IPv4 và IPv6 – So sánh hai giao thức mạng trên Internet

IPv4 và IPv6 – So sánh hai giao thức mạng trên Internet

Máy tính và các thiết bị có thể giao tiếp qua internet là nhờ Giao thức Internet – Internet Protocol (IP).

Hiện tại, có hai phiên bản IP – IPv4 và IPv6 . Cả hai đều được sử dụng để gắn nhãn các thiết bị được kết nối mạng. Nhưng chúng khác nhau ở một số khía cạnh.

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6 và tương lai của từng giao thức mạng.

Giao thức Internet là gì?

Giao thức Internet (IP -Internet Protocol) là một tập hợp các quy tắc chịu trách nhiệm định tuyến dữ liệu qua các mạng và đưa chúng đến đúng đích.

Khi gửi dữ liệu qua mạng, máy tính sẽ chia thông tin thành các bit được gọi là gói dữ liệu , giúp quá trình truyền dữ liệu nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Mỗi gói dữ liệu chứa cả địa chỉ IP của nguồn và đích. Địa chỉ IP là một số nhận dạng duy nhất được gán cho tất cả các thiết bị được kết nối với internet hoặc mạng máy tính.

Tương tự như cách bạn cần địa chỉ gửi thư để gửi thư, một thiết bị cũng cần địa chỉ IP chính xác để gửi thông tin qua mạng.

Dưới đây là một ví dụ về địa chỉ IP có thể trông như thế nào:

212.1.212.62

Địa chỉ IP được phân phối bởi Cơ quan cấp số được ấn định trên InternetInternet Assigned Numbers Authority (IANA), một tổ chức ở Hoa Kỳ chịu trách nhiệm quản lý nhóm địa chỉ IP.

Lưu ý rằng địa chỉ IP khác với tên miền, là địa chỉ trang web dễ nhớ hơn địa chỉ IP dạng số.

IPv4 là gì?

IPv4 là một giao thức phổ biến trong truyền đưa dữ liệu. Nó được phát triển như một giao thức không kết nối (connectionless), tức là truyền các gói dữ liệu mà không cần đảm bảo rằng thiết bị nhận sẵn sàng để nhận. Ưu điểm của phương pháp này là nó có thể gửi gói dữ liệu qua các đường khác nhau trong trường hợp lỗi router hoặc trục trặc các kết nối ở giữa.

IPv4 dựa trên mô hình best-effort, không đảm bảo hoàn toàn được chất lượng và gửi thành công hay không. IPv4 rất linh hoạt, có thể cấu hình tự động hay thủ công với nhiều thiết bị khác nhau, tùy vào từng loại mạng khác nhau.

Phiên bản IP này sử dụng địa chỉ 32 bit , định dạng mà hầu hết mọi người đều quen thuộc khi nói về địa chỉ IP. Địa chỉ IPv4 bao gồm bốn số thập phân, được phân tách bằng ba dấu chấm, nằm trong khoảng từ 0 đến 255, chẳng hạn như:

192.0.2.146

Không gian địa chỉ 32 bit có thể cung cấp khoảng 4,3 tỷ địa chỉ. Tuy nhiên, một số lớn trong số các địa chỉ này được giữ cho các mạng riêng tư và không có sẵn để sử dụng công khai.

IPv6 là gì?

Internet Protocol version 6 (IPv6) là phiên bản IP mới hơn, còn được gọi là Internet Protocol Next Generation (IPng) (Giao thức thế hệ tiếp theo).

Nó hoạt động tương tự như (IPv4), cung cấp các địa chỉ duy nhất cho tất cả các thiết bị được kết nối với internet. Tuy nhiên, không giống như IPv4, IPv6 sử dụng địa chỉ 128 bit thay vì định dạng địa chỉ 32 bit.

Không gian địa chỉ 128-bit cung cấp khoảng 340 triệu địa chỉ hoặc gấp 1,028 lần địa chỉ so với IPv4.

Địa chỉ IPv6 chứa cả số và chữ cái. Nó được viết bằng tám nhóm số thập lục phân có bốn chữ số, được phân tách bằng dấu hai chấm.

