Hệ thống mạng chồng giao thức IPv4 và IPv6.

- BÙI ANH QUANG KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG MẠNG CHỒNG GIAO THỨC IPv4 VÀ IPv6 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Kỹ thuật máy tính và truyền thông) 2012B Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- BÙI ANH QUANG HỆ THỐNG MẠNG CHỒNG GIAO THỨC IPv4 và IPv6 Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính và truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Kỹ thuật máy tính và truyền thông) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS HÀ QUỐC TRUNG Hà Nội – 2015 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn : Bùi Anh Quang Đề tài luận văn: Hệ thống mạng chồng giao thức IPv4 và IPv6 Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính và truyền thông Mã số HV: CB120148 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày với các nội dung sau.
- Thay hình 2 cho phù hợp với nội dung luận văn  Thêm các chú thích về tài liệu tham khảo  Xóa bỏ các dòng chi tiết về cấu hình thiết bị trong nội dung luận văn Ngày 14 tháng 05 năm 2015 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG 2 Lời cam đoan Sau một thời gian nghiêm cứu, tìm hiểu cùng với những kiến thức sẵn có của bản thân và sự chỉ dạy nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn, tôi đã hoàn thiện luận văn “Hệ thống mạng chồng giao thức IPV4 và IPv6” Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của các thầy cô giáo trong Viện công nghệ thông tin và truyền thông nói riêng và Bộ môn truyền thông mạng nói riêng.
- TS Hà Quốc Trung đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.
- Tôi – Bùi Anh Quang - cam kết luận văn tốt nghiệp là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hà Quốc Trung.
- Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳ công trình nào khác.
- Hà Nội, ngày 23 tháng 03 năm 2015 Tác giả luận văn 3 Danh mục hình vẽ Hình 1: Sự cạn kiệt IPv4 qua các năm.
- 13 Hình 2: IPv6 đáp ứng các nhu cầu về địa chỉ IP trong tương lai.
- 16 Hình 4: Kiến trúc quản lý việc cấp phát địa chỉ IPv6 hiện nay.
- 19 Hình 6: Cấu trúc địa chỉ IPv4-Compatible IPv6.
- 23 Hình 7: Cấu trúc địa chỉ 6to4.
- 24 Hình 8: Cấu trúc địa chỉ IPv4-Mapped IPv6.
- 28 Hình 12: Cấu trúc địa chỉ IPv6 6to4.
- 35 Hình 16: Giải pháp 6PE.
- 39 Hình 17: Thiết kế hệ thống mạng lõi 6VPE và 6PE.
- 40 Hình 18: Mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ trong giai đoạn đầu của quá trình chuyển đổi lên IPv6.
- 41 Hình 19: Mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ trong giai đoạn hai của quá trình chuyển đổi lên IPv6.
- 41 Hình 20: Mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ trong giai đoạn cuối của quá trình chuyển đổi lên IPv6.
- 43 Hình 22: Mô hình dịch vụ mạng có dây của Viettel.
- 44 Hình 23: Mô hình dịch vụ mạng không dây của Viettel.
- 45 Hình 24: Mô hình dịch vụ mạng Office Wan của Viettel.
- 45 Hình 25: Đề xuất giải pháp 6VPE cho dịch vụ Office Wan của Viettel.
- 12 Phần 1: Cơ sở lý thuyết.
- Sự hình thành và phát triển của IPv6.
- Phân loại địa chỉ IPv6.
- Các loại địa chỉ IPv6 đặc biệt.
- Địa chỉ không định danh và địa chỉ loopback.
- Địa chỉ IPv4-Compatible IPv6.
- Địa chỉ IPv4-Mapped IPv6.
- 24 Chương 2: Các cơ chế chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6.
- 30 Phẩn 2: Định hướng và Giải pháp cho chuyển đổi lên IPv6 ở Việt Nam.
- 32 Chương 1: Giải pháp cho chuyển đổi IPv4 lên IPv6 ở Việt Nam.
- Lộ trình chuyển đổi lên IPv6.
- Những khó khăn khi chuyển đổi lên IPv6 ở Việt Nam.
- Cơ sở hạ tầng mạng MPLS của các ISP ở Việt Nam.
- Cơ chế chuyển đổi IPv4 lên IPv6 cho các ISP ở Việt Nam.
- NAT-PT trên hệ thống mạng MPLS.
- Tunnelling trên hệ thống mạng MPLS.
- Dual Stack trên hệ thống mạng MPLS.
- 38 Chương 2: Giải pháp chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6 cho dịch vụ Office Wan trên cơ sở hạ tầng mạng MPLS của Viettel.
- Thực trạng hệ thống mạng lõi MPLS cho dịch vụ Office Wan của Viettel.
- Yêu cầu khi chuyển đổi lên IPv6 đối với dịch vụ Office Wan.
- Đề xuất giải pháp chuyển đổi lên IPv6 với dịch vụ Office Wan trên mạng lõi MPLS của Viettel.
- Mô tả giải pháp 6VPE cho chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6 cho phân mạng dịch vụ Office Wan của Viettel.
