
Võ Nguyên Thoại
Contents
IPv4 và IPv6 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định và phân phối dữ liệu giữa các thiết bị trên mạng. Vậy thì thực chất IPv4 là gì và IPv6 là gì?. Ngay trong bài viết này, hãy cùng MONA Host tìm hiểu hai khái niệm này và những điểm khác biệt rõ nét giữa hai phiên bản giao thức Internet này nhé.
IPv4 (Internet Protocol version 4) là phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển của giao thức Internet, đây là phiên bản IP đầu tiên được sử dụng rộng rãi trên toàn thếgiới. Giao thức IPv4 được công bốbởi IETF trong phiên bản của RFC 791 (tháng 9/1981) thay cho phiên bản RFC 760 (tháng 1/1980) và được Bộ Quốc Phòng Hoa Kỳ chuẩn hóa với tên gọi là MIL-STD-1777.
IPv4 là giao thức hướng dữ liệu được dùng trong hệ thống chuyển mạch gói (network packet switching) tương tự như Ethernet. IPv4 không đảm bảo thứ tự truyền gói tin hoặc đảm bảo rằng các gói tin sẽ đến đích, mà để các lớp trên trong chồng giao thức TCP/IP (như TCP) xử lý vấn đề này. Mặc dù vậy, IPv4 vẫn có cơ chế đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu thông qua việc sử dụng các gói kiểm tra (checksum).
IPv4 hoạt động dựa trên mô hình best-effort, tức là không thể đảm bảo dữ liệu sẽ được truyền tải thành công hoặc chất lượng của quá trình truyền tải. Tuy nhiên, điểm nổi bật của IPv4 là tính linh hoạt cao, cho phép người dùng có thể tùy chọn cấu hình tự động hoặc thủ công trên nhiều thiết bị, tùy theo yêu cầu của mạng mà họ đang sử dụng.
IPv4 có độ dài địa chỉ là 32-bit với mục đích mã hóa địa chỉ IP, cho phép hỗ trợ khoảng 4,3 tỷ địa chỉ duy nhất và là giao thức internet chiếm 94% lưu lượng truy cập internet. Với sự phát triển vượt trội của IoT, nguy cơ thiếu hụt địa chỉ IP được dự báo, tuy nhiên, nhờ có công nghệ NAT (Network Address Translation) đã giúp giải quyết phần nào vấn đề thiếu hụt địa chỉ IPv4 bằng cách chia mạng thành 2 vùng riêng biệt: mạng riêng (private network) và mạng công cộng ( public network). Qua đó thiết bị trong một mạng nội bộ có thể được sử dụng trong mạng công cộng mà không gây ra xung đột. Để giải quyết triệt để vấn đề này, IPv6 đã được phát triển sẽ thay thế IPv4 trong tương lai.
Định dạng địa chỉ IPv4 gồm 32 bits được chia thành 4 nhóm (dotted format), mỗi nhóm gồm 8 bít (octet), và các nhóm được phân cách nhau bởi dấu chấm (.).
Mặc dù IPv6 đã xuất hiện nhưng IPv4 vẫn giữ vị trí quan trọng trong suốt hơn ba thập kỷ qua với những ưu điểm sau:
Là giao thức Internet đã ra đời từ rất lâu, vậy nên IPv4 không thể tránh khỏi một số nhược điểm sau:
IPv6 (Internet Protocol Version 6) hay còn được gọi là giao thức liên mạng thế hệ 6, được thiết kế để thay thế cho địa chỉ IPv4. Tương tự như IPv4, IPv6 có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ IP cho các thiết bị kết nối mạng. Do sự phát triển vượt trội của internet, IPv6 được phát triển và tốt hơn IPv4 so về độ phức tạo và hiệu quả. Điểm khác biệt lớn nhất giữa hai phiên bản là độ dài của địa chỉ IP. Nếu IPv4 chỉ sử dụng địa chỉ 32 bit thì con số này ở IPv6 lên đến 128 bit. Ngoài ra, IPv6 cung cấp đến 2¹²⁸ địa chỉ, sự gia tăng khổng lồ so với không gian của IPv4 (khoảng 4,3 tỷ địa chỉ).
Định dạng của địa chỉ IPv6 gồm 128 bit, được biểu diễn bằng tám nhóm số thập lục phân, mỗi nhóm gồm bốn chữ số và được phân tách bằng dấu hai chấm (.).
