Do an Tot Nghiep - Hungnm

5/9/2018 Do an Tot Nghiep - Hungnm - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/do-an-tot-nghiep-hungnm 1/113

Nghiên cứu và thiết k ế hệ thống VoIPv6

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn i

LỜ I NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của VoIP đã gây nên 1 sự chú ý đặc biệt

trong l ĩ nh vực viễn thông thế giớ i. Lợ i ích mà nó đem lại là r ất lớ n. Đối vớ i ngườ i tiêu

dùng, lợ i ích đầu tiên mà họ đạt đượ c là chi phí cuộc gọi sẽ r ẻ hơ n đáng k ể. Còn đối

vớ i các nhà sản xuất, cung cấ p và khai thác mạng, truyền thoại qua mạng Internet mở

ra những thách thức mớ i nhưng cũng hứa hẹn khả năng lợ i nhuận đáng k ể. Đây cũng là

một bướ c đột phá trong việc tiến tớ i 1 xu thế mạng viễn thông mớ i trong tươ ng lai.

Công nghệ VoIP có r ất nhiều ưu điểm như: Giảm cướ c phí dịch vụ thoại đườ ng dài; Hỗ

tr ợ nhiều cuộc gọi vớ i băng tần thấ p hơ n; Nhiều hơ n và tốt hơ n các dịch vụ nâng cao ;

Sử dụng có hiệu quả nhất giao thức IP... Tuy nhiên vẫn tồn tại một số nhượ c điểm về

bảo mật và k ĩ thuật phức tạ p...

Vớ i tình tr ạng phát triển nhanh của các dịch vụ mạng, dải địa chỉ IPv4 đang ngày

càng cạn kiệt, VoIP không thể phát huy hết sức mạnh vốn có của nó. Để tận dụng hết

những ưu điểm của truyền thoại qua mạng Internet đồng thờ i giải quyết đượ c nhượ cđiểm của cả VoIP thế hệ cũ và IPv4, việc nghiên cứu và thử nghiệm truyền thoại qua

IPv6 đã đượ c r ất nhiều công ty, tổ chức trên thế giớ i chú ý. Ở Việt Nam dù vẫn còn

nhiều hạn chế về cơ sở hạ tầng và nguồn lực song không thể nằm ngoài xu thế phát

triển chung của thế giớ i. Đây chính là nguyên nhân và dộng lực để em chọn đề tài này.

Em xin chân thành cảm ơ n cô giáo Nguyễn Bích Huyền, là giáo viên hướ ng dẫn

đã nhiệt tình giúp đỡ em trong thờ i gian thực tậ p và làm đồ án tốt nghiệ p.

Em xin chân thành cảm ơ n tất cả các thầy cô giáo của Tr ườ ng Đại Học BáchKhoa Hà Nội đã giảng dạy và dìu dắt em trong trong suốt quá trình học tậ p tại tr ườ ng

để em có đượ c kiến thức và có thể thực hiện cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệ p.

Hà Nội tháng 5 năm 2009

Sinh viên : Nguyễn Mạnh Hùng




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn ii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án tậ p trung nghiên cứu về truyền thoại qua mạng Internet thông qua giao thứcIPv6 dựa trên kiến thức đã biết về VoIP và IPv6. Việc truyền thoại sử dụng IPv6 có

nhiều ưu điểm, giải quyết đượ c những vấn đề khó khăn của IPv4. Đây là công nghệ

mớ i đang đượ c nhiều tổ chức trên thế giớ i tậ p trung nghiên cứu. Tuy nhiên do cơ sở hạ

tầng mạng IPv4 còn phổ biến nên việc triển khai VoIPv6 sẽ tồn tại song song vớ i

VoIPv4. Chính vì vậy việc chuyển dịch gữa 2 loại địa chỉ là vấn đề quan tr ọng. Trong

khuôn khổ đồ án tốt nghiệ p, em đã sử dụng tổng đài Asteriskv6 là 1 loại tổng đài mã

nguồn mở đượ c phát triển bở i công ty Viagénie năm 2007 để xây dựng 1 hệ thống đơ ngiản, mô phỏng cách thức hoạt động của hệ thống trao đổi thông tin vớ i các thuê bao

PSTN, các tài khoản Internet thế hệ cũ.

Nội dung cụ thể của đồ án bao gồm:

- Chươ ng 1: Tổng quan về VoIP

- Chươ ng 2: Kiến trúc hệ thống VoIP

- Chươ ng 3: Các giao thức truyền tải và báo hiệu

- Chươ ng 4: Tổng quan địa chỉ IPv6- Chươ ng 5: Thiết k ế và phân tích hệ thống VoIPv6




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn iii

ABSTRACT

This thesis focus research on voice transferring through via IPv6 protocol basedon knowledge of VoIP and IPv6. Voice over IPv6 has many advantages, solving the

problems of IPv4. This new technology is being researched by a lot of organizations.

However, because infrastructure of IPv4 network are popular, VoIPv6 will exist with

VoIPv4. Therefore transition between 2 types of addresses is important issue. In this

thesis, I used Asteriskv6 PBX which is an open source PBX with developed by

Viagénie in 2007 to build a simple system to simulate the performance of the system

which exchange information with PSTN subcribers and the accounts of Old-GenerationInternet.

The Content of Thesis:

- Chapter 1: Overview of VoIP

- Chapter 2: Architecture of VoIP

- Chapter 3: Transport and signal link protocols

- Chapter 4: Overview of IPv6 address

- Chapter 5: Designing and Analyzing a VoIPv6 system




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn iv

MỤC LỤC

LỜ I NÓI ĐẦU ..................................................................................... i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ............................................................................. ii ABSTRACT ....................................................................................... iii MỤC LỤC .......................................................................................... iv

DANH SÁCH HÌNH VẼ ................................................................... vi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................... viii MỞ ĐẦU ........................................................................................... xii

CHƯƠ NG 1 : TỔNG QUAN VỀ VoIP ............................................. 1

1.1 Khái niệm Voice over IP .................................................................................................. 1

1.2 Đặc điểm của điện thoại IP ............................................................................................... 2

1.3 Các hình thức truyền thoại qua IP..................................................................................... 5

1.3.1 Mô hình PC to PC ...................................................................................................... 5

1.3.2 Mô hình PC to Phone ................................................................................................. 6

1.3.3 Mô hình Phone to Phone ............................................................................................ 6

1.4 Các ưu điểm và ứng dụng của VoIP ................................................................................. 7

1.4.1 Ư u điểm ..................................................................................................................... 7

1.4.2 Ứ ng dụng ................................................................................................................... 8

1.5 Các vấn đề về chất lượ ng của VoIP .................................................................................. 9

1.5.1 Tr ễ (Delay) ............................................................................................................... 10

1.5.2 Tr ượ t (jitter) ............................................................................................................. 11

1.5.3 Mất gói (packet loss) ................................................................................................ 11

1.6 K ết luận ........................................................................................................................... 12

CHƯƠ NG 2 : KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VoIP ............................. 13

2.1 Kiến trúc và các giao diện của mạng VoIP ..................................................................... 13

2.1.1 Kiến trúc của mạng VoIP......................................................................................... 13

2.1.2 Các giao diện của mạng VoIP .................................................................................. 14

2.2 Các thành phần của mạng VoIP ...................................................................................... 15

2.2.1 Thiết bị đầu cuối ...................................................................................................... 15

2.2.2 Mạng truy nhậ p IP ................................................................................................... 15

2.2.3 Gatekeeper ............................................................................................................... 16

2.2.4 Gateway ................................................................................................................... 17

2.3 K ết luận ........................................................................................................................... 21

CHƯƠ NG 3 : CÁC GIAO THỨ C TRUYỀN TẢI VÀ BÁO HIỆU............................................................................................................. 22

3.1 Bộ giao thức RTP, RCTP và RSTP ................................................................................ 22

3.1.1 Giao thức vận chuyển thờ i gian thực (Real-time Transport Protocol - RTP) .......... 22

3.1.2 Giao thức điều khiển truyền thờ i gian thực (Real-time Transport Control Protocol -RTCP) ............................................................................................................................... 24

3.1.3 Giao thức giữ tr ướ c tài nguyên (Resource Reservation Protocol - RSVP) .............. 26




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn v

3.2 Các giao thức điều khiển và báo hiệu VoIP .................................................................... 27

3.2.1 Giao thức khở i tạo phiên (SIP) ................................................................................ 27

3.2.2 Chuẩn giao thức H323 ............................................................................................. 31

3.2.3 So sánh giữa các giao thức SIP và H.323 ................................................................ 34

3.2.4 Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) ............................................. 36

3.2.5 Giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol) ............................................ 36

3.3 K ết luận ........................................................................................................................... 37

CHƯƠ NG 4 : TỔNG QUAN ĐỊA CHỈ IPv6 .................................. 38

4.1 Sự ra đờ i của IPv6 ........................................................................................................... 38

4.1.1 Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4 ........................................................................................... 38

4.1.2 Hạn chế về công nghệ và nhượ c điểm của IPv4: ..................................................... 38

4.1.3 Mục tiêu thiết k ế IPv6: ............................................................................................. 39

4.2 Lý thuyết địa chỉ IPv6 .................................................................................................... 40

4.2.1 Biểu diễn địa chỉ IPv6 .............................................................................................. 40

4.2.2 Cấu trúc đánh địa chỉ, các dạng địa chỉ IPv6 ........................................................... 42

4.2.3 Định danh giao diện trong địa chỉ IPv6 ................................................................... 51

4.2.4 Tìm hiểu IPv6 header ............................................................................................... 53

4.3 Hoạt động của địa chỉ IPv6 – Các thủ tục và quy trình họat động cơ bản ...................... 57

4.3.1 Thủ tục ICMPv6 ...................................................................................................... 57

4.3.2 Một số quy trình hoạt động của địa chỉ IPv6 ........................................................... 60

4.3.3 Đặc tính của địa chỉ IPv6 ......................................................................................... 66

4.4 Công nghệ chuyển đổi giao tiế p IPv4 - IPv6 .................................................................. 70

4.4.1 Tổng quan về công nghệ chuyển đổi IPv4/IPv6 ...................................................... 70

4.4.2 Dual – stack ............................................................................................................. 71

4.4.3 Công nghệ đườ ng hầm Tunnel ................................................................................ 72

4.5 K ết luận ........................................................................................................................... 79

CHƯƠ NG 5 : THIẾT K Ế VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VoIPv6............................................................................................................. 80

5.1 Mô hình thiết k ế .............................................................................................................. 80

5.1.1 Mô tả hệ thống ......................................................................................................... 80

5.1.2 Thực hiện ................................................................................................................. 81

5.1.3 K ết quả đạt đượ c ...................................................................................................... 82

5.2 K ết luận ........................................................................................................................... 95

K ẾT LUẬN ........................................................................................ 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 97

PHỤ LỤC ........................................................................................... 98




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn vi

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu trúc phân lớ p của hệ thống VoIP .......................................................................... 2

Hình 1.2 Mô hình PC to PC ........................................................................................................ 5

Hình 1.3 Mô hình PC to Phone ................................................................................................... 6

Hình 1.4 Mô hình Phone to Phone .............................................................................................. 7

Hình 1.5 Các mức độ đánh giá chất lượ ng thoại ...................................................................... 10

Hình 1.6 Hoạt động của bộ đệm ............................................................................................... 11

Hình 2.1 Cấu hình và các giao diện chuẩn của mạng VoIP ...................................................... 13

Hình 3.1 Cấu trúc gói tin RTP .................................................................................................. 22

Hình 3.2 Cấu trúc gói tin RTCP ............................................................................................... 25

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa Flowspec và Filterspec ................................................................. 27

Hình 3.4 Các thành phần của SIP ............................................................................................. 28

Hình 3.5 Các thành phần của H.323 ......................................................................................... 32

Hình 3.6 H323 Call - Flow ....................................................................................................... 33

Hình 3.7 So sánh H.323 và SIP ................................................................................................ 35

Hình 4.1 Cách biểu diễn địa chỉ IPv4 ....................................................................................... 40

Hình 4.2 Cách biểu diễn địa chỉ IPv6 ....................................................................................... 41

Hình 4.3 Cấu trúc địa chỉ Link-local ........................................................................................ 43

Hình 4.4 Cấu trúc địa chỉ Site-local .......................................................................................... 44

Hình 4.5 Cấu trúc địa chỉ Unicast toàn cầu .............................................................................. 45

Hình 4.6 Phân cấ p định tuyến địa chỉ Ipv6 Unicast toàn cầu ................................................... 46

Hình 4.7 Địa chỉ IPv4-Compatible ........................................................................................... 46

Hình 4.8 Địa chỉ IPv4-mapped ................................................................................................. 47

Hình 4.9 Cấu trúc địa chỉ Ipv6 multicast .................................................................................. 48

Hình 4.10 Các dạng địa chỉ IPv6 .............................................................................................. 51

Hình 4.11 IPv4 header .............................................................................................................. 54

Hình 4.12 IPv6 header .............................................................................................................. 55

Hình 4.13 Cấu trúc gói tin ICMPv6 .......................................................................................... 58

Hình 4.14 Cơ chế Dual-stack .................................................................................................... 71

Hình 4.15 Công nghệ đườ ng hầm Tunnel................................................................................. 72

Hình 4.16 Mô hình của Tunnel Broker ..................................................................................... 75

Hình 4.17 Công nghệ Tunnel 6to4 ............................................................................................ 77

Hình 4.18 Các thành phần của Tunnel 6to4 .............................................................................. 78

Hình 5.1 Mô hình triển khai VoIPv6 ........................................................................................ 80

Hình 5.2 Asteriskv6 PBX 1 k ết nối vớ i các tổng đài còn lại .................................................... 82

Hình 5.3 Các tài khoản đăng kí thành công vớ i tổng đài Asteriskv6 PBX 1............................ 83

Hình 5.4 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi cho tài khoản cóđịa chỉ IPv4 cùng 1 tổng đài .................. 84

Hình 5.5 Quá trình khở i tạo k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4 cùng 1 tổng đài ............................ 84

Hình 5.6 Quá trình k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 cùng 1 tổng đài ........................................ 85

Hình 5.7 Sơ đồ k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4 trong cùng 1 tổng đài ...................................... 85

Hình 5.8 Sơ đồ k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 trong cùng 1 tổng đài ..................................... 86

Hình 5.9 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi cho tài khoản cóđịa chỉ IPv4 ở tổng đài khác .................. 87




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn vii

Hình 5.10 Quá trình khở i tạo k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4 ở 2 tổng đài khác nhau .............. 88

Hình 5.11 Quá trình k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 ở 2 tổng đài khác nhau .......................... 88

Hình 5.12 Sơ đồ khở i tạo k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4ở 2 tổng đài khác nhau ..................... 89

Hình 5.13 Sơ đồ k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 ở 2 tổng đài khác nhau ................................ 90 Hình 5.14 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi ra tài khoản PSTN ................................................... 90

Hình 5.15 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi ra số diện thoại thật .................................................. 92

Hình 5.16 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi ra số điện thoại di động ........................................... 93

Hình 5.17 Quá trình k ết nối cuộc gọi vào tài khoản 1111 ........................................................ 93

Hình 5.18 Quá trình k ết thúc cuộc gọi vào tài khoản 1111 ...................................................... 94




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn viii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ACK Acknowledgement

MGW Media Gateway

MGWC Media Gateway Controller

SGW Signalling Gateway

APP Application

ATM Asynchronous Transfer Mode

GK Gateway Keeper

SCN Switched Circuit Network

ISDN Integrated Service Digital Network

DSL Digital Subcriber Line

GSM Global System for Mobile

VoIPv6 Voice over Internet Protocol version 6

CODEC Coder/Decoder

CSRC Contribute Source

DCE Data Control Equipment

DTE Data Terminal Equipment

IPX Internetwork Packet Exchange

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

CPU Central Processing Unit

IPSec Internet Protocol Security




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn ix

IPng Internet Protocol next generation

DNS Domain Name Server

IANA Internet Assigned NumberAuthority

NAT-PT Network Address Translation-Protocol Translation

EUI European University Institute

MAC Media Access Control

ICMP Internet Control Managerment Protocol

ARP Address Resolution Protocol

HTML Hyper Text Markup Language

IAX Inter-Asterisk eXchange

IEEE Institute of Electrical and Electronical Engineers

IETF Internet Engineering Task Force

IP Internet Protocol

ISDN Intergrated Service Digital Network

ISP Internet Service Provider

ITU International Telecommunication Union

ND Neighbor Discovery

LAN Local Area Network

MLD Multicast Listener Discovery

DAD Duplicate Address Detection

AH Authentication Header

MCU Multipoint Control Unit




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn x

MGCP Media Gateway Control Protocol

ESP Encapsulating Security Payload

DTMF Dual Tone Multi Frequency

NAT Network Address Translation

OSI Open Systems Interconnection Reference Model

PBX Private Branch Exchange

PC Personal Computer

PCI Peripheral Component Interconnect

PCM Pulse Code Modulation

PSTN Public Switching Telephone Network

QoS Quality of Service

RFC Request For Comment

RR Receiver Report

RSVP Reservation Protocol

RTCP Rel Time Control Protocol

RTP Real Time Protocol

SDES Source Description

SDP Session Description Protocol

SGCP Simple Gateway Control Protocol

SIP Session Initial Protocol

SMTP Simple Mail Tranfer Protocol

SR Sender Report




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn xi

SSRC Synchronisation

SS7 Signalling System 7

TCP Transmission Control Protocol

HTTP Hypertext Transfer Protocol

UAC User Agent Client

UAS User Agent Server

UDP User Datagram Protocol

VoIP Voice over Internet Protocol

VPN Virtual Private Network

WAN Wide Area Network




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn xii

MỞ ĐẦU

Mục đích của đồ án là thiết k ế hệ thống VoIPv6 cho tổ chức có quy mô vừa và

nhỏ. Có r ất nhiều giải pháp để thực hiện. Nhưng trong khuôn khổ đồ án này, em đã

chọn sử dụng tổng đài mã nguồn mở Asteriskv6 để thực hiện xây dựng hệ thống. Đây

là một giải pháp hữu hiệu đượ c đưa ra bở i công ty Viagénie.

Nội dung cụ thể của đồ án bao gồm:

- Chươ ng 1: Tổng quan về VoIP

Giớ i thiệu tổng quan về công nghệ VoIP, các ưu điểm, các ứng dụng của

công nghệ VoIP.

- Chươ ng 2: Kiến trúc hệ thống VoIP

Có cái nhìn sâu sắc về hệ thống VoIP, các thành phần tạo nên hệ thống.

- Chươ ng 3: Các giao thức truyền tải và báo hiệu

Tìm hiểu các giao thức và các báo hiệu đượ c sử dụng trong việc truyền

thoại qua môi tr ườ ng Internet.

- Chươ ng 4: Tổng quan địa chỉ IPv6

Khái quát về địa chỉ IPv6, cách thức hoạt động, các loại địa chỉ IPv6, cấu

trúc gói tin IPv6, cơ chế chuyển dịch địa chỉ IPv6.

- Chươ ng 5: Thiết k ế và phân tích hệ thống VoIPv6

Thiết k ế hệ thống VoIPv6 đơ n giản và quan sát cách thức hoạt động của

hệ thống.




SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng ĐT4 – K49 http://www.ebook.edu.vn 1

CHƯƠ NG 1 : TỔNG QUAN VỀ VoIP

1.1 Khái niệm Voice over IP

VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol , ngh ĩ a là Truyền giọng nói trên

giao thứ c IP) là công nghệ truyền tiếng nói của con ngườ i (thoại) qua mạng thông tin

sử dụng bộ giao thức TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol). Nó sử

dụng các gói dữ liệu IP trên mạng LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area

Network), Internet vớ i thông tin đượ c truyền tải là mã hoá của âm thanh. VoIP là mộttrong những công nghệ viễn thông đang đượ c quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối

vớ i nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả vớ i ngườ i sử dụng dịch vụ.

VoIP có thể vừa thực hiện mọi loại cuộc gọi như trên mạng điện thoại kênh

truyền thống (Public Switched Telephone Network - PSTN) đồng thờ i truyền dữ liệu

trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Do các ưu điểm về giá thành dịch vụ và sự tích hợ p

nhiều loại hình dịch vụ nên VoIP hiện nay đượ c triển khai một các r ộng rãi.

Công nghệ này bản chất là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế công nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh. Nó nén (ghép) nhiều kênh thoại trên một

đườ ng chuyền tín hiệu, và những tín hiệu này đượ c truyền qua mạng Internet, vì thế có

thể giảm giá thành. Nguyên tắc của VoIP bao gồm việc số hoá tín hiệu tiếng nói, thực

hiện việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tớ i

nơ i nhận các gói tin này đượ c ráp lại theo đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu

tươ ng tự phục hồi lại tiếng nói ban đầu.

Để thực hiện việc này, điện thoại IP thườ ng đượ c tích hợ p sẵn các nghi thức báo

hiệu chuẩn như SIP hay H.323, k ết nối tớ i một tổng đài IP (IP PBX) của doanh nghiệ p

hay của nhà cung cấ p dịch vụ. Điện thoại IP có thể ở dạng như một điện thoại thông

thườ ng (chỉ khác là thay vì nối vớ i mạng điện thoại qua đườ ng dây giao tiế p RJ11 thì

điện thoại IP nối tr ực tiế p vào mạng LAN qua cáp Ethernet, giao tiế p RJ45) hoặc phần

mềm thoại ( soft-phone) cài trên máy tính.

Cấu trúc phân lớ p của hệ thống VoIP phổ biến hiện nay đượ c mô tả giống như





cấu trúc phân lớ p của mô hình TCP/IP và đượ c biểu diễn như sau :

H.323RTP, RTCP, RSVP

TCP, UDP

IPv4, IPv6

Network

Access

Hình 1.1 Cấu trúc phân lớ p của hệ thống VoIP

1.2 Đặc điểm của điện thoại IP

Điện thoại IP ra đờ i nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu,

khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mớ i của giao thức IP và nó đượ c

áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công nghệ mang đến

cho điện thoại IP những ưu điểm sau:

+ Giảm chi phí cuộc gọi: Ư u điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so vớ i dịch vụ

điện thoại hiện tại là khả năng cung cấ p những cuộc gọi đườ ng dài giá r ẻ vớ i chất

lượ ng chấ p nhận đượ c. Nếu dịch vụ điện thoại IP đượ c triển khai, chi phí cho một cuộc

gọi đườ ng dài sẽ chỉ tươ ng đươ ng vớ i chi phí truy nhậ p internet. Nguyên nhân dẫn đến

chi phí thấ p như vậy là do tín hiệu thoại đượ c truyền tải trong mạng IP có khả năng sử

dụng kênh hiệu quả cao. Đồng thờ i, k ỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64

Kbps xuống thấ p tớ i 8 Kbps (theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của ITU-T) k ết hợ p vớ i

tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay cho phép việc truyền tiếng nói theo

thờ i gian thực là có thể thực hiện đượ c vớ i lượ ng tài nguyên băng thông thấ p hơ n nhiều

so vớ i k ỹ thuật cũ.

So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN vớ i một cuộc gọi qua mạng IP, ta thấy:

Chi phí phải tr ả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để duy trì cho một





kênh 64kbps suốt từ đầu cuối này tớ i đầu cuối kia thông qua một hệ thống các tổng đài.

Chi phí này đối vớ i các cuộc gọi đườ ng dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớ n.

Trong tr ườ ng hợ p cuộc gọi qua mạng IP, ngườ i sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải

duy trì kênh 64kbps đến Gateway của nhà cung cấ p dịch vụ tại địa phươ ng. Nhà cung

cấ p dịch vụ điện thoại IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi

chúng đi qua mạng IP một cách có hiệu quả nhất để tớ i đượ c Gateway nối tớ i một

mạng điện thoại khác có ngườ i liên lạc đầu kia. Việc k ết nối như vậy làm giảm đáng k ể

chi phí cuộc gọi do phần lớ n kênh truyền 64Kbps đó đượ c thay thế bằng việc truyền

thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao.

+ Tích hợ p mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: Trong điện thoại IP,

tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể cùng đi trên cùng một mạng IP.

Điều này sẽ tiết kiệm đượ c chi phí đầu tư để xây dựng những mạng riêng r ẽ.

+ Khả năng mở rộng (Scalability): Nếu như các hệ tổng đài thườ ng là những

hệ thống kín, r ất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng

internet thườ ng có khả năng thêm vào những tính năng mớ i. Chính tính mềm dẻo đó

mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở r ộng dễ dàng hơ n so vớ i điện thoại

truyền thống.

+ Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Gói thông

tin trong mạng IP truyền đến đích mà không cần một sự thiết lậ p kênh nào. Gói chỉ cần

mang địa chỉ của nơ i nhận cuối cùng là thông tin đó có thể đến đượ c đích. Do vậy, việc

điều khiển cuộc gọi trong mạng IP chỉ cần tậ p trung vào chức năng cuộc gọi mà không

phải tậ p trung vào chức năng thiết lậ p kênh.

