Ipv4 vs ipv6 - nó là gì và được sử dụng để làm gì trong các mạng

Internet và thế giới của các mạng sẽ không như chúng ta biết và thậm chí sẽ không tồn tại nếu nó không dành cho địa chỉ IPv4. Một giao thức có tầm quan trọng tối đa trong các kết nối giữa các thiết bị thông qua mạng, cả vật lý và không dây. Hôm nay chúng ta sẽ thấy mọi thứ liên quan đến IP và chúng ta sẽ phân tích sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6 giải thích các đặc điểm chính của nó.

Chỉ số nội dung

IPv4 và mô hình OSI

Chúng ta sẽ phải bắt đầu với địa chỉ cơ bản, đó là xác định và hiểu địa chỉ IP là gì, cho dù đó là IPv4 hay IPv6.

OSI mô hình chuẩn mạng

Và để làm điều này, chúng ta phải tham khảo nhanh đến mô hình OSI (Giao diện hệ thống mở). Nó là một mô hình tham chiếu và không phải là một kiến ​​trúc mạng, cho các giao thức mạng khác nhau can thiệp vào thông tin liên lạc thông qua thiết bị máy tính. Mô hình này chia các hệ thống viễn thông thành 7 cấp độ để phân biệt các giai đoạn khác nhau của việc truyền dữ liệu từ điểm này sang điểm khác cũng như các giao thức liên quan đến mỗi cấp độ.

Mô hình OSI là gì: giải thích đầy đủ

Chúng ta đã biết rằng có một mô hình phân loại, có thể nói, các giao thức mạng và chính xác là IPv4 và IPv6 là hai trong số các giao thức mạng này. Trong trường hợp này, chúng hoạt động ở một trong các mức thấp nhất của mô hình, lớp mạng hoặc lớp 3. Lớp này chịu trách nhiệm định tuyến các gói giữa hai mạng được kết nối. Nó sẽ làm cho dữ liệu có sẵn từ máy phát đến máy thu thông qua việc chuyển đổi và định tuyến cần thiết từ điểm này sang điểm khác.

Bên dưới nó, chúng ta có lớp liên kết dữ liệu (lớp 2) trong đó các công tắc hoạt động và bên trên nó có lớp 4 hoặc lớp vận chuyển trong đó giao thức TCP vận chuyển các gói thông qua các datagram can thiệp.

Địa chỉ IP là gì

Chúng ta nói về địa chỉ IP dưới dạng tập hợp số ở dạng thập phân hoặc thập lục phân (chúng ta sẽ thấy) xác định một cách hợp lý và theo phân cấp một giao diện mạng. Mỗi thiết bị được kết nối với mạng phải được gán một địa chỉ IP, số nhận dạng tạm thời như DNI của chúng tôi khi chúng tôi ở thế giới này hoặc số điện thoại trong khi chúng tôi đã ký hợp đồng dịch vụ điện thoại. Nhờ có IP, các máy tính khác nhau có thể giao tiếp với nhau, làm cho các gói truyền qua mạng cho đến khi chúng tìm thấy người nhận.

Địa chỉ IP có thể được cố định (IP cố định ) hoặc động (DHCP hoặc Giao thức cấu hình máy chủ động), luôn được chỉ định bởi một máy chủ hoặc bộ định tuyến hoạt động ở lớp mạng. Khi chúng ta nói về IP cố định, điều đó có nghĩa là máy chủ sẽ luôn có cùng địa chỉ IP, ngay cả khi nó bị tắt và bật lại. Mặc dù trong DHCP , IP được gán động cho máy chủ khi được bật, dĩ nhiên, các nút của mạng thường được cung cấp cùng một địa chỉ IP sau khi liên kết với bộ định tuyến lần đầu tiên.

