Tweet
Cấu trúc của địa chỉ IPv6
1. Cấu trúc gói tin IPv6 trong mạng LAN
Giao thức IPv6 được đưa ra nhằm thay thế giao thức IPv4 hiện nay do đó nó gần như chỉ liên quan tới các lớp trên trong mô hình OSI. Đối với các lớp dưới như lớp datalink và lớp vật lý thì không bị ảnh hưởng. Gói tin IPv6 được truyền trong mạng nội bộ LAN có cấu trúc như sau:
– Phần header và trailer: phần được đóng gói của gói tin IPv6 khi ở lớp 2.
– IPv6 header: phần mào đầu của gói tin IPv6
– Payload (tải trong): mang thông tin của các lớp trên.
Đóng gói kiểu Ethernet II: dạng khung truyền dẫn của Ipv6 có dạng như hình 2 với giá tị của trường EtherType là 0x86DD ( của Ipv4 là 0x800). Kích thước của gói tin Ipv6 sử dụng kiểu đóng gói Ethernet II là từ 46 tới 1500 byte.
2. Phân bổ địa chỉ IPv6
Tương tự như IPv4 không gian địa chỉ IPv6 cũng được phân chia dựa theo giá trị của các bít đầu hay còn gọi là phương thức định dạng theo tiền tố FP (Format Prefix). Hiện tại không gian địa chỉ IPv6 được định dạng theo tiền tố như bảng sau (theo RFC2373):
Theo sự phân bố này, có một phần được dành cho địa chỉ NSAP, địa chỉ IPX và địa chỉ trong các mang riêng ảo (VPN). Phần còn lại của không gian địa chỉ chưa được gán sẽ được sử dụng trong tương lai. Nhưng phần này có thể được sử dụng để mở rộng những địa chỉ đang sử dụng (như thêm các nhà cung cấp địa chỉ) hay những người sử dụng mới (ví dụ những mạng cục bộ hay những người dùng đơn lẻ). Chú ý rằng nhóm địa chỉ anycast không được chỉ ra ở trong bảng vì sự phân bố của chúng đã được bao trùm bởi không gian địa chỉ loại unicast.Theo dự đoán có khoảng 15 % không gian địa chỉ sẽ được sử dụng vào giai đoạn đầu, còn lại khoảng 85 % sẽ được dự trữ cho tương lai.
Để quản lý không gian địa chỉ hiệu quả và hợp lý, các nhà thiết kế giao thức IPv6 đã đưa ra hai cơ chể cấp phát địa chỉ như sau:
* Cơ chế cấp phát chung
Rút kinh nghiệm từ việc phân bố địa chỉ của IPv4, các nhà thiết kế IPv6 đã xây dựng một cơ chế phân bố địa chỉ hoàn toàn mới, nghĩa là nó không phụ thuộc vào giai đoạn ban đầu, hoàn toàn có thể thay đổi tùy thuộc vào những biến động trong tương lai về việc cấp phát và sử dụng địa chỉ cho các dịch vụ, các vùng khác nhau. Mặt khác, những người thiết kế IPv6 đã dự đoán trước những khả năng có thể phải sửa đổi một vài điểm như cấu trúc các loại địa chỉ, mở rộng một số loại địa chỉ … trong tương lai. Điều này là hoàn toàn đúng đắn đối với một giao thức đang trong giai đoạn xây dựng và hoàn thiện.
Phân loại địa chỉ IPv6 không phải chỉ để cung cấp đầy đủ các dạng khuôn mẫu và dạng tiền tố của các loại địa chỉ khác nhau. Việc phân loại địa chỉ theo các dạng tiền tố một mặt cho phép các host nhận dạng ra các loại địa chỉ. Ứng với mỗi loại địa chỉ cho các ứng dụng khác nhau. Chẳng hạn địa chỉ có dạng tiền tố FE80::/16 host sẽ nhận dạng đó là địa chỉ link-local chỉ để kết nối các host trong cùng một mạng …; hoặc với địa chỉ có dạng tiền tố 3FEE::/16 sẽ hiểu đó là địa chỉ của mạng 6Bone cung cấp. Mặt khác, với định dạng các địa chỉ theo tiền tố cũng cho phép đơn giản trong các bảng định tuyến vì khi đó các đầu vào của các bảng router sẽ là những tiền tố đơn giản, chiều dài của nó sẽ biến đổi từ 1 tới 128 bít. Chỉ có ngoại lệ duy nhất khi những địa chỉ đó liên quan tới những địa chỉ đặc biệt. Các host và router thực sự phải nhận ra các địa chỉ “muticast”, những địa chỉ này không thể được xử lý giống như các địa chỉ “unicast ” và “anycast”. Chúng cũng phải nhận ra các địa chỉ đặc biệt, tiêu biểu như địa chỉ “link local”. Trong cấu trúc cũng để dành tiền tố cho các địa chỉ tương thích với NSAP (địa chỉ điểm truy nhập dịch vụ mạng (Network service Access Point) và các địa chỉ tương thích IPX.
