 có khả năng tự động cấu hình mà không cần máy chủ DHCP như trong mạng sử dụng địa chỉ IPv4. Tính di động: cho phép hỗ trợ các nút mạng sử dụng địa chỉ IP di động (thời điểm IPv4 được thiết kế, chưa tồn tại khái niệm về IP di động. Nhưng thế hệ mạng mới thì dạng thiết bị này ngày càng phát triển, đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet phải hổ trợ tốt hơn.)  Hoạt động: trường phần đầu IPv4 làm thay đổi kích thước của gói tin IP và thường bị bỏ đi không tính đến. Do các bộ đính tuyến thường chuyển hướng hoặc từ chối các gói khi nó bận. Đây chính là lý do ta không triển khai IPsec 4 trên nền IPv4. Các bộ định tuyến IPv6 hoạt động khác giựa trên cách xử lý khác đối với địa chỉ IP và các tuyến. Gói tin IPv6 có hai dạng phần đầu: phần đầu cơ bản (basic phần đầu) và phần đầu mở rộng (extension phần đầu). Phần đầu cơ bản có chiều dài cố định 40 bytes, chứa những thông tin cơ bản trong xử lý gói tin IPv6, thuận tiện hơn cho việc tăng tốc xử lý gói tin. Những thông tin liên quan đến dịch vụ mở rộng kèm theo được chuyển hẳn tới một phân đoạn khác gọi là phần đầu mở rộng.  Chi phí: giảm giá thành về công tác quản lý, tăng độ an ninh, hoạt động tốt hơn, cần ít tiền hơn để đăng ký địa chỉ IP. Các chi phí này sẽ cân bằng chi phí cho việc chuyển từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6 1.2 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP V6 Địa chỉ IPv6 có chiều dài gấp bốn lần chiều dài địa chỉ IPv4, gồm 128 bits. IPv6 là phiên bản kế thừa của IPv4, thường được biểu diễn ở dạng hexadecimal. 1.2.1 Đặc điểm của IP V6 Trong IPv6 giao thức Internet được cải tiến một cách rộng lớn để thích nghi được sự phát triển không biết trước được của Internet. Định dạng và độ dài của những địa chỉ IP cũng được thay đổi với những gói định dạng. Những giao thức liên quan, như ICMP cũng đựơc cải tiến. Những giao thức khác trong tầng mạng như ARP, RARP, IGMP đã hoặc bị xoá hoặc có trong giao thức ICMPv6. Những giao thức tìm đường như RIP, OSPF cũng được cải tiến khả năng thích nghi với những thay đổi này. Những chuyên gia truyền thông dự đoán là IPv6 và những giao thức liên quan với nó sẽ nhanh chóng thay thế phiên bản IP hiện thời. Thế hệ mới của IP hay IPv6 có những ưu điểm như sau: a.Không gian địa chỉ lớn: 5 IPv6 có địa chỉ nguồn và đích dài 128 bít. Mặc dù 128 bít có thể tạo hơn 3,4*10 38 tổ hợp, không gian địa chỉ của IPv6 được thiết kế dự phòng đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Các địa chỉ hiện đang phân bổ để sử dụng chỉ chiếm một lượng nhỏ và vẫn còn thừa rất nhiều địa chỉ sẵn sàng cho sử dụng trong tương lai. Với không gian địa chỉ lớn này, các kỹ thuật bảo tồn địa chỉ như NAT sẽ không còn cần thiết nữa. b. Tăng sự phân cấp địa chỉ: Các địa chỉ toàn cục của Ipv6 được thiết kế để tạo ra một hạ tầng định tuyến hiệu quả, phân cấp và có thể tổng quát hóa dựa trên sự phân cấp thường thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế. Trên mạng internet dựa trên IPV6, các router mạng xương sống(backbone) có số mục trong bảng định tuyến nhỏ hơn rất nhiều. c.Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host: IPv6 sử dụng 64 bit sau cho địa chỉ Host, trong 64 bit đó có cả 48 bit là địa chỉ MAC của máy, do đó, phải đệm vào đó một số bit đã được định nghĩa trước mà các thiết bị định tuyến sẽ biết được những bit này trên subnet. Bằng cách này, mọi máy trạm sẽ có một Host ID duy nhất trong mạng. d. Khuôn dạng phần đầu đơn giản hóa Phần đầu của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng cách chuyển các trường không quan trọng và các trường lựa chọn sang các phần đầu mở rộng được đặt phía sau của phần đầu IPv6. Khuôn dạng phần đầu mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các bộ định tuyến. e.Tự cấu hình địa chỉ Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình địa chỉ stateful như khả năng cấu hình server DHCP và tự cấu hình địa chỉ không trạng thái(stateless) (không có server DHCP). Với tự cấu hình địa chỉ dạng không trạng thái, các trạm trong liên kết tự động cấu hình chúng với địa chỉ IPv6 của liên kết (địa chỉ cục bộ liên kết) và với địa chỉ rút ra từ tiền tổ được quảng bá bởi bộ định tuyến cục bộ. Thậm chí nếu không có bộ định tuyến, các trạm trên 6 cùng một liên kết có thể tự cấu hình chúng với các địa chỉ cục bộ liên kết và giao tiếp với nhau mà không phải thiết lập cấu hình thủ công. f. Khả năng xác thực và bảo mật an ninh: Tích hợp sẵn trong thiết kế ipv6 giúp triển khai dễ dàng đảm bảo sự tương tác lẫn nhau giữa các nút mạng. g.Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS: Lưu thông trên mạng được phân thành các luồng cho phép xử lý mức ưu tiên khác nhau tại các bộ định tuyến. h. Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động: Khả năng IP di động tận đụng được các ưu điểm của ipv6 so với ipv4i. i. Khả năng mở rộng: Thiết kế của ipv6 có sự dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng thời dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu. 1.2.2 Biểu diễn địa chỉ IP V6 Địa chỉ IPv6 được viết hoặc theo 128 bits nhị phân, hoặc thành một dãy chữ số hexa. Tuy nhiên, nếu viết một dãy số 128 bits nhị phân thì không thuận tiện, và để nhớ chúng thì không thể. Do vậy, địa chỉ IPv6 thường được biểu diễn dưới dạng một dãy chữ số hexa. + Mặc dù là địa chỉ IP ngay cả khi ở trong định dạnh hệ số đếm 16, vẫn rất dài, nhiều chữ số 0 trong một địa chỉ. Ví dụ: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A Do đó cơ chế nén địa chỉ được dùng để biểu diễn dễ dàng hơn các loại địa chỉ dạng này. Ta không cần viết các số 0 ở đầu các nhóm, nhưng những số 0 bên trong thì không thể xoá. 7 Sự rút gọn địa chỉ (Abbreviated Address) Hơn nữa ta có thể sử dụng ký hiệu :: để chỉ một chuỗi các số 0. Tuy nhiên ký hiệu trên chỉ được sử dụng một lần trong một địa chỉ. Địa chỉ IP có độ dài cố định, ta có thể tính được số các bit 0 mà ký hiệu đó biểu diễn. Ta có thể áp dụng ở đầu hay ở cuối địa chỉ. Cách viết này đặc biệt có lợi khi biểu diễn các địa chỉ truyền thông nhóm, vòng lặp hay các điạ chỉ chưa chỉ định. Sự rút gọn địa chỉ có số 0 liên tiếp Việc khôi phục lại sự rút gọn địa chỉ là rất đơn giản: thêm số 0 vào cho đến khi nhận được địa chỉ nguyên bản (4 chữ số trong 1 phần, 32 chữ số trong một địa chỉ). IP V6 cho phép giảm lớn địa chỉ và được biểu diễn theo ký pháp CIDR. Ví dụ: Biểu diễn mạng con có độ dài tiền tố 80 bít: Địa chỉ CIDR ( CIDR Address) 1.2.3 PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ IPV6 Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của IPV6 là mở rộng cấu trúc