IPv6 là gì? Cấu trúc, đặc điểm của địa chỉ IPv6

IPv6 là phiên bản IP tiếp theo được thiết kế để giải quyết vấn đề về hạn chế số lượng của IPv4 (nó chỉ có khoảng 4,3 tỷ địa chỉ khả dụng). Với IPv6, hàng tỷ lượng địa chỉ IP khổng lồ hơn được cung cấp, đáp ứng tốt các nhu cầu của thiết bị mới và các hệ thống không dây. Vậy, IPv6 là gì? Có cấu trúc như thế nào? Mang lại lợi ích gì khi sử dụng? Cùng Đại Hữu tìm hiểu nhé!

Địa chỉ IPv6 là gì?

IPv6 là viết tắt của từ Internet Protocol Version 6, là phiên bản mới nhất trong quá trình phát triển các giao thức Internet (IP) nhằm khắc phục những hạn chế về vấn đề cạn kiệt địa chỉ IP của giao thức Internet thế hệ thứ 4 (IPv4) trước đó.

Giao thức IPv6 được phát triển bởi IETF và được Tổng công ty Internet cho tên miền và số (ICANN) phê duyệt với mục đích triển khai hệ thống định vị cho máy tính và định tuyến lưu lượng truy cập trên Internet.

Cải tiến của IPv6 so với IPv4

IPv6 có những cải tiến vượt trội so với IPv4, nhất là khả năng mở rộng số lượng địa chỉ truy cập. Với IPv4, không gian truy cập là 32 bit, tương ứng với khoảng 4,3 tỷ địa chỉ. Đến IPv6, không gian IP đã được mở rộng hơn, với con số lên đến 128 bit, lớn hơn gấp nhiều lần so với “tiền bối” trước đó.

Bên cạnh đó, IPv6 có có chức năng khác như:

• Tăng độ bảo mật.
• Tăng khả năng định tuyến.
• Cấu hình đơn giản hơn nhiều so với IPv4.

Cấu trúc của địa chỉ IPv6

Một IPv6 có cấu trúc gồm 128 bit, và phân thành 8 nhóm. Mỗi nhóm gồm 16 bit, giữa các nhóm có sự phân chia bởi dấu “:”.

Một địa chỉ IPv6 được biểu diễn theo cấu trúc như sau: FEDC:BA98:768A:0C98:FEBA:CB87:7678:1111:1080:0000:0000:0070:0000:0989:CB45:345F

Để rút gọn dãy này, người ta có thể bỏ số 0 ở đầu mỗi nhóm đi. Trong trường hợp một nhóm chỉ toàn số 0, nhóm đó sẽ được biểu diễn bằng dấu “::”

IPv6 được cải tiến và sử dụng phổ biến hơn so với IPv4

Cấu trúc địa chỉ IPv6 gồm hai phần chính:

Payload

Là sự kết hợp giữa Extension và PDU. Thông thường, nó có thể lên đến 65535 byte. Trong IPv6, PDU thường bao gồm độ dài của nó và Header của giao thức bậc cao, trong khi Extension chứa thông tin về dịch vụ đính kèm và nếu chuyển sang trường khác, nó có thể có hoặc không.

IPv6 Header

Là một phần tử bắt buộc trong gói tin IPv6 và có độ dài cố định là 40 byte. Cụ thể:

• Version: Bao gồm 4 bit có chức năng xác định phiên bản của giao thức.
• Traffic Class: Gồm 8 bit được sử dụng nhằm xác định loại lưu lượng.
• Flow label: 20 bit cho mỗi giá của luồng dữ liệu.
• Payload Length: 16 bit (số dương). Hỗ trợ xác định kích thước của phần tải theo sau Header IPv6.
• Next-Header: 8 bit giúp xác định Header tiếp theo của gói tin.
• Hop Limit: 8 bit (số dương). Giá trị này giảm đi một đơn vị qua mỗi Node (giảm xuống 0, gói tin bị loại bỏ).
• Source address: Địa chỉ IPv6 nguồn của gói được mang theo 128 bit.

Các thành phần bên trong địa chỉ IPv6

Địa chỉ IPv6 được tạo thành từ ba phần: Site Prefix, Subnet ID, Interface ID.

Site prefix

Là một số do ISP chỉ định cho trang web. Qua đó, tất cả các máy tính ở cùng một vị trí sẽ được gán cùng một Site Prefix. Site Prefix được thiết kế để chia sẻ khi nó nhận ra mạng của bạn và làm cho mạng có thể truy cập được qua Internet.

