Bài giảng Mạng máy tính - Chương 11: Internet thế hệ mới - Ngô Hồng Sơn

1Chương 11:
Internet thê  hê  mới
Dự án HEDSPI
Khoa CNTT- ðHBK Hà Nội
Giảng viên: Ngô Hồng Sơn
Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính
2Tổng quan

 Tuần trước : 

 Security

 Multimedia communication

 Tuần này: Next Generation Internet

 IPv6

 Mobile Internet Communication, Ad-hoc network

 Optical network
3IPv6
4Vấn ñê 
 của IPv4

 Cạn kiệt ñịa chỉ IP

 Hạn chê của việc sư dụng NAT?

 Ngày càng nhiều ứng dụng thời gian thực

 Internet live

 Online game

 Image/sound communication
5Sư khác nhau giữa IPv6 va 
IPv4

 Mơ rộng không gian ñịa chỉ

 32 bits -> 128 bits

 32 bits : bao nhiêu ñịa chỉ????

 128bit : ????
340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456

 Cấu trúc ñịa chỉ

 Sư$ phân cấp

 Khái niệm phạm vi (scope)

 Phân lớp ñịa chỉ
6Sư khác nhau giữa IPv6 va 
 IPv4 
(cont.)

 Tăng tốc ñô $

 Khuôn dạng header ñơn giản hơn

 Ít trường hơn

 ðô $ dài cô ñịnh

 Bỏ checksum

 Không phân mảnh gói tin

 Tính năng thời gian thực va2 QoS

 Flow label

 Traffic class

 Vê 2 an toàn an ninh

 Sư dụng IPsec như một chuẩn
71mm 84,000 lần ñường kính của thiên hà
IPv4 – 32 bit IPv6 – 128 bit
Không gian ñịa chỉ
8Tăng tốc xư ly 

 Không phân mảnh gói tin tại router trung gian

 Giảm tải tại router

 Minimum packet size (MTU)

 Path MTU Discovery

 Khuôn dạng header ñơn giản hơn

 Bỏ bớt các trường ít sư dụng

 ðô $ dài cô ñịnh

 Không checksum
9Path MTU Discovery

 Tìm hiểu gia  trị nho  nhất của MTU trước khi truyền

 MTU?

 Ethernet 1500

 IP over ATM 9180

 PPPoE 1492
1500 1492 9180
Packet size based on the smallest MTU through the route
1492 bytes
The intermediate routers transmit data regardless MTU.
Lower processing load
10
IPv6 – Hướng tới một Internet 
hoàn hảo hơn?

 Không thiếu ñịa chỉ

 Sư dụng liên kết End-to-End

 Một sô  tính năng cho các ứng dụng mới

 Multicast

 IPsec

 Mobile IP

 Tư$ ñộng cấu hình

 Chuẩn hóa cơ chê tư$ ñộng cấu hình

 ðánh sô lại sô hiệu các mạng
11
IPv4 header format
Version
(4bit)
Header length
(4bit)
Type of service (TOS)
(8bit)
Total length (byte unit)
(16bit)
Identification
(16bit)
Flags
(3bit)
Fragment offset
(13bit)
Time To Live
(8bit)
Protocol
(8bit)
Header checksum 
(16bit)
Source address
(32bit)
Destination address
(32bit)
(options)
(not specify size) (padding)
Data 
０ ３１
Các trường này không có trong IPv6
12
IPv6 header format: ðơn giản hơn
Version
(3bit)
Traffic Class
(9bit)
Flow Label
(20bit)
Payload Length
(16bit)
Next Header
(8bit)
Hop Limit
(8bit)
Data
０ ３１
Source address
(128bit)
Destination address
(128bit)
Extension Header
(not specify size)
Các trường ñổi tên tư2 IPv4
13
IPv4 header vs. IPv6 header