địa chỉ. với thiết kế mới, IPV6 cho phép tăng chiều dài một đỉa chỉ IP từ 32bit lên 128 bits.với kiến trúc địa chỉ mới này,không gian địa chỉ tăng lên tới 1 con số vô cùng lớn.Theo cách thức gói tin được gửi đến đích,IPv6 có 3 loại địa chỉ sau: 1.2.3.1 Địa chỉ unicast (truyền thông đơn hướng): 8 Unicast mở nhiều kết nối tới các máy tính khách hàng Những dạng địa chỉ thuộc loại truyền thông đơn hướng a. Địa chỉ đặc biệt: IPv6 sử dụng hai địa chỉ đặc biệt sau đây trong giao tiếp. Địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0 hay còn được viết "::" là loại địa chỉ “không định danh” được nút mạng IPv6 sử dụng để thể hiện rằng hiện tại nó không có địa chỉ. Địa chỉ “::” được sử dụng làm địa chỉ nguồn cho các gói tin trong quy trình hoạt động của một nút mạng IPv6 khi tiến hành kiểm tra xem có một nút mạng nào khác trên cùng đường kết nối đã sử dụng địa chỉ IPv6 mà nó đang dự định dùng hay chưa. Địa chỉ này không bao giờ được gắn cho một giao diện hoặc được sử dụng làm địa chỉ đích. Địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0:1 hay "::1" được sử dụng làm địa chỉ xác định giao diện vòng lặp, cho phép một nút mạng gửi gói tin cho chính nó, tương đương với địa chỉ 127.0.0.1 của IPv4. Các gói tin có địa chỉ đích ::1 không bao giờ được gửi trên đường kết nối hay chuyển tiếp đi bởi bộ định tuyến. Phạm vi của dạng địa chỉ này là phạm vi nút mạng. b. Địa chỉ phục vụ cho giao tiếp trên một đường kết nối (địa chỉ Link-local) Link-local là loại địa chỉ phục vụ cho giao tiếp nội bộ, giữa các nút mạng IPv6 trên cùng một Ethernet. IPv6 được thiết kế với tính năng “plug-and9 play”, là khả năng cho phép thiết bị IPv6 tự động cấu hình địa chỉ và các tham số phục vụ cho giao tiếp bắt đầu từ trạng thái chưa có thông tin cấu hình nào. Tính năng đó có được vì nút mạng IPv6 luôn có khả năng tự động cấu hình nên một dạng địa chỉ sử dụng cho giao tiếp nội bộ. Đó chính là địa chỉ Linklocal. Địa chỉ Link-local luôn được nút mạng IPv6 cấu hình một cách tự động, khi bắt đầu hoạt động, ngay cả khi không có sự tồn tại của mọi dạng địa chỉ truyền thông đơn hướng khác. Địa chỉ này có phạm vi trên một đường kết nối (một Ethernet), phục vụ cho giao tiếp giữa các nút mạng lân cận. Một nút mạng IPv6 có thể tự động cấu hình địa chỉ Link-local là do nút mạng IPv6 có khả năng tự động cấu hình 64 bits định danh giao diện. Địa chỉ Link-local được tạo nên từ 64 bits định danh giao diện (Interface ID) và một tiền tố (prefix) quy định sẵn cho địa chỉ Link-local là FE80::/10. Cấu trúc địa chỉ Link-local: khi không có bộ định tuyến, các nút mạng IPv6 trên một đường kết nối sẽ sử dụng địa chỉ Link-local để giao tiếp với nhau. Phạm vi của dạng địa chỉ này là trên một đường kết nối. Địa chỉ Link-local bắt đầu bởi 10 bits tiền tố FE 80::/10, theo sau bởi 54 bits 0. 64 bits còn lại là định danh giao diện (Interface ID). c. Địa chỉ phục vụ cho giao tiếp phạm vi một mạng (địa chỉ site-local) Địa chỉ IPv6 có ý nghĩa giống địa chỉ IPv4 (private), địa chỉ IPv6 được thiết kế với mục đích sử dụng trong phạm vi một mạng. Khi đó bộ định tuyến IPv6 không chuyển tiếp gói tin có địa chỉ site-local ra khỏi phạm vi mạng riêng. Do vậy, một vùng địa chỉ site-local có thể được dùng trùng lặp cho nhiều mạng cơ quan, tổ chức mà không gây xung đột định tuyến IPv6 toàn cầu. Địa chỉ site - local trong một mạng dùng riêng không thể được truy cập tới từ một mạng khác. Địa chỉ site-local có tiền tố FEC0::/10, tiếp theo là 38 bits 0 và 16 bits mà tổ chức có thể phân chia mạng con (subnet), định tuyến trong phạm vi mạng của mình. 64 bits cuối là 64 bits định danh giao diện cụ thể trong một mạng con. d. Địa chỉ định danh toàn cầu (địa chỉ Global Unicast) 10 Là dạng địa chỉ tương đương với địa chỉ IPv4 (public) đang được sử dụng. Địa chỉ định danh toàn cầu được định tuyến và có thể liên kết tới trên phạm vi toàn bộ mạng Internet. Nút mạng IPv6 ngay từ lúc khởi tạo đã có khả năng giao tiếp, do luôn có khả năng tự động tạo nên dạng địa chỉ Link-local. Với địa chỉ này, nút mạng chỉ có thể thực hiện giao tiếp trong phạm vi một LAN. Ngoài ra, nút mạng địa chỉ IPv6 cũng có khả năng tự động cấu hình bằng cách tìm kiếm và tự động gắn địa chỉ định danh toàn cầu, qua những giao tiếp nội bộ sử dụng địa chỉ Linklocal. Địa chỉ định danh toàn cầu có tiền tố bao gồm ba bits 001::/3. e. Địa chỉ tương thích (địa chỉ Compatibility) Ra đời nhằm mục đích tạo sự tương thích giữa mạng xây dựng trên nền địa chỉ IPv4 với mạng xây dựng trên nền địa chỉ IPv6. Địa chỉ IPv6 tương thích được sử dụng trong những công nghệ chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6 bao gồm: công nghệ biên dịch giữa địa chỉ IPv4 – IPv6 và công nghệ đường hầm (Tunnel). Địa chỉ IPv6 tương thích được cấu hình nên từ địa chỉ IPv4 và có nhiều dạng tuỳ thuộc theo các công nghệ chuyển đổi khác nhau. Một số dạng hiện nay đã không còn được sử dụng nữa. Ở đây, em xin được trình bày 3 dạng địa chỉ tương thích là địa chỉ IPv4-compatible, địa chỉ IPv4-mapped, địa chỉ 6to4. 1.2.3.2 ĐỊA CHỈ MULTICAST Địa chỉ truyền thông nhóm định danh một nhóm nhiều giao diện. Gói tin có địa chỉ đích là địa chỉ truyền thông nhóm sẽ được gửi tới tất cả các giao diện trong nhóm được gắn địa chỉ đó. Địa chỉ truyền thông nhóm được sử dụng trong giao tiếp một – nhiều. Địa chỉ truyền thông nhóm được thiết kế để thực hiện cả chức năng quảng bá và truyền thông nhóm. Mỗi dạng địa chỉ truyền thông nhóm có phạm vi hoạt động nhất định. Lưu lượng của địa chỉ truyền thông nhóm sẽ được chuyển tới toàn bộ các nút mạng trong một phạm vi nào đó hay chỉ được chuyển tới nhóm các nút mạng trong phạm vi là tùy thuộc vào dạng địa chỉ truyền thông nhóm. 11 Kết nối multicast Vùng địa chỉ có tiền tố FF::/8 (8 bits đầu là 1111 1111), chiếm 1/256 không gian địa chỉ IPv6 được dành riêng để làm địa chỉ truyền thông nhóm. Địa chỉ truyền thông nhóm luôn được bắt đầu bởi 8 bits tiền tố 1111 1111 và địa chỉ truyền thông nhóm không bao giờ được sử dụng làm địa chỉ nguồn của một gói tin IPv6. Cấu trúc địa chỉ Multicast 1.2.4 LỰA CHỌN ĐỊA CHỈ MẶC ĐỊNH TRONG IPV6 IPv6 cho phép nhiều địa chỉ, thuộc nhiều dạng có thể gắn cho cùng một giao diện. Việc có nhiều địa chỉ trên một giao diện khiến cho các thực thi IPv6 thường xuyên đối diện với tình trạng nhiều địa chỉ nguồn và địa chỉ đích khi khởi tạo giao tiếp. Để giảm thiểu tình trạng này, có một thuật toán để lựa chọn địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Thuật toán cho phép lựa chọn địa chỉ này sử dụng nhiều yếu tố để cân nhắc. Trong đó có một số yếu tố như sau: Tình trạng địa chỉ: mỗi một địa chỉ IPv6 gắn cho nút mạng IPv6 đi kèm với khoảng thời gian "sống" hợp lệ. Nút mạng IPv6 quản lý tình trạng địa chỉ theo thời gian sống, trong đó "preferred" tức địa chỉ còn được lựa chọn và 12 "deprecated" tức địa chỉ đã bỏ đi. Khi lựa chọn địa chỉ để sử dụng trong giao tiếp, nút mạng IPv6 sẽ không sử dụng những địa chỉ "deprecated". Bảng chính sách (Policy Table): thuật toán lựa chọn địa chỉ còn sử dụng trong bảng lưu trữ gọi là Policy Table. Bảng này lưu trữ các tiền tố địa chỉ (prefix) được gắn cho nút mạng với hai giá trị đi kèm là giá trị chỉ quyền ưu tiên (Precedence) và giá trị nhãn (Label). Trong đó, giá trị quyền ưu tiên được sử dụng để sắp xếp địa chỉ đích và giá trị nhãn sử dụng để lựa chọn một prefix nguồn nhất định tương ứng với một prefix đích nhất định. Các thuật toán thường hay sử dụng địa chỉ nguồn (S) tương ứng với địa chỉ đích (D) khi Label (S) = Label (D) Sử dụng thứ tự trả về của DNS: khi nút mạng IPv6 A kết nối tới một nút mạng B nào đó, nó có thể lựa chọn địa chỉ đích cho giao tiếp trong số những địa chỉ của B dựa trên thứ tự trả về từ truy vấn DNS 1.2.5 ĐẶC TÍNH CỦA ĐỊA CHỈ IPV6 Thế hệ Internet IPv6 được phát triển do nguyên nhân về nguy cơ cạn kiệt không gian địa chỉ IPv4. Tuy nhiên, đó không phải là lí do duy nhất. Hoạt động Internet đã đến thời điểm cần có thủ tục Internet ưu việt hơn, đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ ngày càng phong phú trên mạng Internet, cũng như xu hướng tích hợp mạng Internet với mạng viễn thông, cung cấp đa dạng dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng thống nhất. Địa chỉ IPv6 có nhiều đặc tính ưu việt, được cải tiến so với thế hệ trước IPv4. Trong đó, nhiều đặc tính đã được tiêu chuẩn hóa, cũng còn nhiều đặc tính chưa được tiêu chuẩn hóa hoàn thiện, cần tiếp tục phát triển; nhiều đặc tính được áp dụng rộng rãi và bắt buộc khi IPv6 hoạt động, một số còn chưa được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên có một điểm chắc chắn, địa chỉ IPv6 sẽ được sử dụng, đóng góp trong mạng thế hệ sau và phát huy những ưu điểm của mình. IPv6 có một số đặc tính nổi trội như sau: 13  Không gian địa chỉ lớn hơn: nguyên nhân chính ra đời địa chỉ IPv6 là sự mở rộng về không gian địa chỉ. Địa chỉ IPv6 có chiều dài 128 bits, gấp 4 lần chiều dài của địa chỉ IPv4. Về lý thuyết, mở rộng không gian địa chỉ từ 4 tỉ lên tới một con số khổng lồ ( 2128 = 3,4 x 1038) địa chỉ. Tuy nhiên việc quản lý địa chỉ IPv6 cũng cần phải thắt chặt vì thời điểm khi công nghệ thông tin đang phát triển thì chưa thể biết trước được mạng Internet sẽ phát triển như thế nào. Cũng giống như tại thời điểm ban đầu của IPv4, người ta đã buông lỏng, không quản lý chặt chẽ không gian địa chỉ. Do vậy, gần đây các chính sách quản lý địa chỉ IPv6 đang được điều chỉnh thích hợp hơn.  Phân cấp định tuyến và phân cấp địa chỉ rõ ràng hơn: địa chỉ IPv4 có thể sử dụng bất cứ độ dài tiền tố mạng (prefix) nào trong phạm vi 32 bits. Việc đánh địa chỉ IPv4 vừa có tính phân cấp, vừa không phân cấp. Điều này làm ảnh hưởng tới khả năng tổ hợp định tuyến và đem lại nguy cơ gia tăng bảng thông tin định tuyến toàn cầu. Nhưng ở địa chỉ IPv6 thì khác, với thiết kế cấu trúc đánh địa chỉ và phân cấp định tuyến thống nhất. Trong 128 bits địa chỉ thì 64 bits cuối cùng được sử dụng làm định danh giao diện. Phân cấp định tuyến toàn cầu dựa trên một số mức cơ bản đối với các nhà cung cấp dịch vụ. Cấu trúc định tuyến phân cấp giúp cho địa chỉ IPv6 tránh khỏi nguy cơ quá tải bảng thông tin định tuyến toàn cầu với chiều dài địa chỉ lên tới 128 bits.  