IPv4 Và IPv6 Là Gì? 2 Cách Chuyển Từ IPv4 Sang IPv6 Và Ngược Lại.

Máy tính và các thiết bị có thể giao tiếp thông qua internet là nhờ vào Giao thức Internet – Internet Protocol (IP). Hiện nay có hai phiên bản IP phổ biến là IPv4 và IPv6. Mặc dù cả hai phiên bản đều được sử dụng để định danh và định vị các thiết bị trong mạng, chúng có những ưu điểm và nhược điểm điểm khác nhau. Trong bài viết này, Genlogin sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết về sự khác biệt giữa hai giao thức mạng trên internet IPv4 và IPv6.

Table of Contents

1. Tổng quan về IPv4 và IPv6

1.1. IPv4 là gì?

IPv4 là một giao thức truyền dữ liệu phổ biến, không kết nối (connectionless), cho phép gửi gói dữ liệu mà không đảm bảo sự sẵn sàng của thiết bị nhận. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng gửi gói dữ liệu qua các đường khác nhau trong trường hợp xảy ra lỗi router hoặc cản trở trong mạng.

IPv4 hoạt động dựa trên mô hình best-effort, không đảm bảo chất lượng hoặc thành công của việc gửi dữ liệu. Nó rất linh hoạt, cho phép cấu hình tự động hoặc thủ công với nhiều loại thiết bị và mạng khác nhau.
Phiên bản IPv4 sử dụng địa chỉ 32 bit, định dạng phổ biến khi nói về địa chỉ IP. Địa chỉ IPv4 được biểu diễn dưới dạng bốn số thập phân, phân tách bằng dấu chấm, có giá trị từ 0 đến 255.
Không gian địa chỉ 32 bit của IPv4 cung cấp khoảng 4,3 tỷ địa chỉ. Tuy nhiên, một số lớn địa chỉ này được dành cho các mạng riêng tư và không sử dụng công khai.

1.2. IPv6 là gì?

IPv6, còn được gọi là Internet Protocol version 6 hoặc Internet Protocol Next Generation (IPng), là phiên bản tiến hóa của giao thức IP trên Internet. Đây là một phiên bản mới hơn IPv4 và hỗ trợ một lượng node lớn hơn đáng kể.

Tương tự như IPv4, IPv6 cung cấp địa chỉ duy nhất cho các thiết bị kết nối với Internet. Tuy nhiên, khác với IPv4 sử dụng địa chỉ 32 bit, IPv6 sử dụng địa chỉ 128 bit.
Không gian địa chỉ 128 bit của IPv6 cung cấp hơn 340 triệu tỷ địa chỉ, gấp khoảng 1,028 lần số lượng địa chỉ của IPv4.
Địa chỉ IPv6 được biểu diễn dưới dạng tám nhóm số thập lục phân, mỗi nhóm có bốn chữ số và được phân tách bằng dấu hai chấm.
IPv6 cũng có header đơn giản hơn IPv4, giúp giảm thiểu chi phí tiêu đề và tăng hiệu suất xử lý gói tin.
Ngoài ra, IPv6 cũng cung cấp sự thuận tiện cho các dịch vụ như Voice over Internet Protocol (VoIP) và Quality of Service (QoS), giúp triển khai và thực hiện chúng dễ dàng hơn.

Với những cải tiến và ưu điểm của mình, IPv6 đang trở thành tiêu chuẩn giao thức mạng dần dần thay thế IPv4, giúp mở rộng không gian địa chỉ và nâng cao hiệu suất và khả năng triển khai các dịch vụ trên Internet.

2. Tại sao cần 2 địa chỉ IPv4 và IPv6?

Mặc dù số lượng địa chỉ IPv4 tối đa ban đầu có vẻ rất lớn, nhưng không đủ để đáp ứng nhu cầu kết nối của tất cả các thiết bị trên toàn cầu, đặc biệt là với sự gia tăng của Internet of Things (IoT).