+ Quản lý băng thông: Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên băng

thông cung cấ p cho một cuộc liên lạc là cố định (một kênh 64Kbps) nhưng trong điện

thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơ n nhiều. Khi một

cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượ ng của mạng thấ p, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho

chất lượ ng thoại tốt nhất có thể; nhưng khi lưu lượ ng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế





băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượ ng thoại chấ p nhận đượ c nhằm

phục vụ cùng lúc đượ c nhiều ngườ i nhất. Điểm này cũng là một yếu tố làm tăng hiệu

quả sử dụng của điện thoại IP. Việc quản lý băng thông một cách tiết kiệm như vậy cho

phép ngườ i ta ngh ĩ tớ i những dịch vụ cao cấ p hơ n như truyền hình hội nghị, điều mà

vớ i công nghệ chuyển mạch cũ ngườ i ta đó không thực hiện vì chi phí quá cao.

+ Nhiều tính năng dịch vụ: Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra nhiều

tính năng mớ i trong dịch vụ thoại. Ví dụ cho biết thông tin về ngườ i gọi tớ i hay một

thuê bao điện thoại IP có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ cần một thiết bị đầu cuối duy

nhất (Ví dụ như một thiết bị IP Phone có thể có một số điện thoại dành cho công việc,một cho các cuộc gọi riêng tư).

+ Khả năng multimedia: Trong một “cuộc gọi” ngườ i sử dụng có thể vừa nói

chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem hình

ảnh của ngườ i nói chuyện bên kia.

Tuy nhiên, điện thoại IP cũng có những hạn chế:

+K

ỹthu

ật ph

ứ c t

ạp

: Truyền tín hiệu theo thờ i gian thực trên mạng chuyển

mạch gói là r ất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh đượ c và độ tr ễ

không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có đượ c một dịch vụ

thoại chấ p nhận đượ c, cần thiết phải có một k ỹ thuật nén tín hiệu đạt đượ c những yêu

cầu khắt khe: tỉ số nén lớ n (để giảm đượ c tốc độ bit xuống), có khả năng suy đoán và

tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc...Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and

Decoder- Bộ mó hóa và giải mó) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián

đoạn. Đồng thờ i cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần đượ c nâng cấ p lên các công nghệ mớ i như Frame Relay, ATM,...để có tốc độ cao hơ n và phải có một cơ chế thực hiện

chức năng QoS (Quality of Service- Chất lượ ng dịch vụ). Tất cả các điều này làm cho

k ỹ thuật thực hiện điện thoại IP tr ở nên phức tạ p và không thể thực hiện đượ c trong

những năm tr ướ c đây.

+ Vấn đề bảo mật (security): Mạng Internet là một mạng có tính r ộng khắ p và

hỗn hợ p (hetorogenous network). Trong đó có r ất nhiều loại máy tính khác nhau cùng





các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy không có gì đảm

bảo r ằng thông tin liên quan đến cá nhân cũng như số liên lạc truy nhậ p sử dụng dịch

vụ của ngườ i dùng đượ c giữ bí mật.

Như vậy, điện thoại IP chứng tỏ nó là một loại hình dịch vụ mớ i r ất có tiềm

năng. Trong tươ ng lai, điện thoại IP sẽ cung cấ p các dịch vụ hiện có của điện thoại

trong mạng PSTN và các dịch vụ mớ i của riêng nó nhằm đem lại lợ i ích cho đông đảo

ngườ i dựng. Tuy nhiên, điện thoại IP vớ i tư cách là một dịch vụ sẽ không tr ở nên hấ p

dẫn hơ n PSTN chỉ vì nó chạy trên mạng IP. Khách hàng chỉ chấ p nhận loại dịch vụ này

nếu như nó đưa ra đượ c một chi phí thấ p và những tính năng vượ t tr ội hơ n so vớ i dịchvụ điện thoại hiện tại.

1.3 Các hình thứ c truyền thoại qua IP

1.3.1 Mô hình PC to PC

Trong mô hình này, mỗi máy tính cần đượ c trang bị một sound card, một

microphone, một speaker và đượ c k ết nối tr ực tiế p vớ i mạng Internet thông qua modem

hoặc card mạng. Mỗi máy tính đượ c cung cấ p một địa chỉ IP và hai máy tính đã có thể

trao đổi các tín hiệu thoại vớ i nhau thông qua mạng Internet. Tất cả các thao tác như

lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hoá và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều đượ c máy

tính thực hiện. Trong mô hình này chỉ có những máy tính nối vớ i cùng một mạng mớ i

có khả năng trao đổi thông tin vớ i nhau.

Hình 1.2 Mô hình PC to PC





1.3.2 Mô hình PC to Phone

Mô hình PC to Phone là một mô hình đượ c cải tiến hơ n so vớ i mô hình PC to

PC. Mô hình này cho phép ngườ i sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng

PSTN thông thườ ng và ngượ c lại. Trong mô hình này mạng Internet và mạng PSTN có

thể giao tiế p vớ i nhau nhơ một thiết bị đặc biệt đó là Gateway. Đây là mô hình cơ sở để

dẫn tớ i việc k ết hợ p giữa mạng Internet và mạng PSTN cũng như các mạng GSM hay

đa dịch vụ khác.

Hình 1.3 Mô hình PC to Phone

1.3.3 Mô hình Phone to Phone

Đây là mô hình mở r ộng của mô hình PC to Phone sử dụng Internet làm phươ ng

tiện liên lạc giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN đều k ết nối vớ i mạng

Internet thông qua các gateway. Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ k ết nối đến

gateway gần nhất. Tại gateway địa chỉ sẽ đượ c chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa

chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến đượ c mạng đích. Đồng thờ i gateway nguồn

có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tươ ng tự thành dạng số sau đó mã hoá, nén, đóng

gói và gửi qua mạng. Mạng đích cũng đượ c k ết nối vớ i gateway và tại gateway đích,

địa chỉ lại đượ c chuyển đổi tr ở lại thành địa chỉ PSTN và tín hiệu đượ c giải nén, giải

mã chuyển đổi ngượ c lại thành tín hiệu tươ ng tự gửi vào mạng PSTN đến đích.





Hình 1.4 Mô hình Phone to Phone

1.4 Các ư u điểm và ứ ng dụng của VoIP

1.4.1 Ư u điểm

+ Tiết kiệm chi phí : Ư u điểm nối bật nhất của VoIP là tiết kiệm chi phí và tận

dụng tài nguyện mạng mà không có bất cứ ràng buộc nào đối vớ i ngườ i sử dụng. Việc

liên lạc đườ ng dài sử dụng k ỹ thuật VoIP tiết kiệm đượ c chi phí hơ n là sử dụng mạng

PSTN thông thườ ng. VoIP hiệu quả hơ n PSTN trong các dịch vụ mớ i đặc biệt là các

dịch vụ multimedia. Ư u điểm của VoIP không chỉ là tiết kiệm phí liên lạc, sử dụng

VoIP còn tiết kiệm đượ c chi phí đầu tư và hạ tầng mạng. Chúng ta có khả năng sử

dụng một mạng số liệu duy nhất để phục vụ tất cả các loại hình dịch vụ như thoại, fax

và truyền số liệu thay vì lắ p đặt từng mạng độc lậ p. Hơ n nữa VoIP có thể tích hợ p vớ i

bất cứ loại hình thiết bị thoại nào, chẳng hạn như PC hay điện thoại thông thườ ng.

VoIP có thể áp dụng cho bất k ỳ loại hình thoại nào, chẳng hạn như thoại thông thườ ng

hay thoại đa điểm cho tớ i điện thoại có hình hay truyền hình hội thảo. Việc chi sẻ trang

thiết bị và chi phí vận hành cho cả thoại và số liệu có thể tận dụng đượ c cho các loại

hình dữ liệu khác nhau, do đó thu hẹ p phạm vi kênh thoại trên băng thông và tăng dung

lượ ng truyền. Theo thống kê của IETF (Internet Engineering Task Force), trong vòng 2

hay 3 năm tớ i dung lượ ng truyền qua Internet sẽ chiếm khoảng 11% thị tr ườ ng liên lạc

đườ ng dài và sẽ chiếm khoảng 10% thị tr ườ ng fax trên thế giớ i.





+ Quản lý đơ n giản: VoIP mạng lại cho ngườ i sử dụng khả năng quản lý dễ dàng

hơ n. Việc k ết hợ p mạng thoại và mạng số liệu có thể giảm bớ t gánh nặng cho việc

quản lý. Chỉ cần phải quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vì quản lý 2 mạng

riêng r ẽ như tr ướ c đây. Đối vớ i doanh nghiệ p, tất cả các cuộc gọi nội bộ có thể dùng k ỹ

thuật VoIP mà không gặ p vấn đề gì về chất lượ ng dịch vụ. Còn khi cần gọi ra ngoài chỉ

cần một số k ết nối nhất định đến mạng PSTN thông qua các gateway. Đối vớ i trong gia

đình, áp dụng k ỹ thuật VoIP không hề làm thay đổi cách sử dụng điện thoại truyền

thống (nếu có thì chỉ có thể là cách bấm số có dài hơ n).

+ Sử dụng hiệu quả: Như đã biết VoIP truyền thoại qua mạng Internet và sử

dụng giao thức IP. Hiện nay IP là giao thức mạng đượ c sử dụng r ộng rãi nhất. Có r ất

nhiều ứng dụng đang đượ c khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP. VoIP có thể

k ết hợ p sử dụng các ứng dụng này để nâng cao hiệu quả sử dụng mạng. Ví dụ có dịch

vụ khác thác Web Phone. K ỹ thuật VoIP đượ c sử dụng chủ yếu k ết hợ p vớ i các mạng

máy tính do đó có thể tận dụng đượ c sự phát triển của công nghệ thông tin để nâng cao

hiệu quả sử dụng. Các phần mềm sẽ hỗ tr ợ r ất nhiều cho việc khai thác các dịch vụ của

mạng VoIP. Công nghệ thông tin càng phát triển thì việc khai thác càng có hiệu quả, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ mớ i hỗ tr ợ ngườ i sử dụng trong mọi l ĩ nh vực.

1.4.2 Ứ ng dụng

+ Internet Telephone: Là thiết bị giống như điện thoại thông thườ ng nhưng có

thể k ết nối vào mạng máy tính đồng thờ i có thể hỗ tr ợ hoặc không hỗ tr ợ k ết nói vào

mạng điện thoại công cộng PSTN. Internet Telephone có khả năng truyền và nhận tín

hiệu âm thanh tr ực tiế p từ các mạng số liệu. Internet Telephone còn có thể sử dụng

đượ c như một thiết bị truy cậ p Internet thông thườ ng. Internet Telephone trong tươ nglai sẽ phát triển mạnh vớ i mô hình nhà cung cấ p dịch vụ.

+ Gateway IP – PSTN: Để có thể sử dụng mạng VoIP vớ i mạng điện thoại công

cộng PSTN. Gateway IP – PSTN là một cổng k ết nối cho phép trao đổi các thông tin

trên hai mạng. Gateway có thể k ết nối tr ực tiế p hai mạng nói trên hoặc có thể sử dụng

k ết hợ p vớ i các PBX. Gateway IP – PSTN có hai giao diện chính, giao diện thứ nhất là

giao diện vớ i mạng PSTN và giao diện thứ hai là giao diện vớ i mạng Internet. Gateway





có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu cũng như chuyển đổi và xử lý các bản tin báo hiệu

sao cho phù hợ p các giao diện. Gateway là thiệt quan tr ọng trong mô hình Phone to

Phone và sự phát triển r ộng rãi của k ỹ thuật VoIP.

+ Các ứ ng dụng mở rộng: Trên cơ sở gateway IP – PSTN, chúng ta có thể phát

triển thiết k ế gateway IP – Mobile để có thể tr ực tiế p trao đổi thông tin giữa mạng di

động vớ i mạng Internet. Điều này có ý ngh ĩ a hết sức to lớ n trong thờ i điểm thông tin di

động đang phát triển r ộng khắ p trên toàn cầu. Ngườ i sử dụng máy di động không chỉ

có thể liên lạc đượ c mà còn có khả năng truy cậ p thông tin và sử dụng các dịch vụ

Internet. Có thể mở r ộng k ết hợ p các ứng dụng www vớ i các ứng dụng Web Phone.

Ngoài ra có thể phát triển các ứng dụng VoIP như truyền hình hội thảo hay điện thoại

có hình.

1.5 Các vấn đề về chất lượ ng của VoIP

Đòi hỏi cơ bản nhất của hệ thống VoIP là phải có chất lượ ng thoại gần tươ ng

đươ ng vớ i chất lượ ng thoại trong mạng PSTN. Chất lượ ng thoại đượ c chia thành các

cấ p độ khác nhau. Việc đánh giá chất lượ ng thoại còn mang tính chủ quan nhưng cũngcó một số tham số đượ c dùng để đánh giá chất lượ ng thoại. Ba tham số chính quyết

định chất lượ ng thoại là:





Hình 1.5 Các mứ c độ đánh giá chất lượ ng thoại

1.5.1 Trễ (Delay)

Tr ễ là một nhân tố ảnh hưở ng nhiều đến chất lượ ng thoại. Thờ i gian tr ễ lớ n làm

giảm chất lượ ng thoại r ất nhiều. Mỗi hệ thống truyền thông chỉ cho phép một giớ i hạn

tr ễ nhất định. Khi thờ i gian tr ễ trong hệ thống vượ t quá 400ms thì chất lượ ng cuộc liên

lạc là không chấ p nhận đượ c. Thờ i gian tr ễ có thể chấ p nhận đượ c nằm trong khoảng từ

200ms đến 400ms. Muốn đạt đượ c chất lượ ng cuộc gọi tốt thì thờ i gian tr ễ yêu cầukhông quá 200ms. Thờ i gian tr ễ đượ c phân chia thành hai loại là thờ i gian tr ễ cố định

(như thờ i gian tr ễ truyền dẫn) và tr ễ biến đổi (như thờ i gian tr ễ do xế p hàng đợ i ở

router). Yêu cầu giảm tr ễ là r ất cần thiết trong hệ thống VoIP để có thể nâng cao chất

lượ ng dịch vụ.





1.5.2 Trượ t (jitter)

Tr ượ t là sự chênh lệch về thờ i gian đến của các gói trong mạng gây ra do sự

chênh lệch thờ i gian truyền dẫn của các gói thoại theo các đườ ng khác nhau từ nguồn

đến đích. Để có thể tái tạo tiếng nói một cách chính xác trung thực thì bên thu cần phải

loại bỏ jitter. Phươ ng pháp đượ c sử dụng để loại bỏ jitter hiện đang đượ c sử dụng là

dùng bộ đệm (buffer). Các gói sau khi nhận sẽ đượ c lưu trong bộ đệm và sẽ đượ c xử lý

lần lượ n. Dùng bộ đệm sẽ tránh đượ c những thờ i gian tr ễ lớ n của các gói tin. Nhưng bù

lại thì bộ đệm làm tăng thêm thờ i gian tr ễ trong hệ thống. Thờ i gian tr ượ t càng lớ n thì

dung lượ ng của bộ đệm cũng càng phải lớ n. Nhưng bộ đệm càng lớ n thì thờ i gian tr ễ

gây ra càng lớ n. Do vậy việc tính toán dung lượ ng của bộ đệm thích hợ p đối vớ i từng

hệ thống là r ất cần thiết sao cho tránh đượ c tr ượ t mà thờ i gian tr ễ không làm giảm chất

lượ ng của hệ thống.

Hình 1.6 Hoạt động của bộ đệm

1.5.3 Mất gói (packet loss)

Mạng Internet không thể đảm bảo r ằng tất cả các gói tin đều đượ c chuyển giao

hoặc chuyển giao đúng thứ tự. Các gói tin có thể bị mất trong tr ườ ng hợ p mạng bị quá

tải, nghẽn mạng hoặc do đườ ng k ết nối không đảm bảo. yêu cầu tỉ lệ mất gói là nhỏ

hơ n 10%. Do hạn chế của thờ i gian tr ễ nên các giao thức truyền bảo đảm không thích

hợ p để giải quyết vấn đề này. Để duy trì chất lượ ng thoại ở mức chấ p nhận đượ c mặc





dù không thể tránh khỏi các nguyên nhân bất thườ ng trong mạng, một số k ỹ thuật đã

đượ c đua ra. Đó là k ỹ thuật thay thế các gói tin mất bằng những khoảng im lặng. Ngườ i

ta cũng giảm số lượ ng các gói truyền qua mạng bằng k ỹ thuật nén tín hiệu. Sử dụng bộ

phận phát hiện tích cực thoại, khi hai bên không tích cực thoại thì không trao đổi thông

tin và phát tạ p âm dễ chịu (theo các nghiên cứu thì thờ i gian tích cực thoại chỉ chiếm từ

30% đến 40% thờ i gian tiến hành cuộc gọi) và sử dụng phươ ng pháp này làm tăng hiệu

quả sử dụng kênh truyền. Ngoài ra cần nâng cao độ tin cậy của đườ ng truyền như tăng

tốc độ kênh truyền tăng dung lượ ng hệ thống thiết bị truyền dẫn.

1.6 K ết luận

Chươ ng này trình bày tổng quan về dịch vụ điện thoại VoIP: khái quát về loại

hình dịch vụ này, đặc điểm, phân tích ưu nhượ c điểm và cũng đưa ra những đánh giá,

phân tích về hiện tr ạng dịch vụ VoIP, từ đó đưa ra giải pháp để phát triển dịch vụ này.

Vớ i những ưu điểm như vậy, dịch vụ gọi điện qua IP thực sự sẽ tr ở thành tươ ng lai của

ngành truyền thông. Và VoIPv6 đượ c phát triển dựa trên cơ sở của VoIP.





CHƯƠ NG 2 : KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VoIP

2.1 Kiến trúc và các giao diện của mạng VoIP

2.1.1 Kiến trúc của mạng VoIP

Theo tiêu chuẩn của tổ chức ETSI, cấu hình chuẩn của mạng VoIP có thể gồm

các phần tử sau:

Thiết bị đầu cuối k ết nối vớ i mạng IP.

Mạng xươ ng sống, mạng truy nhậ p IP. Gateway điều khiển phươ ng tiện (MGWC).

Gateway phươ ng tiện (MGW).

Gateway báo hiệu (SGW).

Gatekeepper (GK).

Mạng chuyển mạch (SCN).

Thiết bị đầu cuối k ết nối vớ i mạng điện thoại SCN.

Các dịch vụ đầu cuối (Back-end service).

Hình 2.1 Cấu hình và các giao diện chuẩn của mạng VoIP





2.1.2 Các giao diện của mạng VoIP

Các giao diện chuẩn của mạng VoIP gồm có:

Giao diện A: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối H.323 và GK.

Giao diện B: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối vớ i MGW.

Giao diện C: Giao diện giữa MGWC và GK.

Giao diện D: Giao diện giữa hai GK.

Giao diện E: Có hai loại giao diện E là Ea và Eb. Trong đó Ea là giao diện giữa

MGW và mạng SCN, còn giao diện Eb là giao diện giữa SGW vớ i mạng SCN.

Giao diện F: Giao diện giữa Back-end service và MGWC.

Giao diện G: Giao diện giữa Back-end service và GK.

Giao diện H: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối và mạng truy nhậ p IP.

Giao diện I: Giao diện giữa mạng truy nhậ p Ip và mạng xươ ng sống IP.

Giao diện J: Giao diện giữa SGW và MGWC.

Giao diện N: Giao diện giữa MGWC và MGW.

Các giao diện H, I không đượ c vẽ trên hình và hình 2.1 trên đây là một ví dụ cụ

thể về cấu hình chuẩn của hệ thống và các giao diện cơ bản trong mạng VoIP. Cấu hìnhtrên bao gồm hai GK và giao diện giữa chúng là giao diện D. Mỗi thiết bị đầu cuối giao

tiế p vớ i một GK và giao tiế p này giông như giao tiế p giữa thiết bị đầu cuối và GW. Có

thể mỗi GK quản lý một vùng cũng có thể nhiều GK chia nhau quản lý từng phần của

một vùng trong tr ườ ng hợ p một vùng có nhiều GK.

Trong vùng quản lý của GK, các tín hiệu báo hiệu có thể đượ c chuyển tiế p qua

một hoặc nhiều GK. Do đó các GK phải có khả năng trao đổi các thông tin vớ i nhau

khi cuộc gọi có liên quan đến nhiều GK. Có thể sử dụng nhiều cách thức để nối hai GK hoặc một GK và một GW như: dành riêng, không dành riêng, theo khoảng thờ i gian

hoặc theo nhu cầu.





2.2 Các thành phần của mạng VoIP

2.2.1 Thiết bị đầu cuốiMột thiết bị đầu cuối là một nút trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP, nó có thể

đượ c k ết nối vớ i mạng sử dụng một trong các giao diện truy nhậ p. Một thiết bị đầu

cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện một cuộc tớ i một thuê bao

khác trong mạng SCN. Các cuộc gọi đó sẽ đượ c nằm dướ i sự giám sát của GK mà thiết

bị đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng ký. Một thiết bị đầu cuối có thể bao gồm các khối

chức năng sau:

Chức năng đầu cuối H.225: thu và nhận các bản tin H.225.

Chức năng đầu cuối H.245: thu và nhận các bản tin H.245.

Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin k ết

nối vớ i thiết bị đầu cuối.

Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu k ết nối vớ i

thiết bị đầu cuối.

Chức năng xác nhận: thiết lậ p đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc

phần tử mạng.

Non-repudiaiton evidence gathering: thu thậ p các thông tin dùng để xác nhận là

bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã đượ c truyền hoặc nhận chưa.

Chức năng quản lý: giao tiế p vớ i hệ thống quản lý mạng.

Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện

(truy nhậ p, cảnh bảo) và tài nguyên.

Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đượ c ghi rathiết bị ngoại vi.

2.2.2 Mạng truy nhập IP

Mạng truy nhậ p IP cho phép thiết bị đầu cuối, gateway, gatekeeper truy nhậ p vào

mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng mạng sẵn có. Một vài loại giao diện chuẩn truy nhậ p

IP đượ c sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP là:

Truy nhậ p PSTN





Truy nhậ p ISDN

Truy nhậ p LAN

Truy nhậ p cáp, xDSL

Truy nhậ p GSM

Trên đây không phải là tất cả các giao diện truy nhậ p IP, một vài loại khác đang

đượ c nghiên cứu để sử dụng trong mạng VoIP. Đặc điểm của các giao diện này có thể

gây ảnh hưở ng đến chất lượ ng và tính bảo mật cuộc gọi VoIP.

2.2.3 Gatekeeper

Gatekeeper là phần tử mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký chấ p nhận và

tr ạng thái của các thiết bị đầu cuối và gateway. Gatekeeper có thể tham gia vào việc

quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi. Nó xác định tuyến để truyền báo

hiệu cuộc gọi và nội dung đối vớ i mỗi cuộc gọi. Gatekeeper có thể bao gồm các khối

chức năng sau:

Chuyển đổi địa chỉ E.164: chuyển đổi từ địa chỉ E.164 sang tên gọi H.323.

Chuyển đổi tên gọi H.323: chuyển đổi từ tên gọi H.323 sang số E.164.

Chuyển đổi địa chỉ H.225.0: chuyển đổi từ tên gọi H.323 sang địa chỉ IP để truyền hoặc nhận các bản tin H.225.0 và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin

H.225.0 bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấ p mạng.

Dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải

thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấ p mạng.

Dịch địa chỉ kênh H.245: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu H.245,

bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấ p.

GK H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0. GK H245: truyền và nhận các bản tin H.245.

Giao tiế p giữa các GK: thực hiện trao đổi thông tin giữa các GK.

Đăng ký: cung cấ p các thông tin cần đăng ký khi yêu cầu dịch vụ.

Xác nhận: thiết lậ p các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối

hoặc các phần tử mạng.





Điều khiển GK chấ p nhận kênh thông tin: cho phép hoặc không cho phép sử

dụng các kênh truyền tải thông tin.

Non-repudiation evidence gathering: thu thậ p các thông tin để xác nhận là các


Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu k ết nối GK vớ i

thiết bị đầu cuối.

Tính cướ c: thu thậ p thông tin để tính cướ c.

Điều chỉnh tốc độ và giá cướ c: xác định tốc độ và giá cướ c sử dụng.

Chức năng quản lý: giao tiế p vớ i hệ thống quản lý mạng.

Chức năng ghi các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đã đượ c ghi ra

thiết bị ngoại vi.

2.2.4 Gateway

Một gateway có thể k ết nối vật lý một hoặc nhiều mạng IP vớ i một hoặc nhiều

mạng SCN. Một GW có thể bao gồm: SGW (Signalling Gateway), MGWC (Media

Gateway Controller) và MGW (Media Gateway). Một hay một số chức năng này có thể

thực hiện bở i GK hoặc một GK khác.

2.2.4.1 Gateway báo hiệu (SGW)

SGW cung cấ p kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng SCN. SGW là phần tử trung

gian chuyển đổi báo hiệu trong mạng IP (ví dụ như H.323) và báo hiệu trong mạng

SCN (ví dụ như SS7). SGW bao gồm các chức năng sau:

K ết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi.

K ết cuối báo hiệu từ mạng SCN: phối hợ p hoạt động vớ i chức năng báo hiệucủa MGWC.

Chức năng báo hiệu: chuyển dổi giữa báo hiệu giữa IP vớ i báo hiệu mạng SCN

khi phối hợ p hoạt động vớ i MGWC.

Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu từ GW.

Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các

bản tin thông tin truyền và nhận.





Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị

ngoại vi.