* Cấp phát địa chỉ theo nhà cung cấp
Theo cấu trúc bằng phân bố địa chỉ ở trên, một trong số những loại địa chỉ IPv6 quan trọng nhất là đang địa chỉ Global Unicast. Dạng địa chỉ này cho phép định danh một giao diện trên mạng Internet (mạng IPv6) có tính duy nhất trên toàn cầu. Ý nghĩa loại địa chỉ này giống như địa chỉ IPv4 định danh một host trong mạng Internet hiện nay. Không gian của dạng địa chỉ Global Unicast là rất lớn; để quản lý và phân bố hợp lý các nhà thiết kế IPv6 đã đưa ra mô hình phân bố địa chỉ theo cấp các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Dạng địa chỉ này gồm 3 bít tiền tố 010 theo sau bởi 5 thành phần mà mỗi thành phần này được quản lý bởi các nhà cung cấp dịch vụ theo các cấp độ khác nhau. Tùy theo việc phân bố địa chỉ các thành phần này có một chiều dài biến đổi. Điều này một lần nữa cho thấy tính “động” trong việc cấp phát và quản lý địa chỉ IPv6.
Thành phần đầu tiên là ID của các nhà cung cấp dịch vụ TLA (Top Level Aggregation). Cũng giống như IPv4, Có ba tổ chức quản lý việc cấp phát địa chỉ IPv6.
Các tổ chức này cấp phát các giá trị TLA ID đầu tiên. Cụ thể các tổ chức này như sau:
• Khu vực Bắc Mỹ là ARIN (American Registry for Internet Numbers), tổ chức này quản lý và đăng ký số hiệu IP của các khu vực Bắc Mỹ, Nam Mỹ và một phần châu Phi.
• Khu vực châu Âu là NCC (Network Coordinoction Center) của RIPE (hiệp hội mạng IP châu Âu).
• Khu vực châu Á và Thái Bình Dương là tổ chức APNIC.
• Ngoài ra còn có một tổ chức chung có thể cấp phát địa chỉ cho các khu vực khác nhau là IANA.
Các nhà cung cấp dịch vụ Internet IPv6 phải có một “ID của nhà cung cấp” từ những nhàđăng ký trên. Theo kế hoạch cấp phát địa chỉ “ID của nhà cung cấp” là một số 16 bít, 8 bit tiếp theo sẽ được cho bằng 0 trong giai đoạn đầu, 8 bit này chưa sử dụng, được để dành cho các mở rộng tương lai. Chi tiết về việc quản lý và phân bố địa chỉ Global Unicast theo các cấp độ nhà cung cấp sẽ được trình bày trong phần địa chỉ Global Unicast. Trong cấu trúc hiện tại, những điểm đăng ký chính được bổ xung bởi một số lớn các điểm đăng ký vùng hoặc quốc gia ví dụ French NIC quản lý bởi INRIA cho các mạng của Pháp. Những điểm đăng ký này sẽ không được nhận dạng bằng một số đăng ký. Thay vào đó họ sẽ nhận được phạm vi nhận dạng của các nhà cung cấp từ các cơ sở đăng ký chính.
Với cấu trúc dạng địa chỉ mới này cho phép các khách hàng lớn có thể có được các định danh ngắn hơn, và điều đó sẽ cho họ khả năng thêm vào các lớp mạng mới trong phân tầng mạng con của họ. Thực tế các khách hàng lớn còn có thể đòi được chấp nhận như nhà cung cấp của chính họ, và lấy được ID nhà cung cấp từ các điểm đăng ký mà không phải lệ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP.
Nguyễn Hồng Khanh – VnPro
Giao thức IPv6 được đưa ra nhằm thay thế giao thức IPv4 hiện nay do đó nó gần như chỉ liên quan tới các lớp trên trong mô hình OSI. Đối với các lớp dưới như lớp datalink và lớp vật lý thì không bị ảnh hưởng. Gói tin IPv6 được truyền trong mạng nội bộ LAN có cấu trúc như sau:
– Phần header và trailer: phần được đóng gói của gói tin IPv6 khi ở lớp 2.
– IPv6 header: phần mào đầu của gói tin IPv6
– Payload (tải trong): mang thông tin của các lớp trên.
Cấu trúc khung của IPv6 tại lớp 2 trong mạng LAN
Đóng gói kiểu Ethernet II: dạng khung truyền dẫn của Ipv6 có dạng như hình 2 với giá tị của trường EtherType là 0x86DD ( của Ipv4 là 0x800). Kích thước của gói tin Ipv6 sử dụng kiểu đóng gói Ethernet II là từ 46 tới 1500 byte.
Cấu trúc khung truyền dẫn Ipv6 trong mạng Ethernet II
2. Phân bổ địa chỉ IPv6
Tương tự như IPv4 không gian địa chỉ IPv6 cũng được phân chia dựa theo giá trị của các bít đầu hay còn gọi là phương thức định dạng theo tiền tố FP (Format Prefix). Hiện tại không gian địa chỉ IPv6 được định dạng theo tiền tố như bảng sau (theo RFC2373):
Phân bố các địa chỉ IPv6
Theo sự phân bố này, có một phần được dành cho địa chỉ NSAP, địa chỉ IPX và địa chỉ trong các mang riêng ảo (VPN). Phần còn lại của không gian địa chỉ chưa được gán sẽ được sử dụng trong tương lai. Nhưng phần này có thể được sử dụng để mở rộng những địa chỉ đang sử dụng (như thêm các nhà cung cấp địa chỉ) hay những người sử dụng mới (ví dụ những mạng cục bộ hay những người dùng đơn lẻ). Chú ý rằng nhóm địa chỉ anycast không được chỉ ra ở trong bảng vì sự phân bố của chúng đã được bao trùm bởi không gian địa chỉ loại unicast.Theo dự đoán có khoảng 15 % không gian địa chỉ sẽ được sử dụng vào giai đoạn đầu, còn lại khoảng 85 % sẽ được dự trữ cho tương lai.
Để quản lý không gian địa chỉ hiệu quả và hợp lý, các nhà thiết kế giao thức IPv6 đã đưa ra hai cơ chể cấp phát địa chỉ như sau:
* Cơ chế cấp phát chung
Rút kinh nghiệm từ việc phân bố địa chỉ của IPv4, các nhà thiết kế IPv6 đã xây dựng một cơ chế phân bố địa chỉ hoàn toàn mới, nghĩa là nó không phụ thuộc vào giai đoạn ban đầu, hoàn toàn có thể thay đổi tùy thuộc vào những biến động trong tương lai về việc cấp phát và sử dụng địa chỉ cho các dịch vụ, các vùng khác nhau. Mặt khác, những người thiết kế IPv6 đã dự đoán trước những khả năng có thể phải sửa đổi một vài điểm như cấu trúc các loại địa chỉ, mở rộng một số loại địa chỉ … trong tương lai. Điều này là hoàn toàn đúng đắn đối với một giao thức đang trong giai đoạn xây dựng và hoàn thiện.
Phân loại địa chỉ IPv6 không phải chỉ để cung cấp đầy đủ các dạng khuôn mẫu và dạng tiền tố của các loại địa chỉ khác nhau. Việc phân loại địa chỉ theo các dạng tiền tố một mặt cho phép các host nhận dạng ra các loại địa chỉ. Ứng với mỗi loại địa chỉ cho các ứng dụng khác nhau. Chẳng hạn địa chỉ có dạng tiền tố FE80::/16 host sẽ nhận dạng đó là địa chỉ link-local chỉ để kết nối các host trong cùng một mạng …; hoặc với địa chỉ có dạng tiền tố 3FEE::/16 sẽ hiểu đó là địa chỉ của mạng 6Bone cung cấp. Mặt khác, với định dạng các địa chỉ theo tiền tố cũng cho phép đơn giản trong các bảng định tuyến vì khi đó các đầu vào của các bảng router sẽ là những tiền tố đơn giản, chiều dài của nó sẽ biến đổi từ 1 tới 128 bít. Chỉ có ngoại lệ duy nhất khi những địa chỉ đó liên quan tới những địa chỉ đặc biệt. Các host và router thực sự phải nhận ra các địa chỉ “muticast”, những địa chỉ này không thể được xử lý giống như các địa chỉ “unicast ” và “anycast”. Chúng cũng phải nhận ra các địa chỉ đặc biệt, tiêu biểu như địa chỉ “link local”. Trong cấu trúc cũng để dành tiền tố cho các địa chỉ tương thích với NSAP (địa chỉ điểm truy nhập dịch vụ mạng (Network service Access Point) và các địa chỉ tương thích IPX.
* Cấp phát địa chỉ theo nhà cung cấp
Theo cấu trúc bằng phân bố địa chỉ ở trên, một trong số những loại địa chỉ IPv6 quan trọng nhất là đang địa chỉ Global Unicast. Dạng địa chỉ này cho phép định danh một giao diện trên mạng Internet (mạng IPv6) có tính duy nhất trên toàn cầu. Ý nghĩa loại địa chỉ này giống như địa chỉ IPv4 định danh một host trong mạng Internet hiện nay. Không gian của dạng địa chỉ Global Unicast là rất lớn; để quản lý và phân bố hợp lý các nhà thiết kế IPv6 đã đưa ra mô hình phân bố địa chỉ theo cấp các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Dạng địa chỉ này gồm 3 bít tiền tố 010 theo sau bởi 5 thành phần mà mỗi thành phần này được quản lý bởi các nhà cung cấp dịch vụ theo các cấp độ khác nhau. Tùy theo việc phân bố địa chỉ các thành phần này có một chiều dài biến đổi. Điều này một lần nữa cho thấy tính “động” trong việc cấp phát và quản lý địa chỉ IPv6.
Cấu trúc địa chỉ IPv6 dang Global Unicast
Thành phần đầu tiên là ID của các nhà cung cấp dịch vụ TLA (Top Level Aggregation). Cũng giống như IPv4, Có ba tổ chức quản lý việc cấp phát địa chỉ IPv6.
Các tổ chức này cấp phát các giá trị TLA ID đầu tiên. Cụ thể các tổ chức này như sau:
• Khu vực Bắc Mỹ là ARIN (American Registry for Internet Numbers), tổ chức này quản lý và đăng ký số hiệu IP của các khu vực Bắc Mỹ, Nam Mỹ và một phần châu Phi.
• Khu vực châu Âu là NCC (Network Coordinoction Center) của RIPE (hiệp hội mạng IP châu Âu).
• Khu vực châu Á và Thái Bình Dương là tổ chức APNIC.
• Ngoài ra còn có một tổ chức chung có thể cấp phát địa chỉ cho các khu vực khác nhau là IANA.
Các nhà cung cấp dịch vụ Internet IPv6 phải có một “ID của nhà cung cấp” từ những nhàđăng ký trên. Theo kế hoạch cấp phát địa chỉ “ID của nhà cung cấp” là một số 16 bít, 8 bit tiếp theo sẽ được cho bằng 0 trong giai đoạn đầu, 8 bit này chưa sử dụng, được để dành cho các mở rộng tương lai. Chi tiết về việc quản lý và phân bố địa chỉ Global Unicast theo các cấp độ nhà cung cấp sẽ được trình bày trong phần địa chỉ Global Unicast. Trong cấu trúc hiện tại, những điểm đăng ký chính được bổ xung bởi một số lớn các điểm đăng ký vùng hoặc quốc gia ví dụ French NIC quản lý bởi INRIA cho các mạng của Pháp. Những điểm đăng ký này sẽ không được nhận dạng bằng một số đăng ký. Thay vào đó họ sẽ nhận được phạm vi nhận dạng của các nhà cung cấp từ các cơ sở đăng ký chính.
Với cấu trúc dạng địa chỉ mới này cho phép các khách hàng lớn có thể có được các định danh ngắn hơn, và điều đó sẽ cho họ khả năng thêm vào các lớp mạng mới trong phân tầng mạng con của họ. Thực tế các khách hàng lớn còn có thể đòi được chấp nhận như nhà cung cấp của chính họ, và lấy được ID nhà cung cấp từ các điểm đăng ký mà không phải lệ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP.
Nguyễn Hồng Khanh – VnPro