 Option field with variable length in IPv4 header

 Trong IPv6, option headers ñặt trong phần body
Option 
field 
Extension
Header
IPv4 header
・・・
Fixed length (40byte)
Các thông tin chính
Variable length. (0byte or more)
Optional information.
Information used by all nodes is in front.
Information only used at the destination point 
is back
Extension
Header
Extension
Header
14
Một sô  header mơ rộng
•Hop-by-Hop Option Header 
•Destination option header
•Routing header
•Fragment header
•Authentication header
•Encryption header
•Destination option header (final)
15
Cấu trúc ñịa chỉ IPv6
Cấu trúc ñịa chỉ
Cách biểu diễn
Kiểu ñịa chỉ
Phạm vi
16
Ky’ hiệu IPv6

 128 bit, biểu diễn bởi sô hê$ 16

 Phân cách “：” giữa các nhóm gồm 4 sô  
hexa

 3ffe:501:100c:e320:2e0:18ff:fe98:936d

 Bỏ qua chuỗi liên tiếp các sô 0

 3ffe:501:100c:e320:0:0:0:1 →
3ffe:501:100c:e320::1
17
Cấu trúc ñịa chỉ IPv6

 2 phần: Network prefix va2 Interface ID

 Network prefix (upper n bit) (64)

 Host ID (lower “128-n” bit) (64)

 Chuẩn EUI-64 (extended unique identifier )

 Trong trường hợp mạng Ethernet, Host ID ñược
suy ra tư2 ñịa chỉ MAC
18
Cấu trúc ñịa chỉ IPv6 (RFC3587)
Subnet 1 Subnet 2 Subnet 3
User Network
Entire IPv6 Network
Global routing
prefix
Subnet
ID
Interface
ID
64bit64bit
19
Ki hiệu ñịa chỉ IPv6

 2001 : 0200 : 0000 : 8002 : 0202 : 4755 : 5ea5 : 3085
2001 : 200 : 0000 : 8002 : 202 : 4755 : 5ea5 : 3085
2001 : 200 : : 8002 : 202 : 4755 : 5ea5 : 3085

 ðô  dài phần mạng chỉ ra sau ky  tư “/”

 2001 : 200 : : 8002 : 202 : 4755 : 5ea5 : 3085/64
2001:0200:0000:8002 0202:4755:5ea5:3085
64-bit Network prefix 64-bit Interface ID
20
Các dạng ñịa chỉ

 Unicast Address

 Một ñịa chỉ duy nhất

 Anycast Address

 ðịa chỉ bất ky2 trong một nhóm ñịa chỉ 

 Multicast Address

 Một nhóm các ñịa chỉ
21
Khái niệm phạm vi (scope)

 ðịa chỉ toàn cục (global)

 ðịa chỉ liên kết nội bô$ (link-Local)

 Effective only in the same link

 fe80::1

 ðịa chỉ vùng nội bô$ (site-local)

 Unique Local Address

 fc00::1000:0:0:0:1
22
Các bước chuyển sang IPv6

 Bước 1

 Bước khởi ñầu

 Dùng IPv6 trong 1 sô  mạng

 Bước 2

 Mơ rộng

 Sư dụng ñồng thời IPv4 va2 IPv6 

 Bước 3

 Kết thúc

 IPv4 sẽ không ñược sử dụng nữa
23
Bước 1

 Bước ñầu sử dụng IPv6

 Trong 1 số thiết bị

 Bởi 1 số ISP

 Một số ứng dụng cơ bản (http, mail etc)

 IPv6: Giai ñoạn hiện nay

 Giải pháp

 IPv6 over IPv4 tunneling
IPv4 network
IPv6 network
IPv6 network
IPv6 network
24
Bước 2

 Mở rộng

 Triển khai các dịch vụ chỉ sử dụng IPv6

 Trong tất cả các mạng máy tính

 Cân bằng giữa tình trạng của IPv4 và IPv6

 Cần có công nghệ chuyển ñổi

 Gateway giữa IPv4 và IPv6
IPv6 networkIPv4 network
25
Bước 3

 Kết thúc

 Chỉ 1 số ít mạng sử dụng IPv4

 Cần có “IPv4 over IPv6 tunneling”
IPv6 network
IPv4 network
IPv4 network
IPv4 network
26
Tunneling 