OAM&P: vận hành quản lý và bảo dưỡ ng thông qua các giao diện logic cung

cấ p các thông tin không tr ực tiế p phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tớ i các phần

tử quản lý hệ thống.

Chức năng quản lý: giao diện vớ i hệ thống quản lý mạng.

Giao diện mạng chuyển mạch gói: k ết cuối mạng chuyển mạch gói.

2.2.4.2 Gateway truyền tải kênh thoại (MGW)

MGW cung cấ p phươ ng tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hoá. Nó

chuyển đổi giữa các mã hoá truyền trong mạng IP (mã này đượ c truyền trên kênh

RTP/UDP/IP) vớ i các mã hoá truyền trong mạng SCN (mã PCM, GSM). MGW bao

gồm các chức năng sau:

Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấ p địa chỉ IP cho các kênh

truyền và nhận.

Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP

và mạng SCN bao gồm việc chuyển đổi mã hoá và triệt tiếng vọng.

Chức năng dịch mã hoá: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng

SCN.

Bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính riêng tư của kênh thông tin giữa mạng IP

và mạng SCN.

Bảo mật kênh thông tin: bao gồm tất cả các phân cứng và giao diện cần thiết để

k ết cuối cuộc gọi chuyển mạch kênh. Nó phải bao gồm các bộ mã hoá và giảimã PCM luật A và PCM luật u.

K ết cuối chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các giao thức liên quan đến việc k ết

nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói bao gồm các bộ mã hoá và giải

mã có thể đượ c sử udngj. Theo tiêu chuẩn H.323 thì nó bao gồm RTP/RTCP

như đượ c trình bày trong tiêu chuẩn H.225.0 và các bộ mã hoá và giải mã như

G.771 và G.723.1.





Giao diện vớ i mạng SCN: k ết cuối và điều khiển các kênh mang ví dụ như kênh

DS0 từ mạng SCN.

Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN: chuyển đổi giữa kênh

mang thông tin thoại, fax, số liệu của SCN và các gói dữ liệu trong mạng

chuyển mạch gói. Nó cũng thực hiện chức năng xử lý tín hiệu thích hợ p như:

nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, triệt khoảng im lặng, mã hoá, chuyển đổi tín

hiệu fax, điều tiết tốc độ cho modem tươ ng tự. Thêm vào đó nó còn thực hiện

chuyển đổi giữa tín hiệu DTMF trong mạng SCN và các tín hiệu thích hợ p trong

mạng chuyển mạch gói khi mà các bộ mã hoá tin shieeuj thoại không mã hoá tín

hiệu DTMF. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN. cũng có thể

thu thậ p thông tin về lưu lượ ng gói và chất lượ ng kênh đối vớ i mỗi cuộc gọi để

sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.

Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các

bản tin thông tin truyền và nhận.

Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị

ngoại vi. OAM&P: vận hành quản lý và bảo dưỡ ng thông qua các giao diện logic cung





2.2.4.3 Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại (MGWC)

MGWC đóng vai trò phần tử k ết nối MGW, SGW và GK. Nó cung cấ p chức

năng xử lý cuộc gọi cho GK, điều khiển MGW nhận thông tin báo hiệu SCN từ SGW

và thông tin báo hiệu IP từ GK. MGWC bao gồm các khối chức năng sau:

Chức năng GW H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0.

Chức năng GW H.245: truyền và nhận các bản tin H.245.





Chức năng xác nhận: thiết lậ p đặc điểm nhận dạng của ngườ i sử dụng thiết bị

hoặc phần tử mạng.

Chức năng điều khiển GW chấ p nhận luồng dữ liệu: cho phép hoặc không cho

phép một luồng dữ liệu.

Non-repudiaiton evidence gathering: thu thậ p các thông tin dùng để xác nhận là


Báo hiệu chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các loại báo hiệu cuộc gọi có thể

thực hiện bở i các đầu cuối trong mạng. Ví dụ như theo chuẩn H.323 thì bao

gồm: H.225.0, Q.913, H.225.0 RAS và H.245. Đối vớ i một đầu cuối H.323 chỉ

nhận thì nó bao gồm H.225.0 RAS mà không bao gồm H.245.

Giao diện báo hiệu chuyển mạch gói: k ết cuối giao thức báo hiệu chuyển mạch

gói (ví dụ như H.323). Nó chỉ lưu lại vừa đủ thông tin tr ạng thái để quản lý giao

diện. Về thực chất giao diện báo hiệu mạng chuyển mạch gói trong MGWC

không k ết nối tr ực tiế p vớ i MGW như là các thông tin truyền từ MGWC tớ i

MGW thông qua chức năng điều khiển cuộc gọi.

Điều khiển GW: bao gồm các chức năng điều khiển k ết nối logic, quản lý tàinguyên, chuyển đổi giao diện (ví dụ từ SS7 sang H.225).

Giám sát tài nguyên từ xa: bao gồm giám sát độ khả dụng của các kênh trung k ế

của MGW, dải thông và độ khả dụng trong cho IP, tỷ lệ định tuyến thành công

cuộc gọi.

Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ cá tr ạng thái cuộc gọi của GW. Chức

năng điều khiển cuộc gọi bao gồm tất cả các chức năng điều khiển k ết nối logic

của GW. Quản lý tài nguyên MGW: cấ p phát tài nguyên cho MGW.

Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng SCN

trong phối hợ p hoạt động vớ i SGW.

Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện

(truy nhậ p, cảnh bảo) và tài nguyên.





Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đượ c ghi ra

thiết bị ngoại vi.

OAM&P: vận hành quản lý và bảo dưỡ ng thông qua các giao diện logic cung





2.3 K ết luận

Trên đây là tổng quan về kiến trúc mạng VoIP, các thành phần, cách thức hoạt

động. Từ chươ ng này có thể có cái nhìn cơ bản về hệ thống truyển thoại qua mạng

internet (cả VoIP và VoIPv6).





CHƯƠ NG 3 : CÁC GIAO THỨ C TRUYỀN TẢI VÀ BÁO HIỆU

3.1 Bộ giao thứ c RTP, RCTP và RSTP

3.1.1 Giao thứ c vận chuyển thờ i gian thự c (Real-time Transport Protocol - RTP)

3.1.1.1 Khái quát

RTP đượ c coi như một giao thức truyền từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end)

phục vụ truyền dữ liệu thờ i gian thực như audio và video. RTP thực hiện việc quản lý

về thờ i gian truyền dữ liệu và nhận dạng dữ liệu đượ c truyền. Nhưng RTP không cungcấ p bất cứ một cơ chế nào đảm bảo thờ i gian truyền và cũng không cung cấ p bất cứ

một cơ chế nào giám sát chất lượ ng dịch vụ. Sự giám sát và đảm bảo về thờ i gian

truyền dẫn cũng như chất lượ ng dịch vụ đượ c thực hiện nhờ hai giao thức RTCP và

RSVP.

Tươ ng tự như các giao thứ truyền dẫn khác, gói tin RTP (RTP packet) bao gồm

hai phần là header (phần mào đầu) và data (dữ liệu). Nhưng không giống như các giao

thức truyền dẫn khác là sử dụng các tr ườ ng trong header để thực hiện các chức năngđiều khiển, RTP sử dụng một cơ chế điều khiển độc lậ p trong định dạng của gói tin

RTCP để thực hiện các chức năng này.

3.1.1.2 Cấu trúc gói tin RTP

Hình 3.1 Cấu trúc gói tin RTP





Trong đó:

Version (2 bit): chỉ rõ version của RTP hiện tại đang đượ c cài đặt. Hiện tại các

giao thức RTP đượ c cài đặt là version 2.

Padding (1 bit): có vai trò như bit cờ đượ c sử dụng để đánh dấu khi có một số

byte đượ c chèn vào trong gói. Bit này đượ c thiết k ế để thích nghi vớ i việc sử

dụng của các thuật toán mã hoá mà yêu cầu các khối có độ dài cố định và việc

truyền những gói tin RTP ở các lớ p giao thức thấ p hơ n.

Extension (1 bit): cũng có vai trò như một bit cờ đượ c sử dụng để đánh dấu khi

có header mở r ộng tiế p theo header cố định. Header mở r ộng cung cấ p các cơ

chế cho phép những ngườ i phát triển thử nghiệm bằng cách thêm các chức năng

định dạng dữ liệu độc lậ p mà yêu cầu các thông tin trong header thêm khi cho

phép một hoạt động bổ sung bỏ qua phần mở r ộng.

CSRC count (4 bit): chỉ rõ số lượ ng của CSRC (contributing source) có trong

RTP header.

Marker (1 bit): có vai trò như một bit cờ , tr ạng thái của nó đượ c phụ thuộc vào

tr ườ ng payload type. Khi bit này đượ c thiết lậ p nó sẽ chỉ ra r ằng tr ườ ng payloadtype có mang những thông tin chi tiết đượ c định ngh ĩ a phù hợ p vớ i các ứng

dụng mà những thông tin này không đượ c định ngh ĩ a trong các chỉ dẫn của giao

thức RTP.

Payload type (7 bit): chỉ rõ loại thông tin đượ c chứa trong các gói.

Sequence Number (16 bit): cung cấ p số thứ tự của các gói. Cách này như một cơ

chế giúp bên thu có thể thu đúng thứ tự các gói tin, nhận ra gói tin bị mất. Các

gói tin bị mất sẽ không đượ c truyền lại, chúng sẽ đượ c phía thu khắc phục bằngcách sử dụng một thuật toán để tái tạo lại các gói tin bị mất. Giá tr ị khở i đầu của

tr ườ ng sequence number là ngẫu nhiên để đảm bảo tính an toàn thông tin.

Time-stamp (32 bit): là tham số đánh dấu thờ i điểm byte đầu tiên đượ c lấy mẫu

trong gói RTP. Giá tr ị Time-stamp khở i đầu là ngẫu nhiên, các gói RTP phát đi

liên tiế p có thể có cũng giá tr ị time-stamp nếu chúng cùng đượ c phát đi một lúc.

Ví dụ vớ i một bức ảnh số, chúng thườ ng đượ c cắt ra làm nhiều phần khác nhau





và mỗi phần đượ c chứa trong một gói. Những gói đó khác nhau về thứ tự

(sequence number) nhưng chúng có cùng một giá tr ị time-stamp.

Syschronisation source (SSRC) identifier: số nhận dạng nguồn của gói dữ liệu.

Nếu ứng dụng muốn truyền dữ liệu có nhiều dạng khác nhau trong cùng một

thờ i điểm (ví dụ là tín hiệu audio và video) thì sẽ có những phiên truyền riêng

cho mỗi dạng dữ liệu. Sau đó ứng dụng sẽ tậ p hợ p các gói tin có cùng nhận dạng

SSRC. Số nhận dạng này đượ c gán một cách ngẫu nhiên.

Contribute source (CSRC) identifer (độ dài thay đổi): ví dụ tại một điểm đích

nào đó mà những tín hiệu audio đến đích cần tr ộn lại vớ i nhau thì giá tr ị CSRC

sẽ là tậ p hợ p tất cả các giá tr ị SSRC của các nguồn mà gửi tín hiệu đến điểm

đích đó. Tr ườ ng CSRC có thể chứa tối đa là 15 số nhận dạng nguồn SSRC.

Extension header (độ dài thay đổi): chứa các thông tin thểm của gói RTP.

3.1.2 Giao thứ c điều khiển truyền thờ i gian thự c (Real-time Transport Control

Protocol - RTCP)

3.1.2.1 Khái quát

Mặc dù RTP là một giao thức độc lậ p nhưng thườ ng đượ c hỗ tr ợ bở i giao thức

RTCP. RTCP tr ả về nguồn các thông tin về sự truyền thông và các thành phần đích.

Giao thức điều khiển này cho phép gửi về các thông số về bên thu và tự thích nghi vớ i

bên phát cho phù hợ p vờ i bên phát. Mỗi ngườ i tham gia một phiên truyền RTP phải gửi

định k ỳ các gói RTCP tớ i tất cả những ngườ i khác cũng tham gia phiên truyền. Tuỳ

theo mục đích mà RTCP thực hiện 4 chức năng:

Chức năng chính của RTCP là cung cấ p một sự phản hồi chất lượ ng của dữ liệu.Các thông tin đó giúp cho ứng dụng thực hiện chức năng điều khiển luồng và

quản lý tắc nghẽn. Các thông tin còn đượ c sử dụng để chẩn đoán k ết quả.

RTCP cung cấ p sự nhận dạng mà đượ c sử dụng để tậ p hợ p các kiểu dữ liệu khác

nhau (ví dụ audio và video). Điều này là cần thiết vì khả năng ngày không đượ c

RTP cung cấ p.





Nhờ việc định k ỳ gửi các gói tin RTCP mà mỗi phiên truyền có thể theo dõi

đượ c số ngườ i tham gia. RTP không thể sử dụng đượ c cho mục đích này khi

một ai đó không gửi dữ liệu mà chỉ nhận từ những ngườ i khác.

Cuối cùng là một chức năng lựa chọn cho phép có thêm thông tin về những

ngườ i tham gia vào phiên truyền.

Tuỳ thuộc vào giao thức RTP đượ c sử dụng cho loại dữ liệu nào mà RTCP cung

cấ p các thông báo điều khiển khác nhau. Có 4 loại thông báo điều khiển chính đượ c

giao thức RTCP cung cấ p là:

Sender report (SR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan đến k ết

quả truyền như tỷ lệ tổn hao, số gói dữ liệu bị mất, khoảng tr ễ. Các thông báo

này phát ra từ phía phát trong một phiên truyền thông.

Receiver report (RR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan đến

k ết quả nhận giữa các điểm cuối. Các thông báo này đượ c phát ra từ phía thu

trong một phiên truyền thông.

Source description (SDES): thông báo bao gồm các thông số mô tả nguồn như

tên, vị trí,... Application (APP): thông báo cho phép truyền các dữ liệu ứng dụng.

3.1.2.2 Cấu trúc gói tin RTCP:

Hình 3.2 Cấu trúc gói tin RTCP

Trong đó:

Version (2 bit): chỉ rõ version của giao thức RTP hiện tại đang cài đặt. Hiện tại

các giao thức RTP đang đượ c sử dụng là version 2.





Padding (1 bit): có chức năng như một bit cờ chỉ rõ xem trong gói có các byte

đượ c chèn thêm hay không.

Report Counter (5 bit): chỉ rõ số thông báo chứa trong gói (mỗi nguồn có một

thông báo).

Packet Type (8 bit): xác định loại thông báo của gói (SR hoặc RR hoặc APP).

Length (16 bit): chỉ rõ độ dài của gói.

Report (độ dài thay đổi): chứa các thông báo chi tiết.

3.1.3 Giao thứ c giữ trướ c tài nguyên (Resource Reservation Protocol - RSVP)

3.1.3.1 Khái quát

Giao thức RSVP đượ c sử dụng như một giao thức báo hiệu hỗ tr ợ cho RTP. Mục

đích của RSVP là cung cấ p một cơ chế đảm bảo băng thông cho các hoạt động của các

ứng dụng. RSVP gửi tham số chất lượ ng dịch vụ QoS k ết hợ p vớ i các dữ liệu thờ i gian

thực đượ c truyền trên mạng TCP/IP. Hỗ tr ợ giao thức RTP, giao thức RSVP có thể giải

quyết các lỗi xảy ra trên đườ ng truyền để đảm bảo các tham số chất lượ ng. Thật vậy,

giao thức RTP chỉ hỗ tr ợ việc truyền thông điểm – điểm và không quản lý các tham số

liên k ết trên mạng. RSVP không những tác động ở máy phát, máy thu mà còn tác động

trên cả các router trong mạng.

RSVP thiết lậ p và duy trì k ết nối duy nhất cho một luồng dữ liệu, xác lậ p một hệ

thống quản lý thứ tự các gói và tạo modun điều khiển để quản lý các nguồn tài nguyên

của các nút mạng khác nhau. RSVP đưa ra một mô hình tối ưu để liên k ết các dữ liệu

từ một nguồn tớ i nhiều đích. RSVP đóng vai trò quản lý một cách lậ p các host đích để

tự thích nghi các tham số chất lượ ng giữa khả năng cung cấ p và nhu cầu đáp ứng.Việc dành riêng các tài nguyên đượ c yêu cầu bở i bên thu bằng cách phát một yêu

cầu chất lượ ng dướ i dạng một bản tin RSVP tươ ng thích vớ i nhu cầu của chúng. Thực

tế sử dụng RSVP nhằm đảm bảo chất lượ ng trong việc truyền tin. Để đảm bảo đườ ng

truyền thông suốt các điểm cuối phải hoạt động ở chế độ k ết nối. Máy thu phải thườ ng

xuyên gửi các bản tin RSVP đến các router để đảm bảo thông suốt đườ ng truyền.





3.1.3.2 Hoạt động

RSVP hoạt động trên cơ sở xử lý các gói tin theo một yêu cầu chất lượ ng dịch vụ

QoS. Hai thành phần chính thực hiện chức năng này là flowspec và filterspec.

Flowspec có chức năng kiểm tra luồng dữ liệu đượ c truyền như một yêu cầu dịch vụ

của các ứng dụng mà k ết quả là đưa ra một yêu cầu về chất lượ ng dịch vụ QoS.

Flowspec đưa ra một yêu cầu chất lượ ng dịch vụ còn filterspec có nhiệm vụ lọc bỏ các

gói tin mà không đảm bảo yêu cầu về chất lượ ng dịch vụ, những gói này sẽ đượ c cung

cấ p một phươ ng thức truyền tốt nhất có thể đáp ứng yêu cầu chất lượ ng dịch vụ. Mối

quan hệ của flowspec và filterspec đượ c mô tả trên hình vẽ.

Hình 3.3 Mối quan hệ giữ a Flowspec và Filterspec

3.2 Các giao thứ c điều khiển và báo hiệu VoIP

3.2.1 Giao thứ c khở i tạo phiên (SIP)

3.2.1.1 Định ngh ĩ a

SIP là 1 giao thức báo hiệu ở lớ p ứng dụng, dành cho hội thảo Internet, telephony,

thông báo sự kiện và Instant messaging.





3.2.1.2 Các thành phần của SIP

Hình 3.4 Các thành phần của SIP

User Agent: Là 1 ứng dụng để khở i tạo, nhận và k ết thúc cuộc gọi.

User Agent Clients (UAC) – Khở i tạo cuộc gọi.

User Agent Server (UAS) – Nhận cuộc gọi.

Cả UAC và UAS đều có thể k ết thúc cuộc gọi.

Proxy Server: Là 1 chươ ng trình tức thờ i hoạt động vừa là client vừa là server.

Chươ ng trình này đượ c sử dụng để tạo ra các yêu cầu (requests) thay cho các

client. Một proxy server đảm bảo chức năng định tuyến và thực hiện các quy tắc

(policy) (ví dụ như đảm bảo ngườ i dùng có đượ c phép gọi hay không). Proxy

Server có thể biên dịch khi cần thiết, sửa đổi 1 phần của bản tin yêu cầu tr ướ c

khi chuyển đi.

Location Server: Đượ c sử dụng bở i SIP redirect hoặc proxy server để lấy thông

tin về địa điểm của ngườ i đượ c gọi.





Redirect Server: Là server nhận các yêu cầu SIP, sắ p xế p các địa chỉ và tr ả địa

chỉ về phía client. Khác vớ i Proxy Server, Redirect server không tự khở i tạo ra

các yêu cầu SIP của riêng nó. Đồng thờ i nó cũng không chấ p nhận hay huỷ cuộc

gọi giống như User Agent Server.

Registrar Server: Là server chấ p nhận các yêu cầu REGISTER, server này có

thể hỗ tr ợ them tính năng xác thực, đồng thờ i hoạt động vớ i proxy hoặc redirect

server để đưa ra các dịch vụ khác.

3.2.1.3 Các bản tin trong giao thứ c SIP và phản hồi:

Các bản tin:

INVITE: Khi 1 user agent client muốn khở i tạo 1 phiên mớ i (ví dụ như audio,

video hay game), nó sẽ tạo ra 1 bản tin INVITE (Invite Request). Bản tin này

gửi yêu cầu về server cho phép thiết lậ p 1 phiên làm việc. Bản tin này có thể

đượ c gửi qua các proxy, các User Agent Server (UAS). Các UAS sẽ kiểm tra

thườ ng xuyên xem ngườ i sử dụng có đồng ý lờ i mờ i không. Nếu đồng ý (có

ngh ĩ a là phiên làm việc đượ c thiết lậ p) thì các UAS sẽ gửi bản tin phản hồi 2xx

về.

Nếu lờ i mờ i không đượ c chấ p nhận thì phản hồi 3xx, 4xx, 5xx hay 6xx sẽ đượ c

gửi đi tuỳ theo lý do từ chối. Tr ướ c khi gửi tin hiệu phản hồi cuối cùng này,

UAS còn gửi kèm 1 bản tin 1xx để thông báo User Agent Client tiế p tục giữ quá

trình liên lạc vớ i ngườ i đượ c gọi.

ACK: SIP thực thi quá trình bắt tay qua 3 bướ c

Phía gọi gửi bản tin INVITE.Phía đượ c gọi gửi bản tin ACK chấ p nhận yêu cầu.

Phía gọi gửi bản tin ACK để thông báo quá trình bắt tay đã hoàn tất và quá trình

thiết lậ p cuộc gọi bắt đầu.

Cho dù bản tin INVITE đầu tiên bao gồm gói tin SDP (Session Description

Protocol) hay không thì bản tin ACK đầu tiên sẽ có SDP của phía đượ c gọi. Các





bản tin ACK khác đượ c gửi đi để k ết thúc quá trình bắt tay và bao gồm SDP cần

thiết để thiết lậ p cuộc gọi.

BYE: Đượ c sử dụng để k ết thúc 1 phiên làm việc cụ thể hoặc 1 phiên làm việc

tạm thờ i.

CANCEL: Giống như tên gọi, bản tin CANCER đượ c sử dụng để huỷ yêu cầu

tr ướ c đó đượ c gửi từ phía client. Nó yêu cầu UAS tạm dừng xử lý yêu cầu và

tạo ra 1 phản hồi lỗi cho yêu cầu đó. Bản tin này sẽ không có tác dụng đối vớ i

yêu cầu mà UAS đã gửi đi phản hồi cuối cùng.

Vì vậy bản tin này sẽ r ất có ích đối vớ i những yêu cầu mà server mất nhiều thờ i

gian để phản hồi. Do đó, bản tin CANCER thích hợ p nhất vớ i bản tin INVITE,

là bản tin mất nhiều thờ i gian để phản hồi.

REGISTER: Bản tin này sử dụng để đăng ký User Agent vớ i UAS.

OPTIONS: Bản tin OPTIONS cho phép 1 User Agent xác định khả năng có thể

của Proxy Server hay User Agent khác.

Ngoài ra còn 1 số các giao thức khác đượ c sử dụng nữa như:

INFO, NOTIFY, SUBCRIBE, UNSUBCRIBE, UPDATE, MESSAGE, REFER,…

Các phản hồi:

- 1xx: (PROVISIONAL) Phản hồi tạm thờ i, cho biết đã nhận đượ c yêu cầu,

tiế p tục quá trình yêu cầu.

- 2xx: (SUCCESS) Thông báo đã nhận đượ c đầy đủ, hiểu và chấ p nhận.

- 3xx: (REDIRECTION) Thông báo cần có các bản tin khác để hoàn thành

yêu cầu.- 4xx: (CLIENT ERORR) Thông báo yêu cầu chứa cấu trúc sai hoặc không

đượ c đáp ứng ở server.

- 5xx: (SERVER ERORR) Thông báo server không thể đáp ứng đượ c yêu cầu

có cấu trúc hợ p lệ.

- 6xx: (GLOBAL FAILURE) Thông báo yêu cầu không thể xử lý đượ c ở bất

cứ server nào.





3.2.1.4 Các bướ c thiết lập, duy trì và huỷ cuộc gọi

Đăng ký, khở i tạo và xác định vị trí ngườ i sử dụng.

Xác định băng thông cần thiết đượ c sử dụng.

Xác định sự sẵn sàng của phía đượ c gọi, phía đượ c gọi phải gửi 1 bản tin phản

hồi thể hiện sự sẵn sàng để thực hiện cuộc gọi: chấ p nhận hay từ chối.

Cuộc gọi đượ c thiết lậ p.

Chỉnh sửa cuộc gọi (ví dụ như chuyển cuộc gọi) và duy trì.

K ết thúc cuộc gọi.

Sơ đồ ví dụ quá trình thiết lậ p, duy trì và huỷ cuộc gọi bằng giao thức SIP3.2.2 Chuẩn giao thứ c H323

Chuẩn H.323 là khuyến nghị đượ c Hiệ p Hội Viễn Thông Quốc Tế (International

Tele-communication Union - ITU) đề xuất, cung cấ p nền tảng k ỹ thuật cho truyền

thoại, hình ảnh và số liệu đồng thờ i qua các mạng IP, bao gồm cả Internet. Tuân theo

chuẩn H.323, các sản phẩm và các ứng dụng đa phươ ng tiện từ nhiều hãng khác nhau

có thể hoạt động cùng vớ i nhau, cho phép ngườ i dùng có thể thông tin qua lại mà

không phải quan tâm tớ i vấn đề tươ ng thích.H.323 đề ra các tiêu chuẩn cho truyền thông đa phươ ng tiện qua các mạng Không

đảm bảo truyền thông tuỳ thuộc chất lượ ng dịch vụ (non-Guaranteed Quality of

Service). Những mạng máy tính ngày nay đa phần đều là các mạng loại này bao gồm

các mạng gói sử dụng giao thức TCP/IP hoặc IPX dựa trên các công nghệ Ethernet,

Fast Ethernet và Token Ring. Do vậy H.323 là một chuẩn r ất quan tr ọng cho r ất nhiều

ứng dụng cộng tác mớ i cũng như các ứng dụng truyền thông đa phươ ng tiện trên mạng

nội bộ.