Trong kiến ​​trúc mạng, chúng ta phải phân biệt giữa mạng công cộng, đó là Internet và mạng riêng, mạng phía sau bộ định tuyến nơi máy tính và Điện thoại thông minh hoặc Máy tính bảng của chúng ta nếu chúng ta kết nối với Wi-Fi. Trong trường hợp đầu tiên, chúng ta đang nói về một IP bên ngoài, đó sẽ là địa chỉ được gán cho bộ định tuyến để liên lạc với Internet, một động lực hầu như luôn được cung cấp bởi ISP của chúng tôi. Trong lần thứ hai chúng ta nói về IP nội bộ, đến địa chỉ mà bộ định tuyến cung cấp cho các máy tính trên mạng của chúng tôi, hầu như luôn luôn thuộc loại 192.168.xx

Chúng ta không được nhầm lẫn IP với địa chỉ MAC, đây là một địa chỉ khác cố định và duy nhất xác định từng máy tính trên mạng. Đây là bộ nhà máy, giống như IMEI của điện thoại, mặc dù có thể sửa đổi nó xác định máy chủ trong lớp vận chuyển của mô hình OSI. Trong thực tế, công tắc hoặc bộ định tuyến là nó liên quan đến MAC với IP. MAC là mã 48 bit được biểu thị bằng ký hiệu thập lục phân trong 6 khối hai ký tự.

Giao thức IP

Địa chỉ IP là định danh thuộc giao thức IP (Giao thức Internet), là hệ thống địa chỉ IPv4 và IPv6 là phiên bản mới hơn và được chuẩn bị cho tương lai. Đó là một giao thức hoạt động ở lớp mạng và không được định hướng kết nối, điều này có nghĩa là giao tiếp giữa hai đầu của mạng và trao đổi dữ liệu có thể được thực hiện mà không cần thỏa thuận trước. Nói cách khác, máy thu truyền dữ liệu mà không biết máy thu có khả dụng hay không, do đó, máy thu sẽ đến máy thu khi được bật và kết nối.

Truyền IPv4 và IPv6 chuyển các gói dữ liệu thông qua các mạng vật lý hoạt động theo mô hình OSI. Điều này được thực hiện nhờ định tuyến, một kỹ thuật cho phép gói tìm đường đi nhanh nhất đến đích, nhưng không đảm bảo rằng nó sẽ đến, tất nhiên, bảo đảm này được đưa ra bởi lớp vận chuyển dữ liệu với TCP, UDP hoặc giao thức khác.

Dữ liệu được xử lý bởi giao thức IP được chia thành các gói được gọi là datagram, không có bất kỳ loại bảo vệ hoặc kiểm soát lỗi nào để gửi. Liệu một datagram sẽ chỉ được gửi với IP có thể hoặc không thể đến, bị hỏng hoặc hoàn thành và theo thứ tự ngẫu nhiên. Nó chỉ mang thông tin về địa chỉ IP nguồn và đích cùng với dữ liệu. Tất nhiên điều này có vẻ không đáng tin cậy, vì vậy trong lớp vận chuyển, datagram này được lấy và bọc trong một phân đoạn TCP hoặc UDP có thêm xử lý lỗi và nhiều thông tin hơn.

IPv4

Bây giờ hãy tập trung vào giao thức IPv4, hoạt động trong các mạng từ năm 1983 khi mạng trao đổi gói ARPANET đầu tiên được tạo, được xác định theo tiêu chuẩn RFC 791. Và như tên của nó là giao thức IP trong phiên bản 4, nhưng đó là chúng tôi không có các phiên bản trước được triển khai và đây là phiên bản đầu tiên.

IPv4 sử dụng địa chỉ 32 bit (32 số và số 0 ở dạng nhị phân) được sắp xếp thành 4 octet (số 8 bit) được phân tách bằng dấu chấm trong ký hiệu thập phân. Dịch điều này vào thực tế sẽ là một số sao cho:

192.168.0.102

Theo cách này, chúng ta có thể có các địa chỉ đi từ 0.0.0.0 đến 255.255.255.255. nếu chúng tôi dịch IP trước đó thành mã nhị phân của nó, chúng tôi sẽ có:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

Nói cách khác, 32 bit, vì vậy với IPv4, chúng tôi sẽ có thể giải quyết tổng cộng:

2 ³² = 4 294 967 296 máy chủ

Có vẻ như rất nhiều, nhưng hiện tại các địa chỉ IPv4 thực tế đã cạn kiệt, vì 4 tỷ máy tính là một con số khá bình thường ngày nay. Trên thực tế, vào năm 2011, chúng bắt đầu khan hiếm, khi cơ quan phụ trách cung cấp địa chỉ IP ở Trung Quốc đã sử dụng gói cuối cùng, vì vậy giao thức IPv6 đã xuất hiện để giải cứu . Chúng tôi đã sử dụng địa chỉ này trong gần 40 năm, vì vậy cả đời nó không tệ.

Chúng ta phải nhớ rằng các địa chỉ IP nội bộ sẽ luôn giống nhau trong các mạng LAN và sẽ không bị ảnh hưởng bởi các IP bên ngoài. Điều này có nghĩa là trên mạng nội bộ, chúng tôi có thể có một máy chủ có 192.168.0.2 và điều này cũng sẽ được sử dụng bởi các máy chủ khác trên mạng nội bộ khác, có thể sao chép nhiều lần chúng tôi muốn. Nhưng các địa chỉ IP bên ngoài được nhìn thấy trên khắp mạng Internet và chúng không thể được lặp lại trong mọi trường hợp.

Tiêu đề IPv4

Do đó, thật thuận tiện để xem xét cấu trúc của một tiêu đề IPv4, có kích thước tối thiểu là 20 Byte và tối đa là 40 Byte.

Chúng tôi sẽ nhanh chóng giải thích từng phần, vì một số phần sau sẽ được mở rộng sang IPv6

• Phiên bản (4 bit): xác định phiên bản của giao thức, là 0100 cho v4 và 0110 cho v6. IHL (4 bit): là kích thước của tiêu đề, có thể từ 20 byte đến 60 byte hoặc tương tự từ 160 bit đến 480 bit. Thời gian phục vụ (8 bit): một mã định danh trong trường hợp gói đặc biệt, ví dụ quan trọng hơn là xem xét việc cấp bách giao hàng. Tổng chiều dài (16 bit): phản ánh tổng kích thước của datagram hoặc đoạn trong octet. Mã định danh (16 bit): được sử dụng nếu datagram bị phân mảnh để Cờ (3 bit) và Offset hoặc vị trí của đoạn (13 bit) có thể được nối sau : bit thứ 1 sẽ là 0, bit thứ 2 (0 = chia hết, 1 không chia hết), Bit thứ 3 (0 = đoạn cuối cùng, 1 = đoạn trung gian) TTL (8 bit): Tuổi thọ gói IPv4. Nó phản ánh số bước nhảy trong bộ định tuyến mà nó có thể mất, là 64 hoặc 128. Khi gói hết, nó sẽ bị xóa. Giao thức: cho biết giao thức mà datagram phải được phân phối ở các lớp cao hơn, ví dụ TCP, UDP, ICMP, v.v. Tổng kiểm tra : để kiểm soát tính toàn vẹn của gói, tính toán lại mỗi lần thay đổi giá trị trước đó.

IPv6 và sự khác biệt với IPv4

Mặc dù giải thích đầy đủ một trong những giao thức này là một thế giới, chúng tôi không thể thực hiện điều này mãi mãi, vì vậy bây giờ chúng tôi sẽ tiếp tục với IPv6 hoặc Giao thức Internet phiên bản 6. Và phiên bản 5 ở đâu? Không ở đâu, nó chỉ là thử nghiệm, vì vậy hãy xem nó là gì và sự khác biệt với IPv4.

Chắc chắn tất cả chúng ta sẽ từng thấy một địa chỉ IP từ những địa chỉ trước đó, nhưng chắc chắn một trong số đó ít hơn nhiều lần, hoặc chúng ta thậm chí không nhận thấy. IPv6 được triển khai vào năm 2016 với định nghĩa về tiêu chuẩn RFC 2460 và về cơ bản, nó nhằm thay thế IPv4 khi cần thiết. Tiêu chuẩn này được sinh ra do nhu cầu cung cấp cho người châu Á nhiều địa chỉ IP hơn. Địa chỉ IP được bảo lưu để nói và gói cuối cùng được bảo lưu vào năm 2011 như đã thảo luận ở trên. Điều này không có nghĩa là tất cả chúng đều đã được sử dụng, vì các công ty đang sử dụng chúng khi có thêm nhiều nút được thêm vào mạng.

IPv6 cũng được thiết kế để cung cấp IP cố định cho tất cả các loại thiết bị. Nhưng chúng ta có thể cung cấp thêm bao nhiêu địa chỉ IP với phiên bản mới này? Vâng, sẽ có một vài, vì địa chỉ này sử dụng 128 bit với cơ chế tương tự như địa chỉ trước. Nhưng lần này, nó được thực hiện bằng cách sử dụng ký hiệu thập lục phân để nó chiếm ít không gian hơn, vì việc hiển thị 128 bit trong octet sẽ dẫn đến một địa chỉ rất dài. Vì vậy, trong trường hợp này, nó được tạo thành từ 8 phần, mỗi phần 16 bit.

Chuyển cái này trở lại để thực hành sẽ là một số chữ và số sẽ giống như thế này:

phong80: 1a7a: 80f4: 3d0a: 66b0: b24b: 1b7a: 4d6b

Theo cách này, chúng tôi có thể có các địa chỉ nằm trong khoảng từ 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 đến ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Lần này chúng tôi sẽ không dịch địa chỉ này thành mã nhị phân chỉ để tránh trầm cảm, nhưng nó sẽ có 128 số không và số không. Khi chúng tôi thấy bất kỳ địa chỉ nào trên máy tính của chúng tôi hoặc bất kỳ máy chủ nào khác, có thể nó được đại diện với ít nhóm hơn và nếu chúng tôi có các nhóm chỉ có số không, chúng có thể được bỏ qua miễn là chúng ở bên phải.

Bây giờ với IPv6 và 128 bit này, chúng tôi sẽ có thể giải quyết tổng cộng:

2 ¹²⁸ = 340, 282, 366, 920, 938, 463, 463, 374, 607, 431, 768, 211, 456 máy chủ

Bằng cách này, người Trung Quốc sẽ có thể cài đặt tất cả các máy chủ họ muốn mà không bị giới hạn, vì khả năng của họ thực sự thái quá. Mặc dù hiện tại nó không hoạt động một mình, máy tính của chúng tôi đã có địa chỉ IPv6 trên thẻ mạng của họ.

Tiêu đề IPv6 vs IPv4 và các tin tức khác

Điều quan trọng để thực hiện một địa chỉ mới là làm cho nó tương thích ngược với các giao thức trước đó và hoạt động trong các lớp khác. Việc sử dụng IPv6 có thể được sử dụng với các giao thức khác của các lớp ứng dụng và vận chuyển với rất ít sửa đổi cho các tiêu đề, ngoại trừ FTP hoặc NTP vì chúng tích hợp các địa chỉ của lớp mạng.

Chúng tôi cũng đã nghiên cứu cách đơn giản hóa tiêu đề giao thức, làm cho nó đơn giản hơn trong IPv4 và có độ dài cố định, điều này giúp ích rất nhiều cho tốc độ xử lý và nhận dạng của datagram. Điều này có nghĩa là chúng tôi phải gửi thông tin bằng IPv4 hoặc IPv6 nhưng không được gửi cả hai. Hãy xem tiêu đề này:

Bây giờ tiêu đề đã được đơn giản hóa mặc dù dài gấp đôi so với IPv4 nếu chúng ta không thêm tùy chọn ở dạng tiêu đề mở rộng.

• Phiên bản (4 bit) Lớp lưu lượng (8 bit): giống như Lưu lượng điều khiển ưu tiên gói (20 bit): nó quản lý độ dài Dữ liệu QoS (16 bit): rõ ràng là nó đo không gian cho dữ liệu là bao nhiêu 64 KB là kích thước tiêu chuẩn và được xác định bởi jumboframes Tiêu đề tiếp theo (8 bit): tương ứng với phần giao thức IPv4 Giới hạn hop (8 bit): thay thế các tiêu đề Mở rộng TTL : chúng thêm các tùy chọn bổ sung cho phân mảnh, để mã hóa, v.v. Có 8 loại tiêu đề mở rộng trong IPv6

Trong số những điều mới lạ có trong giao thức này, có thể làm nổi bật khả năng đánh địa chỉ lớn hơn ngay cả trong mạng con hoặc mạng nội bộ và ở dạng đơn giản hơn. Bây giờ chúng ta có thể có tối đa 2 ⁶⁴ máy chủ trong một mạng con chỉ bằng cách thay đổi một vài định danh nút.

Thêm vào đó là khả năng mỗi nút có thể tự cấu hình khi được bao gồm trong một độ phân giải IPv6. Trong trường hợp này, một IP sẽ không được yêu cầu từ bộ định tuyến, nhưng yêu cầu yêu cầu các tham số cấu hình của ND, đây được gọi là tự động cấu hình địa chỉ miễn phí trạng thái (SLAAC). Mặc dù bạn cũng có thể sử dụng DHCPv6 nếu không thể làm như vậy.

IPsec trong trường hợp này không phải là tùy chọn, nhưng bắt buộc và được triển khai trực tiếp trong IPv6 cho các bộ định tuyến đã hoạt động với giao thức này. Để làm điều này, chúng tôi thêm hỗ trợ cho Jumbogram, nghĩa là, các datagram Jumbo lớn hơn nhiều so với IPv4 tối đa 64KB và hiện có thể đạt tới 4 GB.

Tóm lại ở đây, chúng tôi để lại cho bạn hai bảng để lưu ý sự khác biệt giữa cả hai tiêu đề IPv4 và IPv6.

• Màu xanh dương: các trường chung trong cả hai tiêu đề Màu đỏ: các trường đã bị xóa Màu xanh lá cây: các trường đã được đổi tên thành Vàng: các trường mới

Làm thế nào để biết địa chỉ IP riêng, công cộng và IPv6 của chúng tôi

Trước khi kết thúc, chúng tôi tự dạy mình cách biết địa chỉ IP của chúng tôi, của thiết bị và bộ định tuyến của chúng tôi.

Để tìm ra địa chỉ IPv4 và IPv6 cục bộ trong Windows 10, có một số phương pháp, nhưng cách nhanh nhất là bằng dấu nhắc lệnh. Vì vậy, chúng tôi mở Bắt đầu, nhập CMD và nhấn Enter. Ở đó chúng tôi sẽ viết

ipconfig

Và chúng tôi sẽ nhận được kết quả.

Và để biết địa chỉ IP công cộng, chúng tôi sẽ phải dùng đến trình duyệt hoặc bộ định tuyến của chúng tôi. chúng ta có thể làm trên trang:

Whats-my-ip

Và cuối cùng chúng ta có thể kiểm tra xem chúng ta có địa chỉ IPv6 công khai theo cách sau không:

Kiểm tra IPv6

Chúng tôi để lại cho bạn một số hướng dẫn mạng liên quan đến chủ đề

Bạn có biết rằng PC của bạn có IPv6, bạn có biết rằng nó tồn tại không? Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn chỉ ra một cái gì đó, chúng tôi sẽ sẵn lòng giúp bạn từ các ý kiến.