IPv6 là gì? Cách chuyển IPv4 sang IPv6

Trong thời đại Internet vạn vật (IoT), số lượng thiết bị kết nối mạng đang tăng lên chóng mặt. IPv4 không còn đủ khả năng đáp ứng nhu cầu đó. IPv6 ra đời như một giải pháp tất yếu, mở ra không gian địa chỉ IP khổng lồ và mang lại nhiều lợi ích vượt trội. Bài viết này sẽ giúp bạn khám phá mọi điều cần biết về IPv6, từ khái niệm cơ bản, phân loại đến sự khác nhau giữa IPv6 và IPv4. Cùng Hoàng Hải tìm hiểu nhé.

IPv6 là gì?

IPv6 là phiên bản giao thức internet mới nhất do IETF xây dựng, giúp xác định và định tuyến các hệ thống điểm cuối cục bộ trên mạng máy tính và định tuyến lưu lượng trực tuyến đồng thời giải quyết vấn đề cạn kiệt địa chỉ IPv4. 

IPv6 hoạt động với địa chỉ 128 bit. Mỗi địa chỉ bao gồm tám nhóm chuỗi khác nhau và mỗi nhóm có bốn ký tự (chữ số và chữ cái), được phân cách bằng dấu hai chấm. Nhờ những đặc điểm này, nó có thể cung cấp một lượng địa chỉ IP duy nhất đáng kinh ngạc. Điều đó đảm bảo rằng chúng ta sẽ có các địa chỉ IP duy nhất có sẵn để gán cho tất cả các thiết bị mới trong một thời gian rất dài.

Lợi ích của việc sử dụng IPv6

Một trong những lợi ích chính của IPv6 là không gian địa chỉ tăng lên giúp loại bỏ nhu cầu về các kỹ thuật như dịch địa chỉ mạng (NAT). NAT cho phép nhiều thiết bị chia sẻ một địa chỉ IP công cộng duy nhất, nhưng nó gây ra sự phức tạp và có thể gây ra sự cố với các ứng dụng cụ thể. Với IPv6, mỗi thiết bị có địa chỉ IP công cộng riêng, giúp đơn giản hóa cấu hình mạng và tạo điều kiện thuận lợi cho giao tiếp trực tiếp từ đầu đến cuối. Ngoài ra, IPv6 còn có các lợi ích bổ sung bao gồm:

• IPv6 cung cấp header đơn giản và hiệu quả hơn header IPv4, giúp định tuyến nhanh hơn và cải thiện hiệu suất mạng. Nó cũng hỗ trợ xử lý gói tin hiệu quả hơn, loại bỏ nhu cầu về tổng kiểm tra header ở mọi bước nhảy trung gian.
• IPv6 hỗ trợ bảo mật tích hợp thông qua IPsec (bảo mật giao thức internet). IPsec cung cấp mã hóa và xác thực ở lớp mạng, đảm bảo giao tiếp thiết bị an toàn.
• Các thiết bị di động trên IPv6 có thể di chuyển giữa các mạng khác nhau mà không bị mất kết nối, cho phép liên lạc không bị gián đoạn khi đang di chuyển. 
• IPv6 cũng bao gồm tính năng tự động cấu hình địa chỉ không trạng thái (SLAAC), cho phép các thiết bị tạo địa chỉ IPv6 và thu thập thông tin mạng cần thiết mà không cần dựa vào máy chủ cấu hình bên ngoài.    

Cấu trúc và phân loại địa chỉ IPv6

Cấu trúc của IPv6

IPv6 hoạt động tương tự như IPv4 nhưng với ID thập lục phân. Nó chia thành tám nhóm bốn chữ số được phân tách bằng dấu hai chấm. Ví dụ: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Trong đó:

• 48 bit đầu tiên là tiền tố trang web gọi là Site Prefix (2001:0db8:85a3). Phần này chỉ ra mạng công cộng của bạn, thường do ISP cung cấp.
• Khối 16bit tiếp theo là ID mạng con gọi là Subnet ID (0000). Phần này đánh dấu bố cục mạng nội bộ của bạn.
• 64 bit cuối cùng tạo thành ID giao diện gọi là Interface ID (0000:8a2e:0370:7334). Phần cuối cùng này được tạo từ địa chỉ MAC hoặc được đặt thủ công. 

Phân loại IPv6

• Unicast: Dữ liệu được truyền từ một nguồn duy nhất sang một đích duy nhất. Unicast được phân thành 2 loại: liên kết cục bộ và liên kết toàn cục.  Unicast liên kết cục bộ chỉ có thể truy cập đến các máy tính được chia sẻ liên kết. Ngược lại Unicast toàn cục sẽ có khả năng truy cập rộng hơn.
• Anycast: Địa chỉ Anycast được sử dụng để truyền dữ liệu từ một nguồn đến một trong nhiều cổng, thông thường sẽ là cổng gần nhất.
• Multicast: Địa chỉ Multicast được sử dụng để truyền dữ liệu từ một nguồn đến tất cả thành viên trong cùng một nhóm địa chỉ Multicast. 