Ứ ng dụng của chuẩn này r ất r ộng bao gồm cả các thiết bị hoạt động độc lậ p

(stand-alone) cũng như những ứng dụng truyền thông nhúng trong môi tr ườ ng máy tính

cá nhân, có thể áp dụng cho đàm thoại điểm-điểm cũng như cho truyền thông hội nghị.

H.323 còn bao gồm cả chức năng điều khiển cuộc gọi, quản lý thông tin đa phươ ng tiện

và quản lý băng thông đồng thờ i còn cung cấ p giao diện giữa mạng LAN và các mạng

khác.





3.2.2.1 Các giao thứ c sử dụng trong H.323:

Tính năng Giao thức

Call Signalling H.225

Media Control H.245

Audio Codecs G.711, G.722, G.723, G.728, G.729

Video Codecs H261, H263

Data Sharing T.120

Media Transport RTP/RTCP

Hình 3-5: Các giao thứ c sử dụng trong H.323

3.2.2.2 Các thành phần của H.323:

Hình 3.5 Các thành phần của H.323





H323 Terminal

Gồm có:

- System Control Unit.

- Media Transmission.

- Audio Codec.

- Network Interface.

- Video Codec.

- Data channel – Support Application.

Gateway: thực hiện chuyển đổi giữa các định dạng audio, video và dữ liệu. Nó

đồng thờ i thực hiện việc thiết lậ p và huỷ bỏ cuộc gọi trong mạng IP và mạng

chuyển mạch (Switched Circuit Network – SCN).

Gatekeeper: cung cấ p việc điều khiển cấ p độ cuộc gọi đến các đầu cuối của

H323.

MCU: hỗ tr ợ hội nghị vớ i 3 hay nhiều đầu cuối H323

Hình vẽ dướ i đây mô tả quá trình thực hiện k ết nối giữa 2 điểm đầu cuối H323:

Hình 3.6 H323 Call - Flow

H323 Endpoint A





Quá trình trên có thể đượ c mô tả như sau:

Điểm đầu cuối A gửi bản tin setup đến điểm đầu cuối B trên cổng TCP 1720.

Điểm đầu cuối B tr ả lờ i bản tin setup này bằng 1 bản tin thông báo kèm theo số

cổng để bắt đầu quá trình bắt tay H.245.

Quá trình bắt tay H.245 bao gồm loại codec (G729 và G723.1), số cổng cho

luồng RTP và thông báo về các tài nguyên mà điểm đầu cuối có.

Các kênh logic cho luồng UDP sau đó đượ c thiết lậ p, mở ra và bắt đầu hoạt

động.

Voice sau đó đượ c truyền qua các luồng RTP này.

Giao thức điều khiển truyền thờ i gian thực (Real Time Transport Control

Protocol) đượ c sử dụng để truyền đi thông tin về luồng RTP đến cả 2 điểm đầu

cuối.

3.2.3 So sánh giữ a các giao thứ c SIP và H.323

H.323 đượ c xây dựng nhằm tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh, không những hoạt

động tốt trong vấn đề truyền tiếng nói qua mạng IP mà còn có khả năng k ế thừa và

tươ ng thích tốt vớ i các hệ thống tr ướ c đây. Do vậy mà cấu trúc của nó r ất đầy đủ và phức tạ p.

SIP đượ c xây dụng vớ i mục đích tối ưu hoá đối vớ i mạng IP, nên giao thức của

nó đơ n giản và thuận tiện. Mang dáng dấ p của các giao thức trên lớ p ứng dụng như

HTTP, SMTP. Chính vì vậy mà khả năng k ết hợ p của nó vớ i các mạng phi IP là r ất

khó.





Hình 3.7 So sánh H.323 và SIP

Ngoài các giao thức chuẩn k ể trên, còn có một giao thức mớ i hiện đang đượ c xây

dựng và phát triển, đó là IAX – Inter Asterisk eXchange. IAX là giao thức báo hiệu

Voip đượ c phát triển bở i tác giả của phần mềm Asterisk để khắc phục những hạn chế trong giao thức SIP. Không giống như giao thức SIP chuyển tải thoại và báo hiệu trên

hai kênh khác nhau (out of band), IAX chuyển tải thoại và báo hiệu trên cùng một

kênh(in band). IAX giải quyết đượ c vấn đề NAT đề cậ p trên phần giao thức SIP. Mặc

khác IAX là giao thức tối ưu trong việc sử dụng băng thông, cho phép nhiều gói dữ liệu

thoại trên cùng một IP header, cơ chế chuyển tải nhiều cuộc gọi trên cùng một gói IP

đượ c gọi là trung k ế (Trunk).

Tóm lại, IAX là giao thức dành cho VoIP mớ i nhất cho đến thờ i điểm này vớ i

nhiều ưu điểm hấ p dẫn như:

+ Tối thiểu sử dụng băng thông.

+ Trong suốt vớ i NAT.





+ Hiệu quả vớ i cơ chế trung k ế.

3.2.4 Giao thứ c SGCP (Simple Gateway Control Protocol)Giao thức này cho phép các thành phần điều khiển cuộc gọi có thể điều khiển k ết

nối giữa trung k ế, các thiết bị đầu cuối vớ i các gateway. Các thành phần điều khiển

đượ c gọi là Call Agent. SGCP đượ c sử dụng để thiết lậ p, duy trì và giải phóng các cuộc

gọi qua mạng IP. Call Agent thực hiện các chức năng báo hiệu cuộc gọi và gateway

thực hiện chức năng truyền tín hiệu âm thanh. SGCP cung cấ p năm lệnh điều khiển

chính như sau:

Notification Request: yêu cầu gateway phát các tín hiệu nhấc đặt máy và các tín

hiệu quay số DTMF.

Notify: gateway sử dụng lệnh này để thông báo vớ i Call Agent về các tín hiệu

đượ c phát hiện ở trên.

Create Connection: Call Agent yêu cầu khở i tạo k ết nối giữa các đầu liên lạc

trong gateway.

Modify Connection: Call Agent dùng lệnh này để thay đổi các thông số về k ết

nối đã thiết lậ p. Lệnh này cũng có thể dùng để điều khiển luồng cho các gói tin

RTP đi từ gateway này sang gateway khác.

Delete Connection: Call Agent sử dụng lệnh này để giải phóng các k ết nối đã

thiết lậ p.

Năm lệnh trên đây điều khiển gateway và thông báo cho call agent về các sự kiện

xảy ra. Mỗi lệnh hay yêu cầu bao gồm các thông số cụ thể cần thiết để thực thi các

phiên làm việc.3.2.5 Giao thứ c MGCP (Media Gateway Control Protocol)

Giao thức MGCP cho phép điều khiển các gateway thông qua các thành phần

điều khiển nằm bên ngoài mạng. MGCP sử dụng mô hình k ết nối tươ ng tự như SGCP

dựa trên các k ết nối cơ bản giữa thiết bị đầu cuối và gateway. Các k ết nối có thể là k ết

nối điểm-điểm hoặc k ết nối đa điểm. Ngoài chức năng điều khiển như SGCP, MGCP

còn cung cấ p thêm các chức năng sau:





Endpoint Configuration: Call Agent dùng lệnh này để yêu cầu gateway xác định

kiểu mã hoá ở phí đườ ng dây k ết nối đến thiết bị đầu cuối.

AuditEndpoint và AuditConnection: Call Agent dùng lệnh này để kiểm tra tr ạng

thái và sự k ết nối ở một thiết bị đầu cuối.

RestartIn-Progress: Gateway dùng lệnh này để thông báo vớ i Call Agent khi nào

các thiết bị đầu cuối ngừng sử dụng dịch vụ và khi nào quay lại sử dụng dịch vụ.

3.3 K ết luận

Chươ ng này đã trình bày ngắn gọn các giao thức báo hiệu điều khiển để thiết lậ pcuộc điện thoại giữa 2 đầu cuối. Mặc dù là báo hiệu cho mạng thoại số, nhưng các bản

tin báo hiệu hoàn toàn trong suốt vớ i ngườ i dùng đầu cuối và thể hiện đượ c tất cả các

báo hiệu như trong mạng thoại tươ ng tự truyền thống: tín hiệu mờ i quay số, tín hiệu

chuông, hồi âm chuông, tín hiệu báo bận ... Ngoài ra do sự linh hoạt của tín hiệu số,

mạng VoIP còn thể hiện nhiều loại báo hiệu hơ n để đảm bảo chất lượ ng và hỗ tr ợ các

dịch vụ gia tăng. Việc hiểu rõ các giao thức báo hiệu giúp ta hiểu rõ hơ n bản chất, hoạt

động của điện thoại qua IP, đồng thờ i đưa ra quyết định lựa chọn giao thức tốt nhất để triển khai cho mô hình mạng thực tế.

Tuy vậy, do giớ i hạn đề tài, chươ ng này mớ i trình bày một số giao thức báo hiệu

phổ biến và hữu dụng nhất. Để hiểu rõ hơ n về mạng VoIP, ta cần tìm hiểu các loại giao

thức khác nhau và đưa ra so sánh chi tiết, nhận xét xác đáng.





CHƯƠ NG 4 : TỔNG QUAN ĐỊA CHỈ IPv6

4.1 Sự ra đờ i của IPv6

4.1.1 Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4

Những thậ p k ỷ vừa qua, do tốc độ phát triển mạnh mẽ của Internet, không gian

địa chỉ IPv4 đã đượ c sử dụng trên 60%. Những tổ chức quản lý địa chỉ quốc tế đặt mục

tiêu “sử dụng hiệu quả” lên hàng đầu. Những công nghệ góp phần giảm nhu cầu địa chỉ

IP như NAT (công nghệ biên dịch để có thể sử dụng địa chỉ IP private), DHCP (cấ p địa

chỉ tạm thờ i) đượ c sử dụng r ộng rãi. Tuy nhiên, hiện nay, nhu cầu địa chỉ tăng r ất lớ n:

- Internet phát triển tại những khu vực dân cư đông đảo như Trung Quốc, Ấn Độ

- Những dạng dịch vụ mớ i đòi hỏi không gian địa chỉ IP cố định (tỉ lệ sử dụng

địa chỉ/khách hàng là 1:1) và k ết nối dạng đầu cuối – đầu cuối: dịch vụ DSL, cung cấ p

dịch vụ Internet qua đườ ng cáp truyền hình, việc phát triển các mạng giáo dục, game

tr ực tuyến, thiết bị di động tham gia vào mạng Internet, truyền tải thoại, audio, video

trên mạng…

4.1.2 Hạn chế về công nghệ và nhượ c điểm của IPv4:

Thế hệ địa chỉ IPv4 có những hạn chế rõ thấy sau:

+Cấu trúc định tuyến không hiệu quả:

Địa chỉ IPv4 có cấu trúc định tuyến vừa phân cấ p, vừa không phân cấ p. Mỗi

router phải duy trì bảng thông tin định tuyến lớ n, đòi hỏi router phải có dung lượ ng bộ

nhớ lớ n. IPv4 cũng yêu cầu router phải can thiệ p xử lý nhiều đối vớ i gói tin IPv4, ví dụ

thực hiện phân mảnh, điều này tiêu tốn CPU của router và ảnh hưở ng đến hiệu quả xử

lý (gây tr ễ, hỏng gói tin).

+Hạn chế về tính bảo mật và k ết nối đầu cuối – đầu cuối

Trong cấu trúc thiết k ế của địa chỉ IPv4 không có cách thức bảo mật nào đi kèm.

IPv4 không cung cấ p phươ ng tiện hỗ tr ợ mã hóa dữ liệu. K ết quả là hiện nay, bảo mật

ở mức ứng dụng đượ c sử dụng phổ biến, không bảo mật lưu lượ ng truyền tải giữa các

host. Nếu áp dụng IPSec là một phươ ng thức bảo mật phổ biến tại tầng IP, mô hình bảo





mật chủ yếu là bảo mật lưu lượ ng giữa các mạng, việc bảo mật lưu lượ ng đầu cuối –

đầu cuối đượ c sử dụng r ất hạn chế.

Để giảm nhu cầu tiêu dùng địa chỉ, hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến công

nghệ biên dịch NAT (Network Address Translator). Trong đó, máy chủ biên dịch địa

chỉ (NAT) can thiệ p vào gói tin truyền tải và thay thế tr ườ ng địa chỉ để các máy tính

gắn địa chỉ Private có thể k ết nối vào mạng Internet

Mô hình sử dụng NAT của địa chỉ IPv4 có nhiều nhượ c điểm:

- Không có k ết nối điểm – điểm và gây tr ễ: Làm khó khăn và ảnh hưở ng tớ i

nhiều dạng dịch vụ (VPN, dịch vụ thờ i gian thực). Thậm chí đối vớ i nhiều dạng dịch

vụ cần xác thực port nguồn/ đích, sử dụng NAT là không thể đượ c. Trong khi đó, các

ứng dụng mớ i hiện nay, đặc biệt các ứng dụng client-server ngày càng đòi hỏi k ết nối

tr ực tiế p end-to-end.

- Việc gói tin không đượ c giữ nguyên tình tr ạng từ nguồn tớ i đích, có những

điểm trên đườ ng truyền tải tại đó gói tin bị can thiệ p, như vậy tồn tại những lỗ hổng về

bảo mật.

Nguy cơ thiếu hụt địa chỉ IPv4 cùng những hạn chế của nó đưa ra yêu cầu cấ pthiết phải nghiên cứu để đưa ra một giao thức Internet mớ i, khắc phục những hạn chế

của giao thức IPv4 và đem lại những đặc tính mớ i cần thiết cho dịch vụ và cho hoạt

động mạng thế hệ tiế p theo. Giao thức Internet IETF đã đưa ra, quyết định thúc đẩy

thay thế cho IPv4 là IPv6 (Internet Protocol Version 6), giao thức Internet phiên bản 6,

còn đượ c gọi là giao thức IP thế hệ mớ i (IP Next Generation – IPng). Địa chỉ Internet

phiên bản 6 có chiều dài gấ p 4 lần so vớ i phiên bản 4: 128 bit địa chỉ.

4.1.3 Mục tiêu thiết k ế IPv6:IPv6 đượ c thiết k ế vớ i những tham vọng và mục tiêu như sau:

- Không gian địa chỉ lớ n hơ n và dễ dàng quản lý không gian địa chỉ.

- Hỗ tr ợ k ết nối đầu cuối-đầu cuối và loại bỏ hoàn toàn công nghệ NAT.

- Quản tr ị TCP/IP dễ dàng hơ n: DHCP đượ c sử dụng trong IPv4 nhằm giảm

cấu hình thủ công TCP/IP cho host. IPv6 đượ c thiết k ế vớ i khả năng tự động cấu hình,

không cần sử dụng máy chủ DHCP, hỗ tr ợ hơ n nữa trong việc giảm cấu hình thủ công.





- Cấu trúc định tuyến tốt hơ n: Định tuyến IPv6 đượ c thiết k ế hoàn toàn phân cấ p.

- Hỗ tr ợ tốt hơ n Multicast: Multicast là một tùy chọn của địa chỉ IPv4, tuy nhiên

khả năng hỗ tr ợ và tính phổ dụng chưa cao.

- Hỗ tr ợ bảo mật tốt hơ n: IPv4 đượ c thiết k ế tại thờ i điểm chỉ có các mạng nhỏ,

biết rõ nhau k ết nối vớ i nhau. Do vậy bảo mật chưa phải là một vấn đề đượ c quan tâm.

Song hiện nay, bảo mật mạng internet tr ở thành một vấn đề r ất lớ n, là mối quan tâm

hàng đầu.

- Hỗ tr ợ tốt hơ n cho di động: Thờ i điểm IPv4 đượ c thiết k ế, chưa tồn tại khái

niệm về thiết bị IP di động. Trong thế hệ mạng mớ i, dạng thiết bị này ngày càng phát

triển, đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet có sự hỗ tr ợ tốt hơ n.

4.2 Lý thuyết địa chỉ IPv6

Internet phiên bản 6 (IPv6) là phiên bản nâng cấ p của giao thức IPv4, có nhiều

thay đổi, bổ sung. Tuy nhiên những thay đổi, bổ sung này không biến đổi bản chất cơ

bản hoạt động của IP. Cấu trúc đánh địa chỉ là nơ i có thể quan sát r ất rõ những khác

biệt giữa IPv4 và IPv6. Địa chỉ IPv6 đượ c thiết k ế có chiều dài 128 bít, gấ p 4 lần chiềudài của địa chỉ IPv4. Cấu trúc cũng như mô hình địa chỉ có những thay đổi lớ n so vớ i

phiên bản IPv4. Phần nội dung này giớ i thiệu về các dạng địa chỉ, cấu trúc đánh địa chỉ

IPv6, tìm hiều về IPv6 header, qua đó thấy đượ c những khác biệt và thay đổi trong địa

chỉ IPv6.

4.2.1 Biểu diễn địa chỉ IPv6

4.2.1.1 Cách viết địa chỉ IPv4

Hình 4.1 Cách biểu diễn địa chỉ IPv4





Địa chỉ ipv4 gồm 32 bít nhị phân, đượ c chia thành các octet , mỗi octet gồm 8

bít nhị phân phân cách nhau bở i dấu chấm và chuyển đổi thành giá tr ị thậ p phân cho dễ

nhớ .

4.2.1.2 Cách viết địa chỉ IPv6

Địa chỉ IPv6 đượ c viết dướ i dạng hexa decimal. Địa chỉ IPv6 có độ dài 128 bít

nhị phân. 128 bít nhị phân này đượ c chia thành các nhóm 4 bít, chuyển đổi viết theo

dạng số hexa decimal và nhóm 4 số hexa thành một nhóm phân cách bở i dấu “:”. K ết

quả, địa chỉ IPv6 đượ c biểu diễn thành một dãy số gồm 8 số hexa cách nhau bằng dấu

“:”, mỗi nhóm gồm 4 chữ số hexa:

Hình 4.2 Cách biểu diễn địa chỉ IPv6

4.2.1.3 Rút gọn cách viết địa chỉ IPv6

Không như địa chỉ IPv4, địa chỉ IPv6 có r ất nhiều dạng. Trong đó có nhữngdạng chứa nhiều chữ số 0 đi liền nhau. Nếu viết toàn bộ và đầy đủ những con số này

thì dãy số biểu diễn địa chỉ IPv6 thườ ng r ất dài. Do vậy, có thể rút gọn cách viết địa chỉ

IPv6 theo 2 quy tắc sau:

- Quy tắc 1: Trong một nhóm 4 số hexa, có thể bỏ bớ t những số 0 bên trái. Ví

dụ cụm số “0000” có thể viết thành “0”, cụm số “09C0” có thể viết thành “9C0”.





- Quy tắc 2: Trong cả địa chỉ IPv6, một số nhóm liền nhau chứa toàn số 0 có

thể không viết và chỉ viết thành “::”. Tuy nhiên, chỉ đượ c thay thế một lần như vậy

trong toàn bộ một địa chỉ IPv6.

Địa chỉ IPv6 còn đượ c biểu diễn theo cách thức liên hệ vớ i địa chỉ IPv4. 32 bít

cuối của địa chỉ IPv6 tươ ng ứng địa chỉ IPv4 đượ c viết theo cách thông thườ ng của địa

chỉ IPv4.

4.2.2 Cấu trúc đánh địa chỉ, các dạng địa chỉ IPv6

4.2.2.1 Ba loại địa chỉ IPv6

Khi sử dụng IPv4, chúng ta r ất quen thuộc vớ i những đặc điểm sau:

- Một IPv4 node vớ i một card mạng chỉ có thể đượ c gán một địa chỉ IPv4 toàn

cầu và định danh toàn cầu bằng địa chỉ đó.

- Phạm vi của địa chỉ IPv4: chúng ta biết địa chỉ broadcast IPv4 có phạm vi

trong subnet, địa chỉ private có phạm vi site, địa chỉ toàn cầu có phạm vi toàn bộ mạng

Internet.

- Thế hệ địa chỉ IPv6 có những thay đổi cơ bản về mô hình địa chỉ, khi tìm hiểu

về hoạt động của địa chỉ IPv6, tr ướ c tiên chúng ta cần nắm đượ c một số đặc điểm sau

để có cái nhìn tổng quát. Đó là:

- Theo cách thức một gói tin đượ c truyền tải đến đích, địa chỉ IPv6 bao gồm ba

loại: unicast, multicast, anycast. Mỗi loại địa chỉ lại gồm nhiều dạng địa chỉ khác nhau.

Các dạng địa chỉ có phạm vi hoạt động nhất định và một tiền tố (prefix) xác định.

Chúng ta dựa vào prefix để nhận dạng địa chỉ IPv6.

- Địa chỉ IPv6 đượ c gắn cho các giao diện (interface), không phải gắn cho cácnode. Một giao diện có thể gắn đồng thờ i nhiều địa chỉ. Mỗi địa chỉ có thờ i gian sống

(lifetime) hợ p lệ tươ ng ứng. Node IPv6 dù chỉ có một card mạng cũng sẽ có nhiều giao

diện. Đây có thể là giao diện vật lý, hoặc là các giao diện ảo dành cho công nghệ

đườ ng hầm (tunnel). Một node ipv6 như vậy đượ c xác định bở i bất k ỳ địa chỉ unicast

nào gắn cho một trong số các giao diện của nó.





- Để hoạt động đượ c, thiết bị IPv6 có thể và cần phải đượ c gắn nhiều dạng địa

chỉ thuộc ba loại địa chỉ đã nêu trên.

4.2.2.2 Địa chỉ Unicast

Địa chỉ Unicast có 5 dạng sau:

- Đị a chỉ đặc bi ệ t (Special address): Ipv6 sử dụng hai địa chỉ đặc biệt sau đây

trong giao tiế p:

* 0:0:0:0:0:0:0:0 hay còn đượ c viết "::" là dạng địa chỉ “không định danh”

đượ c sử dụng để thể hiện r ằng hiện tại node không có địa chỉ. Địa chỉ “::” đượ c sử

dụng làm địa chỉ nguồn cho các gói tin trong thủ tục kiểm tra sự trùng lặ p địa chỉ link-

local và không bao giờ đượ c gắn cho một giao diện hoặc đượ c sử dụng làm địa chỉ đích.

* 0:0:0:0:0:0:0:1 hay "::1" đượ c sử dụng làm địa chỉ xác định giao diện

loopback, cho phép một node gửi gói tin cho chính nó, tươ ng đươ ng vớ i địa chỉ

127.0.0.1 của IPv4. Các gói tin có địa chỉ đích ::1 không bao giờ đượ c gửi trên đườ ng

link hay forward đi bở i router. Phạm vi của dạng địa chỉ này là phạm vi node

- Đị a chỉ Link-local:

* Địa chỉ link-local đượ c sử dụng bở i các node khi giao tiế p vớ i các node lân

cận trên cùng một đườ ng k ết nối. Khi không có router, các node IPv6 trên một đườ ng

link sẽ sử dụng địa chỉ link-local để giao tiế p vớ i nhau. Phạm vi của dạng địa chỉ

unicast này là trên một đườ ng k ết nối (phạm vi link).

* Địa chỉ link-local luôn luôn đượ c cấu hình một cách tự động, ngay cả khi

không có sự tồn tại của mọi loại địa chỉ unicast khác.

* C ấ u trúc của địa chỉ link-local :

Hình 4.3 Cấu trúc địa chỉ Link-local





Địa chỉ link-local bắt đầu bở i 10 bít prefix là FE80::/10, theo sau bở i 54 bit 0. 64

bít còn lại là định danh giao diện.

- Đị a chỉ Site-local:

* Dạng địa chỉ IPv6 Site-local đượ c thiết k ế vớ i mục đích sử dụng trong phạm

vi một mạng, tươ ng đươ ng vớ i địa chỉ dùng riêng (private) trong IPv4 (các vùng

10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, và 192.168.0.0/16). Phạm vi tính duy nhất của dạng địa chỉ

này là phạm vi trong một mạng dùng riêng (ví dụ một mạng office, một tổ hợ p mạng

office của một tổ chức...). Các router gateway IPv6 không forward gói tin có địa chỉ

site-local ra khỏi phạm vi mạng riêng của tổ chức. Do vậy, một vùng địa chỉ site-local

có thể đượ c dùng trùng lặ p bở i nhiều tổ chức mà không gây xung đột định tuyến IPv6

toàn cầu. Địa chỉ site-local trong một site không thể đượ c truy cậ p tớ i từ một site khác.

* C ấ u trúc địa chỉ Site-local:

Hình 4.4 Cấu trúc địa chỉ Site-local

Địa chỉ site-local luôn luôn bắt đầu bằng 10 bít prefix FEC0::/10. Tiế p theo là

38 bít 0 và 16 bít mà tổ chức có thể phân chia subnet, định tuyến trong phạm vi site của

mình. 64 bít cuối, như chúng ta còn nhớ , luôn là 64 bít định danh giao diện cụ thể trong

một subnet.