Ngoài việc cung cấp không gian địa chỉ rộng lớn hơn, IPv6 còn mang đến một số cải tiến kỹ thuật. Tiêu đề của IPv6 được thiết kế đơn giản hơn, giúp giảm thiểu gánh nặng xử lý và tăng hiệu suất truyền tải gói tin. Điều này làm cho IPv6 trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu băng thông cao và thời gian phản hồi nhanh, chẳng hạn như VoIP (Giao thức thoại qua Internet) và các dịch vụ Chất lượng dịch vụ (QoS).
Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng Internet, IPv6 đã ra đời với nhiều tính năng ưu việt. Một số ưu điểm của IPv6 so với IPv4 có thể kể đến như sau:
Tuy được ra đời sau nhưng IPv6 vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định. Nhược điểm của IPv6 so với IPv4 bao gồm:
>> Protocol Là Gì? Tổng Hợp Thông Tin Cần Biết Về Protocol
>> SFTP Là Gì? Tổng Quan Kiến Thức Về Giao Thức SFTP
Mặc dù giao thức IPv4 đã phục vụ tốt trong một thời gian dài với số lượng địa chỉ khả dụng dường như rất lớn, nhưng hiện tại địa chỉ IPv4 lại không đủ để đáp ứng với sự bùng nổ về số lượng thiết bị kết nối internet trên toàn cầu. Đây là lý do tại sao IPv6 ra đời nhằm giải quyết vấn đề này, mang đến không gian địa chỉ cực kỳ lớn (2¹²⁸ địa chỉ). Tuy nhiên, việc triển khai IPv6 sẽ không diễn ra ngay lập tức do nhiều yếu tố như chi phí triển khai, phức tạp trong nâng cấp cơ sở hạ tầng cũng như sự không tương thích với hệ thống cũ.
Cho nên việc có hai phiên bản IP là điều cần thiết vì sự chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 không thể diễn ra trong một sớm một chiều. Các nhà cung cấp dịch vụ, doanh nghiệp và người dùng cuối vẫn cần thời gian để thích nghi với cơ sở hạ tầng mới. IPv4 vẫn được sử dụng rộng rãi trong khi IPv6 bắt đầu dần thay thế và trở thành tiêu chuẩn cho các thiết bị mới và hệ thống mạng hiện đại.
Một số tổ chức và doanh nghiệp lớn, như Google và Amazon, đã bắt đầu hỗ trợ IPv6 để đảm bảo khả năng mở rộng trong tương lai. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ trong số các trang web hàng đầu thế giới đã triển khai đầy đủ IPv6, cho thấy vẫn còn rất nhiều thách thức trong việc thay đổi hoàn toàn từ IPv4. Sự tồn tại song song của hai phiên bản IP giúp đảm bảo tính ổn định, khả năng tương thích ngược và bảo mật trong quá trình chuyển đổi.
Cả IPv4 và IPv6 đều có vai trò quan trọng trong việc truyền tải và nhận dữ liệu qua internet, đảm bảo rằng dữ liệu đến đúng thiết bị mong muốn, không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng. Cả hai phiên bản đều đóng vai trò then chốt trong việc định tuyến và xác định các gói dữ liệu. Dưới đây là một số điểm tương đồng giữa IPv6 vs IPv4.
Mỗi thiết bị truy cập internet đều cần một địa chỉ IP duy nhất để định vị và giao tiếp với các thiết bị khác. Điều này giống như mã định danh riêng cho mỗi cá nhân. Cả IPv4 và IPv6 đều được sử dụng để gán địa chỉ IP cho các thiết bị như máy tính, điện thoại di động, và các thiết bị IoT.
IPv4 và IPv6 đều là một phần của bộ giao thức truyền thông TCP/IP, bộ giao thức đã định hình cách thức hoạt động của internet từ những năm 1980. Ngoài TCP/IP, còn có giao thức UDP (User Datagram Protocol) cũng tham gia vào quá trình truyền dữ liệu. Mặc dù IPv4 ra đời trước và đã tồn tại từ rất lâu, nhưng IPv6 được phát triển như một giải pháp nâng cao với nhiều ưu điểm hơn dù chỉ mới được công nhận chính thức vào năm 2017.
Một điểm tương đồng khác là cả IPv4 và IPv6 đều không duy trì kết nối liên tục khi truyền dữ liệu. Thay vào đó, chúng sử dụng kỹ thuật định tuyến đa gói (packet switching) để chia dữ liệu thành nhiều gói nhỏ hơn và gửi đi qua các tuyến khác nhau trên internet. Mỗi gói dữ liệu có thể đi qua nhiều đường truyền khác nhau, nhưng khi đến thiết bị đích, chúng sẽ được ghép lại theo đúng thứ tự ban đầu nhờ vào các giao thức ở lớp truyền tải (TCP hoặc UDP) trong mô hình OSI.