 Công nghệ cho phép ñóng gói và truyền các
gói tin trong các gói tin khuôn dạng khác
Ví dụ:

 IPv6 over IPv4 tunneling

 IPv4 over IPv6 tunneling

 ðóng gói

 Thêm phần ñầu của giao thức ñược sử dụng ñể
truyền tin và ñặt toàn bộ gói tin ñược ñóng gói
vào phần dữ liệu
27
IPv6 over IPv4 tunnel
IPv4 network
IPv6 header
IPv6 header
IPv6 headerIPv4 header
Router A
Router B
IPv6 packet is handled as a payload of IPv4 
packet which was sent from router B to router A
In router A, IPv4 header will be deleted 
and sent to the address of IPv6 packet
28
IPv6 networkIPv4 network
Chuyển ñổi - Translator 

 Chuyển dữ liệu giữa mạng IPv4 và IPv6

 Kỹ thuật NAT (NAT-PT)

 Gateway ứng dụng

 TCP Relay

 Nút trung gian cài ñặt cả hai giao thức IPv4 và IPv6 
ñể tạo liên kết TCP
Convert and forward IPv4 traffic to IPv6
Translator
29
IPv6: Hiện trạng

 Hỗ trợ bởi hầu hết các HðH

 Windows XP, BSD system OS, Linux (Usagi-patch)

 Các ứng dụng

 HTTP server (Apache)

 Browser (IE, Mozilla)

 MTA (sendmail)

 MUA (Edmax, Sylpheed)

 SSH

 FTP

 Multimedia player (Video Lan Client)
30
Sản phẩm phần cứng

 YAMAHA RTX1000

 Entry router

 Price: about 76,000 JPY

 Fujitsu FMWBR-102

 Wireless broadband router

 Price: about 20,000 JPY

 Allied Telesis AR410 V2

 ISDN & broadband router

 Price: about 45,000 JPY
31
Hiện trạng quá trình chuyển sang 
IPv6
32
Tóm tắt về IPv6

 IPv6 là giao thức tầng mạng nhằm khắc phục
các hạn chế của IPv4

 Larger address space

 Auto-configuration of hosts

 Security 

 Quá trình chuyển ñổi

 Tunneling

 Translator
33
Truyền thông di dộng
trên Internet 
34
Tiến tới một thế giới “Không
dây”

 ðặc ñiểm của mạng Internet thế hệ mới

 Mobility support

 MobileIP, MANET

 Wireless access

 IEEE802.11, 802.16e, 802.20

 Scalability

 IPv6

 Sự thay ñổi của Internet

 Automobile : ８00 million

 Mobile phone: １.５ billion
Mobile/ Wireless là xu hướng hiện nay.
35
Internet
backbone
IPv6! Wired Broadband Network: FTTH,ADSL
Wired Broadband 
Network: FTTH,ADSL
Celluler
W-CDMA, CDMA 2000, 
Celluler
W-CDMA, CDMA 2000, 
Wireless LAN
IEEE 802.11a,b,g
Wireless LAN
IEEE 802.11a,b,g
Wireless MAN
IEEE 802.16e,802.20
Wireless MAN
IEEE 802.16e,802.20
BroadcastingBroadcasting
Mobile Adhoc Network (MANET)
Personal Area Network, Vehicle-to-Vehicle
MANET 
FTTH (fiber to the home)
36
Wireless PAN 802.15.1(Bluetooth), 802.15.3a(UWB), 802.15.4(Zigbee)
Wireless LAN 802.11 a/b/g/n
Wireless MAN 802.16e, 802.20, iburst
Wireless WAN / Satellite HSDPA, CDMA2000 1x EvDo
High Speed
Small Cell size
Low Speed
Big Cell size
37
Sự phổ biến của các thiết bị di
ñộng

 Mobile phone sẽ trở nên phổ biên：70% hỗ trợ Internet

 1/10 số xe có trang bị thiết bị dẫn ñường

 Navigation Internet

 Các dịch vụ: G-BOOK, CARWINGS, InterNAVI, etc.