* Ngườ i ta nhận thấy nhu cầu sử dụng địa chỉ dạng site-local trong tươ ng lai phát triển của thế hệ địa chỉ ipv6 là không thực tế và không cần thiết. Do vậy, IETF đã

sửa đổi RFC3513, loại bỏ đi dạng địa chỉ site-local.

- Đị a chỉ unicast đị nh danh toàn cầu (Global unicast address):

* Đây là dạng địa chỉ tươ ng đươ ng vớ i địa chỉ IPv4 public. Chúng đượ c định

tuyến và có thể liên k ết tớ i trên phạm vi toàn cầu. Việc phân bổ và cấ p phát dạng địa





chỉ này do hệ thống các tổ chức quản lý địa chỉ quốc tế đảm nhiệm. Phạm vi tính duy

nhất của địa chỉ unicast định danh toàn cầu là toàn bộ mạng Internet ipv6.

* Không như địa chỉ ipv4, vớ i cấu trúc định tuyến vừa phân cấ p, vừa không

phân cấ p, địa chỉ Internet IPv6 đượ c cải tiến trong thiết k ế để đảm bảo có một cấu trúc

định tuyến và đánh địa chỉ phân cấ p rõ ràng.

* Ba mục tiêu quan tr ọng nhất trong quản lý địa chỉ IPv4 là “sử dụng hiệu quả,

tiết kiệm”, “tính tổ hợ p” và “tính có đăng ký”. Tuy nhiên, đối vớ i địa chỉ ipv6, mục

tiêu đầu tiên đượ c đặt lên hàng đầu là “tính tổ hợ p”. Điều này r ất dễ hiểu. Vớ i chiều dài

128 bit, không gian địa chỉ vô cùng r ộng lớ n. Nếu địa chỉ IPv6 không đượ c tổ hợ p thật

tốt, có cấu trúc định tuyến phân cấ p rõ ràng hiệu quả thì không thể xử lý đượ c một khối

lượ ng thông tin khổng lồ đặt lên bảng thông tin định tuyến toàn cầu.

* C ấ u trúc địa chỉ Unicast toàn cầu:

Hình 4.5 Cấu trúc địa chỉ Unicast toàn cầu

Theo cách thức biểu diễn dạng số hexa, hiện nay hoạt động liên k ết mạng IPv6

toàn cầu đang sử dụng địa chỉ thuộc vùng 2000::/3. Không gian địa chỉ đó đượ c phân

cấ p nhỏ hơ n cho từng mục đích sử dụng cụ thể. Nếu một địa chỉ ipv6, đượ c bắt đầu bở i

2000::/3, chúng ta biết đó là vùng địa chỉ định tuyến toàn cầu. Trong thờ i gian đầu tiên

sử dụng địa chỉ IPv6, IANA cấ p phát trong vùng 2001::/16 cho hoạt động Internet

IPv6. Tớ i thờ i điểm hiện nay, nhu cầu sử dụng IPv6 gia tăng, các vùng địa chỉ khác bắt

đầu đượ c cấ p phát, như 2400::/16.





* Phân cấ p định tuyế n địa chỉ IPv6 Unicast toàn cầu

Hình 4.6 Phân cấp định tuyến địa chỉ Ipv6 Unicast toàn cầu

- Đị a chỉ t ươ ng thích (Compatibility address)

* Địa chỉ IPv4-compatibleĐịa chỉ IPv4-compatible đượ c tạo từ 32 bít địa chỉ IPv4 và đượ c viết như sau:

0:0:0:0:0:0:w.x.y.z hoặc ::w.x.y.z. Trong đó w.x.y.z là địa chỉ IPv4 viết theo cách thông

thườ ng.

Hình 4.7 Địa chỉ IPv4-Compatible

Dạng địa chỉ IPv4-compatible đượ c sử dụng cho công nghệ tunnel tự động. Nếu

một địa chỉ IPv4-compatible đượ c sử dụng làm địa chỉ IPv6 đích, lưu lượ ng IPv6 đó sẽ

đượ c tự động bọc trong gói tin có IPv4 header và gửi tớ i đích sử dụng cơ sở hạ tầng

mạng IPv4.

Hiện nay, nhu cầu về dạng k ết nối tunnel tự động này không còn nữa. Do vậy,

dạng địa chỉ này cũng đã đượ c loại bỏ không còn sử dụng trong giai đoạn phát triển

tiế p theo của địa chỉ ipv6.

* Địa chỉ IPv4-mapped:

Địa chỉ IPv4-mapped cũng đượ c tạo nên từ 32 bít địa chỉ IPv4 và có dạng như

sau: 0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z hoặc ::FFFF:w.x.y.z





Trong đó w.x.y.z là địa chỉ IPv4 viết theo cách thông thườ ng.

Hình 4.8 Địa chỉ IPv4-mapped

Địa chỉ này đượ c sử dụng để biểu diễn một node thuần IPv4 thành một node

IPv6 và đượ c sử dụng trong công nghệ biên dịch địa chỉ IPv4 – IPv6 (ví dụ công nghệ

NAT-PT, phục vụ giao tiế p giữa mạng thuần địa chỉ IPv4 và mạng thuần địa chỉ IPv6).

Địa chỉ IPv4-mapped không bao giờ đượ c dùng làm địa chỉ nguồn hay địa chỉ đích của

một gói tin IPv6.

*Địa chỉ 6to4:

IANA đã cấ p phát một prefix địa chỉ dành riêng 2002::/16 trong vùng địa chỉ có ba bít

đầu 001 (vùng địa chỉ unicast toàn cầu) để sử dụng cho một công nghệ chuyển đổi giaotiế p IPv4-IPv6 r ất thông dụng có tên gọi công nghệ tunnel 6to4. Chúng ta sẽ tìm hiểu

về công nghệ chuyển đổi này trong phần 4 của cuốn sách này.

Địa chỉ 6to4 đượ c sử dụng trong giao tiế p giữa hai node chạy đồng thờ i cả hai

thủ tục IPv4 và IPv6 trên mạng cơ sở hạ tầng định tuyến của IPv4. Địa chỉ 6to4 đượ c

hình thành bằng cách gắn prefix 2002::/16 vớ i 32 bít địa chỉ IPv4 (viết dướ i dạng

hexa), từ đó tạo nên một prefix địa chỉ /48.

Công nghệ tunnel 6to4 đượ c mô tả trong RFC 3056 và sử dụng vô cùng r ộng rãi.

4.2.2.3 Địa chỉ Multicast

Địa chỉ multicast, là một phần phức tạ p song r ất đặc thù của địa chỉ IPv6. Trong

hoạt động của địa chỉ IPv6, không tồn tại khái niệm địa chỉ broadcast. Chức năng của





địa chỉ broadcast IPv4 đượ c đảm nhiệm bở i một trong số các dạng địa chỉ ipv6

multicast. Địa chỉ IPv6 multicast thay thế cho cả địa chỉ broadcast và multicast IPv4.

IPv6 có r ất nhiều dạng địa chỉ multicast. Mỗi dạng có phạm vi hoạt động tươ ng

ứng. Một IPv6 node nhất định sẽ "nghe" lưu lượ ng của một số loại địa chỉ IPv6

multicast. IPv6 node có thể nghe lưu lượ ng của nhiều loại địa chỉ multicast tại cùng

thờ i điểm. Node cũng có thể gia nhậ p hoặc r ờ i bỏ một nhóm multicast tại bất cứ thờ i

điểm nào.

* Địa chỉ Multicast IPv6 thực hiện cả chức năng broadcast và multicast của

IPv4. Lưu lượ ng của địa chỉ IPv6 multicast sẽ đượ c chuyển tớ i toàn bộ các host trong

một phạm vi hay chỉ đượ c chuyển tớ i nhóm các host nào đó trong phạm vi là tùy thuộc

vào loại địa chỉ multicast.

* Cấu trúc của địa chỉ IPv6 multicast như sau:

Hình 4.9 Cấu trúc địa chỉ Ipv6 multicast

* Địa chỉ ipv6 multicast luôn đượ c bắt đầu bở i 8 bít prefix 1111 1111. Dạng địa

chỉ này r ất dễ phân biệt vì nó luôn đượ c bắt đầu bằng "FF". Địa chỉ multicast không

bao giờ đượ c sử dụng làm địa chỉ nguồn của một gói tin IPv6 .

* Để phân biệt dạng địa chỉ multicast, nhóm địa chỉ multicast và phạm vi của

chúng, trong cấu trúc địa chỉ multicast sử dụng những nhóm bít tạo thành các tr ườ ng

sau đây: Cờ - flag (4 bit), phạm vi - Scope (4 bít) và Định danh nhóm-Group ID (32

bít)

M ột số đị a chỉ IPv6 multicast vĩ nh vi ễ n:- Multicast t ớ i mọi node: Nhóm multicast mọi node hiện nay đượ c gắn giá tr ị

Group ID1





* FF01::1 Địa chỉ multicast mọi node phạm vi node. Giá tr ị Scope = 1 xác

định phạm vi node, giá tr ị Group ID = 1 xác định nhóm multicast mọi node.

* FF02::1 Địa chỉ multicast mọi node phạm vi link. Địa chỉ này xác định mọi

node IPv6 trong phạm vi một đườ ng k ết nối. Giá tr ị Scope = 2 Xác định phạm vi link,

Giá tr ị Group ID = 1 Xác định nhóm multicast mọi node

- Multicast t ớ i mọi router: Nhóm multicast mọi router hiện nay đượ c gắn giá tr ị

Group ID2

* FF01::2 Địa chỉ multicast mọi router phạm vi node. Giá tr ị Scope = 1 Xác

định phạm vi node, Giá tr ị Group ID = 2 Xác định nhóm multicast mọi router

* FF02::2 Địa chỉ multicast mọi router phạm vi link. Địa chỉ này xác định mọi

router IPv6 trong phạm vi một đườ ng k ết nối. Giá tr ị Scope = 2 Xác định phạm vi link,

Giá tr ị Group ID = 2 Xác định nhóm multicast mọi router

* FF05::2 Địa chỉ multicast mọi router phạm vi site. Địa chỉ này xác định mọi

router IPv6 trong phạm vi một site. Giá tr ị Scope = 5 Xác định phạm vi site, Giá tr ị

Group ID = 2 Xác định nhóm multicast mọi router

4.2.2.4 Địa chỉ Anycast

Địa chỉ anycast đượ c gắn cho một nhóm nhiều giao diện. Gói tin đượ c gửi tớ i

địa chỉ anycast sẽ đượ c chuyển đi theo cấu trúc định tuyến tớ i giao diện gần nhất trong

nhóm (tính theo thủ tục định tuyến). RFC3513 định ngh ĩ a địa chỉ anycast vớ i những

đặc điểm như sau:

- Anycast không có không gian địa chỉ riêng mà thuộc vùng địa chỉ unicast. Khi

một địa chỉ unicast đượ c gắn đồng thờ i cho nhiều giao diện, nó sẽ tr ở thành địa chỉ anycast.

- Một địa chỉ anycast có thể đượ c gắn cho nhiều giao diện của nhiều node.

Địa chỉ anycast không bao giờ đượ c sử dụng làm địa chỉ nguồn của một gói tin

IPv6. Hiện nay, địa chỉ anycast không đượ c gắn cho IPv6 host mà chỉ đượ c gắn cho

IPv6 router. Một trong những ứng dụng mong muốn của địa chỉ anycast là sử dụng để

xác định một tậ p các router thuộc về một tổ chức cung cấ p dịch vụ Internet.





Hiện nay, mớ i chỉ có một dạng địa chỉ anycast đượ c định ngh ĩ a và ứng dụng. Đó

là địa chỉ anycast Subnet-Router. Một địa chỉ anycast Subnet-Router tươ ng ứng vớ i

một prefix địa chỉ trong subnet.

4.2.2.5 Lự a chọn địa chỉ mặc định trong IPv6

Cấu trúc địa chỉ ipv6 cho phép nhiều địa chỉ unicast gắn cho cùng một giao

diện. Một địa chỉ IPv6 gắn cho IPv6 node sẽ đi kèm vớ i khoảng thờ i gian “sống” hợ p

lệ. Node IPv6 quản lý tình tr ạng địa chỉ theo thờ i gian sống, trong đó “preferred" tức

địa chỉ còn đượ c lựa chọn và “deprecated" tức địa chỉ đã bỏ đi.

Việc có nhiều địa chỉ trên một giao diện khiến cho các thực thi IPv6 thườ ng

xuyên đối diện vớ i tình tr ạng nhiều địa chỉ nguồn và địa chỉ đích khi khở i tạo giao tiế p.

Cần phải có một thuật toán mặc định, chung cho mọi thực thi để lựa chọn địa chỉ

nguồn và địa chỉ đích.

Thuật toán lựa chọn địa chỉ này sử dụng một bảng lưu tr ữ gọi là Policy Table.

Bảng này lưu tr ữ các prefix địa chỉ đượ c gắn cho host vớ i hai giá tr ị đi kèm là giá tr ị

chỉ quyền ưu tiên (Precedence) và giá tr ị nhãn (Label)

- Giá tr ị quyền ưu tiên (Precendence) đượ c sử dụng để sắ p xế p địa chỉ đích.

- Giá tr ị nhãn (Label) sử dụng để lựa chọn một prefix nguồn nhất định tươ ng

ứng vớ i một prefix đích nhất định. Các thuật toán thườ ng hay sử dụng địa chỉ nguồn

(S) tươ ng ứng vớ i địa chỉ đích (D) khi Label(S) = Label(D).

Trong hệ điều hành window, chúng ta có thể xem giá tr ị của bảng này bằng

lệnh: Netsh> interface ipv6> show prefixpolicy





Hình 4.10 Các dạng địa chỉ IPv6

4.2.3 Định danh giao diện trong địa chỉ IPv6

4.2.3.1 Định danh giao diện (Interface Identifier)

Mọi dạng địa chỉ IPv6 đều có 64 bít cuối sử dụng để định danh giao diện. Định

danh giao diện phải là duy nhất trong phạm vi một subnet. 64 bít định danh này đượ c

cấu thành tự động theo một trong những cách thức sau đây:

- Ánh xạ từ dạng thức địa chỉ EUI-64 của giao diện

- Tự động tạo một cách ngẫu nhiên

- Gắn giao diện bằng thủ tục gắn địa chỉ stateful (DHCPv6)





4.2.3.2 Tự động tạo 64 bit định danh giao diện từ địa chỉ MAC

EUI-48: Địa chỉ MAC (hay còn gọi địa chỉ vật lý, địa chỉ Ethernet) của card

mạng có độ dài 48 bít (dạng thức đánh địa chỉ EUI-48, còn gọi là dạng định danh IEEE

802). Trong đó, 24 bít đầu sử dụng để định danh nhà sản xuất thiết bị và 24 bít sau là

phần mở r ộng, để định danh card mạng. Việc k ết hợ p một số định danh 24 bít duy nhất

của một nhà sản xuất card mạng, và một số định danh 24 bít duy nhất của card nhà sản

xuất đó cung cấ p ra thị tr ườ ng, sẽ tạo nên một con số 48 bít, định danh một card mạng

duy nhất trên toàn cầu, đượ c gọi là địa chỉ MAC, viết dướ i dạng hexa decimal.

EUI-64: Nhằm tạo nên một không gian định danh thiết bị lớ n hơ n cho các nhàsản xuất, IEEE đưa ra một phươ ng thức đánh số mớ i cho các giao diện mạng gọi là

EUI-64, trong đó giữ nguyên 24 bít định danh nhà sản xuất thiết bị và phần mở r ộng

tăng lên thành 40 bít. Như vậy, nếu giao diện mạng đượ c định danh theo dạng thức

này, địa chỉ phần cứng của nó sẽ gồm 64 bít.

Ánh xạ từ EUI-48 sang EUI-64: Dạng thức định danh EUI-48 đượ c ánh xạ

thành EUI-64 bằng cách thêm vào giữa 48 bít của EUI-48 16 bít địa chỉ có giá tr ị

11111111 11111110 (viết dướ i dạng hexa sẽ là OxFFFE)Tạo 64 bít định danh giao diện từ dạng thứ c EUI-64: 64 bít định danh giao

diện địa chỉ IPv6 khi đó sẽ đượ c tạo nên từ 64 bít dạng EUI-64 theo quy tắc như sau:

Trong số 24 bít xác định nhà cung cấ p thiết bị, có một bít đượ c quy định là bít U (xxxx

xxUx xxxx xxxx xxxx xxxx). Thông thườ ng bít này có giá tr ị 0. Ngườ i ta tiến hành đảo

bít bít U này (từ 0 thành 1 và từ 1 thành 0), và lấy 64 bít sau khi thực hiện như vậy làm

64 bít định danh giao diện trong địa chỉ IPv6.

Ví dụ: Tạo 64 bít định danh giao diện của địa chỉ IPv6 từ địa chỉ MAC 00-90-

27-17-FC-0F

- Tách địa chỉ MAC 48 bít EUI-48 (00-90-27-17-FC-0F) làm 2 phần, thêm vào

16 bít FFFE để tr ở thành dạng thức EUI-64 (00-90-27-FF-FE-17-FC-0F)

- Tiến hành đảo bít U của dạng thức EUI-64 trên, sẽ thu đượ c 64 bít định danh

giao diện: 02-90-27-FF-FE-17-FC-0F





4.3.2.3 Tạo 64 bit định danh giao diện một cách ngẫu nhiên

Khi sử dụng phươ ng thức dialup để k ết nối vào Internet qua mạng của một nhà

cung cấ p dịch vụ, mỗi lần k ết nối, ngườ i sử dụng sẽ nhận đượ c một địa chỉ ipv4 khác

nhau. Nếu căn cứ vào địa chỉ IP, việc tìm kiếm lưu lượ ng của một user dialup thườ ng

khó khăn.

Trong địa chỉ IPv6, 64 bít định danh giao diện có thể tự động tạo nên từ địa chỉ

card mạng. Nếu 64 bít định danh giao diện luôn luôn đượ c tạo nên từ địa chỉ card

mạng, hoàn toàn có thể truy cứu đượ c lưu lượ ng của một node nhất định không phụ

thuộc vào prefix, từ đó xác định đượ c ngườ i sử dụng và việc sử dụng Internet. Để đảm bảo vấn đề về quyền riêng tư, IETF đưa ra một cách thức khác (mô tả trong RFC3041)

để tạo 64 bít định danh giao diện, trên nguyên tắc sử dụng thuật toán gắn một số ngẫu

nhiên làm 64 bít định danh giao diện. Định danh đó là tạm thờ i và sẽ thay đổi theo thờ i

gian.

4.2.4 Tìm hiểu IPv6 header

4.2.4.1 Nhắc lại về IPv4 header

Trong thủ tục internet, những thông tin như địa chỉ IP của nơ i gửi và nơ i nhận

gói tin, và những thông tin cần thiết khác đượ c đặt phía tr ướ c dữ liệu. Phần thông tin

đó đượ c gọi là header.

IPv4 header có các tr ườ ng sau đây:





Hình 4.11 IPv4 header

- Version: Chỉ định phiên bản của IP, có giá tr ị 4.

- Internet Header Length: Chỉ định chiều dài IPv4 header (đơ n vị đo là khối 4

byte).

- Service Type: Chỉ định dịch vụ mong muốn khi truyền các gói tin qua router.

- Total length: Chỉ định tổng chiều dài gói tin IPv4 (IPv4 header + IPv4

payload). Kích thướ c 16 bít, chỉ định r ằng gói tin IPv4 có thể dài tớ i 65,535 byte. - Identification: Định danh gói tin. Kích thướ c 16 bít. Định danh cho gói tin

đượ c lựa chọn bở i nguồn gửi gói tin.

- Flags: Xác định cờ cho quá trình phân mảnh. Kích thướ c 3 bít.

- Fragment Offset: Chỉ định vị trí của phân mảnh trong phần payload của gói

tin ban đầu. Tr ườ ng này có kích thướ c 13 bít.

- Time to Live: Chỉ định số lượ ng link tối đa mà một gói tin IPv4 có thể đi qua

tr ướ c khi bị hủy bỏ. Tr ườ ng này dài 8 bít.- Protocol: Xác định thủ tục lớ p cao hơ n gói tin sẽ đượ c chuyển tiế p. Tr ườ ng

này gồm 8 bít.

- Header Checksum: Cung cấ p kiểm tra checksum cho IPv4 header. Có kích

thướ c 16 bít.

- Source address: Chứa địa chỉ nguồn gửi gói tin IPv4. Kích thướ c 32 bit

- Destination Address – Chứa địa chỉ IPv4 đích. Kích thướ c 32 bit





- Option: Chứa một hoặc nhiều hơ n tùy chọn trong IPv4. Kích thướ c tr ườ ng

này là một số nguyên lần của 32 bít (4 byte) .

4.2.4.2 IPv6 header – thay đổi và cải tiến so vớ i IPv4 header

IPv6 header là phiên bản cải tiến, đượ c tổ chức hợ p lý hơ n so vớ i IPv4 header.

Trong đó loại bỏ đi một số tr ườ ng không cần thiết hoặc ít khi sử dụng và thêm vào

những tr ườ ng hỗ tr ợ tốt hơ n cho lưu lượ ng thờ i gian thực.

Hình 4.2 IPv6 header

Thực hiện so sánh hai dạng thức header IPv4 và IPv6, sẽ thấy một số tr ườ ng

đượ c giữ nguyên, một số tr ườ ng trong IPv6 header thực hiện chức năng tươ ng tự

tr ườ ng của IPv4 header, có tr ườ ng đượ c thêm vào và một số tr ườ ng đượ c bỏ đi.

Vậy IPv6 header có những thay đổi gì so vớ i thế hệ địa chỉ IPv4?

- Chi ề u dài của IPv6 header :

* IPv4 header có một tr ườ ng chiều dài không cố định, đó là Options. Tr ườ ng

Options đượ c sử dụng để thêm các thông tin về các dịch vụ tuỳ chọn khác nhau trongIPv4, ví dụ thông tin liên quan đến mã hoá. Do đó, chiều dài của IPv4 header thay đổi

tuỳ theo tình tr ạng. Do sự thay đổi đó, các router điều khiển giao tiế p dựa trên những

thông tin trong IP header không thể biết tr ướ c chiều dài của phần header. Điều này cản

tr ở việc tăng tốc xử lý gói tin.

* Gói tin IPv6 có hai dạng header: header cơ bản và header mở r ộng.





* Mặc dù tr ườ ng địa chỉ nguồn và địa chỉ đích trong ipv6 header có chiều dài

mở r ộng tớ i 128 bít, gấ p 4 lần số bít của IPv4, song chiều dài header của IPv6 chỉ gấ p

hai lần header IPv4

- Nhữ ng tr ườ ng bỏ đ i trong IPv6 header :

+ Options

+ Header Checksum

+ Internet Header Length

+ Identification – Flags - Fragment Offset

- Nhữ

ng tr ườ

ng trong IPv6 header thự

c hi ệ n ch

ứ c n

ăng t

ươ ng t

ự IPv4

header:

+ Version

+ Traffic Class

+ Payload length

+ Hop Limit

+ Next Header

+ Source address

+ Destination Address

- Tr ườ ng thêm mớ i của IPv6 header :

Có 1 tr ườ ng thêm mớ i Flow label

4.2.4.3 Header mở rộng (extension header) trong IPv6

Header mở r ộng (extension header) là đặc tính mớ i trong thế hệ địa chỉ IPv6

Trong IPv4, thông tin liên quan đến những đặc tính mở r ộng (ví dụ xác thực, mãhoá) đượ c để trong phần Options của IPv4 header. Địa chỉ IPv6 đưa những đặc tính mở

r ộng và các dịch vụ thêm vào thành một phần riêng, gọi là header mở r ộng. Gói tin

IPv6 có thể có một hay nhiều header mở r ộng, đượ c đặt sau header chính, tr ướ c phần

dữ liệu. Các header mở r ộng đượ c đặt nối tiế p nhau theo thứ tự quy định, mỗi dạng có

cấu trúc tr ườ ng riêng.





4.3 Hoạt động của địa chỉ IPv6 – Các thủ tục và quy trình họat động cơ bản

Thủ tục lớ p mạng (Internet Protocol –IP) cung cấ p phươ ng thức để k ết nốinhững mạng nội bộ riêng r ẽ thành một mạng lớ n hơ n (liên mạng – internetwork)

Thế hệ địa chỉ IPv4, để hỗ tr ợ điều đó và những yêu cầu khác, bên cạnh thủ tục

Internet Protocol (version 4), có nhiều thủ tục hỗ tr ợ khác. ARP (Address Resolution

Protocol) cho phép thiết bị phân giải địa chỉ lớ p hai từ địa chỉ lớ p ba. Thủ tục ICMP

(Internet Control Managerment Protocol) cung cấ p thông điệ p hệ thống hỗ tr ợ giao tiế p

giữa các thiết bị nội bộ, bao gồm cả hỗ tr ợ cho host tìm kiếm router. Những đặc tính

này hoạt động tốt trong Ipv4, tuy nhiên cũng tồn tại hạn chế.