Đơn giản hóa dạng thức của phần đầu: phần đầu cơ bản có kích thước cố định giúp tăng hiệu quả xử lý cho bộ định tuyến. Việc đặt các tuỳ chọn sang phần đầu mở rộng cho phép nâng cao tính linh hoạt, có thể có những tuỳ chọn mới trong tương lai.  Khả năng mở rộng: địa chỉ IPv6 được thiết kế có tính năng mở rộng. Các tính năng mở rộng được đặt trong một phần mào đầu mở rộng riêng sau mào đầu cơ bản. Không giống như mào đầu IPv4, chỉ có thể hỗ trợ 40 bytes cho phần tuỳ chọn (Option), địa chỉ IPv6 có thể dễ dàng có thêm những tính năng mới bằng cách thêm những mào đầu mở rộng sau mào đầu cơ bản. 14  Hỗ trợ cho chất lượng dịch vụ: IPv6 mào đầu có một trường “Nhãn dòng”, trường này cho phép định dạng lưu lượng IPv6. “Nhãn dòng” cho phép bộ định tuyến (router) định dạng và cung cấp cách thức xử lý đặc biệt những gói tin thuộc một dòng nhất định giữa nguồn và đích.  Khả năng cấu hình tự động địa chỉ và đánh số lại: để có thể gán địa chỉ và những thông số hoạt động cho thiết bị IPv6 khi nó kết nối vào mạng mà không cần nhân công cấu hình bằng tay. Có thể sử dụng DHCPv6, gọi là dạng thức cấu hình tự động có trạng thái (stateful autoconfiguration). Bên cạnh đó, thiết bị IPv6 còn có khả năng tự động cấu hình địa chỉ và các thông số hoạt động mà không cần có sự hỗ trợ của máy chủ DHCP. Đó là đặc điểm mới trong thế hệ địa chỉ IPv6, được gọi là dạng thức cấu hình không trạng thái (stateless autoconfiguration). CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU MÔ HÌNH TCP/IP 2.1 MÔ HÌNH TCP/IP LÀ GÌ ? TCP/IP: Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Đây là một bộ các giao thức truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng với nhau trên internet. TCP/IP cũng có thể được sử dụng như một giao thức truyền thông trong mạng máy tính riêng (mạng nội bộ). Trong đó, bộ Giao thức internet – một tập hợp các quy tắc và thủ tục – thường gọi là TCP/IP. Trong đó, TCP và IP là hai giao thức chính bên cạnh những giao thức khác trong bộ. Bộ giao thức TCP/IP hoạt động như một lớp trừu tượng giữa các ứng dụng internet và hạ tầng router/switch. Cũng vậy, TCP/IP chỉ định cách dữ liệu được trao đổi qua internet. Nó thực hiện bằng cách cung cấp thông tin liên lạc đầu cuối. Từ đó xác định cách nó được chia thành các packet, xác định địa chỉ, truyền dẫn, định tuyến và nhận dữ liệu. TCP/IP được thiết kế để đảm bảo độ tin cậy, nó có khả năng khôi phục tự động khi gặp sự cố trong quá trình truyền dữ liệu. 15 2.2 VAI TRÒ CỦA TCP Và IP Trong hai giao thức chính của bộ Giao thức internet, mỗi giao thức đảm nhiệm các chức năng cụ thể. TCP xác định cách các ứng dụng có thể tạo ra các kênh truyền dẫn thông qua mạng. Đồng thời, TCP quản lý cách một tin nhắn được chia thành các packet nhỏ hơn trước khi truyền qua internet. Sau đó là cách chúng tập hợp lại theo đúng thứ tự ở nơi nhận Đối với IP, nó đảm bảo các gói được đi đến đúng địa chỉ đích. Mỗi gateway trên mạng sẽ kiểm tra địa chỉ IP này để xác định nơi chuyển tiếp. Các giao thức phổ biến của TCP/IP gồm:  HTTP (Hyper Text Transfer Protocol): Xử lý giao tiếp giữa máy chủ web và trình duyệt web.  