 Tương lai: “Internet while moving”
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
20,000
Numbers (thousand)
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Year
Change of car numbers support navigation and VICS
VICS
Navigation
5.6
6.6
6.9
7.0
7.9
7.9
9.4
13.8
16.5
59.1
72.3
0 20 40 60 80
Japan
Korea
Finland
Canada
Singapore
USA
Germany
Italy
UK
Taiwan
France
Proportion of mobile phone support internet in 
countries and area
%
Vehicle Information and Communication System 
38
Mạng Ad-hoc
39
Ứng dụng tương lai của mạng
máy tính?

 Thiết lập một mạng là một công việc không dễ dàng

 Ví dụ?

 Có thể thiết lập một mạng máy tính ngay lập tức?

 Trong trường hợp khẩn cấp

 Các robot cứu trợ cho vùng thảm họa

 Phòng họp/một nhóm sinh viên có laptop
40
Mobile Ad-hoc Network
(MANET)?

 Mobile: Hình trạng mạng có thể thay ñổi

 Các nút có thể di chuyển

 Ad-hoc: Hình trạng của mạng ñược thiết lập tùy ý

 Không có hạ tầng

 Không server, Không Access Point, etc

 NETwork: Tất cả các nút ñều có chức năng router

 Các nút trung gian hoạt ñộng như router
Source
Destination
Source
Destination
AP/AR
Internet
Existing Internet MANET
41
Thay ñổi của Internet

 Trong mạng thế hệ mới, tất cả ñều nối trực tiếp vào
Internet

 Mobile phone, vehicle (Automobile, airplane, bus, 
bicycle), sensor, robot, clock, etc...

 Các chính sách routing hiện thời sẽ không còn thích
hợp

 Hình trạng mạng thường xuyên thay ñổi

 Cấp phát ñịa chỉ IP từ một ISP cơ sở sẽ có vấn
ñề
42
Khái niệm mới về phân cấp
Internet

 Kết nối là giữa các nút lá ()

 Cây kết nối có thể thay ñổi
Leaf
Addition of tree
＋
43
Sự cần thiết của mạng Ad 
hoc

 Do sự phát triển của các thiết bị

 PC, PDA, Sensor 

 Sự hỗ trợ của hạ tầng truyền thông di ñộng

 Các công nghệ không dây

 Mạng Ad hoc ñược sử dụng: 

 Sensor network, Cars network, road-to-vehicle 
network, Military network, Robot network
44
Các ứng dụng

 Ở các vùng thảm họa

 Mạng robot

 AIBO, SDR3X, ASIMO

 Personal area network (PAN)

 Giao thông

 Mạng Car-to-car

 Mạng Road-to-car

 Trong quân ñội

 Liên lạc giữa các thành
viên, thiết bị, khí tài

 Mạng cảm biến

 Thu thập thông tin về môi
trường
45
Tóm tắt về mạng ad hoc

 Hỗ trợ nhiều thiết bị

 Có khả năng tính toán và truyền thông

 PDA, laptop, mobile phone, sensor, automobile, etc.

 Hình trạng mạng thay ñổi

 Không có router tĩnh, các nút ñều tham gia vào quá trình
chọn ñường

 Là một dạng của khái niệm “Mạng tự trị” -
autonomous 

 Tự ñộng thiết lập chọn ñường

 Tự ñộng cấu hình ñịa chỉ, etc.
46
Mạng cáp quang thế hệ mới

 Là mạng trục của Internet tương lai

 SONET, SDH

 WDM, DWDM

 IP over WDM

 
47
Acknowledgement

 This course materials contains charts and texts 
provided by Keio University, Japan