IPv6 phát triển một thủ tục mớ i đảm nhiệm giao tiế p giữa những node thuộc một

đườ ng link (đượ c khái niệm hoá là những node lân cận – neighbor), tên là IPv6

Neighbor Discovery – ND. Địa chỉ IPv6 cũng thực hiện đồng nhất hoá các thông điệ p

sử dụng trong quá trình giao tiế p nội bộ. Toàn bộ những quy trình giao tiế p này sử

dụng các thông điệ p ICMPv6. ICMPv6, ND (Neighbor Discovery), MLD (Multicast

Listener Discovery) là những thủ tục thiết yếu cho hoạt động của IPv6. MLD và ND

hoạt động trên nền các thông điệ p ICMPv6.

4.3.1 Thủ tục ICMPv6

4.3.1.1 Tổng quát về thủ tục ICMPv6:

Như chúng ta đã biết, Internet Control Message Protocol (ICMP), là một thủ tục

bắt buộc tổ hợ p cùng vớ i giao thức IP. Các thông điệ p ICMP, truyền tải bằng những

gói tin, đượ c sử dụng cho mục đích thông báo liên quan đến hoạt động và những vận

hành không trôi chảy của mạng.

Một số chức năng của ICMP:

- Thông báo lỗi mạng.

- Thông báo tắc nghẽn mạng.

- Hỗ tr ợ xử lý sự cố.

- Thông báo thờ i gian timeout.





ICMPv6 (Internet Control Message Protocol version 6) là một phần tổ hợ p của

cấu trúc IPv6 và phải đượ c hỗ tr ợ bở i mọi thực thi ipv6. Cũng như ICMPv4, ICMPv6

thực hiện chức năng báo lỗi, hỗ tr ợ xử lý sự cố ... Không chỉ vậy, những thông điệ p

ICMPv6 cong đóng một vai trò thiết yếu đối vớ i hoạt động của địa chỉ IPv6. Hoạt động

của thế hệ địa chỉ IPv6 phụ thuộc r ất nhiều vào những thông điệ p ICMPv6. Ngoài

những chức năng thông thườ ng của ICMPv4, ICMPv6 còn cung cấ p nhiều chức năng

không tồn tại trong ipv4 hoặc đượ c cung cấ p bở i các lớ p thấ p hơ n ví dụ thực thi quá

trình phân giải địa chỉ. So vớ i IPCMv4, ICMPv6 đượ c đơ n giản hoá bằng cách bỏ bớ t

đi những dạng thông điệ p không còn hoặc r ất hiếm khi sử dụng.

- ICMPv6 cung cấ p cơ cấu hoạt động cho hai thủ tục Multicast Listener

Discovery (MLD) và Neighbor Discovery (ND) trong IPv6

4.3.1.2 Gói tin ICMPv6

Hình 4.13 Cấu trúc gói tin ICMPv6

ICMPv6 header: ICMPv6 header có hai tr ườ ng phục vụ phân loại các dạng góitin IPMPv6. Đó là tr ườ ng Type (8 bít) và tr ườ ng Code (8 bít).

4.3.1.3 Thông điệp ICMPv6

Cũng như ICMPv4, ICMPv6 bao gồm những thông điệ p đảm nhiệm báo cáo

tình tr ạng hoạt động của mạng, báo cáo lỗi, hỗ tr ợ chẩn đoán mạng. Tuy nhiên, nhằm

phục vụ thực hiện những quy trình hoạt động cơ bản của địa chỉ IPv6, ICMPv6 còn bao





gồm những dạng thông điệ p mớ i, phục vụ cho các thủ tục và những quy trình giao tiế p

của các node IPv6 (Neighbor Discovery, Multicast Listener Discovery).

Phân loại: ICMPv6 là thủ tục đa mục đích, đượ c sử dụng để báo cáo lỗi xảy ra

trong quá trình xử lý gói tin, thực hiện chẩn đoán, thực hiện thủ tục Neighbor

Discovery, và báo cáo quan hệ multicast. Xác thông điệ p ICMP đươ c phân chia làm

hai loại: Thông đ i ệ p l ỗ i và Thông đ i ệ p thông tin.

4.3.1.4 Nhiệm vụ của ICMPv6

ICMPv6 cung cấ p cơ cấu làm việc cho hai thủ tục MLD, ND. Thông điệ p

ICMPv6 thực hiện những nhiệm vụ sau trong hoạt động của địa chỉ ipv6:

- Tìm Path MTU (Path MTU Discovery): Thông điệ p ICMPv6 Packet Too

Big đượ c sử dụng trong thủ tục tìm Path MTU.

- Thông báo lỗi (Error notification): ICMPv6 cũng đảm nhiệm những thông

báo tình tr ạng lỗi trong hoạt động liên quan đến lớ p IP.

- Thông báo thông tin: Nhằm mục đích dò lỗi và phân tích mạng, ICMPv6 bao

gồm những thông điệ p thông tin.

- Tìm kiếm router và prefix địa chỉ: Việc tìm kiếm router và thông tin về

prefix địa chỉ (Router & prefix discovery) là một phần trong thủ tục Neighbor

Discovery.

- Tự động cấu hình địa chỉ (Address auto configuration): Tự động cấu hình

địa chỉ là một phần của thủ tục Neighbor Discovery. Mục đích của nó là tự động gán

địa chỉ cho giao diện.

- Kiểm tra trùng lặp địa chỉ (Duplicate Address Detection): Là một phầntrong quá trình tự động cấu hình địa chỉ. Node chuẩn bị đượ c gắn địa chỉ kiểm tra xem

có sự trùng lặ p của địa chỉ đượ c gắn cho giao diện hay không.

- Phân giải địa chỉ (Address Resolution): Trong quá trình phân giải địa chỉ,

node tìm kiếm thông tin quyết định địa chỉ lớ p link-layer của một đích dựa trên địa chỉ

IP tươ ng ứng.





- Kiểm tra tính k ết nối đượ c của node lân cận (Neighbor Reachability

Detection): Host kiểm tra tính k ết nối tớ i đượ c của đích và router local bằng quy trình

Neighbor Unreachability, vốn là một phần của thủ tục Neighbor Discovery.

- Redirect : Trong quy trình Redirect, một router sẽ thông báo cho host biết hop

tốt hơ n để có thể đi tớ i một đích nhất định.

4.3.2 Một số quy trình hoạt động của địa chỉ IPv6

4.3.2.1 Phân giải địa chỉ (Address Resolution)

Trong địa chỉ IPv4, quy trình này đượ c đảm nhiệm bở i thủ tục ARP. Node cần

phân giải địa chỉ sẽ gửi gói tin truy vấn tớ i địa chỉ đích là địa chỉ broadcast, tác động

đến mọi node khác trên đườ ng link.

Trong địa chỉ của IPv6, đây là một trong số những quy trình thủ tục Neighbor

Discovery đảm nhiệm. Để phục vụ cho việc phân giải tươ ng ứng địa chỉ lớ p mạng và

địa chỉ vật lý, các node IPv6 đều duy trì một bảng cache thông tin về các node lân cận

gọi là "neighbor cache". Trong HĐH window, chúng ta có thể xem thông tin trong

bảng này vớ i lệnh netsh>interface ipv6>show neighbors.

Khi một IPv6 node cần tìm địa chỉ lớ p link-layer (ví dụ địa chỉ MAC trên đườ ng

link Ethernet) tươ ng ứng vớ i một địa chỉ unicast IPv6 nào đó, thay vì gửi gói tin truy

vấn tớ i địa chỉ multicast mọi node phạm vi link (FF02::1) để tác động tớ i mọi node trên

đườ ng link tươ ng đươ ng địa chỉ broadcast trong IPv4, node đó chỉ gửi tớ i địa chỉ

Multicast Solicited Node tươ ng ứng địa chỉ unicast cần phân giải.

Như chúng ta cũng biết, một node IPv6, khi đượ c gắn một địa chỉ unicast, ngoài

việc lắng nghe lưu lượ ng tại địa chỉ unicast đó, node IPv6 sẽ lậ p tức nghe và nhận lưulượ ng của một dạng địa chỉ multicast tươ ng ứng là Multicast Solicited Node tươ ng ứng

địa chỉ unicast này.

Như vậy, trong quá trình phân giải địa chỉ của IPv6, chỉ những node đang nghe

lưu lượ ng tại địa chỉ Multicast Solicited Node phù hợ p mớ i nhận và xử lý gói tin. Điều

này giảm thiểu việc tác động đến mọi node trên đườ ng link, tăng hiệu quả hoạt động.





Để thực hiện quy trình phân giải địa chỉ, hai node IPv6 trong một đườ ng link

trao đổi thông điệ p Neighbor Solicitation và Neighbor Advertisement.

Khi một node cần phân giải địa chỉ, nó gửi đi trên đườ ng link thông điệ p

Neighbor Solicitation:

- Địa chỉ nguồn: Địa chỉ IPv6 của giao diện gửi gói tin.

- Địa chỉ đích: địa chỉ IPv6 Multicast Solicited Node tươ ng ứng địa chỉ unicast

cần phân giải địa chỉ

- Thông tin chứa trong phần dữ liệu có chứa địa chỉ lớ p link-layer của nơ i gửi

(trong Option Source Link-Layer Address).

Trên đườ ng link, node đang nghe lưu lượ ng tại địa chỉ Multicast Solicited Node

trùng vớ i địa chỉ đích của gói tin sẽ nhận đượ c thông tin. Nó thực hiện những hành

động sau:

- Cậ p nhật địa chỉ lớ p link-layer (địa chỉ MAC trong tr ườ ng hợ p k ết nối

Ethernet) của nơ i gửi vào bảng neighbor cache.

- Gửi thông điệ p Neighbor Advertisement đáp tr ả tớ i địa chỉ đích là địa chỉ

nguồn đã gửi gói tin, thông tin trong phần dữ liệu có địa chỉ lớ p link-layer của nó (chứatrong Option Target Link-Layer Address).

Khi nhận đượ c thông điệ p Neighbor Advertisement, node cần phân giải địa chỉ

sẽ sử dụng thông tin trong đó để thực hiện liên lạc đồng thờ i cậ p nhật thông tin vào

bảng neighbor cache của mình.

4.3.2.2 Kiểm tra trùng lặp địa chỉ (Duplicate Address Detection - DAD)

Tự động cấu hình địa chỉ là một trong những đặc tính nổi bật của thế hệ địa chỉ IPv6. Đặc tính này có đượ c nhờ việc node IPv6 có khả năng tự cấu hình 64 bít định

danh giao diện (Interface ID) từ địa chỉ của card mạng, hoặc nhận ID là một con số

ngẫu nhiên. Do 64 bít định danh giao diện có thể là con số ngẫu nhiên, hoàn toàn có

khả năng trên đườ ng k ết nối, địa chỉ IPv6 node dự định sử dụng đã đượ c một node

khác sử dụng r ồi. Do vậy chúng cần một quy trình để kiểm tra sự trùng lặ p địa chỉ

trong đườ ng link. Đó là quy trình DAD.





DAD cũng sử dụng hai thông điệ p ICMPv6 Neighbor Solicitation và Neighbor

Advertisement . Tuy nhiên một số thông tin của gói tin này khác vớ i gói tin sử dụng

trong quá trình phân giải địa chỉ.

Khi một node cần kiểm tra trùng lặ p địa chỉ, nó gửi gói tin Neighbor Solicitation

- Địa chỉ IPv6 nguồn: Là địa chỉ unspecified "::". Điều này dễ hiểu, địa chỉ dự

định đượ c gắn cho giao diện sẽ chưa thể đượ c sử dụng chừng nào chưa kiểm tra là

không có sự trùng lặ p.

- Gói tin Neighbor Solicitation sẽ chứa địa chỉ IPv6 đang đượ c kiểm tra trùng lặ p.

Sau khi gửi NS, node sẽ đợ i. Nếu không có phản hồi, có ngh ĩ a địa chỉ này chưa

đượ c sử dụng. Nếu địa chỉ này đã đượ c một node nào đó sử dụng r ồi, node này sẽ gửi

thông điệ p Neighbor Advertisement đáp tr ả:

- Địa chỉ nguồn: Địa chỉ IPv6 node giao diện gửi gói tin

- Địa chỉ đích: Địa chỉ IPv6 multicast mọi node phạm vi link (FF02::1)

- Gói tin sẽ chứa địa chỉ bị trùng lặ p

Nếu node đang kiểm tra địa chỉ trùng lặ p nhận đượ c thông điệ p RA phản hồi lại

RS mình đã gửi, nó sẽ hủy bỏ việc sử dụng địa chỉ này.

4.3.2.3 Kiểm tra tính có thể đạt tớ i của node lân cận (Neighbor Unreachability

Detection)

Thông điệ p Neighbor Solicitation và Neighbor Advertisement đượ c sử dụng

trong quá trình phân giải địa chỉ, kiểm tra trùng lặ p địa chỉ, cũng đượ c sử dụng cho

những mục đích khác, như quá trình kiểm tra tính có thể đạt tớ i của một node lân cận

(reachability). Các IPv6 node duy trì bảng thông tin về các neighbor của mình gọi làneighbor cache, và sẽ cậ p nhật bảng này khi có sự thay đổi tình tr ạng mạng. Bảng này

lưu thông tin đối vớ i cả router và host.

Biết đượ c node lân cận có thể đạt tớ i hay không r ất quan tr ọng đối vớ i một node

vì nó sẽ điều chỉnh cách thức cư xử của mình theo k ết quả nhận đượ c. Ví dụ nếu biết

một node lân cận không đạt tớ i đượ c, host sẽ ngừng gửi gói tin, biết một router đang

không thể đạt tớ i đượ c, host có thể thực hiện quy trình tìm kiếm một router khác.





Nếu một host muốn kiểm tra tình tr ạng có thể nhận gói tin của node lân cận, nó

gửi thông điệ p Neighbor Solicitation, Nếu nhận đượ c Neighbor Advertisement phúc

đáp, nó biết tình tr ạng của node lân cận là đạt tớ i đượ c (reachable) và cậ p nhật bảng

neighbor cache tươ ng ứng. Tất nhiên tình tr ạng này chỉ đượ c coi là tạm thờ i và có một

khoảng thờ i gian dành cho nó, tr ướ c khi node cần thực hiện kiểm tra lại tr ạng thái

neighbor. Khoảng thờ i gian quy định này, cũng như một số các tham số hoạt động khác

host sẽ nhận đượ c từ thông tin quảng bá Router Advertisement của router trên đườ ng

k ết nối.

4.3.2.4 Tìm kiếm router (router Discovery)

Đối vớ i hoạt động của địa chỉ IPv6, sự trao đổi giữa các host vớ i nhau, giữa host

vớ i router là r ất quan tr ọng. Trong mạng, router là thiết bị đảm nhiệm việc chuyển tiế p

lưu lượ ng của các host từ mạng này sang mạng khác. Một host phải nhờ vào router để

có thể gửi thông tin tớ i những node nằm ngoài đườ ng k ết nối của mình. Do vậy, tr ướ c

khi một host có thể thực hiện các hoạt động giao tiế p vớ i mạng bên ngoài, nó cần tìm

một router và học đượ c những thông tin quan tr ọng về router, cũng như về mạng.

Trong thế hệ địa chỉ IPv6, để có thể cấu hình địa chỉ, cũng như có những thông số cho

hoạt động, IPv6 host cần tìm thấy router và nhận đượ c những thông tin từ router trên

đườ ng k ết nối. Router IPv6 ngoài việc đảm trách chuyển tiế p gói tin cho host còn đảm

nhiệm một hoạt động không thể thiếu là quảng bá sự hiện diện của mình và cung cấ p

các tham số tr ợ giúp host trên đườ ng k ết nối cấu hình địa chỉ và các tham số hoạt động.

Thực hiện những hoạt động trao đổi thông tin giữa host và router là một nhiệm vụ r ất

quan tr ọng của thủ tục Neighbor Discovery.Quá trình tìm kiếm, trao đổi giữa host và router thực hiện dựa trên hai dạng

thông điệ p sau:

- Router Solicitation đượ c gửi bở i host tớ i các router trên đườ ng link. Do vậy,

gói tin đượ c gửi tớ i địa chỉ đích multicast mọi router phạm vi link (FF02::2). Host gửi

thông điệ p này để yêu cầu router quảng bá ngay các thông tin nó cần cho hoạt động ví





dụ khi host chưa đượ c gắn địa chỉ, chưa có các tham số mặc định cần thiết để xử lý gói

tin…

- Router Advertisement chỉ đượ c gửi bở i các router để quảng bá sự hiện diện của

router và các tham số cần thiết khác cho hoạt động của các host. Router gửi định k ỳ

thông điệ p này trên đườ ng k ết nối và gửi thông điệ p này bất cứ khi nào nhận đượ c

Router Solicitation từ các host trong đườ ng k ết nối.

4.3.2.5 Cấu hình tự động địa chỉ cho IPv6 node

Địa chỉ IPv6 đượ c cải tiến để có thể giảm thiểu những cấu hình nhân công. 64

bít cuối của địa chỉ IPv6 luôn dành để định danh giao diện. 64 bít định danh này có thể

tự động cấu hình từ địa chỉ card mạng hoặc gán một cách tự động. Nhờ quy trình giao

tiế p trên đườ ng link của thủ tục Neighbor Discovery, IPv6 host có thể liên lạc vớ i

router trên đườ ng k ết nối để nhận các thông tin về prefix trên link và những tham số

hoạt động khác. Do vậy, các node trong IPv6 có hai cách thức cấu hình địa chỉ: cấu

hình địa chỉ bằng tay (quá trình cấu hình địa chỉ cho giao diện, tạo route… đượ c thực

hiện qua các lệnh cấu hình bằng tay), hoặc cấu hình địa chỉ tự động.

IPv6 node có hai cách thức cấu hình tự động địa chỉ cho giao diện:

- Tự động cấu hình có tr ạng thái (stateful): Đây là cách thức cấu hình địa chỉ

cho host dựa vào sự tr ợ giúp của DHCPv6 server. Cách thức cấu hình này tươ ng tự như

việc sử dụng DHCP của IPv4. Hiện nay, các rfc dành cho DHCPv6 đã đượ c IETF hoàn

thiện đầy đủ. Máy chủ DHCPv6 sẽ cung cấ p cho host địa chỉ và các thông tin để host

cấu hình, nên đượ c gọi là cấu hình có tr ạng thái (stateful)

- Tự động cấu hình không tr ạng thái (stateless): Đây là cách thức tự động trongđó, một host sẽ tự thực hiện cấu hình địa chỉ cho giao diện không cần sự hỗ tr ợ của bất

k ỳ một máy chủ DHCP nào. Host thực hiện cấu hình địa chỉ từ khi chưa có một thông

tin nào hỗ tr ợ cấu hình (stateless) và qua trao đổi vớ i router IPv6 trên đườ ng k ết nối.





4.3.2.6 Đánh số lại thiết bị IPv6

Đánh số lại mạng IPv4 là điều những nhà quản tr ị r ất ngại. Nó ảnh hưở ng tớ i

hoạt động mạng lướ i và tiêu tốn nhân lực cấu hình lại thông tin cho host, node trên

mạng.

Đối vớ i địa chỉ IPv6, dựa trên nguyên tắc cấu hình tự động, các host trên mạng

có thể đượ c đánh số lại nhờ thông báo của router đặt thờ i gian hết thờ i hạn có thể sử

dụng cho một network prefix. Sau đó, router thông báo prefix mớ i để các host tạo lại

địa chỉ IP. Trên thực tế, các host có thể duy trì sử dụng địa chỉ cũ trong một khoảng

thờ i gian nhất định tr ướ c khi xóa bỏ hoàn toàn.

4.3.2.7 Phân mảnh gói tin IPv6

Mạng, quy mô lớ n hay nhỏ, bao gồm các đườ ng k ết nối vật lý khác nhau. Mỗi

đườ ng k ết nối có một giá tr ị giớ i hạn về kích thướ c thông tin truyền tải trên đó, đượ c

gọi là MTU (Maximum Transmition Unit). Trong hoạt động của thế hệ địa chỉ IPv4,

trong quá trình forward gói tin, nếu IPv4 router nhận đượ c gói tin lớ n hơ n giá tr ị MTU

của đườ ng k ết nối, router sẽ thực hiện phân mảnh gói tin (fragment). Sau quá trình

truyền tải, gói tin đượ c xây dựng lại nhờ những thông tin trong header.

Địa chỉ IPv6 áp dụng một mô hình khác để phân mảnh gói tin. Việc phân mảnh

gói tin đượ c thực hiện tại host nguồn, nơ i gửi gói tin. Mọi IPv6 router không tiến hành

phân mảnh gói tin, nhờ đó tăng hiệu quả, giảm thờ i gian xử lý gói tin. Trong header cơ

bản IPv6, các tr ườ ng hỗ tr ợ cho việc phân mảnh và k ết cấu lại gói tin của IPv4 header

đã đượ c bỏ đi. Những thông tin tr ợ giúp cho việc phân mảnh và tái tạo gói tin IPv6

đượ c để trong header mở r ộng của gói tin IPv6 (Fragment header).Giá tr ị MTU tối thiểu mặc định trên đườ ng link IPv6 là 1280 byte. Router sẽ gửi

cho các IPv6 host trên đườ ng link giá tr ị MTU mặc định của đườ ng link đó. Tuy

nhiên, để đến đượ c đích, gói tin sẽ đi qua nhiều đườ ng k ết nối có giá tr ị MTU khác

nhau, việc phân mảnh gói tin đượ c thực hiện tại host nguồn, không thực hiện bở i các

router trên đườ ng truyền tải. Để truyền đượ c tớ i đích, gói tin cần phải có kích thướ c

phù hợ p vớ i giá tr ị MTU nhỏ nhất trên toàn bộ đườ ng truyền từ nguồn tớ i đích. Nhằm





phục vụ cho host nguồn phân mảnh gói tin, phải có một cách thức nào đó để host

nguồn quyết định giá tr ị MTU sử dụng khi gửi gói tin.

Trong địa chỉ IPv6, tồn tại hai khái niệm:

- LinkMTU: Giá tr ị MTU trên đườ ng k ết nối tr ực tiế p của host

- PathMTU: Giá tr ị MTU nhỏ nhất trên toàn bộ đườ ng truyền.

Host nguồn có thuật toán tìm Path MTU trên toàn bộ đườ ng truyền gọi là Path

MTU Discovery. và sẽ lưu giữ (cache) giá tr ị này để sử dụng trong giao tiế p.

4.3.3 Đặc tính của địa chỉ IPv6

4.3.3.1 Tổng quan về đặc tính của địa chỉ IPv6

IPv6 là thủ tục Internet thế hệ sau. IPv6 đượ c phát triển do nguyên nhân về nguy

cơ thiếu hụt địa chỉ IPv4. Tuy nhiên, đó không phải là lí do duy nhất. Hoạt động

Internet đã đến thờ i điểm cần có thủ tục Internet ưu việt hơ n, đáp ứng đượ c các yêu cầu

về dịch vụ càng ngày phong phú trên mạng Internet, cũng như xu hướ ng tích hợ p mạng

Internet vớ i mạng viễn thông, cung cấ p đa dạng dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng

thống nhất. Địa chỉ IPv6 có nhiều đặc tính ưu việt, đượ c cải tiến so vớ i thế hệ thủ tục

tr ướ c IPv4

Địa chỉ IPv6 đượ c nhắc đến vớ i những đặc tính sau:

- Không gian đị a chỉ r ộng l ớ n hơ n: Mở r ộng không gian địa chỉ là một trong

những lí do chính để phát triển thế hệ địa chỉ IPv6. Địa chỉ IPv6 có chiều dài 128 bít,

gấ p 4 lần chiều dài bít của địa chỉ IPv4. Về lý thuyết, mở r ộng không gian địa chỉ từ 4

tỉ lên tớ i một con số khổng lồ ( 2128 = 3,4 x 1038 ) địa chỉ.

- Phân cấ p đ ánh đị a chỉ và phân cấ p đị nh tuyế n rõ r ệ t hơ n: Đối vớ i địa chỉ IPv4, chúng ta có thể sử dụng bất cứ độ dài prefix nào trong phạm vi 32 bít. Việc đánh

địa chỉ IPv4 vừa có tính phân cấ p, vừa không phân cấ p. Chính điều này làm ảnh hưở ng

tớ i khả năng tổ hợ p định tuyến và đem lại nguy cơ gia tăng bảng thông tin định tuyến

toàn cầu. Địa chỉ IPv6 đượ c thiết k ế có một cấu trúc đánh địa chỉ và phân cấ p định

tuyến thống nhất. Ví dụ trong địa chỉ IPv6, 64 bít cuối cùng luôn đượ c sử dụng làm

định danh giao diện. /64 là kích thướ c prefix của một subnet. Phân cấ p định tuyến toàn





cầu dựa trên một số mức cơ bản đối vớ i các nhà cung cấ p dịch vụ. Cấu trúc định tuyến

phân cấ p rõ r ệt giúp cho địa chỉ IPv6 tránh khỏi nguy cơ quá tải bảng thông tin định

tuyến toàn cầu vớ i chiều dài địa chỉ lên tớ i 128 bít.

- Đơ n gi ản hóa d ạng thứ c của header: IPv6 header có dạng thức mớ i, không

tươ ng thích vớ i header IPv4. Host hoặc router phải thực thi cả IPv4 và IPv6 để có khả

năng nhận dạng và xử lý cả hai dạng header.