So sánh IPv4 và IPv6

Đặc điểm	IPv4	IPv6
Kích thước bit	32-bit	128-bit
Địa chỉ đại diện	Ký hiệu thập phân có chấm	Hệ thập lục phân cách nhau bằng dấu hai chấm
Tổng số địa chỉ	Khoảng 4,3 tỷ	Xấp xỉ 340 tỷ tỷ
Tích hợp bảo mật	IPsec (không bắt buộc)	IPsec (bắt buộc)
Phương pháp cấu hình	Thủ công hoặc DHCP	Tự động cấu hình không trạng thái
Phân loại	Unicast, Multicast và Broadcast	Unicast, Multicast và Anycast
Dịch địa chỉ mạng (NAT)	Thường được yêu cầu	NAT không cần thiết cho IPv6
Độ phức tạp của tiêu đề	Tiêu đề phức tạp hơn	Tiêu đề được đơn giản hóa (cải thiện quá trình xử lý)
Phân mảnh	Được xử lý bởi người gửi và bộ định tuyến	Chỉ được xử lý bởi người gửi (nâng cao hiệu quả)

Cách chuyển IPv4 sang IPv6 và ngược lại

Ví dụ chúng ta có dải địa chỉ IPv4: 192.168.25.234. Để chuyển địa chỉ IPv4 sang IPv6 chúng ta sẽ có 2 cách chính như sau:

Phương pháp thủ công

Chia dãy IP trên thành 4 phần, lấy mỗi phần chia cho 16 và được kết quả

192 : 16 = 12 dư 0

168 : 16 = 10 dư 8

25 : 16 = 1 dư 9

234 : 16 = 14 dư 10

So sánh với giá trị HEX chúng ta có:

A = 10

B = 11

C = 12

D = 13

E = 14

F = 15

Từ kết quả của phép tính trên, ta kết hợp phần kết quả và phần dư (kết quả trước, phần dư sau) ta được: C0A8:19EA. Vì vậy, địa chỉ IPv6 của 192.168.25.234 là C0A8:19EA.

Phương pháp trực tuyến

Sử dụng các trang web và dịch vụ hỗ trợ trực tuyến để chuyển đổi địa chỉ IPv4 sang IPv6 và ngược lại một cách nhanh chóng như: isc.sans.edu, ipv6.ztsoftware, Subnetonline,…

Câu hỏi thường gặp

1. Có bao nhiêu bit trong một địa chỉ IPv6?

Địa chỉ IPv6 bao gồm 128 bit.

2. Tại sao NAT không cần thiết trong IPv6?

IPv6 không yêu cầu NAT vì nó có không gian địa chỉ đủ lớn để cung cấp cho mọi thiết bị một địa chỉ toàn cầu duy nhất.

3. Hai loại tin nhắn IPv6 nào được sử dụng thay cho ARP để phân giải địa chỉ?

IPv6 sử dụng Giao thức NDP với hai loại thông điệp, Neighbor Solicitation và Neighbor Advertisement, thay cho ARP để phân giải địa chỉ.

4. Một lợi thế mà tiêu đề đơn giản hóa của IPv6 mang lại so với IPv4 là gì?

Một lợi thế của tiêu đề đơn giản hóa IPv6 là nó cải thiện hiệu quả xử lý gói tin bằng cách giảm thiểu số trường mà bộ định tuyến cần kiểm tra, cho phép định tuyến gói tin nhanh hơn.

5. Làm thế nào để SSH tới thiết bị hỗ trợ IPv6?

Để SSH vào thiết bị hỗ trợ IPv6, hãy sử dụng lệnh SSH client theo sau là tên người dùng và địa chỉ IPv6, như “ssh username@[Địa chỉ IPv6]”. Đảm bảo rằng cả mạng và thiết bị đều hỗ trợ IPv6 và dịch vụ SSH đang lắng nghe trên địa chỉ IPv6.

Kết luận

IPv6 đã thay đổi cách chúng ta kết nối trên toàn cầu, khắc phục được những hạn chế của IPv4, thiết lập một tiêu chuẩn mới cho truyền thông internet. Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ IPv6 là gì? Cách chuyển IPv4 sang IPv6. Hoàng Hải sẽ ra tiếp tục ra thêm nhiều bài viết hơn nữa. Hy vọng vẫn nhận được sự đón đọc của Quý bạn đọc.