HTTPS (Secure HTTP): Xử lý giao tiếp bảo mật giữa máy chủ web và trình duyệt web.  FTP (File Transfer Protocol – Giao thức truyền tệp): Xử lý việc truyền tải file giữa các máy tính. 2.3 CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA TCP/IP  Giả sử bạn đang ở máy A và muốn gửi một thông điệp tới máy B. Bạn dùng một trình soạn thảo văn bản để soạn thư, sau đó nhấn nút Send. Tính từ thời điểm đó dữ liệu được xử lý lần lượt - Đầu tiên, dữ liệu được xử lý bởi tầng application. Tầng này có nhiệm vụ tổ chức dữ liệu theo khuôn dạng và trật tự nhất định để tầng application ở máy B có thể hiểu được. Điều này giống như khi bạn viết một chương trình thì các câu lệnh phải tuân theo thứ tự và cú pháp nhất định thì chương trình mới chạy được. Tầng application gửi dữ liệu xuống tầng dưới theo dòng byte nối byte. - Cùng với dữ liệu, tầng application cũng gửi xuống các thông tin điều khiển khác giúp xác định địa chỉ đến, đi của dữ liệu. 16 - Khi xuống tới tầng TCP, dòng dữ liệu sẽ được đóng thành các gói có kích thước không nhất thiết bằng nhau nhưng phải nhỏ hơn 64 KB. Cấu trúc của gói dữ liệu TCP gồm một phần header chứa thông tin điều khiển và sau đó là dữ liệu. Sau khi đóng gói xong ở tầng TCP, dữ liệu được chuyển xuống cho tầng IP. - Gói dữ liệu xuống tới tầng IP sẽ tiếp tục bị đóng gói lại thành các gói dữ liệu IP nhỏ hơn sao cho có kích thước phù hợp với mạng chuyển mạch gói mà nó dùng để truyền dữ liệu. Trong khi đóng gói, IP cũng chèn thêm phần header của nó vào gói dữ liệu rồi chuyển xuống cho tầng Datalink/Physical. - Khi các gói dữ liệu IP tới tầng Datalink sẽ được gắn thêm một header khác và chuyển tới tầng physical đi vào mạng. Gói dữ liệu lúc này gọi là frame. Kích thước của một frame hoàn toàn phụ thuộc vào mạng mà máy A kết nối. - Trong khi chu du trên mạng Internet, frame được các router chỉ dẫn để có thể tới đúng đích cần tới. Router thực ra là một module chỉ có hai tầng là Network và Datalink/Physical. Các frame tới router sẽ được tầng Datalink/Physical lọc bỏ header mà tầng này thêm vào và chuyển lên tầng Network (IP). Tầng IP dựa vào các thông tin điều khiển trong header mà nó thêm vào để quyết định đường đi tiếp theo cho gói IP. Sau đó gói IP này lại được chuyển xuống tầng Datalink/Physical để đi vào mạng. Quá trình cứ thế tiếp tục cho đến khi dữ liệu tới đích là máy B. - Khi tới máy B các gói dữ liệu được xử lý theo quy trình ngược lại với máy A. Theo chiều mũi tên, đầu tiên dữ liệu qua tầng datalink/physical. Tại đây frame bị bỏ đi phần header và chuyển lên tầng IP. Tại tầng IP, dữ liệu được bung gói IP, sau đó lên tầng TCP và cuối cùng lên tầng application để hiển thị ra màn hình. 2.4 CÁC TẦNG TRONG MÔ HÌNH TCP/IP Mô hình TCP/IP được chia thành 4 tầng (Layer), mỗi layer bao gồm các giao thức cụ thể: Tầng Application 17  Cung cấp cho các ứng dụng những trao đổi dữ liệu chuẩn hóa.  Các giao thức: HTTP, FTP, Post Office Protocol 3 (POP3), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) và Simple Network Management Protocol (SNMP).  