- Khả năng cấ u hình đị a chỉ t ự động và đ ánh số l ại

- H ỗ tr ợ cho chấ t l ượ ng d ị ch vụ (Quality-of-service): IPv6 header có một

tr ườ ng mớ i Flow Label cho phép định dạng lưu lượ ng IPv6. Flow Label cho phép

router định dạng và cung cấ p cách thức xử lý đặc biệt những gói tin thuộc một dòng

(flow) nhất định giữa nguồn và đích.

- H ỗ tr ợ bảo mật (IP Sec): Khả năng hỗ tr ợ bảo mật trong địa chỉ IPv6 sử dụng

các header mở r ộng authentication và encryption extension header và một số đặc tính

khác.

- Thủ t ục mớ i cho giao ti ế p gi ữ a các Node lân cận trên một đườ ng link: Địa

chỉ IPv6 có một thủ tục mớ i, phụ trách hoạt động giao tiế p này, là Neighbor Discovery(ND).

- Khả năng mở r ộng (Extensibility): Địa chỉ IPv6 đượ c thiết k ế có tính năng

mở r ộng. Các tính năng mở r ộng đượ c đặt trong một phần header mở r ộng riêng

(extension header) sau header cơ bản. Không giống như IPv4 header, chỉ có thể hỗ tr ợ

40 byte cho phần tuỳ chọn (Option), địa chỉ IPv6 có thể dễ dàng có thêm những tính

năng mớ i bằng cách thêm những header mở r ộng sau header cơ bản.

4.3.3.2 Quality-of-Service (QoS) trong thế hệ địa chỉ IPv6

Trong hoạt động mạng, "chất lượ ng - Quality" tức là truyền tải dữ liệu "tốt hơ n

mức bình thườ ng". Bao gồm: độ mất dữ liệu, tr ễ (hay còn gọi độ dịch - jitter), băng

thông... , nói chung là cách thức sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng. "Dịch vụ -

Service" là những cái cung cấ p cho ngườ i sử dụng, có thể là k ết nối đầu cuối - đầu

cuối, các ứng dụng chủ - khách, truyền tải dữ liệu ....





Một cách lý thuyết, QoS đượ c nhắc đến là phươ ng thức đo đạc cách thức cư xử

của mạng (của các router) đối vớ i lưu lượ ng, trong đó có để ý tớ i những đặc tính nhất

định của những dịch vụ xác định. Thông tin để router thiết lậ p cách thức cư xử cụ thể

đối vớ i gói tin có thể đượ c chuyển tớ i bằng một thủ tục điều khiển, hoặc bằng chính

thông tin chứa trong gói tin

Có thể thấy đây là một định ngh ĩ a không thật sự rõ ràng, khó có thể phân định

thật r ạch ròi. Tuy nhiên, có một số khái niệm thông thườ ng trong mọi định ngh ĩ a về

QoS. Đó là:

- Lưu lượ ng (traffic) và sự phân biệt về dạng thức dịch vụ

- Ngườ i sử dụng có khả năng đối xử khác nhau đối vớ i một hay nhiều loại lưu

lượ ng

H ỗ tr ợ QoS trong IPv4

Địa chỉ IPv4 có những hạn chế như sau trong hỗ tr ợ QoS:

- Phân mảnh gói tin trong IPv4: Việc thực hiện phân mảnh gói tin tại router là

một vấn đề điển hình của IPv4. Nó dẫn đến khả năng làm tắc nghẽn mạng, tiêu tốn

bằng thông và CPU của thiết bị.- Quá tải về quản lý: ICMPv4 có quá nhiều tuỳ chọn (option)

- Định tuyến không hiệu quả: Đây cũng là một hậu quả tr ực tiế p của việc phân

mảnh gói tin. Mặc khác, nó cũng do cấu trúc đánh số và quản lý địa chỉ không hoàn

toàn phân cấ p.

Những yếu tố đó ảnh hưở ng đến khả năng hỗ tr ợ QoS trong IPv4, đặc biệt trong

phạm vi r ộng lớ n.

H ỗ tr ợ QoS trong IPv6

Địa chỉ IPv6 đượ c thiết k ế có một cấu trúc hỗ tr ợ tốt hơ n cho QoS. IPv6 header

có hai tr ườ ng dữ liệu Traffic Class (8 bít) và Flow label (20 bít). Một host có thể sử

dụng Flow Label và Traffic trong IPv6 header để phân dạng gói tin trong đó host yêu

cầu IPv6 router có những cách cư xử đặc biệt nào đó. Ví dụ, host có thể yêu cầu chất

lượ ng dịch vụ khác mặc định cho những dịch vụ thờ i gian thực.





Bên cạnh những cải tiến trong IPv6 header, cùng vớ i những ưu điểm khác của

IPv6 như: không phân mảnh, định tuyến phân cấ p, đặc biệt gói tin IPv6 đượ c thiết k ế

vớ i mục đích xử lý thật hiệu quả tại router. Tất cả tạo ra khả năng hỗ tr ợ tốt hơ n cho

chất lượ ng dịch vụ QoS. Tuy nhiên để đạt tớ i tr ạng thái hoàn thiện và sử dụng r ộng rãi

thống nhất, còn cần thờ i gian và công sức của những tổ chức nghiên cứu và tiêu chuẩn

hoá.

4.3.3.3 Hỗ trợ tốt hơ n về bảo mật (Security) trong thế hệ địa chỉ IPv6

Internet hiện nay gặ p nhiều vấn đề về bảo mật. Đó là việc thiếu phươ ng thức

hiệu quả để xác thực và bảo vệ tính riêng tư dướ i tầng ứng dụng. Trong hoạt động

Internet, bảo mật tại tầng IP đượ c thực hiện phổ biến bằng IPSec (Internet Protocol

Security).

IPSec trong IPv6: Bản thân IP Sec hỗ tr ợ cả địa chỉ IPv4 và IPv6. Tuy nhiên,

trong IPv6, thực thi IPSec đượ c định ngh ĩ a như là một đặc tính bắt buộc. Trong IPv4,

công nghệ NAT đượ c sử dụng vô cùng r ộng rãi. Thiết bị thực hiện NAT can thiệ p và

thay đổi header của gói tin, điều đó gây cản tr ở trong việc thực hiện IPSec. Thế hệ địa

chỉ IPv6 vớ i không gian địa chỉ vô cùng r ộng lớ n đượ c mong chờ r ằng IPSec sẽ đượ c

sử dụng r ộng rãi trong các giao tiế p đầu cuối – đầu cuối.

Thực thi IP Sec đượ c định ngh ĩ a như một đặc tính bắt buộc của địa chỉ IPv6 khi

các thủ tục bảo mật của IPSec đượ c đưa vào thành hai hai đặc tính là hai header mở

r ộng của địa chỉ IPv6. Đó là Authentication Header (AH) và Encapsulating Security

Payload (ESP). Hai header này có thể đượ c sử dụng cùng lúc, hoặc riêng r ẽ để cung

cấ p các mức bảo mật khác nhau cho những ngườ i sử dụng khác nhau. Authentication Header (AH) cung cấ p dịch vụ chứng thực. Mở r ộng này hỗ tr ợ

nhiều công nghệ chứng thực khác nhau. Sử dụng AH loại bỏ đượ c nhiều dạng tấn công

mạng, bao gồm cả tấn công giả mạo host (host masquerading attack).

Encapsulating Security Payload (ESP) cung cấ p dịch vụ bảo đảm tính toàn vẹn

và tính tin cậy cho gói tin IPv6. Mặc dù đơ n giản hơ n một số thủ tục bảo mật tươ ng tự,

song ESP vẫn giữ đượ c tính mềm dẻo và không phụ thuộc vào thuật toán.





IPSec phiên bản mớ i cũng cải tiến thủ tục trao đổi khóa IKE khi có những thay

đổi về header và thông điệ p trao đổi.

IPSec đượ c coi là một trong những đặc tính cơ bản của địa chỉ IPv6. Chúng ta

r ất hay gặ p những k ết luận “IPv6 tăng cườ ng độ bảo mât, IPsec là bắt buộc”. Tuy nhiên

tại thờ i điểm hiện nay, dù nhiều hệ điều hành có hỗ tr ợ IPSec, việc sử dụng IPSec trong

IPv6 cho k ết nối end-to-end là chưa phổ biến. Một trong những nguyên nhân là do hiện

nay, IPSec đượ c dùng phổ biến để bảo mật k ết nối giữa hai site (VPN), chưa đượ c sử

dụng cho k ết nối Point-to-Point, vốn là một trong những ưu điểm của IPv6. Mô hình

k ết nối có firewall hiện nay và thói quen sử dụng những thủ tục bảo mật tại tầng ứng

dụng khiến cho việc áp dụng IPSec cho k ết nối đầu cuối – đầu cuối chưa phổ biến.

Nhóm làm việc của IETF vẫn đang thực hiện sửa đổi hoàn thiện các tiêu chuẩn hóa liên

quan đến IPSec như về AH, ESP và nỗ lực tiến tớ i mục đích mọi IPv6 node đều có khả

năng IPSec, đưa IPSec phổ dụng cùng vớ i sự phổ biến ngày càng nhiều của địa chỉ

IPv6.

4.4 Công nghệ chuyển đổi giao tiếp IPv4 - IPv6

Thay thế chuyển đổi một giao thức Internet không phải điều dễ dàng. Trong lịch

sử hoạt động Internet toàn cầu, địa chỉ IPv6 không thể tức khắc thay thế IPv4, trong

thờ i gian ngắn. Đây phải là quá trình dần dần. Thế hệ địa chỉ IPv6 phát triển khi IPv4

đã hoàn thiện và hoạt động trên mạng lướ i r ộng khắ p toàn cầu. Trong thờ i gian đầu

phát triển, k ết nối IPv6 cần thực hiện trên cơ sở hạ tầng mạng lướ i IPv4. Mạng IPv6 và

IPv4 sẽ cùng song song tồn tại trong thờ i gian dài, thậm chí mãi mãi.

4.4.1 Tổng quan về công nghệ chuyển đổi IPv4/IPv6

Chuyển đổi sử dụng từ thủ tục IPv4 sang thủ tục IPv6 không phải là một điều dễ

dàng. Trong tr ườ ng hợ p thủ tục IPv6 đã đượ c tiêu chuẩn hóa hoàn thiện và hoạt động

tốt, việc chuyển đổi có thể đượ c thúc đẩy thực hiện trong một thờ i gian nhất định đối

vớ i một mạng nhỏ, mạng của một tổ chức. Tuy nhiên khó có thể thực hiện ngay đượ c

đối vớ i một mạng lớ n. Đối vớ i mạng Internet toàn cầu, có thể nói là không thể. Thủ tục





IPv6 phát triển khi IPv4 đã đượ c sử dụng r ộng rãi, mạng lướ i IPv4 Internet hoàn thiện,

hoạt động dựa trên thủ tục này. Trong quá trình triển khai thế hệ địa chỉ IPv6 trên mạng

Internet, không thể có một thờ i điểm nhất định mà tại đó, địa chỉ IPv4 đượ c hủy bỏ,

thay thế hoàn toàn bở i thế hệ địa chỉ mớ i IPv6. Hai thế hệ mạng IPv4, IPv6 sẽ cùng tồn

tại trong một thờ i gian r ất dài. Trong quá trình phát triển, các k ết nối IPv6 sẽ tận dụng

cơ sở hạ tầng sẵn có của IPv4.

Do vậy cần có những công nghệ phục vụ cho việc chuyển đổi từ địa chỉ IPv4

sang địa chỉ IPv6. Những công nghệ chuyển đổi này, cơ bản có thể phân thành ba loại

như sau:

- Dual-stack: Cho phép IPv4 và IPv6 cùng tồn tại trong cùng một thiết bị mạng

- Công nghệ đườ ng hầm (Tunnel): Công nghệ sử dụng cơ sở hạ tầng mạng IPv4

để truyền tải gói tin IPv6, phục vụ cho k ết nối IPv6.

- Công nghệ biên dịch: Thực chất là một dạng thức công nghệ NAT, cho phép

thiết bị chỉ hỗ tr ợ IPv6 có thể giao tiế p vớ i thiết bị chỉ hỗ tr ợ IPv4.

4.4.2 Dual – stack

Dual-stack là hình thức thực thi TCP/IP bao gồm cả tầng IP layer của IPv4 và

tầng IP layer của IPv6.

Hình 4.14 Cơ chế Dual-stack





4.4.3 Công nghệ đườ ng hầm Tunnel

4.4.3.1 Tổng quan về công nghệ đườ ng hầm tunnelCông nghệ đườ ng hầm là một phươ ng pháp sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của

mạng IPv4 để thực hiện các k ết nối IPv6 bằng cách sử dụng các thiết bị mạng có khả

năng hoạt động dual-stack tại hai điểm đầu và cuối nhất định. Các thiết bị này “bọc”

gói tin IPv6 trong gói tin có header IPv4 và truyền tải đi trong mạng IPv4 tại điểm đầu

và gỡ bỏ IPv4 header, nhận lại gói tin ipv6 ban đầu tại điểm đích cuối đườ ng truyền

IPv4.

Hình 4.15 Công nghệ đườ ng hầm Tunnel

Giá tr ị của tr ườ ng Protocol Field trong IPv4 header luôn đượ c xác lậ p có giá tr ị

41 để xác định đây là gói tin ipv6 đượ c bọc trong gói tin IPv4. Do vậy để các gói tin có

thể truyền đi trên cơ sở hạ tầng mạng IPv4, nếu trên đườ ng k ết nối có sử dụng firewall,

firewall này cần phải đượ c thiết lậ p để cho phép gói tin có giá tr ị Protocol 41 đi qua.

Điểm k ết thúc tunnel có thể đượ c xác định tại host hoặc router tạo nên k ết nối

như sau:

- Router-tớ i-Router

- Host-tớ i-Router hoặc Router-tớ i-Host

- Host-tớ i-Host

Vớ i nhiều công nghệ tạo tunnel khác nhau, các IPv6 host, hay mạng IPv6 riêng

biệt hiện nay trên Internet đều có thể có k ết nối IPv6, đều có thể k ết nối vào mạng





Internet IPv6 để thử nghiệm, tìm hiểu hay thực sự trao đổi thông tin. Tất nhiên các host

và mạng này phải có k ết nối Internet IPv4 và lựa chọn một công nghệ tunnel phù hợ p.

Phân loại công nghệ Tunnel: Dựa theo cách thức thiết lậ p điểm đầu và cuối

đườ ng hầm (tunnel), công nghệ tunnel có thể phân thành hai loại: tunnel bằng tay và

tunnel t ự động

- Tunnel bằng tay (C onfigured ): Tunnel bằng tay là hình thức tạo đườ ng hầm

k ết nối IPv6 trên cơ sở hạ tầng mạng IPv4, trong đó đòi hỏi phải có cấu hình bằng tay

các điểm k ết thúc tunnel.

- Tunnel t ự động ( Automatic ): Tunnel tự động là công nghệ tunnel trong đó

không đòi hỏi phải cấu hình địa chỉ IPv4 của điểm bắt đầu và k ết thúc tunnel bằng tay.

Địa chỉ IPv4 của điểm bắt đầu và k ết thúc tunnel đượ c rút ra sử dụng giao diện ảo

tunnel, tuyến (route), địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của gói tin IPv6. Có nhiều công

nghệ tunnel tự động, trong đó có công nghệ tunnel hiện không còn đượ c sử dụng nữa.

Nguyên tắc hoạt động của việc tạo đườ ng hầm: Nguyên tắc của việc tạo

đườ ng hầm trong công nghệ tunnel như sau:

- Xác định thiết bị k ết nối tại các điểm đầu và cuối đườ ng hầm. Hai thiết bị này phải có khả năng hoạt động dual-stack.

- Xác định địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6 nguồn và đích của giao diện tunnel (hai

đầu k ết thúc tunnel)

- Trên hai thiết bị k ết nối tại đầu và cuối tunnel, thiết lậ p một giao diện tunnel

(giao diện ảo, không phải giao diện vật lí) dành cho những gói tin IPv6 sẽ đượ c bọc

trong gói tin IPv4 đi qua.

- Gắn địa chỉ IPv6 cho giao diện tunnel.- Tạo tuyến (route) để các gói tin IPv6 đi qua giao diện tunnel. Tại đó, chúng

đượ c bọc trong gói tin IPv4 có giá tr ị tr ườ ng Protocol 41 và chuyển đi dựa trên cơ sở

hạ tầng mạng IPv4 và nhờ định tuyến IPv4.





4.4.3.2 Cấu hình bằng tay đườ ng hầm tunnel

Tunnel bằng tay là hình thức tạo đườ ng hầm k ết nối IPv6 trên cơ sở hạ tầng

mạng IPv4, trong đó đòi hỏi phải có cấu hình bằng tay các điểm k ết thúc tunnel

Thông thườ ng, hình thức tạo đườ ng hầm bằng tay này thườ ng đượ c cấu hình để

tạo đườ ng hầm giữa router tớ i router (hai border router) nhằm k ết nối hai mạng IPv6

xác định sử dụng cơ sở hạ tầng mạng IPv4. Nó cũng có thể đượ c cấu hình giữa router

và host để k ết nối ipv6 host vào một mạng IPv6 từ xa.

Trong tr ườ ng hợ p một tổ chức có hai phân mạng IPv6 tại hai vùng địa lý và chỉ

có cơ sở hạ tầng IPv4 giữa hai phân mạng này. Trong tr ườ ng hợ p đó, để có thể có k ếtnối IPv6, tạo một tunnel cấu hình bằng tay giữa hai router gateway của hai phân mạng

có thể là sự lựa chọn tốt nhất để có một k ết nối ổn định.

4.4.3.3 Tunnel broker

Tunnel Broker là hình thức tunnel, trong đó một tổ chức đứng ra làm trung gian,

cung cấ p k ết nối tớ i Internet IPv6 cho những thành viên đăng ký sử dụng dịch vụ

Tunnel Broker do tổ chức cung cấ p.

Tổ chức cung cấ p dịch vụ Tunnel Broker có vùng địa chỉ IPv6 độc lậ p, toàn cầu,

xin cấ p từ các tổ chức quản lý địa chỉ IP quốc tế, mạng IPv6 của tổ chức có k ết nối tớ i

Internet IPv6 và những mạng IPv6 khác. Thành viên đăng ký và đượ c cấ p quyền sử

dụng dịch vụ Tunnel Broker sẽ nhận đượ c những thông tin từ tổ chức quản lý Tunnel

Broker để thiết lậ p đườ ng hầm tunnel từ host hoặc từ router gateway mạng IPv6 của tổ

chức mình tớ i mạng của tổ chức duy trì Tunnel Broker, từ đó k ết nối tớ i đượ c Internet

IPv6 hay những mạng IPv6 khác mà tổ chức duy trì Tunnel Broker có k ết nối tớ i.





- Mô hình của Tunnel Broker

Hình 4.16 Mô hình của Tunnel Broker

Tunnel Broker: là những máy chủ dịch vụ làm nhiệm vụ quản lý thông tin đăng

ký, cho phép sử dụng dịch vụ, quản lý việc tạo đườ ng hầm, thay đổi thông tin đườ ng

hầm cũng như xoá đườ ng hầm.

Tunnel Server: Thực chất là các router dual-stack làm nhiệm vụ cung cấ p k ết

nối để ngườ i đăng ký sử dụng dịch vụ k ết nối tớ i để truy cậ p vào mạng IPv6 của tổ

chức cung cấ p Tunnel Broker.

- Liên hệ giữ a ngườ i sử dụng, tunnel broker, tunnel server, máy chủ tên

miền

Đăng ký sử dụng dịch vụ Tunnel broker: Nếu ngườ i sử dụng chỉ muốn k ết

nối một host vào mạng IPv6 của nhà cung cấ p tunnel broker, sẽ đăng ký dạng host và

yêu cầu cấ p một địa chỉ (/128). Nếu ngườ i sử dụng muốn k ết nối một mạng, cần đăng

ký và Tunnel Broker sẽ cấ p cho một vùng địa chỉ theo nhu cầu (thườ ng là prefix /64

nếu mạng IPv6 của tổ chức chỉ có một subnet duy nhất hoặc prefix /48 nếu mạng IPv6

của tổ chức có nhiều subnet và cần nhiều hơ n một prefix /64)





Thiết lập đườ ng hầm phía nhà cung cấp dịch vụ Tunnel Broker: Khi nhận

đượ c thông tin đăng ký và chấ p nhận yêu cầu, máy chủ Tunnel Broker sẽ liên hệ vớ i

Tunnel Server, máy chủ tên miền của nhà cung cấ p dịch vụ Tunnel Broker để thiết lậ p

đườ ng hầm phía nhà cung cấ p Tunnel Broker và tạo bản ghi tên miền r ồi gửi các thông

tin cần thiết phục vụ cho ngườ i sử dụng tạo đườ ng hầm phía ngườ i sử dụng (thông qua

email, hoặc web form). Thông tin đượ c gửi tớ i ngườ i sử dụng thườ ng bao gồm :

- Địa chỉ IPv4 phía client (ngườ i sử dụng, địa chỉ này do ngườ i sử dụng cung

cấ p cho Tunnel Broker khi đăng ký). Đây sẽ là địa chỉ IPv4 của đầu tunnel phía ngườ i

sử dụng.

- Địa chỉ IPv4 phía server (địa chỉ IPv4 của một dual-stack router của nhà cung

cấ p Tunnel Broker, là các Tunnel server). Đây là địa chỉ IPv4 của đầu tunnel phía nhà

cung cấ p dịch vụ tunnel broker.

- Địa chỉ IPv6 phía client. Đây là địa chỉ IPv6 thuộc vùng địa chỉ IPv6 của nhà

cung cấ p dịch vụ Tunnel Broker cấ p cho ngườ i đăng ký để sử dụng cho mạng ipv6 và

cho k ết nối.

- Địa chỉ IPv6 phía server (Địa chỉ IPv6 của dual-stack router của nhà cung cấ pTunnel Broker)

- Tên miền nhà cung cấ p Tunnel Broker cấ p cho ngườ i sử dụng. Đây là tên miền

hợ p lệ toàn cầu, đăng ký trên máy chủ tên miền của nhà cung cấ p dịch vụ Tunnel

Broker.

Thiết lập đườ ng hầm phía ngườ i sử dụng: Dựa trên những thông tin nhận

đượ c, ngườ i sử dụng sẽ cấu hình bằng tay trên host hoặc router của mình đườ ng hầm

tunnel k ết nối vớ i mạng của nhà cung cấ p dịch vụ tunnel broker. Đây là tunnel cấu hình bằng tay. Trên các HĐH khác nhau và các thiết bị mạng khác nhau có hỗ tr ợ IPv6 sẽ

cung cấ p các tậ p hợ p lệnh tươ ng ứng để cấu hình tunnel. Trong nhiều tr ườ ng hợ p, tổ

chức cung cấ p dịch vụ Tunnel Broker xây dựng các chươ ng trình Client giúp ngườ i sử

dụng không phải tr ực tiế p gõ lệnh để thiết lậ p tunnel mà chỉ việc cài đặt chươ ng trình

và giao tiế p vớ i chươ ng trình qua giao diện.





4.4.3.4 Công nghệ tunnel 6to4

Hình 4.17 Công nghệ Tunnel 6to4

Có nhiều cách để có địa chỉ IPv6 cũng như k ết nối IPV6. Một trong những cách

để sử dụng IPv6 khi chỉ có k ết nối Ipv4 là sử dụng tunnel 6to4. 6to4 cho phép truy cậ p

Internet IPv6 mà không cần nhiều thủ tục hay cấu hình phức tạ p, bằng cách sử dụng địa

chỉ IPv6 đặc biệt có tiền tố prefix 2002::/16 đã đượ c IANA cấ p dành riêng cho công

nghệ 6to4, k ết hợ p vớ i địa chỉ IPv4 toàn cầu. HĐH Window XP, Window 2003 server,

hỗ tr ợ tự động cấu hình sẵn giao diện ảo 6to4 tunnel khi máy tính đượ c kích hoạt IPv6

protocol có k ết nối Internet và có một địa chỉ IPv4 toàn cầu gắn cho card mạng. Ngườ i

sử dụng không cần thiết phải thực hiện thao tác nào để có một đườ ng hầm tunnel k ết

nối vớ i Internet IPv6. Nhờ đặc điểm này, nếu ngườ i sử dụng đang truy cậ p Internet vớ i

k ết nối IPv4 qua dial up, có thể k ết nối vớ i IPv6 Internet mà không cần thêm thao tác

cấu hình nào.Tunnel 6to4 cho phép những miền IPv6 6to4 tách biệt có thể k ết nối qua mạng

IPv4 tớ i những miền IPv6 6to4 khác. Điểm khác biệt cơ bản nhất giữa tunnel tự động

6to4 và tunnel cấu hình bằng tay là ở chỗ đườ ng hầm 6to4 không phải k ết nối điểm –

điểm. Tunnel 6to4 là dạng k ết nối điểm – đa điểm. Trong đó, các router không đượ c

cấu hình thành từng cặ p mà chúng coi môi tr ườ ng k ết nối IPv4 là một môi tr ườ ng k ết

nối vật lý ảo. Chính địa chỉ IPv4 gắn trong địa chỉ IPv6 sẽ đượ c sử dụng để tìm thấy





đầu bên kia của đườ ng tunnel. Tất nhiên, thiết bị tại hai đầu tunnel phải hỗ tr ợ cả IPv6

và IPv4.