IPv4 và IPv6 có nhiều sự khác biệt quan trọng từ cách cấu tạo địa chỉ, phương thức truyền tải đến khả năng mở rộng. Dưới đây là một số điểm khác biệt nổi bật giữa hai giao thức này.
IPv4 sở hữu không gian địa chỉ với tổng cộng 2³², tương đương 4.294.967.296 địa chỉ IP. Trong khi đó, IPv6 cung cấp một không gian địa chỉ vượt trội hơn rất nhiều với 2¹²⁸, tương ứng với con số khổng lồ là 340.282.366.920.938.000.000.000.000.000.000.000.000 địa chỉ IP. Điều này có nghĩa là không gian địa chỉ của IPv6 có thể chứa đựng một số lượng lớn địa chỉ không trùng lặp, thậm chí vượt xa khả năng ước tính của con người.
Trong tổng số địa chỉ IPv4, một phần lớn địa chỉ đã được dự trữ trước, trong đó có khoảng 588 triệu địa chỉ không được sử dụng công khai. Đến năm 2011, với sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị kết nối internet, các địa chỉ IPv4 chưa phân bổ đã chính thức cạn kiệt. Để giải quyết tình trạng này, mặc dù IPv6 đã xuất hiện như một giải pháp cho vấn đề không gian địa chỉ, nhưng việc sử dụng các phương pháp trừu tượng hóa như dịch địa chỉ mạng (NAT) trên nền IPv4 vẫn là một biện pháp tạm thời.
Tương tự, IPv6 cũng dành ra một số lượng địa chỉ cho mục đích dự trữ, tuy nhiên, do không gian địa chỉ khổng lồ mà nó cung cấp, con số này trở nên không đáng kể khi so sánh với tổng thể. Theo các ước tính hiện nay, không gian địa chỉ của IPv6 có khả năng chứa gần như là vô hạn.
Trong hệ thống địa chỉ IPv4, các địa chỉ được biểu diễn bằng một chuỗi số thập phân gồm bốn phần, mỗi phần chứa một số từ 0 đến 255 và được phân tách bằng dấu chấm. Mỗi phần đại diện cho một octet (tương đương 8 bit), ví dụ: 192.168.1.1
Còn trong hệ thống địa chỉ IPv6, các địa chỉ được biểu diễn bằng tám nhóm số hệ thập lục phân, mỗi nhóm gồm bốn ký tự và được phân cách bởi dấu hai chấm. Mỗi ký tự trong hệ thập lục phân có thể là số (0-9) hoặc chữ cái từ A đến F, đại diện cho 4 bit. Ví dụ: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Ngoài ra, IPv6 cho phép rút gọn địa chỉ bằng cách thay thế các nhóm số 0 liên tiếp bằng hai dấu hai chấm liền nhau (::), giúp địa chỉ ngắn gọn hơn.
Cả IPv4 và IPv6 đều hỗ trợ các hình thức giao tiếp một-một (unicast) và một-nhiều (multicast), tuy nhiên IPv6 còn bổ sung thêm giao tiếp chọn lọc (anycast). Trong giao tiếp chọn lọc, dữ liệu được gửi từ một nguồn đến người nhận gần nhất trong số nhiều người nhận dùng chung địa chỉ chọn lọc.
IPv4 hỗ trợ truyền phát (broadcast), nhưng IPv6 đã loại bỏ phương thức này, thay vào đó là các phương thức truyền thông tối ưu hơn, giúp giảm lưu lượng mạng không cần thiết. IPv6 không chỉ đơn thuần là sự thay thế cho IPv4 mà còn mang đến những cải tiến vượt bậc, giúp mở rộng khả năng của mạng lưới internet trong tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các thiết bị kết nối.