Dữ liệu trong tầng này là dữ liệu ứng dụng thực tế. Tầng Transport  Chịu trách nhiệm duy trì thông tin liên tạc end-to-end trên toàn mạng. TCP xử lý thông tin liên lạc giữa các máy chủ và cung cấp khả năng kiểm soát luồng, ghép kênh và độ tin cậy.  Các giao thức: TCP và UDP (User Datagram Protocol). Tầng Internet  Xử lý các network packet và kết nối các mạng độc lập. Từ đó vận chuyển các packet qua network.  Giao thức: IP và ICMP (Internet Control Message Protocol) – dùng để báo cáo lỗi. Tầng Physical  Còn gọi là Link Layer, gồm các giao thức chỉ hoạt động trên một liên kết – thành phần mạng kết nối các nút hoặc máy chủ trong mạng.  Các giao thức: Ethernet (cho mạng LAN) và ARP. CHƯƠNG 3: SO SÁNH TCP/IP VÀ OSI TCP/IP và OSI là hai giao thức mạng truyền thông phổ biến nhất. TCP/IP dùng để thiết lập các liên kết và giao tiếp trong mạng. Mặt khác, OSI là một mô hình khái niệm, không được sử dụng thực tế. OSI xác định cách các ứng dụng có thể 18 giao tiếp qua mạng. Trước tiên, hãy tìm hiểu sơ qua về cấu trúc của mô hình OSI. 3.1 BẢY TẦNG (LỚP) CỦA MÔ HÌNH OSI  Layer 7 – Application: Cho phép người dùng tương tác với ứng dụng hoặc mạng.  Layer 6 – Presentation: Dịch, định dạng dữ liệu cho lớp ứng dụng dựa trên ngữ nghĩa hoặc cú pháp mà ứng dụng chấp nhận.  Layer 5 – Session: Kiểm soát hội thoại giữa các máy tính.  Layer 4 – Transport: Xử lý việc truyền dữ liệu qua mạng, cung cấp cơ chế kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu.  Layer 3 – Network: Di chuyển dữ liệu vào và qua các mạng khác.  Layer 2 – Link: Xử lý các vấn đề xảy ra do lỗi truyền bit.  Layer 1 – Physical: Vận chuyển dữ liệu bằng các giao diện điện, cơ học hay các thủ tục. 3.2 ĐIỂM GIỐNG NHAU GIỮA OSI VÀ TCP/IP LÀ GÌ?  Đều là các mô hình logic.  Cả hai đều là phân lớp.  Xác định tiêu chuẩn network.  Kỹ thuật chuyển mạch gói được chấp nhận  Chia quá trình giao tiếp netowork thành các layer.  Cả hai có các lớp mạng và lớp vận chuyển có thể so sánh được.  Cả hai đều có lớp ứng dụng, qua đó chúng có nhiều dịch vụ khác nhau.  Cung cấp các khuôn khổ để tạo, triển khai các tiêu chuẩn và thiết bị mạng. 19  Cho phép một nhà sản xuất tạo ra các thiết bị, thành phần mạng có thể cùng tồn tại và hoạt động với các thiết bị, thành phần của nhà sản xuất khác. 3.3 TCP/IP và OSI KHÁC NHAU NHƯ THẾ NÀO?  TCP/IP chỉ sử dụng tầng ứng dụng để xác định chức năng của các tầng trên. Trong khi đó, OSI sử dụng đến ba tầng (Application, presentation và session).  TCP/IP sử dụng Link Layer để xác định chức năng tầng dưới cùng. Đối với OSI, nó sử dụng hai tầng: Physical và Data Link.  OSI sử dụng lớp Network để xác định các tiêu chuẩn và giao thức định tuyến. Chức năng này được quản lý bởi tầng internet của TCP/IP.  Mô hình TCP/IP là một tiêu chuẩn oriented protocol. Trong khi đó, OSI là một mô hình chung dựa trên chức năng của mỗi lớp.  Cách tiếp cận của TCP/IP là tiếp cận ngang, trong khi của OSI là dọc.  Trong bộ TCP/IP, các giao thức được phát triển trước mô hình. Quá trình này ngược lại so với OSI.  TCP/IP giúp thiết lập kết nối giữa các loại máy tính với nhau. Mặt khác, OSI giúp chuẩn hóa các router, switch, bo mạch chủ và các phần cứng khác.  Các giao thức TCP/IP là các chuẩn cơ sở cho Internet phát triển, như vậy mô hình TCP/IP chiếm được niềm tin chỉ vì các giao thức của nó. Ngược lại, các mạng thông thường không được xây dựng dựa trên nền OSI, ngay 20