Đây là một ví dụ về địa chỉ IPv6:

2001: db8: 3333: 4444: CCCC: DDDD: EEEE: FFFF

Ngoài nhiều địa chỉ IP hơn, IPv6 cũng có header đơn giản hơn IPv4. Header IP là siêu thông tin ở đầu gói IP.

Tiêu đề của IPv6 đi kèm với một định dạng mới được thiết kế để giảm thiểu chi phí tiêu đề, giúp xử lý gói tin hiệu quả hơn.

Một sự khác biệt khác giữa IPv4 và IPv6 là IPv6 loại bỏ nhu cầu Biên dịch địa chỉ mạng – Network Address Translation ( NAT ), trực tiếp kết nối end-to-end ở lớp IP.

Nó cũng làm cho các dịch vụ như Giao thức thoại qua Internet ( VoIP ) và Chất lượng dịch vụ (QoS) dễ thực hiện và triển khai hơn.

Tại sao chúng ta cần hai phiên bản IP?

Mặc dù số lượng địa chỉ IPv4 tối đa có vẻ rất nhiều, nhưng nó không đủ để chứa tất cả các thiết bị được kết nối trên toàn thế giới, đặc biệt là với sự gia tăng của các thiết bị Internet of Things ( IoT ).

Đó là lý do tại sao IPv6 ra đời để đáp ứng nhu cầu về nhiều địa chỉ internet hơn. Tuy nhiên, khi thế giới bắt đầu hướng tới giao thức này, việc sử dụng IPv4 vẫn cần thiết.

Nhiều nhà cung cấp nội dung lớn như Facebook và Netflix hiện có thể truy cập qua IPv6. Nhưng chỉ có 19,1% trong số mười triệu trang web hàng đầu của Alexa có thể truy cập được qua giao thức này, cho thấy vẫn còn một chặng đường dài để áp dụng IPv6 đầy đủ.

Sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6 là gì?

Bây giờ bạn đã biết một số chi tiết về hai giao thức, đã đến lúc xem sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6.
Hãy cùng xem bảng so sánh dưới đây.

Điểm khác biệt IPv4 IPv6
Khả năng tương thích với các thiết bị di động Địa chỉ sử dụng ký hiệu dấu thập phân, không phù hợp với mạng di động Địa chỉ được phân tách bằng dấu hai chấm – thập lục phân. Giúp cho nó tương thích tốt hơn với các mạng di động
Ánh xạ Address Resolution Protocol dùng để ánh xạ đến các địa chỉ MAC Neighbor Discovery Protocol dùng để ánh xạ đến địa chỉ MAC
DHCP Khi kết nối mạng, clients được yêu cầu tiếp cận với DHCP Clients được cung cấp địa chỉ, không cần phải liên hệ bắt buộc với máy chủ nào khác
Bảo mật IP Tùy chọn Bắt buộc
Các trường tùy chọn Không. Thay vào đó là các tiêu đề tiện ích mở rộng.
Quản lý nhóm mạng con cục bộ Sử dụng Internet Group Management Protocol (GMP) Sử dụng Multicast Listener Discovery (MLD)
Phân giải IP thành MAC Broadcasting ARP Multicast Neighbor Solicitation
Cấu hình địa chỉ Thực hiện thủ công hoặc qua DHCP Sử dụng tự động cấu hình địa chỉ không trạng thái bằng ICMP hoặc DHCP6.
DNS Record Ở địa chỉ A Ở địa chỉ AAAA
Packet Header Không xác định được packet flow để xử lý QoS. Bao gồm cả các tùy chọn kiểm tra checksum. Flow Label Fields chỉ định luồng gói để xử lý QoS
Packet Fragmentation Cho phép từ các router truyền đến máy chủ Chỉ truyền được đến máy chủ
Kích thước gói Tối thiểu là 576 byte Tối thiểu là 1208 byte
Bảo mật Chủ yếu dựa vào tầng Ứng dụng Có giao thức Bảo mật riêng được gọi là IPSec
Tính di động và khả năng tương tác Các cấu trúc liên kết mạng tương đối hạn chế. Do đó, làm giảm tính di động và khả năng tương tác Cung cấp tính di động và khả năng tương tác được nhúng trong các thiết bị mạng
SNMP Hỗ trợ Không hỗ trợ
Address Mask Dùng cho mạng được chỉ định từ phần máy chủ Không được sử dụng
Address Features Network Address Translation được sử dụng, cho phép NAT một địa chỉ đại diện cho hàng ngàn địa chỉ non-routable. Direct Addressing là khả thi vì không gian địa chỉ rộng lớn.
Cấu hình mạng Được cấu hình thủ công hoặc với DHCP Cấu hình tự động
Giao thức định tuyến thông tin (RIP) Hỗ trợ Không hỗ trợ
Phân mảnh Được thực hiện trong quá trình routing. Được thực hiện bởi người gửi
VLSM Hỗ trợ Không hỗ trợ
Cấu hình Để giao tiếp với các hệ thống khác, một hệ thống mới phải được cấu hình Tùy chọn cấu hình
Số lớp Năm lớp (A-E) Không giới hạn lưu trữ địa chỉ IP
Loại địa chỉ Multicast, Broadcast và Unicat Anycast, Unicast và Multicast
Trường Checksum Không
Chiều dài Header 20 40
Số lượng Header field 12 8
Address method Địa chỉ số Địa chỉ chữ và số
Kích thước địa chỉ 32 bit IP address 128 bit IP address

Bảng cho thấy nhiều điểm khác biệt giữa hai giao thức này. Ví dụ: IPv6 hỗ trợ chế độ định tuyến gói anycast, một mô hình được sử dụng rộng rãi cho các sản phẩm mạng phân phối nội dung (CDN) nhằm đưa nội dung của họ đến gần hơn với người dùng cuối. Trong khi đó, IPv4 không đi kèm với tính năng này theo mặc định.

Bây giờ, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào việc so sánh IPv4 và IPv6 dựa trên hai khía cạnh quan trọng: tốc độ và bảo mật.

IPv4 và IPv6 – Bảo mật

IPv6 mang lại nhiều lợi thế hơn so với người tiền nhiệm của nó, chủ yếu là vì nó đi kèm với Bảo mật IP (IPSec), một nhóm giao thức bảo mật thông tin liên lạc mạng ở lớp IP.

IPSec có ba thành phần bảo mật các khía cạnh khác nhau của truyền thông mạng:

  • Tiêu đề xác thực – Authentication Headers (AH) – giúp mạng xác minh gói tin đến từ đâu và đường truyền có bị thay đổi hay không. Chúng cũng có thể ngăn tin tặc tạo các gói dữ liệu gian lận để chuyển phần mềm độc hại vào thiết bị hoặc ứng dụng.
  • Đóng gói mã hóa bảo mật – Encapsulating Security Payloads (ESP) – thêm mã hóa và một lớp xác thực khác để bảo vệ việc truyền dữ liệu.
  • Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP) – xác định các thuộc tính bảo mật mà hai thiết bị sẽ sử dụng để trao đổi dữ liệu.

Mặc dù IPSec cũng có thể được sử dụng trong IPv4, việc sử dụng nó phụ thuộc vào nhà cung cấp mạng và người dùng cuối. Ngoài ra, khung này sẽ không hoạt động trong giao tiếp dựa trên NAT.

Một lợi ích bảo mật khác của IPv6 là nó có thể chạy mã hóa đầu cuối và kiểm tra tính toàn vẹn , khiến các cuộc tấn công man-in-the-middle (MitM) trở nên khó khăn hơn.

IPv6 cũng sử dụng giao thức Secure Neighbor Discovery (SEND) , dẫn đến độ phân giải tên an toàn hơn . Điều này khiến những kẻ tấn công khó khăn hơn trong việc chuyển hướng lưu lượng truy cập giữa hai máy chủ hợp pháp và quan sát hoặc thao túng cuộc trò chuyện.

IPv6 có thể mang lại các giải pháp bảo mật tốt hơn IPv4, nhưng các tính năng bảo mật đó cũng phụ thuộc vào thiết kế và triển khai thích hợp của IPv6. Nó cũng cần thiết để kích hoạt tường lửa, hệ thống kiểm soát truy cập và phần mềm chống vi-rút.

IPv4 và IPv6 – Tốc độ

Nhà cung cấp dịch vụ bảo mật Sucuri đã chạy một loạt thử nghiệm trên các trang web hỗ trợ IPv4 và IPv6 và nhận thấy rằng cả hai đều cung cấp cùng tốc độ trong các kết nối trực tiếp.

Tuy nhiên, nhiều bằng chứng cho thấy IPv6 nhanh hơn IPv4 . Một trong số đó là nghiên cứu của Akamai , cho thấy những cải tiến về hiệu suất cho IPv6 so với IPv4 trong bốn mạng di động hàng đầu của Hoa Kỳ.

Trang chủ Akamai

Một quan điểm khác là quan sát của Bộ phận Kỹ thuật của Facebook , cho biết rằng truy cập Facebook qua IPv6 có thể nhanh hơn 10-15% so với sử dụng IPv4.

Sự khác biệt giữa IPv4 và IPv6 làm cho thứ hai nhanh hơn một chút là các kết nối IPv6 truy cập mạng trực tiếp . Mặc dù IPv4 có tiêu đề gói nhỏ hơn IPv6, nhưng nó phải đi qua các máy chủ NAT trạng thái để di chuyển trên web.

Tương lai của IPv4

Ngày nay chỉ có một số í địa chỉ IPv4 khả dụng. Ngay cả RIPE NCC , một trong những Regional Internet Registries (RIR), đã thông báo rằng họ đã hết địa chỉ IPv4 .

Tuy nhiên, IPv4 sẽ vẫn được sử dụng trên web trong tương lai gần trước khi chúng ta có thể tắt hoàn toàn. Dưới đây là một số lý do:

  • Thay thế thiết bị IPv4 rất tốn kém . Nâng cấp phần mềm và phần cứng được thiết kế để hoạt động với IPv4 rất tốn kém và mất thời gian.
  • Thiếu khả năng tương thích . Nhiều thiết bị và hệ thống cũ vẫn không tương thích với IPv6. Điều này có thể gây ra một số sự cố, bao gồm cả lỗi DNS .
  • Nhiều nhà khai thác mạng áp dụng phương pháp “wait and see” . Vì chi phí để chạy cả IPv4 và IPv6 hoặc triển khai dual-stack là cao, nhiều nhà khai thác mạng chọn duy trì trên IPv4 và đợi cho đến khi nhiều mạng hơn chuyển sang IPv6.
  • Cách sử dụng NAT. Công nghệ này mở rộng địa chỉ IPv4, vì nó cho phép người dùng phân phối một địa chỉ IP duy nhất trên hàng nghìn thiết bị với chi phí thấp.
  • Địa chỉ IPv4 được bán và sử dụng lại . Các doanh nghiệp và tổ chức cần địa chỉ IPv4 vẫn có thể mua chúng thông qua các nhà môi giới địa chỉ IPv4.

Thích ứng với IPv6

Mặc dù có vẻ dễ dàng gắn bó với IPv4 hơn, nhưng việc triển khai phiên bản này cũng có thể tốn kém vì giá của địa chỉ IPv4 được điều phối theo thị trường cung và cầu .

Ngoài ra, việc sử dụng NAT như một giải pháp thay thế cho IPv6 đi kèm với một số nhược điểm. Một trong số đó là NAT được phát triển như một công nghệ tạm thời, vì vậy nó có thể không hoạt động tốt với một số ứng dụng và giao thức.

Những vấn đề này chỉ ra rằng việc triển khai IPv6 là giải pháp khả thi duy nhất cho sự phát triển của internet.

Tin tốt là quá trình chuyển đổi sang IPv6 đã bắt đầu. Theo Google, việc áp dụng IPV6 trên toàn thế giới hiện ở mức 37%.

Khi ngày càng nhiều nhà cung cấp dịch vụ internet (ISP), nhà cung cấp dịch vụ di động và các doanh nghiệp lớn khác chuyển sang IPv6, số lượng trang web hỗ trợ IPv6 và người dùng nâng cấp phần mềm và thiết bị của họ cho IPv6 cũng đang tăng lên.

Quá trình chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 có thể tiến triển rất chậm do những lý do đã đề cập trước đó. Nhưng chúng ta có thể mong đợi việc triển khai nhanh hơn trong những năm tới.

Hostinger và IPv6

Để cung cấp hiệu suất tốt nhất cho khách truy cập, khách hàng hoặc nhân viên sử dụng thiết bị IPv6. Người dùng nên kiểm tra với nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ của họ xem dịch vụ của họ có hỗ trợ IPv6 hay không.

Nếu nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ web chỉ hỗ trợ IPv4 và một trong các địa chỉ IP của nhà cung cấp dịch vụ này bị tắt mạch(null) , các máy khách chia sẻ cùng một IP sẽ bị ảnh hưởng.

Tại Hostinger, người dùng lưu trữ sVPS có thể tránh hoàn toàn vấn đề này, vì chúng tôi cung cấp địa chỉ IPv6 duy nhất cho mọi trang web và khách hàng trên gói VPS.

Chúng tôi cũng điều hành cơ sở hạ tầng nội bộ và giao tiếp giữa các dịch vụ sử dụng IPv6, cố gắng thúc đẩy thế giới tiến tới việc triển khai đầy đủ IP mới này.

Phần kết luận

Với giao thức internet, máy tính và thiết bị có thể gửi và nhận dữ liệu qua internet. Hai phiên bản IP hiện đang tồn tại là IPv4 và IPv6.

Có nhiều điểm khác biệt giữa IPv4 và IPv6 và một số điểm khác biệt đáng chú ý nhất là:

  • Số lượng địa chỉ – IPv4 có thể cung cấp khoảng 4,3 tỷ địa chỉ, trong khi IPv6 cung cấp số địa chỉ nhiều hơn 1.028 lần so với người tiền nhiệm của nó.
  • Bảo mật – IPv6 có nhiều lợi thế hơn, vì nó đi kèm với IPSec để bảo mật thông tin liên lạc mạng và nó có thể chạy mã hóa end-to-end để ngăn chặn các cuộc tấn công MitM.
  • Tốc độ – IPv6 có thể truy cập mạng mà không cần thông qua NAT, làm cho nó hoạt động nhanh hơn IPv4. Các nghiên cứu của Akamai và Facebook cũng cho thấy IPv6 nhanh hơn IPv4.

Vì IPv4 không thể chứa tất cả các thiết bị được kết nối trên toàn thế giới, chúng tôi cần địa chỉ IPv6 để đáp ứng nhu cầu. Tuy nhiên, IPv4 vẫn sẽ được triển khai trong tương lai gần khi nhiều địa chỉ IPv4 được bán và sử dụng lại, và nhiều người dùng vẫn đang dựa vào NAT. Có thể mất nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ cho đến khi thế giới hoàn toàn có thể áp dụng IPv6.

Để cung cấp trải nghiệm tuyệt vời cho người dùng với thiết bị IPv6, hãy đảm bảo chọn nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ web có thể tích hợp IPv6 vào trang web của bạn một cách liền mạch, chẳng hạn như Hostinger.

Chúng tôi hy vọng bài viết IPv4 và IPv6 này đã giúp bạn hiểu được sự khác biệt giữa các giao thức này. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngại để lại bình luận cho chúng tôi bên dưới.

Author
Tác giả

Huy Do.

Huy Do. là chuyên gia quản lý, vận hành các dịch vụ Website. Anh có nhiều năm kinh nghiệm về Hosting, Domain, Technical, CMS. Sở thích của anh là công nghệ, đọc sách, đi du lịch và tư vấn cho các bạn trẻ khởi nghiệp.