Dưới đây là bảng so sánh chi tiết giữa IPv4 vs IPv6:
Tiêu chí | IPv4 |
IPv6 |
Tính tương thích với thiết bị di động | Địa chỉ sử dụng ký hiệu dấu thập phân, không phù hợp với mạng di động | Địa chỉ sử dụng dấu hai chấm – thập lục phân, tương thích tốt với mạng di động |
Ánh xạ | Sử dụng Address Resolution Protocol (ARP) để ánh xạ địa chỉ MAC | Sử dụng Neighbor Discovery Protocol (NDP) để ánh xạ địa chỉ MAC |
DHCP | Clients phải yêu cầu địa chỉ từ DHCP | Clients được cấp địa chỉ mà không cần liên hệ với máy chủ khác |
Bảo mật IP | Tùy chọn | Bắt buộc với giao thức bảo mật IPSec |
Các trường tùy chọn | Có | Không, thay vào đó là tiêu đề mở rộng |
Quản lý nhóm mạng con cục bộ | Dùng Internet Group Management Protocol (IGMP) | Dùng Multicast Listener Discovery (MLD) |
Phân giải IP thành MAC | Sử dụng Broadcasting ARP | Sử dụng Multicast Neighbor Solicitation |
Cấu hình địa chỉ | Cần thực hiện thủ công hoặc qua DHCP | Tự động cấu hình địa chỉ không trạng thái qua ICMP hoặc DHCP6 |
DNS Record | Sử dụng địa chỉ A | Sử dụng địa chỉ AAAA |
Packet Header | Không xác định được packet flow để xử lý QoS; có tùy chọn kiểm tra checksum | Có Flow Label Fields để xác định luồng gói cho QoS |
Packet Fragmentation | Cho phép từ router đến máy chủ | Chỉ cho phép đến máy chủ |
Kích thước gói | Tối thiểu là 576 byte | Tối thiểu là 1200 byte |
Bảo mật | Phụ thuộc vào tầng ứng dụng | Có giao thức bảo mật riêng |
Tính di động và tương tác | Cấu trúc mạng hạn chế, giảm tính di động | Tính di động và khả năng tương tác được tích hợp trong thiết bị mạng |
SNMP | Hỗ trợ | Không hỗ trợ |
Address Mask | Sử dụng cho mạng được chỉ định từ máy chủ | Không được sử dụng |
Address Features | Sử dụng Network Address Translation (NAT) | Hỗ trợ Direct Addressing nhờ không gian địa chỉ lớn |
Cấu hình mạng | Cấu hình thủ công hoặc qua DHCP | Cấu hình tự động |
Giao thức định tuyến thông tin (RIP) | Hỗ trợ | Không hỗ trợ |
Phân mảnh | Thực hiện trong quá trình routing | Thực hiện bởi người gửi |
VLSM | Hỗ trợ | Không hỗ trợ |
Cấu hình | Cần cấu hình để giao tiếp với các hệ thống khác | Tùy chọn cấu hình |
Số lớp | Năm lớp (A-E) | Không giới hạn lưu trữ IP address |
Loại địa chỉ | Multicast, Broadcast, Unicast | Anycast, Unicast, Multicast |
Trường Checksum | Có | Không |
Chiều dài Header | 20 byte | 40 byte |
Số lượng Header field | 12 | 8 |
Address method | Địa chỉ số | Địa chỉ chữ và số |
Kích thước địa chỉ | 32 bit | 128 bit |
IPv6 được thiết kế nhằm giải quyết các vấn đề tồn tại ở IPv4, bao gồm việc thiếu hụt địa chỉ IP và những hạn chế về hiệu suất. Trong khi IPv4 dựa vào dịch địa chỉ mạng (NAT) để mở rộng không gian địa chỉ một cách nhân tạo, IPv6 loại bỏ hoàn toàn sự cần thiết của NAT. Điều này giúp cải thiện đáng kể về hiệu năng mạng và đơn giản hóa quá trình truyền tải dữ liệu. Dưới đây là một số cách mà IPv6 cải thiện so với IPv4.
Với IPv6, các thiết bị có khả năng tự động cấu hình địa chỉ IP của mình thông qua tự động cấu hình địa chỉ phi trạng thái (SLAAC), giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào máy chủ DHCP như trong IPv4. Điều này không chỉ làm giảm lưu lượng mạng mà còn tăng tính linh hoạt trong việc triển khai và quản lý mạng.
IPv6 được thiết kế để tối ưu hóa khả năng định tuyến thông qua việc loại bỏ các yêu cầu về NAT, đơn giản hóa các tiêu đề định tuyến, và sử dụng các công nghệ tiên tiến như Giao thức khám phá vùng lân cận (NDP). Từ đó, mạng sẽ hoạt động hiệu quả hơn, giảm tải cho các bộ định tuyến và cải thiện tốc độ truy cập.