- Đánh giá thử nghiệm giải pháp 6VPE.
- 55 Phụ lục A: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
- Chỉ trong vòng nửa thế kỷ mạng Internet với tiền thân là ARPANET đã phát triển với một tốc độ không tưởng.
- Từ chỗ chỉ có vài trăm máy tính kết nối khi mới hình thành hiện tại Internet đã phát triển thành hệ thống mạng toàn cầu với hàng trăm triệu máy tính kết nối và hàng nghìn dịch vụ, ứng dụng khác nhau.
- Các dịch vụ trên Internet không ngừng phát triển kéo theo cơ sở hạ tầng mạng phải không ngừng nâng cao về băng thông và chất lượng dịch vụ.
- Tuy nhiên đôi lúc cơ sở hạ tầng mạng cũng không theo kịp tốc độ tăng lên quá nhanh của các dịch vụ và ứng dụng trên Internet.
- Bước sang thế kỷ XXI với việc xuất hiện các thiết bị cá nhân với khả năng kết nối mạng trên nền tảng TCP/IP như điên thoại thông minh và máy tính bảng thì yêu cầu về nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng càng trở nên cấp thiết.
- Thêm vào đó những ý tưởng về một thế giới thông minh mà trong đó mỗi một thiết bị điện tử đều có thể kết nối Internet và được điều khiển từ xa càng làm cho yêu cầu về cơ sở hạ tầng mạng tăng cao.
- Trên thực tế, khó khăn lớn nhất khi phát triển cơ sở hạ tầng mạng không phải nằm ở con người, kỹ thuật hay chi phí mà nằm ngay trong kiến trúc ban đầu của mạng Internet.
- Do đó việc định danh các máy tính trong mạng được thực hiện qua giao thức IP(IPv4).
- Giao thức này sử dụng 32 bit để đánh địa chỉ cho một máy tính, tức là có khoảng hơn 4 tỷ IP.
- Với một mạng trong trường đại học thì như vậy là quá đủ, nhưng với hệ thống mạng toàn cầu thì 4 tỷ IP là chưa đủ.
- Đến cuối năm 2012 đã không còn địa chỉ IP để phân phối cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet.
- Để đáp ứng nhu cầu về địa chỉ IP hiện tại cũng như nhu cầu mở rộng trong tương lai, địa chỉ IPv6 đã được phát triển.
- Cơ sở hạ tầng mạng cũng như các dịch vụ, ứng dụng đều chạy trên bộ giao thức IPv4.
- Câu hỏi đặt ra là chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6 như thế nào.
- Việc thay đổi toàn bộ cơ sở 10 hạ tầng để phù hợp với IPv6 là không thực tế.
- Ngay cả khi không cần quan tâm đến vấn đề về chi phí thì việc thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng cũng phải diễn ra trong một khoảng thời gian khá dài.
- Hơn nữa, không ai có thể đảm bảo rằng IPv6 là một bộ giao thức toàn diện và không có bất cứ một lỗi gì khi IPv6 chưa được sử dụng thử nghiệm rộng rãi.
- Do đó chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6 không thể diễn ra ngay lập tức mà phải có một quá trình lâu dài.
- Vậy làm thế nào để hai giao thức khác nhau có thể cùng hoạt động mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của người sử dụng.
- Với một nước mới đang phát triển như Việt Nam thì việc lựa chọn giải pháp nào lại càng quan trọng vì kinh phí cho quá trình chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6 là khá hạn hẹp so với các nước phát triển khác.
- Chính vì những lý do trên mà tôi đã lựa chọn đề tài ”Hệ thống mạng chồng giao thức IPv4 và IPv6” để nghiên cứu và mô phỏng thử nghiệm trong luận văn này.
- Xuất phát từ nhu cầu thực tế, nội dung của luận văn sẽ tập trung nghiên cứu các giải pháp chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6.
- Trong đó đặc biệt nghiên cứu về giải pháp Dual Stack, phương pháp được đánh giá là hiệu quả, ít phải thay đổi về hệ thống mạng lõi và đặc biệt là tiết kiệm về mặt chi phí.
- Trong phạm vi nghiên cứu, luận văn cũng đưa ra những mô hình giải pháp thiết kế phù hợp với hiện trạng của các nhà cung cấp dịch vụ ở Việt Nam, phân tích một trường hợp cụ thể trên dịch vụ Office Wan của Viettel, tiến hành mô phỏng thử nghiệm trên các thiết bị mạng để lựa chọn những phương án tối ưu nhất.
- Luận văn được chia làm hai phần: Phần 1: Cơ sở lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan về IPv6 và những giải pháp công nghệ chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6 Phần 2: Định hướng và Giải pháp cho chuyển đổi lên IPv6 ở Việt Nam: Nghiên cứu những giải pháp chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 cho hệ thống mạng lõi MPLS của nhà cung cấp dịch vụ ở Việt Nam, đề xuất những giải pháp chuyển đổi 11 lên IPv6 cho các nhà cung cấp dịch vụ nói chung, phân tích trường hợp cụ thể về giải pháp chuyển đổi lên IPv6 cho dịch vụ Office Wan của Viettel.
