Nếu bạn đã từng lên mạng, bạn có thể đã nghe thuật ngữ 'Địa chỉ IP'. Địa chỉ IP, hay địa chỉ Giao thức Internet, là một mã định danh duy nhất cho mỗi thiết bị kết nối với Internet. Nó giúp các thiết bị định vị và giao tiếp với nhau, giống như cách một địa chỉ nhà giúp bạn tìm một ngôi nhà cụ thể.
Loại địa chỉ IP phổ biến nhất là IPv4, được tạo ra vào những năm 1980. Nó đã là tiêu chuẩn trong nhiều thập kỷ, nhưng khi ngày càng nhiều người và thiết bị kết nối với Internet, chúng ta đang hết các địa chỉ IPv4 có sẵn.
Để giải quyết tình trạng thiếu này, một phiên bản mới gọi là IPv6 được phát triển. IPv6 được thiết kế để thay thế IPv4 và cung cấp một lượng địa chỉ lớn hơn nhiều. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các đặc tính của IPv4, so sánh nó với IPv6, thảo luận về các lợi ích của IPv6, và hiểu tại sao quá trình chuyển từ IPv4 sang IPv6 mất nhiều thời gian.
IPv4 là gì và Các Vấn đề của Nó là gì?
Như tôi đã đề cập, Internet Protocol Version 4, hay IPv4, là loại địa chỉ IP được sử dụng rộng rãi nhất. Phiên bản giao thức này sử dụng sơ đồ địa chỉ 32-bit cho phép khoảng 4,29 tỷ địa chỉ IP duy nhất.
Điều này là vì mỗi bit của địa chỉ 32-bit có thể có hai giá trị là 0 hoặc 1, nghĩa là có 2^32 địa chỉ duy nhất có thể, hay con số được đề cập ở trên, 4,29 tỷ.
Tuy nhiên, so sánh con số đó với số lượng người dùng Internet từ khi nó ra đời vào những năm 1980, dễ dàng hiểu được tại sao chúng ta đang thiếu hụt các địa chỉ IPv4 duy nhất. Hơn nữa, một số địa chỉ này được dành riêng cho các mục đích cụ thể như mạng riêng (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, và 192.168.0.0/16), các địa chỉ multicast, và các trường hợp sử dụng đặc biệt khác, làm giảm thêm các địa chỉ duy nhất có sẵn.
Ngoài ra, trong IPv4, phân mảnh gói tin (chia nhỏ các gói dữ liệu thành các gói nhỏ hơn phù hợp với đường dẫn mạng) được xử lý bởi các bộ định tuyến, tăng tải cho mạng và có khả năng làm chậm truyền dữ liệu và theo đó là tốc độ mạng.
Cuối cùng, IPv4 yêu cầu phát sóng, nghĩa là dữ liệu được gửi đến tất cả các thiết bị trên mạng, bất kể những thiết bị đó có cần nó hay không, điều này làm tăng thêm tắc nghẽn mạng và gây ra các bất hiệu quả.
IPv6 là gì?
Bây giờ bạn đã hiểu rõ về IPv4, IPv6 là gì? Mặc dù IPv6 được phát triển không lâu sau IPv4 vào năm 1998, vì IPv4 vẫn đủ để đáp ứng nhu cầu IP của chúng ta, có rất nhiều thời gian để làm việc và phát triển IPv6 cho đến khi nó cuối cùng được ra mắt vào năm 2012. Vào năm 2017, IPv6 trở thành tiêu chuẩn Internet, và từng bước, qua nhiều năm, nó đang được tích hợp vào mạng chung.
Mặc dù vậy, IPv6 vẫn chưa trở thành xu hướng chính, nhưng chúng ta sẽ thảo luận tại sao nó mất nhiều thời gian như vậy sau này. Quay lại chủ đề chính: IPv6 là gì? Như bạn có thể đã đoán, IPv6 viết tắt của Internet Protocol Version 6. Mục tiêu chính đằng sau việc tạo ra IPv6 là giải quyết sự cạn kiệt các địa chỉ IPv4 duy nhất.
Để đạt được điều đó, IPv6 sử dụng địa chỉ 128-bit, điều này có nghĩa là tương tự như IPv4, có hai biến số cho mỗi bit trong địa chỉ đó, và vì nó dài 128 bit, điều đó dẫn đến 2^128 hoặc 340 decillion (34 theo sau là 37 chữ số 0) địa chỉ duy nhất.
Để đặt con số vô lý này vào quan điểm, nếu bạn tạo ra 1 tỷ địa chỉ IPv6 mỗi giây, sẽ mất hơn 10 triệu năm để cạn kiệt không gian địa chỉ, lâu hơn 700 lần tuổi hiện tại của vũ trụ (13,8 tỷ năm).
Cần nói rằng chúng ta sẽ không cạn kiệt loại địa chỉ IP này khi IPv6 đã được triển khai. Ngoài việc đề phòng cho nhu cầu trong tương lai của Internet of Things (IoT), như các thiết bị di động và thiết bị nhà thông minh, những thứ đó đều cần một địa chỉ IP, IPv6 còn đi kèm với nhiều lợi ích khác.
IPv4 so với IPv6
Với các câu hỏi như "IPv4 là gì?" và "IPv6 là gì?" đã được trả lời, hãy thảo luận về IPv4 so với IPv6 và sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6.
IPv4 và IPv6 là những phiên bản Internet Protocol thiết yếu phục vụ để xác định các thiết bị trên mạng, và cả hai đều sử dụng Định tuyến giữa các miền không lớp (CIDR) để quản lý địa chỉ hiệu quả. CIDR cải tiến hệ thống dựa trên lớp truyền thống bằng cách cho phép các quản trị viên mạng phân bổ địa chỉ IP linh hoạt hơn, điều chỉnh độ dài tiền tố để phù hợp với nhu cầu mạng cụ thể. Ví dụ, trong IPv4, một địa chỉ như 192.168.1.0/24 cho biết rằng 24 bit được sử dụng cho mạng, để lại 8 bit cho các địa chỉ host, cho phép có 256 địa chỉ duy nhất. Tương tự, trong IPv6, một địa chỉ như 2001:db8::/64 chỉ định 64 bit đầu tiên cho mạng, cho phép số lượng rất lớn các địa chỉ tiềm năng cho các thiết bị. Bằng cách sử dụng CIDR, cả IPv4 và IPv6 đều có thể tối ưu hóa việc sử dụng không gian địa chỉ, đơn giản hóa định tuyến, và đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng của Internet, khiến chúng trở thành điều quan trọng đối với cơ sở hạ tầng mạng hiện đại.
Sự khác biệt chính giữa IPv4 và IPv6 là IPv6 cung cấp số lượng lớn các địa chỉ IP có sẵn, đó là mục tiêu chính của sự phát triển của nó. Tuy nhiên, loại địa chỉ IP này cũng giải quyết tất cả các vấn đề của tiền thân của nó. Trước hết, bạn có thể yên tâm về bảo mật IPv6 vì IPsec được tích hợp như một phần cốt lõi của giao thức, cho phép bảo vệ tốt hơn chống lại các cuộc tấn công mạng như người đứng giữa hoặc các cuộc tấn công sniffing gói tin.
Về việc phân mảnh gói tin được xử lý bởi các bộ định tuyến khi sử dụng IPv4, trong IPv6, phân mảnh được xử lý bởi thiết bị gửi, giảm độ phức tạp và chi phí chung cho bộ định tuyến và cải thiện hiệu quả.
IPv6 cũng tiết kiệm chi phí, vì bạn không còn cần các máy chủ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) để gán loại địa chỉ IP này như bạn làm với IPv4. Điều này là vì IPv6 hỗ trợ SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration), cho phép các thiết bị tự động tạo các địa chỉ IP của chúng dựa trên mạng mà chúng kết nối mà không cần máy chủ DHCP.
Một sự khác biệt khác giữa IPv4 và IPv6 là phát sóng của IPv4, dẫn đến tắc nghẽn mạng và bất hiệu quả. IPv6 loại bỏ vấn đề này thông qua multicasting, gửi dữ liệu chỉ đến các thiết bị cụ thể cần nó. Điều này làm cho IPv6 trở thành loại địa chỉ IP linh hoạt hơn và hiệu quả hơn, đặc biệt là đối với các công ty và doanh nghiệp có số lượng thiết bị lớn.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, IPv6 có một lợi thế đáng kể so với IPv4 là nó không cần Network Address Translation (NAT). Tính năng này được thêm vào IPv4 do thiếu hụt loại địa chỉ IP này, cho phép nhiều thiết bị trên mạng riêng chia sẻ một địa chỉ IPv4 công cộng.
Mặc dù điều đó là cần thiết cho IPv4, nó cũng làm giảm tính minh bạch, tăng độ phức tạp và can thiệp vào các ứng dụng yêu cầu kết nối end-to-end. Tuy nhiên, với số lượng địa chỉ IP khổng lồ, IPv6 không cần NAT, mang lại kết nối nhanh hơn và đáng tin cậy hơn cho trò chơi trực tuyến, Voice over IP (VoIP) và hội nghị video.
Để tìm hiểu sâu hơn về IPv4 và IPv6, bao gồm định dạng địa chỉ, phạm vi, lớp, mặt nạ con mạng, và các khái niệm liên quan khác, hãy xem tài liệu tham khảo toàn diện này: [Liên kết đến PDF]
Tại Sao Chúng Ta Không Sử Dụng IPv6 Ngày Nay?
Mặc dù những ưu điểm của IPv6 so với IPv4 khá rõ ràng, nhưng điều này đặt ra một câu hỏi: tại sao chúng ta vẫn chưa chuyển sang IPv6? Thực ra, không dễ để chuyển toàn bộ Internet từ loại địa chỉ IP này sang loại khác. Tuy nhiên, có rất nhiều lý do khác, nên hãy cùng tìm hiểu!
Chi phí Cơ sở hạ tầng
Vấn đề với bất kỳ loại thay đổi nào, đặc biệt là ở quy mô này, là chi phí. Chuyển từ IPv4 sang IPv6 cũng không ngoại lệ; hầu như mọi hệ thống - máy chủ, bộ định tuyến, bộ chuyển mạch, v.v. - đều được thiết kế để hỗ trợ IPv4. Mặc dù hầu hết các hệ thống mới hiện hỗ trợ IPv6, nhưng các công ty và Nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) chủ yếu không muốn nâng cấp cơ sở hạ tầng của họ để hỗ trợ đầy đủ IPv6 cho đến khi thực sự cần thiết, khi họ bị buộc phải làm như vậy theo quy định.
Ví dụ, một trong những nhà cung cấp ISP lớn nhất ở Mỹ mất hơn sáu năm để tích hợp đầy đủ IPv6 và, mặc dù Comcast không công bố các con số tài chính, nhưng họ báo cáo những cuộc cải tạo lớn lao cơ sở hạ tầng của họ.
Tương Thích và Hệ Thống Cũ
Một vấn đề chính cản trở việc chuyển từ IPv4 sang IPv6 là một phần lớn cơ sở hạ tầng mạng toàn cầu được xây dựng trước khi IPv6 ra đời và chạy trên các hệ thống cũ. Ngoài cơ sở hạ tầng, nhiều ứng dụng và phần mềm cũng được xây dựng trên IPv4 và chưa hỗ trợ IPv6, khiến cho việc thay đổi trở nên không thuận lợi hơn nhiều.
Tuy vậy, chúng ta đã phát triển nhiều giải pháp thay thế cho tình trạng cạn kiệt địa chỉ IP với IPv4 thông qua cấp phát địa chỉ IP động, NAT và các phương pháp khác để tái sử dụng loại địa chỉ IP IPv4. Điều này cũng khiến hầu hết các công ty và ISP chậm chạp trong việc chuyển sang IPv6 vì, theo một cách nào đó, nó vẫn hoạt động.
Từng Bước Nhưng Chắc Chắn
Mặc dù lý do mà tôi đã nêu trước đây, chúng ta đang dần dần áp dụng IPv6 vào hệ thống của mình; tuy nhiên, tiến độ hơi chậm. Một trong những giải pháp tạm thời cho chi phí thời gian và tài chính khi chuyển sang loại địa chỉ IP IPv6 là phương pháp dual-stack, trong đó, cho đến nay, hầu hết các mạng và thiết bị hoạt động theo phương pháp dual-stack, nghĩa là chúng hỗ trợ cả loại địa chỉ IP IPv4 và IPv6.
Mặc dù điều này hơi tăng thêm độ phức tạp, nhưng đó là một cách hiệu quả để tiếp tục sử dụng IPv4 đồng thời từ từ áp dụng IPv6. Tuy thế, độ phức tạp và chi phí duy trì các môi trường dual-stack chỉ khả thi đối với các nước quyền lực hơn, có nhiều tài nguyên hơn như Mỹ và Nhật Bản, những nước đã đạt hoặc sắp tới 50% adoption mạng IPv6.
Tuy nhiên, ngay cả những nước như Anh và Tây Ban Nha cũng chỉ có khoảng 30% và 2,5% adoption IPv6 tương ứng, chứ chưa nói đến các nước khác có ít tài nguyên hơn.
Suy nghĩ cuối cùng
Cuối cùng, mọi công ty và ISP không thể tránh khỏi phải chuyển sang IPv6 vì AFRINIC (sổ đăng ký IP của châu Phi), cơ quan đăng ký IP toàn cầu cuối cùng, đang cạn kiệt các địa chỉ IPv4 cấp cao nhất. Sớm hay muộn, thậm chí các giải pháp thay thế như NAT và tái sử dụng địa chỉ IP cũng sẽ không đủ để đáp ứng nhu cầu địa chỉ IP của chúng ta.
Tính đến năm 2023, 40% người dùng Google toàn cầu truy cập dịch vụ của nó thông qua IPv6, tăng dần từ chỉ 10% năm 2016. Nếu bạn cũng muốn sẵn sàng cho tương lai hoặc chỉ muốn có kết nối nhanh hơn và đáng tin cậy hơn, Cloudzy cung cấp gói IPv6 VPS tốt nhất, giá cả phải chăng nhất. Với IPv6 VPS của chúng tôi, bạn cũng nhận được một subnet /64 miễn phí; tức là một pool địa chỉ IP gồm 18.446.744.073.709.551.616 địa chỉ IPv6 duy nhất của riêng bạn!
Nếu bạn lo lắng về tính tương thích, bạn có thể thêm IPv4 để làm cho IPv6 VPS của bạn hỗ trợ cả hai giao thức chỉ với giá một đô la mỗi tháng. Bạn có thể kiểm tra VPS IPv6 của Cloudzy giá cả ở đây!
Các câu hỏi thường gặp
IPv4 là gì, và IPv6 là gì?
IPv4 và IPv6 là hai phiên bản khác nhau của Internet Protocol. Một địa chỉ Internet Protocol hay địa chỉ IP định nghĩa cách một thiết bị kết nối với Internet định vị, tương tác và giao tiếp với một thiết bị khác cũng được kết nối với Internet. Trong khi IPv4 đang dần hết các địa chỉ IP duy nhất, IPv6 là phiên bản mới nhất của Internet Protocol và cung cấp số lượng địa chỉ IP gần như không giới hạn.
IPv6 có những ưu điểm gì so với IPv4?
IPv6 cung cấp khoảng 340 undecillion (34 theo sau 37 số 0) địa chỉ duy nhất, tính bảo mật tích hợp IPv6 với IPsec bắt buộc, giảm độ phức tạp với SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) thay vì DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) của IPv4, và hiệu suất tốt hơn cùng độ trễ thấp hơn với multicasting và loại bỏ NAT.
IPv4 và IPv6 có thể cùng tồn tại trên cùng một mạng không?
Có, mạng có thể được thiết lập theo một cách cụ thể gọi là chế độ dual-stack, trong đó cả IPv4 và IPv6 chạy đồng thời để hệ thống của bạn tương thích với tất cả mạng đồng thời giúp bạn chuyển đổi dần sang IPv6. Bạn có thể có riêng một VPS dual-stack chỉ với thêm một đô la mỗi tháng cho IPv6 VPS từ Cloudzy tại giá rẻ nhất tại đây!