Một trong những cải tiến lớn nhất của IPv6 là tính năng bảo mật giao thức Internet (IPsec) được tích hợp sẵn, giúp bảo mật các gói tin và giảm thiểu nguy cơ tấn công từ bên ngoài. IPv6 cũng hỗ trợ các giao thức bảo mật tiên tiến khác, làm cho nó trở thành lựa chọn an toàn hơn so với IPv4 trong việc bảo vệ dữ liệu trực tuyến.
>> AES Là Gì? Đặc Điểm Và Nguyên Lý Hoạt Động Của AES
Mặc dù IPv6 mang đến nhiều cải tiến vượt trội so với IPv4, nhưng vẫn có nhiều mạng internet đang hoạt động chủ yếu trên nền tảng IPv4. Sự tồn tại của cơ sở hạ tầng cũ sử dụng IPv4 đã tạo ra nhiều thách thức trong việc chuyển đổi sang IPv6, có thể gây khó khăn và tốn kém cho các tổ chức.
Tuy nhiên, IPv6 đang dần trở thành tiêu chuẩn cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến ISP, sản xuất di động và Internet of Things (IoT). Đối với những tổ chức có kế hoạch phát triển cơ sở hạ tầng mạng hiện đại, việc lựa chọn sử dụng IPv6 như một nền tảng mặc định là một quyết định chiến lược hợp lý.
Bên cạnh đó, IPv6 có khả năng mang lại tính bền vững cho mạng lưới trong tương lai, đặc biệt là cho các doanh nghiệp toàn cầu lớn đang đối mặt với những thách thức trong việc quản lý chi phí của IPv4 và giải quyết tình trạng cạn kiệt địa chỉ IP.
Bên cạnh việc nắm chắc các khái niệm liên quan đến IPv4 là gì và IPv6 là gì, nhiều người còn thường đặt ra những câu hỏi liên quan đến sự khác biệt giữa hai phiên bản này, cũng như tầm quan trọng của việc chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 thời điểm hiện tại.
Địa chỉ IPv4 đã gần như cạn kiệt từ giữa thập niên 2010. Sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị kết nối Internet, từ điện thoại thông minh đến các thiết bị IoT, đã dẫn đến tình trạng khan hiếm địa chỉ này.
Một trong những lý do chính là công nghệ IPv4 vẫn đang hoạt động hiệu quả và đáp ứng đủ nhu cầu hiện tại. Thêm vào đó, chi phí đầu tư cho việc nâng cấp hệ thống hạ tầng và thiết bị để hỗ trợ IPv6 cũng không hề nhỏ, khiến cho nhiều doanh nghiệp và tổ chức ngần ngại trong việc chuyển đổi.
ARP (Address Resolution Protocol) hay giao thức phân giải địa chỉ là một giao thức quan trọng trong việc kết nối các địa chỉ IP (Internet Protocol) với các địa chỉ MAC (Media Access Control) của thiết bị trong mạng. Giao thức này giúp xác định địa chỉ phần cứng tương ứng với một địa chỉ IP cụ thể, cho phép các thiết bị trong mạng LAN (Local Area Network) giao tiếp với nhau một cách hiệu quả.
Để bảo vệ địa chỉ IP của mình, người dùng có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Trong số đó, việc sử dụng VPN được xem là giải pháp hiệu quả và tiết kiệm nhất. Hơn nữa, việc thay đổi cài đặt mạng hoặc sử dụng proxy cũng là những lựa chọn đáng xem xét.
IPv4 đã phục vụ chúng ta trong nhiều năm nhưng với sự gia tăng không ngừng của các thiết bị kết nối Internet, rõ ràng là không gian địa chỉ của nó không đủ khả năng đáp ứng. Và IPv6 được xem như một giải pháp giúp mở rộng khả năng kết nối và mang lại nhiều tính năng vượt trội. Hy vọng bài viết này đã giúp bạn hiểu hơn về sự khác nhau giữa hai giao thức IPv4 và IPv6 là gì. Ngoài ra, bạn có thể liên hệ MONA Host để được tư vấn hỗ trợ trong trường hợp gặp các lỗi liên quan đến hai phiên bản giao thức mạng này. MONA Host cung cấp các dịch vụ Domain, Hosting, VPS trên nền tảng IPv6 với chất lượng hàng đầu thị trường hiện tại, đảm bảo website khách hàng hoạt động luôn hoạt động hiệu quả và tối ưu.
Đăng ký để nhận các bài nghiên cứu, blog, thông tin mới nhất từ chúng tôi