- 12 Nội dung Phần 1: Cơ sở lý thuyết Để có thể lựa chọn một giải pháp toàn diện và hiệu quả nhất cho việc chuyển đổi lên IPv6 tại Việt Nam trước hết chúng ta cần nghiên cứu và tìm hiểu rõ về IPv6.
- Phần 1 của luận văn sẽ trình bày tổng quan về IPv6 cũng như các cơ chế chuyển đổi đáng được sử dụng.
- Sự hình thành và phát triển của IPv6 Năm 1973, TCP/IP được giới thiệu và ứng dụng vào mạng ARPANET.
- Tuy nhiên với ưu điểm vượt trội của mình TCP/IP hầu như ngay lập tức được áp dụng cho hệ thống mạng của nhiều nơi và dần dần hình thành nên hệ thống mạng toàn cầu Internet dựa trên bộ giao thức TCP/IP hiện tại.
- Cho đến nay Internet đã phát triển với một tốc độ khủng khiếp và không ngừng gia tăng về số lượng máy tính truy cập hàng ngày.
- Sự phát triển nhanh chóng này đòi hỏi phải kèm theo sự mở rộng, nâng cấp không ngừng của cơ sở hạ tầng mạng và công nghệ sử dụng.
- 13 Hình 1: Sự cạn kiệt IPv4 qua các năm Bước sang những năm đầu của thế kỷ XXI, ứng dụng của Internet phát triển nhằm cung cấp dịch vụ cho người dùng trên các thiết bị mới ra đời: Notebook, Cellualar modem, Tablet, Smart-Phone, Smart TV… Để có thể đưa những khái niệm mới dựa trên cơ sở TCP/IP này thành hiện thực, TCP/IP phải mở rộng.
- Việc phát triển về thiết bị, cơ sở hạ tầng, nhân lực… không phải là một khó khăn quá lớn.
- Vấn đề ở đây là địa chỉ IP, không gian địa chỉ IP đã cạn kiệt, địa chỉ IP (IPv4) không thể đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng vì mục đích thiết kế ban đầu của IPv4 không phải là để sử dụng cho hệ thống mạng toàn cầu.
- Nhu cầu hiện tại là cần phải có một giao thức mới thay thế cho giao thức IPv4.
- IPv6 được phát triển để đáp ứng nhu cầu này.
- Hình 2: IPv6 có thể đáp ứng các nhu cầu về địa chỉ IP trong tương lai IPv6 ra đời không có nghĩa là ngay lập tức thay thế toàn bộ IPv4.
- Một trong những thách thức đó liên quan đến khả năng tương thích giữa IPv6 và IPv4, liên quan đến việc chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6, làm thế nào mà người dùng có thể khai thác những thế mạnh của IPv6 nhưng không nhất thiết phải nâng cấp đồng loạt toàn bộ mạng (LAN, WAN, Internet…) lên IPv6.
- Sự chênh lệch giàu nghèo giữa các quốc gia, kinh phí của từng nhà cung cấp dịch vụ ISP hay đơn giản là tài chính của người sử dụng không cho phép chuyển đổi toàn bộ hệ thống mạng lên IPv6.
- Các ứng dụng và dịch vụ và thiết bị không phải toàn bộ đều có thể hỗ trợ một giao thức mới.
- Việc phát triển và thay đổi phải thực hiện từng bước theo nhiều giai đoạn khác nhau.
- Hạn chế của IPv4 IPv4 hỗ trợ trường địa chỉ 32 bit, IPv4 ngày nay hầu như không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của mạng Internet.
- Hai vấn đề lớn mà IPv4 đang phải đối mặt là việc thiếu hụt các địa chỉ, đặc biệt là các không gian địa chỉ lớp B và việc phát triển về kích thước rất nguy hiểm của các bảng định tuyến trong Internet.
- Thêm vào đó, nhu cầu tự động cấu hình (Auto-config) ngày càng trở nên cần thiết.
- Địa chỉ IPv4 trong thời kỳ đầu được phân loại dựa vào số lượng địa chỉ IPv4.
- Địa chỉ IPv4 được chia thành 5 lớp A, B, C, D,E.
- 3 lớp đầu tiên được sử dụng phổ biến nhất.
- Các lớp địa chỉ này khác nhau ở số lượng các bit dùng để định nghĩa Network ID.
- Mô hình này còn có một hạn chế nữa chính là sự thất thoát địa chỉ nếu sử dụng các lớp địa chỉ không hiệu quả.
- Mặc dù lượng địa chỉ IPv4 hiện nay có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng trên thế giới, nhưng cách thức phân bổ địa chỉ IPv4 không thực hiện được này.
- Để phân địa chỉ IPv4 cho tổ chức này, người ta dùng địa chỉ lớp B.
- Tuy nhiên, địa chỉ lớp B có thể dùng để gán cho 65536 Host.
- Dùng địa chỉ lớp B cho tổ chức này làm thừa hơn 65000 địa chỉ.
- Các tổ chức khác sẽ không thể nào sử dụng khoảng địa chỉ này

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt