Các dạng địa chỉ IPv6: Unicast, Anycast, Multicast

1. Các dạng địa chỉ IPv4

Để nói về các dạng địa chỉ IPv6, chúng ta hãy nhắc lại về các dạng địa chỉ của IPv4.

IPv4 định nghĩa ba dạng địa chỉ: Unicast, Broadcast và Multicast. Mỗi loại địa chỉ cho phép thiết bị gửi dữ liệu đến nơi nhận đã được chọn trước:

+ Một địa chỉ Unicast cho phép thiết bị gửi dữ liệu đến một nơi nhận duy nhất.

+ Một địa chỉ Broadcast cho phép thiết bị gửi dữ liệu đến tất cả các host trong một mạng con.

+ Một địa chỉ Multicast cho phép thiết bị gửi dữ liệu tới một tập xác định trước các host, được biết đến như các nhóm Multicast, trong các mạng con khác nhau.

Lớp D được sử dụng để dùng làm địa chỉ Multicast. Một địa chỉ IP lớp D sẽ là một địa chỉ thuộc một nhóm Multicast nào đó.

Địa chỉ IP Multicast nâng cao hiệu quả mạng lưới bằng cách cho phép host truyền dữ liệu tới một tập nơi nhận đã được xác định trước.

Ví dụ:

Một host có thể muốn gửi một video clip lớn tới một nhóm các nơi nhận. Sẽ rất tốn thời gian nếu nó sử dụng địa chỉ Unicast để gửi riêng rẽ đến từng nơi nhận. Nếu host Broadcast video clip đó qua mạng, sẽ tiêu tốn tài nguyên mạng và gói tin Broadcast cũng không vượt được ra khỏi một mạng con. Do vậy, host có thể sử dụng địa chỉ Multicast để chỉ sử dụng tài nguyên cần thiết.

Router sử dụng các thuật toán định tuyến Multicast để xác định tuyến tốt nhất (best route) và truyền các gói tin Multicast qua mạng.

2. Các dạng địa chỉ IPv6

Thế hệ địa chỉ IPv6 có các dạng địa chỉ như sau: Unicast, Multicast và Anycast.

Khái niệm địa chỉ Broadcast không tồn tại nữa. Chức năng Broadcast được đảm nhiệm bởi địa chỉ Multicast trong IPv6.

- Địa chỉ Unicast được cấu hình cho mỗi giao diện mạng của một node.

- Địa chỉ Multicast được phân bổ cho một nhóm các node.

- Một địa chỉ Anycast được gắn cho mỗi chức năng nhất định và được sử dụng để thực hiện một chức năng nhất định.

2.1 Địa chỉ Unicast

Với IPv4 thì việc gắn 1 địa chỉ cho node hay cho giao diện không được rõ ràng. Ngược lại trong IPv6 địa chỉ được cấu hình trên mỗi giao diện mạng được xác định rõ ràng.

- Địa chỉ Unicast IPv6 có thể được phân loại theo phạm vi. Một phạm vi có nghĩa là một vùng ứng dụng.

+ Phạm vi toàn cầu (global scope): có thể được sử dụng để giao tiếp trên toàn cầu.

+ Phạm vi nội bộ (local scope): được sử dụng cho mục đích trong vòng một site.

+ Link-local scope: được sử dụng trên một link nội bộ, nói cách khác nó có thể được sử dụng trong vòng giới hạn biên của Router.

Giả sử một node (host) được gắn vào một mạng IPv6 bằng một cáp Ethernet. Ethernet Adapter sẽ có một địa chỉ link-local được cấu hình. Nếu node đó có kết nối IPv6 toàn cầu, thì giao diện Ethernet đó cần phải được cung cấp một địa chỉ Unicast toàn cầu. Và giả sử nếu như phạm vi site-local được sử dụng trong tổ chức thì địa chỉ site-local cần phải được cấu hình.

10 bít đầu tiên của địa chỉ link-local luôn luôn là 1111 1110 00 (tức là FE80::/10 theo dạng thức hexadecimal). 54 bít tiếp theo là 0, theo sau là định danh giao diện (Interface ID) được tạo thành từ địa chỉ MAC trong trường hợp có Ethernet Adapter. Địa chỉ link-local được cấu hình ngay lập tức khi giao diện được gắn vào mạng. Nói cách khác, địa chỉ link-local được tạo đầu tiên, trước khi địa chỉ toàn cầu được cấu hình. Router ngăn những gói tin chứa địa chỉ link-local. Do vậy, địa chỉ link-local chỉ được sử dụng trên một link.

