Tìm hiểu Giao thức Internet phiên bản 6

Giao thức Internet phiên bản 6 (IPv6) là phiên bản mới nhất của Giao thức Internet (IP) và là phiên bản đầu tiên của giao thức được triển khai rộng rãi. IPv6 được phát triển bởi Internet Engineering Task Force (IETF) để giải quyết vấn đề cạn kiệt địa chỉ IPv4 đã được dự đoán từ lâu. Hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu về IPv6 và các thuật ngữ liên quan cùng với các tài liệu tham khảo và ví dụ thích hợp.

Hướng dẫn này được thiết kế để giúp những người mới bắt đầu hiểu các khái niệm cơ bản về IPv6 cần thiết để làm việc với bất kỳ giao thức dựa trên TCP/IP nào. Sau khi hoàn thành hướng dẫn này, bạn sẽ thấy mình có trình độ chuyên môn vừa phải về IPv6, từ đó bạn có thể nâng mình lên các cấp độ tiếp theo.

Trước khi bạn bắt đầu tiếp tục với hướng dẫn này, chúng tôi giả định rằng bạn đã biết các khái niệm mạng và máy tính cơ bản như giao thức là gì, tại sao chúng ta cần giao thức, các lớp mạng, v.v.

Giao thức Internet phiên bản 6 là một giao thức đánh địa chỉ mới được thiết kế để kết hợp tất cả các yêu cầu có thể có của Internet trong tương lai mà chúng tôi gọi là Internet phiên bản 2. Giao thức này với tư cách là người tiền nhiệm IPv4 của nó, hoạt động trên Lớp Mạng (Lớp-3). Cùng với việc cung cấp một lượng lớn không gian địa chỉ logic, giao thức này có nhiều tính năng để giải quyết các thiếu sót của IPv4.

Tại sao phiên bản IP mới?

Cho đến nay, IPv4 đã tự chứng tỏ mình là một giao thức đánh địa chỉ có thể định tuyến mạnh mẽ và đã phục vụ chúng ta trong nhiều thập kỷ nhờ cơ chế phân phối nỗ lực nhất của nó. Nó được thiết kế vào đầu những năm 80 và không có bất kỳ thay đổi lớn nào sau đó. Vào thời điểm ra đời, Internet chỉ giới hạn ở một số trường đại học để nghiên cứu và Bộ Quốc phòng. IPv4 dài 32 bit và cung cấp khoảng 4.294.967.296 (2 ³² ) địa chỉ. Không gian địa chỉ này được coi là quá đủ vào thời điểm đó. Đưa ra dưới đây là những điểm chính đóng vai trò quan trọng trong sự ra đời của IPv6:

Internet đã phát triển theo cấp số nhân và không gian địa chỉ mà IPv4 cho phép đang bão hòa. Có một yêu cầu phải có một giao thức có thể đáp ứng nhu cầu của các địa chỉ Internet trong tương lai dự kiến sẽ phát triển một cách bất ngờ.
Bản thân IPv4 không cung cấp bất kỳ tính năng bảo mật nào. Dữ liệu phải được mã hóa bằng một số ứng dụng bảo mật khác trước khi được gửi trên Internet.
Ưu tiên dữ liệu trong IPv4 không được cập nhật. Mặc dù IPv4 có một số bit dành riêng cho Loại dịch vụ hoặc Chất lượng dịch vụ, nhưng chúng không cung cấp nhiều chức năng.
Máy khách hỗ trợ IPv4 có thể được cấu hình thủ công hoặc chúng cần một số cơ chế cấu hình địa chỉ. Nó không có cơ chế cấu hình thiết bị để có địa chỉ IP duy nhất trên toàn cầu.

Tại sao không phải là IPv5?

Cho đến nay, Giao thức Internet được công nhận chỉ có IPv4. Phiên bản 0 đến 3 đã được sử dụng trong khi giao thức đang trong quá trình phát triển và thử nghiệm. Vì vậy, chúng ta có thể cho rằng nhiều hoạt động nền vẫn hoạt động trước khi đưa một giao thức vào sản xuất. Tương tự, giao thức phiên bản 5 đã được sử dụng trong khi thử nghiệm giao thức truyền phát cho Internet. Chúng tôi gọi nó là Giao thức luồng Internet sử dụng Giao thức Internet số 5 để đóng gói gói dữ liệu của nó. Nó chưa bao giờ được đưa vào sử dụng công cộng, nhưng nó đã được sử dụng.

Đây là bảng các phiên bản IP và cách chúng được sử dụng:

Tóm tắt lịch sử

Sau sự phát triển của IPv4 vào đầu những năm 80, nhóm địa chỉ IPv4 có sẵn bắt đầu thu hẹp nhanh chóng khi nhu cầu về địa chỉ tăng theo cấp số nhân với Internet. Nhận thức trước tình huống có thể phát sinh, IETF, vào năm 1994, đã khởi xướng việc phát triển một giao thức đánh địa chỉ để thay thế IPv4. Tiến trình của IPv6 có thể được theo dõi bằng RFC đã xuất bản:

1998 – RFC 2460 – Giao thức cơ bản
2003 – RFC 2553 – API ổ cắm cơ bản
2003 – RFC 3315 – DHCPv6
2004 – RFC 3775 – IPv6 di động
2004 – RFC 3697 – Thông số nhãn lưu lượng
2006 – RFC 4291 – Kiến trúc địa chỉ (sửa đổi)
2006 – RFC 4294 – Yêu cầu nút

Vào ngày 06 tháng 6 năm 2012, một số gã khổng lồ Internet đã chọn đưa Máy chủ của họ lên IPv6. Hiện tại họ đang sử dụng cơ chế Dual Stack để triển khai IPv6 song song với IPv4.