Khung cảnh ứng dụng tunnel 6to4 đon giản nhất là k ết nói nhiều IPv6 site riêng

biệt, mỗi mạng có ít nhất một đườ ng k ết nối tớ i mạng IPv4 chung. Đòi hỏi cơ bản nhất

là mỗi site phải có một địa chỉ IPv4 toàn cầu.

- Các thành phần của tunnel 6to4, cung cấp k ết nối IPv6 toàn cầu: Các

thành phần của 6to4 tunnel như sau:

Hình 4.18 Các thành phần của Tunnel 6to4

- 6to4 host: Là bất k ỳ host IPv6 nào đượ c cấu hình vớ i ít nhất một địa chỉ 6to4.

Địa chỉ 6to4 có thể đượ c tự động cấu hình.

- 6to4 router: 6to4 router là một router dual-stack hỗ tr ợ sử dụng giao diện

6to4. Router này sẽ chuyển tiế p lưu lượ ng có gán địa chỉ 6to4 giữa những 6to4 hosttrong một site và tớ i những router 6to4 khác hoặc tớ i 6to4 relay router trong mạng Ipv4

Internet. Việc cấu hình router 6to4 cần phải có cấu hình bằng tay.

- 6to4 relay router: 6to4 relay router là một dual stack router thực hiện chuyển

tiế p lưu lượ ng có địa chỉ 6to4 của những router 6to4 trên Internet và host trên IPV6

Internet (sử dụng địa chỉ IPv6 chính thức, cung cấ p bở i tổ chức quản lý địa chỉ toàn

cầu). 6to4 relay router là một 6to4 router đượ c cấu hình để hỗ tr ợ chuyển tiế p định





tuyến giữa địa chỉ 6to4 và địa chỉ Ipv6 chính thức (địa chỉ IPv6 định danh toàn cầu).

6to4 relay router sẽ là gateway k ết nối giữa mạng 6to4 và IPv6 Internet. Nhờ đó giúp

cho những mạng IPv6 6to4 có thể k ết nối tớ i Internet IPv6.

4.5 K ết luận

Chươ ng này trình bày về nguyên lý tổng quan cách thức hoạt động của các dịch

vụ trên hạ tầng mạng IPv6. VoIPv6 cũng hoạt động dựa trên nguyên tắc chung này. Từ

những ưu điểm của IPv6 so vớ i IPv4, có thể thấy đượ c việc chuyển sang sử dụng

VoIPv6 có r ất nhiều lợ i ích đáng k ể. Nhưng do hạ tầng mạng IPv4 đang còn r ất phổ biến nên chươ ng này trình bày cơ chế thích ứng tồn tại song song cả 2 giao thức.





CHƯƠ NG 5 : THIẾT K Ế VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VoIPv6

Nội dung của chươ ng này là thiết k ế 1 hệ thống VoIPv6 đơ n giản sử dụng tổng đài

mã nguồn mở Asteriskv6 do công ti Viagénie phát triển năm 2007. Đây là phiên bản

phát triển khác của tổng đài Asterisk do Mark Spencer tạo ra năm 1999 ở công ti

Digium . Phiên bản Asteriskv6 này có đầy đủ cấu trúc và tính năng của Asterisk ban

đầu nhưng đã mở cổng cho IPv6 hoạt động .

5.1 Mô hình thiết k ế

Hình 5.1 Mô hình triển khai VoIPv6

5.1.1 Mô tả hệ thống

Hệ thống VoIPv6 gồm có 3 tổng đài Asteriskv6. 3 tổng đài này có thể là cùng 1

dải mạng để chia sẻ quản lí các tài khoản điện thoại . Cũng có thể là ở 3 khu vực địa lí

khác nhau để, có thể cùng 1 công ti hoặc ở khác công ti . Mỗi tổng đài quản lí số lượ ng

tài khoản nhất định. 3 tổng đài nói chuyện vớ i nhau bằng giao thức IAX (cụ thể là

IAX2 phiên bản mớ i nhất của giao thức IAX hiện nay), các softphone nói chuyện vớ i





tổng đài bằng giao thức SIP .Yêu cầu đặt ra của hệ thống là các tài khoản đăng kí cùng

1 tổng đài có thể gọi đượ c cho nhau :

+ IPv4 IPv4 (cả 2 chiều)



Các tài khoản đăng kí ở các tổng đài khác nhau cũng có thể gọi đượ c cho nhau :




Và từ tài khoản có địa chỉ IPv4, IPv6 gọi ra đượ c mạng PSTN và ngượ c lại :

+ IPv4 PSTN (cả 2 chiều)

+ IPv6 PSTN (cả 2 chiều)

5.1.2 Thự c hiện

Tổng đài Asteriskv6 PBX 1 cài Fedora Core 10, 2 tổng đài còn lại cài trên

CentOS 5 . Các máy tr ạm của các tài khoản cài Ubuntu 8.10 hoặc Windows XP2 . Các

máy tr ạm có thể dùng softphone là Linphone sử dụng cả địa chỉ IPv6 và IPv4 hoặc X-lite chỉ sử dụng địa chỉ IPv4. Dùng Gateway SPA3102 để giao tiế p vớ i mạng PSTN.Sử

dụng phần mềm Wireshark để bắt gói tin trên mạng Internet

Asteriskv6 PBX 1 : Có 4 tài khoản 101, 102, 103, 104. Mỗi tài khoản có thể nhận 1

trong 4 địa chỉ sau :

- Địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::110/64

- Địa chỉ IPv4 là 192.168.1.111/24

- Địa chỉ IPv4 là 192.168.1.112/24- Địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::113/64

Asteriskv6 PBX 2 : Có 2 tài khoản 202, 203. Mỗi tài khoản có thể nhận 1 trong 2 địa

chỉ sau:

- Địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::114/64

- Địa chỉ IPv4 là 192.168.1.115/24





Asteriskv6 PBX 3 : Có 2 tài khoản 304, 305. Mỗi tài khoản có thể nhận 1 trong 2 địa

chỉ sau:

- Địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::116/64

- Địa chỉ IPv4 là 192.168.1.117/24

Gateway có địa chỉ 192.168.1.4 nối vớ i Asteriskv6 PBX 15.1.3 K ết quả đạt đượ c

Cuộc gọi IPv4 tớ i IPv4 , IPv6 tớ i IPv6 trong cùng 1 tổng đài và khác tổng đài

thành công tốt đẹ p cả 2 chiều do cùng trên 1 hạ tầng mạng IPv4 hoặc IPv6 . Nhưng

cuộc gọi giữa IPv4 và IPv6 diễn ra phức tạ p hơ n vì có sự chuyển đổi địa chỉ trên server

. Dướ i đây là các k ết quả khảo sát đượ c :

+ Asteriskv6 PBX 1 (sip1) đã k ết nối đượ c vớ i 2 tổng đài còn lại bằng giao thức

IAX2 trên port 4569.

Hình 5.2 Asteriskv6 PBX 1 k ết nối vớ i các tổng đài còn lại





+ Các tài khoản do Asteriskv6 PBX 1 quản lí đã đăng kí thành công vớ i tổng đài :

Hình 5.3 Các tài khoản đăng kí thành công vớ i tổng đài Asteriskv6 PBX 1

+ Tài khoản 104 có địa chỉ 192.168.1.111 gọi cho tài khoản 102 có địa chỉ 2001:dc9::110 trong cùng 1 tổng đài Asteriskv6 PBX 1 có địa chỉ 192.168.1.100 /

2001:dc9::100. Và 2001:dc9::110 dậ p máy tr ướ c





Hình 5.4 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi cho tài khoản có địa chỉ IPv4 cùng 1 tổng đài

* Quá trình khở i tạo k ết nối :

Hình 5.5 Quá trình khở i tạo k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4 cùng 1 tổng đài





* Quá trình k ết thúc cuộc gọi :

Hình 5.6 Quá trình k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 cùng 1 tổng đài

* Sơ đồ k ết nối cuộc gọi :

Hình 5.7 Sơ đồ k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4 trong cùng 1 tổng đài





* Sơ đồ k ết thúc cuộc gọi :

Hình 5.8 Sơ đồ k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 trong cùng 1 tổng đài

Nhận xét : Khi tài khoản 104 bấm phím gọi cho tài khoản 102 trong cùng tổng

đài , bản tin INVITE đượ c gửi từ địa chỉ 192.168.1.111 tớ i tổng đài . Tổng đài trao đổi

vớ i tài khoản 104 bằng địa chỉ 192.168.1.100 và trao đổi thông tin vớ i tài khoản 102

bằng địa chỉ IPv6 2001:dc9::100 .bằng cách mở port (cổng) cho IPv6 hoạt động lắng

nghe các k ết nối của cả 2 định dạng giao thức địa chỉ.

Tài khoản 104 có địa chỉ 192.168.1.111 gửi bản tin INVITE tớ i tổng đài

Asteriskv6 PBX 1 yêu cầu thiết lậ p phiên k ết nối tớ i tài khoản 102 cùng thuộc tổng đài

vớ i 104. Tổng đài gửi tr ả bản tin 100 Trying báo đã nhận đượ c bản tin INVITE do 104

gửi tớ i cà đang thiết lậ p k ết nối.

Tổng đài gửi bản tin INVITE yêu cầu thiết lậ p phiên cuộc gọi tớ i 102 có địa chỉ

2001:dc9::110 và gửi tr ả 104 bản tin 180 Ringing là tín hiệu chuông chờ .

Tài khoản 102 gửi lại tổng đài tín hiệu chuông chờ và tổng đài lại chuyển tiế p

đến tài khoản 104.

Khi 102 nhấc máy, bản tin 200 OK xác lậ p cuộc gọi thành công đượ c gửi tớ i

tổng đài. Tổng đài gửi tín hiệu tr ả lờ i ACK tr ở lại cho tài khoản 102 và gửi bản tin 200

OK thiết lậ p phiên k ết nối thành công tớ i tài khoản 104. Khi này phiên k ết nối đượ c

xác lậ p giữa 2 tài khoản.

Khi tài khỏan 104 dậ p máy tr ướ c, bản tin BYE đượ c gửi tớ i tổng đài. Tổng đài

chấ p nhận ngắt phiên k ết nối bằng bản tin 200 OK và gửi bản tin BYE tiế p tục tớ i tài

khoản 104. Tài khoản 104 gửi tr ả bản tin 200 OK chính thức k ết thúc phiên k ết nối

giữa 2 tài khoản.





+ Tài khoản 305 có địa chỉ 192.168.117 ở Asteriskv6 PBX 3 gọi sang tài khoản

103 có địa chỉ 2001:dc9::110. 103 nhấc máy tr ả lờ i và 305 dậ p máy tr ướ c

Hình 5.9 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi cho tài khoản có địa chỉ IPv4 ở tổng đài khác





*Quá trình khở i tạo k ết nối :

Hình 5.10 Quá trình khở i tạo k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4 ở 2 tổng đài khác

nhau

* Quá trình k ết thúc :

Hình 5.11 Quá trình k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4 ở 2 tổng đài khác nhau





*Sơ đồ khở i tạo k ết nối cuộc gọi :

Hình 5.12 Sơ đồ khở i tạo k ết nối cuộc gọi IPv6 và IPv4ở 2 tổng đài khác nhau





* Sơ đồ k ết thúc k ết nối :

Hình 5.13 Sơ đồ k ết thúc cuộc gọi IPv6 và IPv4ở 2 tổng đài khác nhau

Nhận xét : Khi tài khoản 305 có địa chỉ 192.168.1.117 do Asteriskv6 PBX 3

quản lí gọi sang tài khoản 103 có địa chỉ 2001:dc9::110 Asteriskv6 PBX 1 quản lí ,

tổng đài Asteriskv6 PBX 3 trao đổi thông tin vớ i tài khoản 305 và Asteriskv6 PBX 1

bằng địa chỉ IPv4 , không sử dụng port cho IPv6 . Giao tiế p từ tài khoản 305 tớ i

Asteriskv6 PBX 3 hoàn toàn là IPv4 . Nhưng Asteriskv6 PBX 1 trao đổi vớ i tài khoản

101 bằng địa chỉ IPv6 . 2 tổng đài trao đổi thông tin bằng giao thức IAX 2. Quá trình

như sau :

Tài khoản 305 gửi bản tin INVITE tớ i server Asteriskv6 PBX 3 yêu cầu thiết

lậ p phiên vớ i tài khoản 103 (1103 là do trên Asteriskv6 PBX 1 khai báo cuộc gọi từ

miền domain khác vào Asteriskv6 PBX 1 phải có định dạng _1XXX). Tài khoản 305

sử dụng softphone X-lite.





Asteriskv6 PBX 3 gửi bản tin 100 Trying về tài khoản 103 báo r ằng nó đã nhận

đượ c bản tin INVITE và đang thiết lậ p k ết nối và gửi tín hiệu đổ chuông chờ .

Server Asteriskv6 PBX 3 biết tài khoản 103 do Asteriskv6 PBX 1 quản lí, nên

trao đổi thông tin vớ i Asterriskv6 PBX 1. Asteriskv6 PBX 1 gửi bản tin INVITE tớ i tài

khoản 103 yêu cầu thiết lậ p phiên k ết nối.

Các server vẫn tiế p tr ục trao đổi thông tin bằng đườ ng Trunk sử dụng giao thức

IAX2. Tài khoản 103 có địa chỉ 2001:dc9::110 gửi tín hiệu rung chuông chờ cho

Asteriskv6 PBX 1 đến khi nhấc máy gửi bản tin 200 OK và chấ p nhận k ết nối.

Các server lại trao đổi thông tin và Asteriskv6 PBX 3 gửi thông tin 200 OK

thành công tớ i tài khoản 305 có địa chỉ 192.168.1.117. Và thiết lậ p luồng RTP hai

chiều tớ i Server và đượ c chuyển tiế p tớ i các tài khoản.

Khi 305 dậ p máy tr ướ c, bản tin BYE đượ c gửi tớ i Asteriskv6 PBX 3, server gửi

lại bản tin OK chấ p nhận yêu cầu k ết thúc cuộc gọi. Và tiế p tục chuyển yêu cầu k ết

thúc tớ i Asteriskv6 PBX 1, Asteriskv6PBX1 gửi bản tin BYE tớ i tài khoản 103.

103 gửi bản tin OK tớ i Asterisk v6 PBX 1 chấ p nhận ngắt phiên k ết nối thành

công.+ Tài khoản 101 có địa chỉ 2001:dc9::110 gọi ra tài khoản 1111 PSTN





Hình 5-14: Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi ra tài khoản PSTN + Tài khoản 101 có địa chỉ 2001:dc9::110 gọi ra số điện thoại thật PSTN

Hình 5.15 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi ra số diện thoại thật





+ Tài khoản 101 có địa chỉ 2001:dc9::110 gọi ra số điện thoại di động

Hình 5.16 Tài khoản có địa chỉ IPv6 gọi ra số điện thoại di động

Trong 3 tr ườ ng hợ p gọi ra mạng PSTN về cơ bản là có nguyên lý giống nhau,xét tr ườ ng hợ p cụ thể gọi vào 1111 tr ả lờ i và 1111 ngắt k ết nối tr ướ c.

* Quá trình k ết nối :

Hình 5.17 Quá trình k ết nối cuộc gọi vào tài khoản 1111





* Quá trình k ết thúc cuộc gọi :

Hình 5.18 Quá trình k ết thúc cuộc gọi vào tài khoản 1111

Nhận xét: Do phần mềm chỉ bắt đượ c gói tin trong mạng số nên các giao thức

chuyển tải và báo hiệu giữa gateway SPA3102 và mạng PSTN ko thể thấy đượ c. Quá

trình trao đổi thông tin như sau :

Tài khoản 101 có địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::110 gửi bản tin INVITE yêu cầu

thiết lậ p phiên k ết nối vớ i tài khoản 1111 tớ i Asteriskv6 PBX 1 có địa chỉ

2001:dc9::100. Asteriskv6 PBX 1 tr ả lại bản tin 100 Trying báo r ằng nó nhận đượ c

bản tin INVITE và đang thiết lậ p cuộc gọi.Server nhận thấy đây là cuộc gọi PSTN nên nó chuyển tiế p bản tin INVITE đến

gateway SPA3102 có địa chỉ IP là 192.168.1.4, nhưng nó trao đổi thông tin vớ i

gateway bằng địa chỉ 192.168.1.100 của mình vì gateway có địa chỉ IPv4.

Gateway gửi bản tin 100 Trying về Server báo r ằng nó đã nhận bản tin INVITE

do server gửi tớ i và đang thiết lậ p cuộc gọi. Sau đó gateway gửi tín hiệu đổ chuông về

server. Server chuyển tiế p tín hiệu đổ chuông về cho máy có tài khoản 101.

Gateway nhận đượ c thông tin tr ả về từ mạng điện thoại tươ ng tự. Nó sẽ gửi bảntin 200 OK và thiết lậ p luồng RTP hai chiều tớ i Server và đượ c chuyển tiế p tớ i thuê

bao 101. Sau khi khi nhận đượ c bản tin này thì luồng RTP đượ c thiết lậ p tr ướ c đó đượ c

chuyển thành hai chiều và gửi bản tin ACK xác nhận đi. Cuộc gọi đã đượ c thiết lậ p.

Khi thuê bao PSTN dậ p máy tr ướ c, bản tin BYE đượ c gửi đi từ 1111 tớ i server

Asteriskv6 PBX 1. Server gửi lại bản tin 200 OK chấ p nhận ngắt k ết nối vớ i tài khoản

1111. Quá trình gửi bản tin BYE tươ ng tự từ server tớ i 101 và sau đó phiên két nối k ết thúc.





Ở đây có một khái niệm mà chúng ta cần quan tâm đó chính là khái niệm Media

sớ m (Early media). Media sớ m ra đờ i nhằm giải quyết vấn đề khi thiết lậ p cuộc gọi

giữa mạng SIP và PSTN(đặc biệt là cuộc gọi từ SIP sang PSTN). Do thiết bị đầu cuối

SIP sẽ phát media ngay khi gửi bản tin 200 OK; trong khi cuộc gọi chỉ đượ c bắt đầu

thực sự khi đầu cuối nhận đượ c xác nhận ACK. Điều này làm cho phía bên kia không

nghe đượ c phần đầu của cuộc thoại. Ngoài ra, trong quá trình thực hiện cuộc gọi, ngườ i

sử dụng không có cách nào đề biết đượ c tr ạng thái của quá trình thiết lậ p cuộc gọi mà

vốn d ĩ đã quá quen thông qua các tiếng nghe đượ c (tiếng tút ngắn, tút dài,..). Chính vì

lý do đó, mà một luồng RTP đượ c thiết lậ p “sớ m” tr ướ c khi phiên media cho cuộc gọi

đượ c thiết lậ p để truyền tr ạng thái đượ c tr ả về của tổng đài thông báo về tr ạng thái thiết

lậ p cuộc gọi cho ngườ i dùng.

5.2 K ết luận

K ết quả thu đượ c ở trên đã cho thấy hoạt động cụ thể của VoIPv6. VoIPv6 hoàn

toàn có khả năng triển khai song song, thích ứng vớ i hạ tầng mạng IPv4 hiện tại . Vớ i

những tính năng vượ t tr ội của IPv6 so vớ i IPv4 , việc triển khai VoIPv6 là hoàn toàncần thiết và chắc chắn sẽ phải diễn ra trong tươ ng lai không xa. Trên đây là 1 hệ thống

cơ bản có thể phát triển trong mạng nội bộ của 1 công ti, hoặc giữa các chi nhánh ở các

khu vực địa lý khác nhau.





K ẾT LUẬN

Đồ án đã trình bày về hệ thống VoIPv6, những ưu điểm của nó so vớ i công nghệ

cũ. Việc ứng dụng VoIPv6 trong tươ ng lai là 1 xu thế tất yếu chắc chắn sẽ xảy ra trong

vòng vài năm tớ i. Vấn đề là vớ i sự phổ biến r ộng khắ p của công nghệ hiện nay,

VoIPv6 sẽ phải tồn tại song song vớ i hạ tầng mạng IPv4.

Tuy nhiên trong khuôn khổ của đồ án tốt nghiệ p đại học, vì thờ i gian không có

nhiều nên em mớ i chỉ thực hiện và theo dõi các cuộc gọi giữa mạng PSTN và mạng

internet, cơ chế hoạt động của hệ thống mà chưa khai thác hết các ứng dụng của tổng

đài mã nguồn mở VoIPv6. Nếu có điều kiện và thờ i gian em sẽ cố gắng phát triển hệ

thống hơ n nữa.

Hạn chế của đồ án là chưa khảo sát đượ c hoạt động của tín hiệu trong mạng

PSTN truyền thống mà mớ i chỉ khảo sát trong mạng chuyển mạch gói.





TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]Daniel Minoli, Voice over IPv6: Architectures for next generation VoIP networks,

Newnes, 2006

[2] http://www.voip-info.org truy nhậ p cuối cùng ngày 20/5/2009

[3] Silvia Hagen, IPv6 Essentials: Integrating IPv6 into your IPv4 network, O’Reilly, 2006

[4] John J. Amoss, Daniel Minoli, Handbook of IPv4 to IPv6 Transition: Methodologies for

Institutional and Corporate Networks, Auerbach Publications, 2008

[5] http://www.6init.org truy nhậ p cuối cùng ngày 20/5/2009

[6] Paul Mahler, VoIP Telephony with Asterisk: A Technical Overview of the Open

Source PBX , Signate, 2004

[7] http://www.asteriskv6.org truy nhậ p cuối cùng ngày 20/5/2009

[8] Joseph Davies, Understanding Ipv6 , Microsft Press, 2008

[9] Henry Sinnreich, Alan B. Johnston, Internet Communications Using SIP:

Delivering VoIP and multimedia Services with Session Initiation Protocol , Wiley

Publishing, 2006

[10] http://www.sown.org.uk/wiki/index.php/Asteriskv6 truy nhậ p cuối cùng ngày

20/5/2009





PHỤ LỤC

1 Cài đặt Asteriskv6Các bướ c cài đặt sau đây đượ c thực hiện vớ i một máy tính có k ết nối Internet.

Tr ướ c khi cài đặt Asterisk, ta phải kiểm tra nhân Kernel của hệ điều hành ta định cài

Asterisk lên đó bằng lệnh:

uname - a

K ết quả có thể trông như sau:

Linux luser 2.6.17-1.2142 _EL #1 Tue Jul 11 22:41:14 EDT 2006 i686 i686 i386 GNU/Linux

Chú ý phiên bản nhân Kernel để tiế p theo sau đây ta cài đặt Kernel source. Thực hiện

cài đặt Kernel source bằng lệnh:

yum install

Quá trình cài đặt diễn ra trong một vài phút.

Tiế p theo ta kiểm tra các thư viện cần thiết cho việc cài đặt Asterisk, bao gồm:

bison bison-devel

ncurses

ncurses-devel

zlib

zlib-devel

openssl

openssl-devel

gnutls-devel

gcc

gcc-c++

Thực hiện kiểm tra bằng các lệnh sau:

rpm -q bison

rpm -q bison-devel

rpm -q ncurses





rpm -q ncurses-devel

rpm -q zlib

rpm -q zlib-devel

rpm -q openssl

rpm -q openssl-devel

rpm -q gnutls-devel

rpm -q gcc

rpm -q gcc-c++

Nếu thư việc nào chưa đượ c cài đặt, ta thưc hiện cài đặt bằng lệnh:

yum install bison

yum install bison-devel

yum install ncurses

yum install ncurses-devel

yum install zlib

yum install zlib-devel

yum install openssl

yum install openssl-devel

yum install gnutls-devel

yum install gcc

yum install gcc-c++

Sau khi đã chắc chắn r ằng các thư viện đã đượ c cài đặt, ta tiến hành việc cài đặt

Asteriskv6

Cài đặt Asterisk: chuyển đến thư mục chứa gói Asterisk sau khi đã giải nén

./configure

make

make install

make samples

Sau khi cài đặt các gói xong, để kiểm tra, ta vào cửa sổ terminal của Fedora Core 10,

thực hiện lệnh:





asterisk -vvvc

reload

Quá trình cài đặt Asterisk k ết thúc.

2 Cài đặt Wireshark - Cài trong Linux, đầu tiên phải chắc chắn máy tính có k ết nối internet. Sau đó mở Terminal gõ lệnh:# yum install wireshark Chờ máy tự động download các gói về. Gõ tiế p lệnh:# yum install wireshark-gnomeĐể cài đặt giao diện cho wireshark.-Cài trong Windows XP, tải phần mềm Wiresharkvề cài: wireshark-setup-1.0.8.exe

-Cách sử dụng:+ Chọn Capture, vào Interface

+ Chọn Options

+ Tích bỏ ô Hide cature dialog, và nhấ p Start để chươ ng trình hoạt động





3 Đặt địa chỉ IPv6 cho Windows XPVào Run gõ cmd r ồi đánh lệnh ipconfig /all để xem thông tin chi tiết địa chỉ card

mạng.- Cài đặt IPv6 cho Windows XP:

> netsh interface ipv6 install> netsh interface ipv6 > add address “Local Area Connection” <địa chỉ IPv6 cần đặt>

- Cài đặt IPv6 cho trong Linux:# ifconfig # modprobe ipv6# ifconfig eth0 inet6 add <địa chỉ IPv6 cần đặt>

Documents

Do an Tot Nghiep - Hungnm