Sử dụng phổ biến nhất của địa chỉ link-local là trong quá trình tự động cấu hình của địa chỉ unicast toàn cầu. Như đã nói ở trên, địa chỉ toàn cầu được cấu tạo từ định danh giao diện (Interface ID) và tiền tố mạng (Network Prefix). Network Prefix được nhận từ router tương ứng trên đường link, do vậy, node cần phải giao tiếp với router trước tiên. Địa chỉ link-local được sử dụng chính cho mục đích này

Địa chỉ site-local được xác định cấu hình trong một mạng cấu tạo bởi một số mạng con. 10 bít đầu tiên của địa chỉ site-local luôn luôn là 1111 1110 11 (tức là FEC0::/10 theo dạng thức hexadecimal). 38 bít sau là 0, sau đó là 16 bit định danh mạng (subnet ID). Tuy nhiên, địa chỉ site-local nảy sinh một số vấn đề, bao gồm việc không rõ ràng trong định

2.2 Địa chỉ Multicast

Địa chỉ Multicast được cấu hình trong một nhóm Multicast. Nói cách khác, nhiều node có thể được gắn cho một nhóm Multicast nhất định, và nhóm này được gắn một địa chỉ Multicast. Do vậy, node thực hiện truyền dữ liệu sẽ chỉ cần xác định địa chỉ Multicast này, để gửi gói tin đến mọi node (chính xác hơn là đến các giao diện) trong nhóm Multicast này.

Địa chỉ Multicast cũng có phạm vi:

+ Toàn cầu (global)

+ Tổ chức (organization-local)

+ Một site (site-local)

+ Một link (link-local)

+ Trong node (node-local)

Phạm vi tổ chức và node là hai dạng địa chỉ mới, không có trong dạng địa chỉ Unicast. Phạm vi organization-local được sử dụng trong phạm vi một tổ chức với một số site, tuy nhiên định nghĩa không rõ ràng. Phạm vi node local chỉ có tính ứng dụng trong phạm vi một node. Dạng phạm vi địa chỉ này được định nghĩa vì không như địa chỉ IPv4, một node IPv6 có thể được gắn rất nhiều địa chỉ.

Dạng thức của địa chỉ Multicast như sau:

8 bít đầu tiên trong địa chỉ Multicast luôn luôn là 1111 1111 (tức là FF theo dạng thức hexadecimal).

Flag sử dụng từ bít thứ 9 đến bít 12 và chỉ ra xem liệu đây có phải là dạng địa chỉ Multicast được định nghĩa trước (well-known). Nếu có là well-known, mọi bít sẽ là 0.

Scope chiếm từ bít thứ 13 đến bít thứ 16. Nếu Scope ID = 2, ví dụ, thì đó là phạm vi link-local.

Group ID được sử dụng để xác định một nhóm Multicast. Có những group ID được định nghĩa từ trước (predefined group ID), ví dụ Group ID=1 tức là mọi node. Bởi vậy, nếu địa chỉ Multicast là ff02;;1 có nghĩa Scope ID=2 và Group ID=1, chỉ định mọi node trong phạm vi một link (link-scope). Điều này giống như Broadcast trong địa chỉ IPv4

Địa chỉ Multicast của IPv6 có nhiều ưu điểm so với địa chỉ Multicast của IPv4. Một trong số đó là số lượng địa chỉ để sử dụng:

+ Trong IPv4, Class D được dành cho Multicast, đó chỉ là khoảng không gian địa chỉ nhỏ từ 224.0.0.0 tới 239.255.255.255.

+ Nhưng trong địa chỉ IPv6, vùng địa chỉ dành cho multicast chiếm tới 1/256 không gian địa chỉ khổng lồ.

Do vậy địa chỉ Multicast có thể được sử dụng thoải mái hơn. Thêm nữa cơ sở hạ tầng có hỗ trợ Multicast có thể xây dựng dễ dàng hơn, bởi vì không như IPv4, địa chỉ Multicast là bắt buộc trong thực hiện IPv6.

2.3 Địa chỉ Anycast

Anycast là một dạng địa chỉ hoàn toàn mới trong IPv6. Dạng địa chỉ này không được gắn cho node hay giao diện, mà cho những chức năng cụ thể. Thay vì thực hiện truyền dữ liệu đến mọi node trong một nhóm như địa chỉ Multicast, Anycast gửi gói tin đến node gần nhất (tính theo thủ tục định tuyến) trong nhóm.

Anycast không có không gian địa chỉ riêng gắn cho nó. Nó được lấy trong vùng của địa chỉ Unicast. Bởi vậy, địa chỉ Anycast cũng có ba phạm vi, như địa chỉ Unicast. Nhưng việc sử dụng của địa chỉ Anycast cũng không rõ ràng. Hiện nay đang có những thảo luận về việc có sử dụng dạng địa chỉ Anycast cho những mục đích như tìm DNS hoặc Universal Plug and Play.

Editor: Vinhhq (Baomathethong.blogspot.com)

Source: Ipv6.vn