IPv6 – Tính năng

Phiên bản kế nhiệm của IPv4 không được thiết kế để tương thích ngược. Cố gắng giữ các chức năng cơ bản của địa chỉ IP, IPv6 được thiết kế lại hoàn toàn. Nó cung cấp các tính năng sau:

Không gian địa chỉ lớn hơn

Ngược lại với IPv4, IPv6 sử dụng số bit gấp 4 lần để đánh địa chỉ một thiết bị trên Internet. Nhiều bit bổ sung này có thể cung cấp khoảng 3,4 × 10 ³⁸ tổ hợp địa chỉ khác nhau. Địa chỉ này có thể tích lũy yêu cầu tích cực về phân bổ địa chỉ cho hầu hết mọi thứ trên thế giới này. Theo ước tính, 1564 địa chỉ có thể được phân bổ cho mỗi mét vuông trên trái đất này.

Tiêu đề đơn giản hóa

Tiêu đề của IPv6 đã được đơn giản hóa bằng cách di chuyển tất cả các thông tin và tùy chọn không cần thiết (có trong tiêu đề IPv4) đến cuối tiêu đề IPv6. Tiêu đề IPv6 chỉ lớn hơn gấp đôi so với IPv4 với điều kiện là địa chỉ IPv6 dài hơn bốn lần.

Kết nối đầu cuối

Mọi hệ thống hiện có địa chỉ IP duy nhất và có thể duyệt qua Internet mà không cần sử dụng NAT hoặc các thành phần dịch khác. Sau khi IPv6 được triển khai đầy đủ, mọi máy chủ có thể kết nối trực tiếp với các máy chủ khác trên Internet, với một số hạn chế liên quan như Tường lửa, chính sách tổ chức, v.v.

tự động cấu hình

IPv6 hỗ trợ cả chế độ cấu hình tự động trạng thái và không trạng thái của các thiết bị chủ của nó. Bằng cách này, việc không có máy chủ DHCP sẽ không làm gián đoạn giao tiếp giữa các phân đoạn.

Chuyển tiếp/Định tuyến nhanh hơn

Tiêu đề đơn giản hóa đặt tất cả thông tin không cần thiết ở cuối tiêu đề. Thông tin chứa trong phần đầu tiên của tiêu đề là đủ để Bộ định tuyến đưa ra quyết định định tuyến, do đó đưa ra quyết định định tuyến nhanh chóng như nhìn vào tiêu đề bắt buộc.

IPSec

Ban đầu, người ta quyết định rằng IPv6 phải có bảo mật IPSec, khiến nó an toàn hơn IPv4. Tính năng này hiện đã được thực hiện tùy chọn.

Không phát sóng

Mặc dù Ethernet/Token Ring được coi là mạng quảng bá vì chúng hỗ trợ Phát sóng, nhưng IPv6 không còn hỗ trợ quảng bá nữa. Nó sử dụng multicast để giao tiếp với nhiều máy chủ.

Hỗ trợ Anycast

Đây là một đặc điểm khác của IPv6. IPv6 đã giới thiệu chế độ định tuyến gói Anycast. Trong chế độ này, nhiều giao diện trên Internet được gán cùng một địa chỉ IP Anycast. Bộ định tuyến, trong khi định tuyến, gửi gói tin đến đích gần nhất.

tính cơ động

IPv6 được thiết kế để lưu ý đến tính di động. Tính năng này cho phép các máy chủ (chẳng hạn như điện thoại di động) chuyển vùng trong các khu vực địa lý khác nhau và duy trì kết nối với cùng một địa chỉ IP. Tính năng di động của IPv6 tận dụng lợi thế của cấu hình IP tự động và các tiêu đề Tiện ích mở rộng.

Hỗ trợ ưu tiên nâng cao

IPv4 đã sử dụng 6 bit DSCP (Điểm mã dịch vụ khác biệt) và 2 bit ECN (Thông báo tắc nghẽn rõ ràng) để cung cấp Chất lượng dịch vụ nhưng nó chỉ có thể được sử dụng nếu các thiết bị đầu cuối hỗ trợ nó, nghĩa là thiết bị nguồn và thiết bị đích và mạng bên dưới phải hỗ trợ nó.

Trong IPv6, lớp Lưu lượng và nhãn Lưu lượng được sử dụng để thông báo cho các bộ định tuyến bên dưới cách xử lý gói và định tuyến hiệu quả.

Chuyển tiếp mượt mà

Sơ đồ địa chỉ IP lớn trong IPv6 cho phép phân bổ các thiết bị có địa chỉ IP duy nhất trên toàn cầu. Cơ chế này lưu địa chỉ IP và không cần NAT. Vì vậy, các thiết bị có thể gửi/nhận dữ liệu lẫn nhau, chẳng hạn như VoIP và/hoặc bất kỳ phương tiện truyền phát trực tuyến nào có thể được sử dụng hiệu quả hơn nhiều.

Thực tế khác là, tiêu đề được tải ít hơn, vì vậy các bộ định tuyến có thể đưa ra quyết định chuyển tiếp và chuyển tiếp chúng nhanh chóng khi chúng đến.

khả năng mở rộng

Một trong những ưu điểm chính của tiêu đề IPv6 là nó có thể mở rộng để bổ sung thêm thông tin trong phần tùy chọn. IPv4 chỉ cung cấp 40 byte cho các tùy chọn, trong khi các tùy chọn trong IPv6 có thể bằng kích thước của chính gói IPv6.