Đây chính là lý do IPv6 được phát triển, nhằm đáp ứng nhu cầu về một không gian địa chỉ Internet lớn hơn. Tuy nhiên, trong quá trình chuyển đổi, việc sử dụng IPv4 vẫn còn cần thiết.

Một số nhà cung cấp nội dung lớn như Facebook và Netflix đã hỗ trợ truy cập qua IPv6. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 19,1% trong số mười triệu trang web hàng đầu trên Alexa có thể truy cập được thông qua giao thức này, cho thấy việc triển khai IPv6 còn một hành trình dài phía trước. Trong lĩnh vực lưu trữ website, người dùng sử dụng Hosting VPS thông thường cũng được hỗ trợ IPv6 để tăng tính bảo mật và giảm nguy cơ bị tấn công DDoS.

IPv4 và IPv6 (Nguồn: BlueCat Networks)

3. So sánh IPv4 và IPv6

3.1. Điểm giống nhau

IPv4 (Internet Protocol version 4) và IPv6 (Internet Protocol version 6) là hai phiên bản giao thức Internet khác nhau, được sử dụng để định danh và định vị các thiết bị trong mạng Internet.

Mục đích chung: Cả IPv4 và IPv6 đều được thiết kế để cung cấp một phương tiện truyền thông định danh và định vị trong mạng Internet. Cả hai phiên bản giao thức đều cho phép các thiết bị kết nối và giao tiếp với nhau thông qua địa chỉ IP duy nhất.
Giao thức gửi dữ liệu: Cả IPv4 và IPv6 đều sử dụng các giao thức gửi dữ liệu để định tuyến và chuyển tiếp gói tin qua mạng. IPv4 sử dụng giao thức định tuyến mạng (Routing Information Protocol – RIP), giao thức định tuyến nội bộ (Interior Gateway Protocol – IGP) và giao thức định tuyến tổng quan (Border Gateway Protocol – BGP). Tương tự, IPv6 cũng sử dụng các giao thức tương tự như RIPng, OSPFv3 và BGPv6.
Dịch vụ bảo mật: Cả IPv4 và IPv6 đều hỗ trợ các dịch vụ bảo mật như mã hóa và xác thực để bảo vệ giao tiếp trên mạng. IPv4 hỗ trợ dịch vụ bảo mật thông qua các giao thức như IPsec, còn IPv6 tích hợp IPsec trực tiếp vào giao thức cơ bản.
Tương thích ngược: Mặc dù IPv4 và IPv6 là hai phiên bản giao thức khác nhau, nhưng IPv6 được thiết kế để hỗ trợ tương thích ngược với IPv4. Điều này cho phép các thiết bị IPv6 và IPv4 có thể giao tiếp với nhau thông qua các cơ chế chuyển đổi và định tuyến.

3.2. Điểm khác nhau

Điểm khác biệt	IPv4	IPv6
Khả năng tương thích với thiết bị di động	Địa chỉ dùng ký hiệu dấu thập phân, không phù hợp với mạng di động	Địa chỉ được phân tách ra bằng dấu hai chấm – thập lục phân. Làm cho nó tương thích tốt hơn với các mạng di động
Ánh xạ	Address Resolution Protocol dùng để mà ánh xạ đến các địa chỉ MAC	Neighbor Discovery Protocol dùng để mà ánh xạ đến địa chỉ MAC
DHCP	Khi mà kết nối mạng, clients được yêu cầu tiếp cận với DHCP	Clients được cung cấp địa chỉ mà không cần phải liên hệ bắt buộc với máy chủ nào khác
Bảo mật IP	Tùy chọn	Bắt buộc
Các trường hợp tuỳ chọn	Có	Không. Thay vào đó là những tiêu đề tiện ích mở rộng.
Quản lý nhóm mạng con cục bộ	Dùng Internet Group Management Protocol (GMP)	Dùng Multicast Listener Discovery (MLD)
Cấu hình địa chỉ	Thực hiện thủ công hoặc là qua DHCP	Dùng 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 mà xử lý QoS. Bao gồm cả những tùy chọn kiểm tra checksum.	Flow Label Fields chỉ định luồng gói để mà xử lý QoS
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 gọi là IPSec
SNMP	Hỗ trợ	Không hỗ trợ
Address Features	Network Address Translation được sử dụng, cho phép NAT một địa chỉ đại diện đến cho hàng ngàn địa chỉ non-routable.	Direct Addressing là khả thi bởi vì không gian địa chỉ rộng lớn.
Cấu hình mạng	Được cấu hình thủ công hoặc là với DHCP	Cấu hình tự động
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 những hệ thống khác, một hệ thống mới phải được cấu hình	Tùy chọn cấu hình
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