Subnet ID

Đây là thành phần quan trọng khi nhắc đến IPv6. Subnet ID là một phần tử trong trang web có khả năng mô tả cấu trúc trang của mạng. Một IPv6 Subnet duy nhất có cấu trúc tương đương với một nhánh mạng đơn như Subnet của IPv4.

Interface ID

Có cấu trúc giống như ID của IPv4. Interface ID chỉ nhận dạng duy nhất một Host riêng trong mạng. Interface ID (đôi khi được coi như là thẻ) thường được định cấu hình tự động dựa trên địa chỉ MAC của giao diện mạng. Định dạng EUI-64 có thể được sử dụng để định cấu hình ID giao diện.

Ưu, nhược điểm của IPv6

Ưu điểm

• Không gian địa chỉ lớn hơn và dễ quản lý hơn: So với IPv4, địa chỉ IPv6 được tăng số bit từ 32 lên 128.
• Cải tiến Header của giao thức: Cải thiện hiệu suất chuyển tiếp gói tin. Khôi phục nguyên tắc kết nối end-to-end của Internet và loại bỏ hoàn toàn công nghệ NAT.
• Quản trị TCP/IP đơn giản và dễ thực hiện hơn: IPv6 được thiết kế để tự động cấu hình mà không cần sử dụng máy chủ DHCP, giảm cấu hình thủ công.
• Cấu trúc định tuyến được cải tiến: Định tuyến IPv6 hoàn toàn phân cấp. Khả năng QoS (Quality of service) hỗ trợ đánh dấu cho các gói và nhãn để hỗ trợ xác định traffic nào nên được ưu tiên.
• Hỗ trợ Multicast tốt hơn: Tăng cường sử dụng truyền thông một chiều hiệu quả.
• Hỗ trợ bảo mật được cải thiện hơn: Xác thực truyền thông và mã hóa.
• Tính di động: Việc xử lý với thiết bị di động hoặc chuyển vùng dễ dàng hơn.
• Jumbograms: Cho phép Packet Payload cực lớn để nâng cao hiệu quả.
• Anycast: Dự phòng để sử dụng cho các địa chỉ không có cấu trúc đặc biệt.

Nhược điểm

• Liên quan đến quá trình chuyển đổi: Vì IPv4 vẫn được sử dụng rộng rãi, việc chuyển sang IPv6 sẽ đòi hỏi thời gian và nỗ lực đáng kể.
• Liên quan đến giao tiếp: Các  thiết bị IPv4 và IPv6 không thể giao tiếp trực tiếp với nhau mà phải nhờ vào một thiết bị trung gian bắt buộc.
• Khả năng đọc: Không giống như IPv4, mạng phụ IPv6 rất khó hiểu. Có thể nói mọi người gần như không thể nhớ địa chỉ IPv6.

Phân loại địa chỉ IPv6

Unicast

Máy chủ được xác định duy nhất trong một phân đoạn hệ thống mạng với Unicast. Gói IPv6 chứa địa chỉ IP nguồn và đích và giao diện máy chủ sẽ được gán một địa chỉ IP duy nhất trong luồng mạng đó. Khi bộ chuyển mạch hoặc bộ định tuyến nhận được một gói IP Unicast, nó sẽ chuyển tiếp đến một máy chủ duy nhất.

Multicast

Nếu bạn đã biết IPv4 là gì thì bạn cũng hiểu được địa chỉ Multicast hay địa chỉ đa tuyến của IPv6 cũng giống như trong IPv4. Với một địa chỉ Multicast đặc biệt, gói tin sẽ được gửi đến nhiều Node. Các Node quan tâm đến Multicast đó phải tham gia nhóm Multicast. Tất cả các Node này sẽ nhận và xử lý gói Multicast. Các Node khác sẽ bỏ qua gói Multicast này nếu không quan tâm.

Anycast

Anycast được xem là một loại địa chỉ IPv6 mới. Với chế độ Anycast, nhiều Host sẽ được gán cùng một địa chỉ IP Anycast. Tin nhắn Unicast được gửi khi một Node muốn giao tiếp với một Node có trang bị IP Anycast. Tin nhắn đó sẽ không được gửi đến tất cả các Node như Multicast, mà thay vào đó sẽ được gửi đến Node gần nhất trong nhóm bằng cơ chế định tuyến.

Với sự mở rộng của Internet, việc sử dụng IPv6 được xem là yêu cầu tất yếu đối với các cá nhân, doanh nghiệp. Hy vọng qua bài viết này Đại Hữu có thể mang đến những thông tin hữu ích dành cho bạn về IPv6. Nếu còn điều gì thắc mắc, vui lòng liên hệ hotline: 0888.7777.36 để nhận tư vấn chi tiết nhé.