Điểm khác biệt giữa IPv4 và IPv6 là gì?
IPv4 và IPv6 là hai phiên bản của hệ thống địa chỉ Giao thức Internet (IP). IP là một tập hợp các quy tắc giao tiếp để trao đổi dữ liệu qua internet. Về bản chất, internet là một tập hợp gồm hàng tỷ thiết bị chia sẻ dữ liệu với nhau thông qua các công nghệ kết nối mạng. IP sử dụng hệ thống đánh số để cung cấp cho mỗi thiết bị được kết nối một số nhận dạng hoặc địa chỉ duy nhất. IPv4 sử dụng định dạng địa chỉ 32 bit và có thể chứa hơn 4 tỷ không gian địa chỉ. Sự mở rộng của hệ thống internet và Internet vạn vật (IoT) đang cho thấy phạm vi địa chỉ của IPv4 không đủ đáp ứng nhu cầu. Do đó, IPv4 đang bị IPv6 loại bỏ dần. IPv6 sử dụng định dạng địa chỉ 128 bit và có thể chứa hơn 1x1036 địa chỉ.
Điểm tương đồng giữa IPv4 và IPv6 là gì?
Chức năng chính của cả IPv4 và IPv6 là gửi và nhận dữ liệu qua internet, được định tuyến đến thiết bị chính xác, độc lập với cơ sở hạ tầng mạng cơ bản. Định tuyến hay nhận dạng lưu lượng gói là công nghệ chính cho tất cả các giao tiếp internet. Các phần sau đây trình bày một số điểm tương đồng.
Hệ thống đặt tên được chỉ định
Giống như mỗi quốc gia trên thế giới có một tên duy nhất, IPv4 và IPv6 cũng được thiết kế để trở thành một cách đặt tên hoặc nhận dạng duy nhất cho mọi thiết bị trên internet. Trong đó bao gồm máy tính, điện thoại di động và các thiết bị mạng IoT.
Giao thức cốt lõi
Cả IPv4 và IPv6 đều là một phần trong bộ giao thức có tên Giao thức điều khiển truyền nhận/Giao thức Internet (TCP/IP). Các giao thức này điều chỉnh khuôn khổ hoạt động tiêu chuẩn cho internet kể từ đầu những năm 1980. Bộ TCP/IP cũng bao gồm Giao thức dữ liệu người dùng (UDP). Mặc dù có tên IP phiên bản bốn nhưng IPv4 là giao thức internet đầu tiên. Tương tự, IPv6 lần đầu tiên được chỉ định vào năm 1995 nhưng mãi đến năm 2017 mới được phát hành như một tiêu chuẩn internet hay một phần của bộ TCP/IP.
Truyền dữ liệu không kết nối
IPv4 và IPv6 là các giao thức không kết nối, sử dụng định tuyến đa gói để tách dữ liệu thành các khối nhỏ hơn để gửi qua internet. IPv4 và IPv6 xác định đường dẫn mà mỗi gói này đi qua, có nghĩa là các gói từ cùng một mẩu dữ liệu có thể đi theo các tuyến lưu lượng truy cập internet khác nhau trên internet. Các gói được ghép lại theo đúng thứ tự trên thiết bị nhận. Quy trình này được thực hiện bởi TCP hoặc UDP tại Lớp truyền tải trong mô hình OSI.
Điểm khác biệt chính: IPv4 so với IPv6
Các gói IPv4 và IPv6 có cấu tạo khác nhau, trong đó IPv6 có các tiêu đề khác và tổng thể không gian tiêu đề ngắn hơn. IPv6 cũng cung cấp các gói tiêu đề riêng biệt như một tính năng để mở rộng các tùy chọn định tuyến. Sau đây là ba điểm khác biệt chính từ góc độ người dùng.
Không gian địa chỉ
Không gian địa chỉ đầy đủ của IPv4 là 2³² hay 4.294.967.296 địa chỉ IP. IPv6 có không gian địa chỉ cao hơn đáng kể là 2¹²⁸ hay 3.403×10³, hoặc 340.282.366.920.938.000.000.000.000.000.000.000.000 địa chỉ IP không trùng lặp. Từ tiếng Anh, số này được dịch thành khoảng 340 mười lũy thừa sáu mươi sáu, 300 mười lũy thừa sáu mươi.
Trong số các địa chỉ internet IPv4, có khoảng 588 triệu địa chỉ IP đặt trước, phần còn lại được cung cấp công khai. Do các thiết bị internet gia tăng nên các địa chỉ internet IPv4 chưa được phân bổ đã cạn kiệt vào năm 2011. Mặc dù IPv6 giải quyết được vấn đề không gian địa chỉ cạn kiệt này nhưng cách khắc phục hiện tại là trừu tượng hóa bằng cách xếp lớp các hệ thống địa chỉ khác, chẳng hạn như Dịch địa chỉ mạng (NAT) lên trên IPv4.
IPv6 cũng có một số lượng lớn các địa chỉ IP đặt trước. Tuy nhiên, với không gian địa chỉ tổng thể lớn hơn nhiều thì đây không phải là một con số đáng kể để so sánh. Với các ước tính hiện tại, không gian địa chỉ là vô tận.
Đặt tên
Trong IPv4, tên địa chỉ được biểu diễn bằng một địa chỉ dạng số gồm bốn chữ số thập phân (trong phạm vi 0-255), mỗi số đại diện cho tám bit, được phân tách bởi ba dấu chấm:
197.0.0.1
Trong IPv6, tên địa chỉ được biểu diễn bằng tám số hệ thập lục phân được tạo thành từ các chữ số (0-9) và chữ cái (A-F), mỗi chữ số đại diện cho bốn bit, được phân tách bằng dấu hai chấm:
2600:1400:d:5a3::3bd4
Nhiều số không trong một nhóm có thể được nén thành một khối hai chấm trống.
Các loại giao tiếp
Để cải thiện hiệu quả truyền thông, cả IPv4 và IPv6 đều hỗ trợ các loại địa chỉ khác nhau để một thiết bị có thể giao tiếp đồng thời với nhiều thiết bị trong một mạng. IPv4 hỗ trợ địa chỉ một-một (truyền đơn hướng (unicast)), một-tất cả (truyền phát) và một-nhiều (truyền đa hướng (multicast)) với định tuyến đa gói. Ngoài ra, IPv6 hỗ trợ địa chỉ truyền đơn hướng (unicast), truyền đa hướng (multicast) và truyền chọn lọc (anycast) với định tuyến đa gói. Trong giao tiếp truyền chọn lọc (anycast), các gói dữ liệu được gửi từ một người gửi đến người nhận gần nhất trong số nhiều người nhận dùng chung địa chỉ truyền chọn lọc (anycast). “Gần nhất được xác định bởi các giao thức định tuyến tính đường dẫn ngắn nhất hoặc chi phí thấp nhất để đến đích.
IPv6 cải thiện dựa trên IPv4 như thế nào?
IPv6 vốn hoạt động hiệu quả hơn IPv4 vì IPv4 cần có Dịch địa chỉ mạng (NAT) để hoạt động như mong đợi. Các công cụ dịch này được cài đặt trong các mạng để thổi phồng không gian địa chỉ của IPv4 một cách giả tạo. Điều này có nghĩa là các gói có thể định tuyến đến đúng thiết bị, mặc dù số lượng địa chỉ IP độc lập đã cạn kiệt từ lâu. Với IPv6 thì không cần NAT nữa, do đó loại bỏ chi phí hiệu năng của hoạt động dịch thuật. Sau đây là một số cải tiến khác của IPv6.
Tự động cấu hình
Với IPv4, cần có máy chủ Giao thức cấu hình máy chủ động (DHCP) để xử lý việc gán địa chỉ IP và xác định các máy được kết nối với mạng. IPv6 sử dụng Tự động cấu hình địa chỉ phi trạng thái (SLAAC), trong đó thiết bị có thể tự động cấu hình địa chỉ của riêng mình mà không cần một bên ngoài hoặc giao thức bên ngoài. Do loại bỏ nhu cầu về DHCP nên cũng giảm lưu lượng truy cập tổng thể trên mạng.
Xác định tuyến đường
IPv6 có các tính năng giúp định tuyến qua internet hiệu quả hơn IPv4. Trong đó bao gồm loại bỏ NAT, đơn giản hóa các tiêu đề định tuyến, Giao thức khám phá vùng lân cận (NDP), địa chỉ phân cấp và mạng con, cũng như tổng hợp tuyến.
Bảo mật
IPv6 giúp giao thức có khả năng bảo mật cao hơn so với IPv4. Trong đó bao gồm Bảo mật giao thức Internet (IPsec) làm tiêu chuẩn, khả năng bao gồm các phần mở rộng về quyền riêng tư và các giao thức định tuyến an toàn khác như OSPFv3.
Khi nào bạn nên sử dụng IPv6 thay vì IPv4?
Mặc dù IPv6 có những cải tiến so với IPv4 nhưng hầu hết mạng internet vẫn chạy trên IPv4. Vì cơ sở hạ tầng cũ chạy IPv4 nên việc cập nhật lên IPv6 có thể là một quá trình di chuyển phức tạp và tốn kém. Tuy nhiên, IPv6 đang trở thành tiêu chuẩn trong các ngành công nghiệp đem lại lợi ích cho kết nối mạng hiện đại, như với ISP và sản xuất di động hoặc IoT.
Đối với các tổ chức muốn xây dựng cơ sở hạ tầng mạng hiện đại, đặc biệt là với các yêu cầu IoT và vi dịch vụ phức tạp, thì việc xây dựng lấy IPv6 làm mặc định là một quyết định kiến trúc sáng suốt. Tương tự, IPv6 có thể đảm bảo tính bền vững của mạng tương lai cho các tổ chức toàn cầu quy mô lớn đang gặp khó khăn với việc quản lý chi phí IPv4 và giải quyết tình trạng cạn kiệt.
Tóm tắt điểm khác biệt: IPv4 so với IPv6
| IPv4 |
IPv6 |
|
| Đó là gì? |
Giao thức Internet phiên bản bốn |
Giao thức Internet phiên bản sáu |
| Kích thước địa chỉ |
32 bit hoặc 232 địa chỉ IP |
128 bit hoặc 2128 địa chỉ IP |
| Tiêu chuẩn đặt tên |
Địa chỉ IP dạng số. Bốn lô gồm ba chữ số, được phân tách bằng dấu chấm. 197.0.0.1 |
Địa chỉ gồm chữ và số. Tám lô gồm bốn ký tự số hệ thập lục phân, được phân tách bằng dấu hai chấm. 2600:1400:d:5a3::3bd4 |
| Địa chỉ loopback |
127.0.0.1 |
::1 |
| Yêu cầu dịch địa chỉ |
Có, thông qua Dịch địa chỉ mạng (NAT) |
Không |
| Địa chỉ gói |
Truyền đơn hướng (unicast), truyền phát và truyền đa hướng (multicast) |
Truyền đơn hướng (unicast), truyền đa hướng (multicast) và truyền chọn lọc (anycast) |
| Cấu hình địa chỉ |
Cấu hình thủ công và DHCP |
Tự động cấu hình trên thiết bị thông qua Tự động cấu hình địa chỉ phi trạng thái (SLAAC). DHCPv6 cũng được hỗ trợ cho các kết nối có trạng thái. |
| Kích thước tiêu đề |
Có thể thay đổi; 20 byte, có thể tăng lên đến 60 byte khi thêm các trường và cờ tùy chọn |
Cố định; 40 byte. Các tiêu đề mở rộng riêng biệt có kích thước khác nhau. |
| Giá trị tổng kiểm tiêu đề |
Có |
Không |
| Phần bổ sung tùy chọn |
Hỗ trợ hạn chế cho các biện pháp kiểm soát tùy chọn |
Có sẵn nhiều tiêu đề mở rộng để tăng cường định tuyến, phân mảnh, chất lượng dịch vụ, v.v. |
| Bảo mật |
Che mặt nạ địa chỉ IP để ẩn tám bit cuối cùng trong địa chỉ |
Phần mở rộng bảo mật IP sử dụng địa chỉ tạm thời ngẫu nhiên |
| Phân mảnh |
Được xử lý bởi bộ định tuyến |
Được xử lý bởi người truyền dữ liệu |
| Giải pháp DNS |
Bản ghi |
Bản ghi AAAA |
| Hiệu quả định tuyến |
Được xử lý trong tiêu đề |
Được xử lý trong bảng định tuyến |
| Hỗ trợ di động |
Yêu cầu IP di động |
Tích hợp sẵn |
AWS có thể hỗ trợ các yêu cầu về IPv4 và IPv6 của bạn như thế nào?
Đám mây riêng ảo của Amazon (Amazon VPC) giúp bạn cung cấp một phần bị cô lập hợp lý của Đám mây AWS, tại đó bạn có thể khởi chạy các tài nguyên AWS trong một mạng ảo do bạn xác định. Bạn có toàn quyền kiểm soát môi trường kết nối mạng ảo của mình, bao gồm lựa chọn dải địa chỉ IP của riêng bạn, tạo các mạng con cũng như cấu hình các bảng định tuyến và cổng mạng.
Tính năng IPv6 trên AWS của Amazon VPC giúp bạn lưu trữ các ứng dụng trong môi trường kết nối mạng ảo thực thi cả hai giao thức (IPv4 và IPv6) và chỉ thực thi giao thức IPv6. Bạn có thể cung cấp kết nối qua IPv6 trên Amazon VPC, cũng như đến nối với internet. Các khả năng trong môi trường chỉ thực thi giao thức IPv6 của chúng tôi bao gồm:
- Các mạng con chỉ thực thi giao thức IPv6 và phiên bản EC2.
- Các cổng NAT hỗ trợ chuyển đổi từ IPv6 sang IPv4.
- Bộ cân bằng tải linh hoạt với mục tiêu IPv6.
- Hỗ trợ Amazon EKS IPv6.
Xây dựng các kiến trúc có khả năng điều chỉnh quy mô cao trên IPv6, trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích ngược với khối lượng công việc IPv4 hiện có của bạn. Bắt đầu sử dụng IPv6 trên AWS bằng cách tạo tài khoản ngay hôm nay.