4. Cách chuyển từ IPv4 sang IPv6 và ngược lại

4.1. Cách chuyển từ IPv4 sang IPv6

4.1.1. Phương thức thủ công

Với địa chỉ IPv4, chúng ta chia địa chỉ thành 4 vùng và mỗi vùng chia cho 16 để tạo ra 4 giá trị. Ví dụ, với địa chỉ IPv4 192.168.25.234, ta thực hiện phép chia như sau:

192 : 16 = 12 dư 0 168 : 16 = 10 dư 8 25 : 16 = 1 dư 9 234 : 16 = 14 dư 10

Sau đó, ta so sánh kết quả với giá trị HEX tương ứng

A = 10

B = 11

C = 12

D = 13

E = 14

F = 15

Cuối cùng, ta ghép giá trị và thu được kết quả là C0A8:19EA, đó chính là địa chỉ IPv6 tương ứng với địa chỉ IPv4 ban đầu.

Tuy nhiên, địa chỉ IPv4 chỉ có 32 bit trong khi địa chỉ IPv6 có 128 bit. Do đó, ta phải thêm 96 bit bằng cách thêm một dãy số 0.

Khi ghi đầy đủ, địa chỉ IPv6 sẽ có dạng 0000:0000:0000:0000:0000:0000:C0A8:19EA.

Nếu ghi rút gọn, ta có thể sử dụng dấu “::” để thay thế cho các cụm số 0 liên tiếp, vì vậy địa chỉ IPv6 có thể được viết dưới dạng “::C0A8:19EA”.

4.1.2. Phương thức trực tiếp

Hiện nay có nhiều trang web cung cấp dịch vụ chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang IPv6 một cách nhanh chóng, tiện lợi và hiệu quả. Dưới đây là một số trang web có thể hỗ trợ việc chuyển đổi này:

Ultratools: http://ultratools.com/tools/

IPV6.ZTSoftware: http://ipv6.ztsoftware.com/

Subnetonline: http://subnetonline.com/

Sử dụng các công cụ này, người dùng chỉ cần nhập địa chỉ IPv4 cần chuyển đổi vào công cụ chuyển đổi để có thể dễ dàng chuyển đổi sang địa chỉ IPv6 tương ứng.

4.2. Cách chuyển từ IPv6 sang IPv4

Tương tự với cách chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang IPv6, chuyển đổi từ IPv6 sang IPv4 cũng có hai phương thức chính là chuyển đổi thủ công và chuyển đổi trực tiếp.

Để chuyển đổi địa chỉ IPv6 có dãy địa chỉ là C0A8:19EA sang địa chỉ IPv4, ta thực hiện các phép tính như sau:

C0 = (12 x 16) + 0 = 192 A8 = (10 x 16) + 8 = 168 19 = (1 x 16) + 9 = 25 EA = (14 x 16) + 10 = 234

Kết quả của phép tính này sẽ cho ta được địa chỉ IPv4 tương ứng là 192.168.25.234.

Ngoài ra, phương pháp chuyển đổi trực tiếp cũng được sử dụng để chuyển đổi từ IPv6 sang IPv4, tương tự như khi chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6. Người dùng chỉ cần nhập địa chỉ IPv6 cần chuyển đổi vào công cụ chuyển đổi để có thể thu được địa chỉ IPv4 tương ứng một cách nhanh chóng và hiệu quả.

5. Một số câu hỏi thường gặp về IPv4 và IPv6

5.1. Tại sao cần chuyển từ IPv4 sang IPv6?

Dưới đây là một số lý do người dùng nên chuyển từ IPv4 sang IPv6:

Không gian địa chỉ: IPv4 sử dụng địa chỉ 32 bit, chỉ có khoảng 4,3 tỷ địa chỉ IP duy nhất. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của Internet và sự gia tăng về số lượng thiết bị kết nối, số lượng địa chỉ IPv4 đã bị cạn kiệt. Trong khi đó, IPv6 sử dụng địa chỉ 128 bit, cho phép có hơn 340 undecillion (10^38) địa chỉ IP, giải quyết vấn đề thiếu hụt địa chỉ trong IPv4.
Tính toàn cầu: IPv6 hỗ trợ quy mô toàn cầu hơn so với IPv4. Nó cho phép mở rộng mạng và kết nối các thiết bị trên mức địa lý, giúp tạo ra một mạng Internet toàn cầu mạnh mẽ.
Tích hợp dịch vụ bảo mật: IPv6 tích hợp IPsec trực tiếp vào giao thức cơ bản, trong khi IPv4 yêu cầu triển khai IPsec riêng biệt. Điều này làm cho việc bảo mật dữ liệu trở nên dễ dàng và đáng tin cậy hơn trên IPv6.

5.2. IPv4 và IPv6 có thể hoạt động cùng nhau không?

Có, IPv4 và IPv6 có thể hoạt động cùng nhau thông qua các cơ chế chuyển đổi và định tuyến. Các thiết bị mạng có thể được cấu hình để hỗ trợ cả hai giao thức, cho phép các thiết bị IPv4 và IPv6 giao tiếp với nhau. Cơ chế chuyển đổi (ví dụ: NAT64) có thể được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu giữa hai giao thức, trong khi các giao thức định tuyến (ví dụ: Dual Stack) cho phép định tuyến gói tin IPv4 và IPv6 trên cùng một mạng.

5.3. Cần làm gì để bảo mật dữ liệu khi sử dụng IPv4 và IPv6?

Sử dụng IPsec

IPsec (Internet Protocol Security) là một giao thức bảo mật mạng được hỗ trợ cả trong IPv4 và IPv6. IPsec cung cấp các cơ chế mã hóa và xác thực để bảo vệ dữ liệu trên mạng. Bạn có thể cấu hình và triển khai IPsec để bảo vệ giao tiếp giữa các thiết bị và mạng.

Sử dụng tường lửa (firewall)

Người dùng nên cấu hình tường lửa cho cả IPv4 và IPv6 để kiểm soát lưu lượng mạng và ngăn chặn các tấn công từ bên ngoài. Tường lửa có thể kiểm soát và giám sát các gói tin truyền qua mạng và áp dụng các chính sách bảo mật.

Theo dõi và giám sát

Thực hiện giám sát liên tục các hoạt động mạng để phát hiện và ngăn chặn các hành vi đáng ngờ hoặc tấn công. Sử dụng các công cụ giám sát mạng để kiểm tra lưu lượng, theo dõi sự hoạt động và phân tích log để phát hiện các hành vi không mong muốn hoặc xâm nhập.

Như vậy, hai phiên bản giao thức mạng quan trọng và được người dùng sử dụng rộng rãi hiện nay là IPv4 và IPv6. Hy vọng bài viết trên của Genlogin sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về định nghĩa của IPv4 và IPv6 cũng như ưu điểm và nhược điểm của hai giao thức mạng này. Bằng việc tìm hiểu sâu hơn về 2 giao thức trên, bạn sẽ có cái nhìn toàn diện về cách các giao thức này hoạt động và ảnh hưởng của chúng đến việc kết nối và quản lý mạng Internet hiện đại.