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, IPv4 và IPv6 là gì? 2 giao thức này có gì giống và khác nhau?
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. Hãy cùng tìm hiểu về IPv4 và IPv6 ngay sau đây!
IPv4
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
IPv6 (Internet Protocol version 6) là “Giao thức liên mạng thế hệ 6”. Đây là một phiên bản của giao thức liên mạng (IP) nhằm mục đích nâng cấp giao thức liên mạng phiên bản 4 (IPv4) hiện đang truyền dẫn cho hầu hết lưu lượng truy cập Internet nhưng đã hết địa chỉ.
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.
IPv4 và IPv6 là gì?
IPv4 và IPv6 là các phiên bản của giao thức Internet. Trong đó, IPv4 là phiên bản cũ có độ dài địa chỉ là 32 bit và tạo ra 4.29 x 10^9 địa chỉ mạng duy nhất. IPv6 là phiên bản nâng cao được phát triển sau này, có độ dài địa chỉ là 128 bit và tạo ra 3,4 x 10^38 địa chỉ.
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.
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 | Có | 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 | Có | 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 |
Địa chỉ IP hoạt động như thế nào?
Để hiểu hơn về IPv4 và IPv6 thì chúng ta nên tìm hiểu về cách thức hoạt động của địa chỉ IP. Cụ thể như sau:
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.
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 https://uscloud.vn – đây chính là một tầng Ứng dụng.
Lời kết
Hy vọng bài viết trên sẽ giúp bạn hiểu được hơn về 2 giao thức IPv4 và IPv6, so sánh được sự khác và giống nhau giữa chúng. Nếu có thắc mắc hay đóng góp ý kiến, mời bạn để lại bình luận phía dưới bài viết này. USCloud xin chân thành cảm ơn bạn!