IPv4 và IPv6 - Khái niệm và so sánh hai giao thức mạng | Vietnix

IPv4 và IPv6 - Khái niệm và so sánh hai giao thức mạng

17/03/2021

Internet đang ngày càng bùng nổ trong những năm gần đây. Hai giao thức internet phổ biến hiện nay là IPv4 và IPv6. Vậy cụ thể, chúng là gì và khác nhau như thế nào?

Sự phát triển vượt bậc của IoT kéo theo nỗi sợ cạn kiệt các địa chỉ IP. Do đó, người ta giải quyết vấn đề suy giảm số lượng địa chỉ IPv4 bằng sự ra đời của IPv6. Bài viết này sẽ chỉ ra một số vấn đề liên quan đến số lượng địa chỉ có thể tạo ra. Cùng với đó là đề cập đến các vấn đề cần giải quyết để có thể bắt kịp với sự tăng phi mã của IoT. Bên cạnh đó là giải thích những cải tiến của phiên bản mới so với IPv4.

Địa chỉ IP hoạt động như thế nào?

IP (Internet Protocol – Giao thức internet), đề cập đến một tập hợp các quy tắc chi phối cách các gói dữ liệu được truyền qua internet.

Thông tin trực tuyến hay lưu lượng truy cập qua các mạng sử dụng những địa chỉ duy nhất. Mỗi thiết bị kết nối với internet hay mạng máy tính đều được gán một nhãn số. Đó là địa chỉ IP, dùng để xác định nó như một điểm đến của giao tiếp.

IP xác định danh tính của các thiết bị trên một mạng cụ thể. Đây được xem như ID ở dạng kỹ thuật cho các mạng kết hợp IP với TCP. Đồng thời cho phép kết nối ảo giữa nguồn và đích. Nếu không có địa chỉ IP đặc trưng, thiết bị không thể thực hiện các liên lạc.

Địa chỉ IP có chức năng tiêu chuẩn hóa cách giao tiếp giữa các máy với nhau. Chúng trao đổi gói dữ liệu (các bit dữ liệu), có vai trò quan trọng trong việc tải web, email, tin nhắn…và các ứng dụng liên quan đến việc truyền dữ liệu.

Một số thành phần cho phép lưu lượng có thể truy cập qua internet. Tại điểm xuất phát, dữ liệu được đóng gói khi lưu lượng bắt đầu. Quá trình này gọi là “datagram” – một gói dữ liệu, và là một phần của IP.

Để truyền dữ liệu qua internet, một mạng full stack là cần phải có. IP chỉ là một phần trong đó. Stack có thể được chia thành 4 lớp (layer), với tầng Ứng dụng (Application) ở trên cùng và tầng Liên kết (Link) ở dưới cùng.

Stack

Cấu trúc của một Stack gồm các tầng:

  • Application – Các giao thức: HTTP, FTP, POP3, SMTP
  • Transport  – TCP, UDP
  • Networking – IP, ICMP
  • Link – Ethernet, ARP

Là một người dùng internet, hẳn các bạn sẽ quen với tầng Ứng dụng. Đây là tầng mà bạn giao tiếp hằng ngày. Khi truy cập một website, các bạn cần phải nhập địa chỉ của nó. Ví dụ như http://vietnix.vn – đây chính là một tầng Ứng dụng.

IPv4 là gì?

IPv4 (Internet Protocol version 4) là một giao thức phổ biến trong truyền thông dữ liệu. Nó được phát triển như một giao thức không hướng kết nối (connectionless). Dùng trong các mạng chuyển mạch gói (network packet switching) như Ethernet. Nó có nhiệm vụ cung cấp kết nối logic giữa các thiết bị mạng. Trong đó bao gồm cả việc cung cấp nhận dạng cho các thiết bị.

IPv4 dựa trên mô hình best-effort, đảm bảo không phân phối hoặc tránh phân phối trùng lặp. IPv4 rất linh hoạt, có thể cấu hình tự động hay thủ công với nhiều thiết bị khác nhau, tùy vào từng loại mạng khác nhau.

IPv6 khác với IPv4 như thế nào?

IPv6 (Internet Protocol version 6) là giao thức mạng mới nhất hiện nay. Nó có chức năng truyền dữ liệu trong các gói từ một nguồn đến đích qua các mạng khác nhau. IPv6 được đánh giá là một phiên bản cải tiến của IPv4. Nó hỗ trợ một số lượng node lớn hơn đáng kể so với phiên bản tiền nhiệm của nó.

IPv6 hỗ trợ lên tới 2128 tổ hợp khả thi của các node hay địa chỉ. Nó còn được gọi là Giao thức Internet Thế hệ tiếp theo (Internet Protocol Next Generation – IPnG). Ban đầu IPv6 được phát triển với định dạng thập lục phân, chứa tám octet để cung cấp khả năng mở rộng khác nhau. Được phát hành vào 6/6/2012, nó cũng được thiết kế để xử lý việc broadcast địa chỉ mà không bao gồm các địa chỉ broadcast trong bất kỳ lớp nào.

IPv4 và IPv6

IPv4 và IPv6

So sánh IPv4 và IPv6

Sau khi biết được các đặc điểm của IPv4 là IPv6, ta có thể tóm tắt các điểm khác nhau giữa hai phương thức này theo bảng sau:

Điểm khác biệt IPv4 IPv6
Khả năng tương thích với các thiết bị di động Địa chỉ sử dụng ký hiệu dấu thập phân, không phù hợp với mạng di động Địa chỉ được phân tách bằng dấu hai chấm – thập lục phân. Giúp cho nó tương thích tốt hơn với các mạng di động
Ánh xạ Address Resolution Protocol dùng để ánh xạ đến các địa chỉ MAC Neighbor Discovery Protocol dùng để ánh xạ đến địa chỉ MAC
DHCP Khi kết nối mạng, clients được yêu cầu tiếp cận với DHCP Clients được cung cấp địa chỉ, không cần phải liên hệ bắt buộc với máy chủ nào khác
Bảo mật IP Tùy chọn Bắt buộc
Các trường tùy chọn Không. Thay vào đó là các tiêu đề tiện ích mở rộng.
Quản lý nhóm mạng con cục bộ Sử dụng Internet Group Management Protocol (GMP) Sử dụng Multicast Listener Discovery (MLD)
Phân giải IP thành MAC Broadcasting ARP Multicast Neighbor Solicitation
Cấu hình địa chỉ Thực hiện thủ công hoặc qua DHCP Sử dụng tự động cấu hình địa chỉ không trạng thái bằng ICMP hoặc DHCP6.
DNS Record Ở địa chỉ A Ở địa chỉ AAAA
Packet Header Không xác định được packet flow để xử lý QoS. Bao gồm cả các tùy chọn kiểm tra checksum. Flow Label Fields chỉ định luồng gói để xử lý QoS
Packet Fragmentation Cho phép từ các router truyền đến máy chủ Chỉ truyền được đến máy chủ
Kích thước gói Tối thiểu là 576 byte Tối thiểu là 1208 byte
Bảo mật Chủ yếu dựa vào tầng Ứng dụng Có giao thức Bảo mật riêng được gọi là IPSec
Tính di động và khả năng tương tác Các cấu trúc liên kết mạng tương đối hạn chế. Do đó, làm giảm tính di động và khả năng tương tác Cung cấp tính di động và khả năng tương tác được nhúng trong các thiết bị mạng
SNMP Hỗ trợ Không hỗ trợ
Address Mask Dùng cho mạng được chỉ định từ phần máy chủ Không được sử dụng
Address Features Network Address Translation được sử dụng, cho phép NAT một địa chỉ đại diện cho hàng ngàn địa chỉ non-routable. Direct Addressing là khả thi vì không gian địa chỉ rộng lớn.
Cấu hình mạng Được cấu hình thủ công hoặc với DHCP Cấu hình tự động
Giao thức định tuyến thông tin (RIP) Hỗ trợ Không hỗ trợ
Phân mảnh Được thực hiện trong quá trình routing. Được thực hiện bởi người gửi
VLSM Hỗ trợ Không hỗ trợ
Cấu hình Để giao tiếp với các hệ thống khác, một hệ thống mới phải được cấu hình Tùy chọn cấu hình
Số lớp Năm lớp (A-E) Không giới hạn lưu trữ địa chỉ IP
Loại địa chỉ Multicast, Broadcast và Unicat Anycast, Unicast và Multicast
Trường Checksum Không
Chiều dài Header 20 40
Số lượng Header field 12 8
Address method Địa chỉ số Địa chỉ chữ và số
Kích thước địa chỉ 32 bit 128 bit

Ưu điểm và nhược điểm của IPv6

IPv6 đã bù đắp được mọi lỗ hổng trong kỹ thuật ở IPv4. Việc cung cấp địa chỉ 128 bit (16 byte) đã làm cho tổng số lượng địa chỉ lên đến khoảng 340 nghìn nghìn tỷ.

Rõ ràng, nó lớn hơn rất nhiều so với IPv4 vì được tạo nên bởi 16 bit. Đây là lý do để các mạng nên bắt đầu sử dụng IPv6 ngay từ lúc này. Tuy nhiên, việc thực hiện việc đó đến nay vẫn chưa dễ dàng. Các nhà triển khai mạng đã quen với IPv4, và cũng chưa có động thái rõ ràng về cách tiếp cận với IPv6. Nhiều người cho rằng IPv4 vẫn tốt cho tương lai gần. Nhưng rõ ràng là việc sử dụng IPv4 chỉ càng làm cho số lượng của nó giảm đi mà thôi.

Một ví dụ đơn giản về khả năng vượt trội của IPv6 so với IPv4 là việc nó không cần phải chia sẻ địa chỉ IP và nhận một địa chỉ riêng biệt cho các thiết bị. Việc sử dụng IPv4 đồng nghĩa với việc một nhóm các máy tính muốn dùng chung một địa chỉ IP công cộng sẽ phải dùng đến NAT. Sau đó là vấn đề truy cập trực tiếp vào một trong số chúng. Bạn sẽ cần thiết lập các cấu hình phức tạp. Có thể gồm chuyển tiếp, thay đổi tường lửa…Đối với IPv6, sẽ có nhiều địa chỉ để sử dụng hơn. Do đó, các máy tính sử dụng IPv6 có thể truy cập công khai mà không cần cấu hình bổ sung, tiết kiệm được tài nguyên.

Theo phoenixNAP.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments