IPv4 và IPv6 – Tìm hiểu hai giao thức mạng phổ biến trên Internet

Máy tính và các thiết bị có thể giao tiếp qua internet nhờ vào Giao thức Internet – Internet Protocol (IP). Hiện nay, có hai phiên bản IP được sử dụng là IPv4 và IPv6. Cả hai phiên bản này được dùng để đánh dấu các thiết bị kết nối mạng, nhưng chúng khác nhau ở một số khía cạnh cụ thể. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về sự khác biệt giữa hai giao thức mạng trên internet là IPv4 và IPv6.

Giao thức Internet là gì?

Giao thức Internet (IP – Internet Protocol) là một bộ quy tắc đảm nhận việc định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu qua các mạng để đảm bảo chúng được gửi đến đích đúng.

Khi truyền dữ liệu qua mạng, máy tính sẽ tách thông tin thành các đơn vị nhỏ gọi là gói dữ liệu (bit), nhằm tăng tốc độ và hiệu suất truyền dữ liệu.

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

Một thiết bị cần có địa chỉ IP chính xác để gửi thông tin qua mạng, tương tự như cách bạn cần địa chỉ gửi thư để gửi thư.

Địa chỉ IP được cấp phát bởi IANA, tổ chức quản lý nhóm địa chỉ IP trên Internet. IANA có trụ sở tại Hoa Kỳ.

Địa chỉ IP và tên miền là hai thứ khác nhau, trong đó địa chỉ IP là một dãy số và tên miền là một địa chỉ trang web dễ nhớ hơn.

IPv4 là gì?

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

IPv4 hoạt động dựa trên mô hình best-effort, không đảm bảo chất lượng và thành công của việc gửi tin nhắn. Nó có tính linh hoạt cao, có thể được cấu hình tự động hoặc thủ công trên các thiết bị khác nhau, tùy thuộc vào từng loại mạng đặc thù.

IP này sử dụng địa chỉ 32 bit, định dạng mà phổ biến và quen thuộc khi đề cập đến địa chỉ IP. Địa chỉ IPv4 này bao gồm bốn số thập phân, được phân tách bằng ba dấu chấm, có giá trị từ 0 đến 255.

Không gian địa chỉ 32 bit có khả năng cung cấp tới khoảng 4,3 tỷ địa chỉ. Tuy nhiên, một số địa chỉ quan trọng trong số này đã được dành riêng cho các mạng riêng tư và không được sử dụng công khai.

IPv6 là gì?

IPv6, còn được gọi là IP Next Generation, là phiên bản mới hơn của giao thức Internet Protocol (IP).

IPv6 hoạt động tương tự như IPv4, nhưng nó cung cấp địa chỉ duy nhất cho các thiết bị kết nối internet. Tuy nhiên, IPv6 sử dụng địa chỉ 128 bit thay vì 32 bit như IPv4.

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

IPv6 là địa chỉ mạng mà bao gồm cả số và chữ cái. Nó được biểu diễn bằng tám nhóm số thập lục phân, mỗi nhóm có bốn chữ số và được phân tách bằng dấu hai chấm.

IPv6 không chỉ có nhiều địa chỉ IP hơn mà còn có header đơn giản hơn so với IPv4. Tiêu đề của IPv6 được thiết kế theo một định dạng mới nhằm giảm thiểu chi phí tiêu đề và tăng hiệu suất xử lý gói tin.

IPv6 còn tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc thực hiện và triển khai các dịch vụ như Giao thức thoại qua Internet (VoIP) và Chất lượng dịch vụ (QoS).

Tại sao cần hai phiên bản IP?

Mặc dù có rất nhiều địa chỉ IPv4, nhưng chúng không đủ để chứa tất cả các thiết bị kết nối trên toàn cầu, đặc biệt là với sự gia tăng của các thiết bị Internet of Things (IoT).

IPv6 ra đời để đáp ứng nhu cầu về nhiều địa chỉ internet hơn, nhưng việc sử dụng IPv4 vẫn cần thiết khi thế giới chuyển dần sang giao thức này.

Có rất nhiều nhà cung cấp nội dung lớn như Facebook và Netflix đã có thể truy cập thông qua IPv6. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 19,1% trong số mười triệu trang web hàng đầu của Alexa có thể truy cập bằng giao thức này, cho thấy việc áp dụng IPv6 vẫn còn rất nhiều khó khăn. Đối với việc lưu trữ website, việc sử dụng Hosting VPS thông thường cũng được hỗ trợ IPv6 để tăng tính bảo mật và hạn chế tấn công DDos.

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

Sau khi nắm được những đặc điểm của IPv4 và IPv6, chúng ta có thể tổng hợp những khác biệt giữa hai phương thức này theo bảng dưới đây:

Điểm khác biệt	IPv4	IPv6
Khả năng tương thích với thiết bị di động	Địa chỉ dùng ký hiệu dấu thập phân, không phù hợp với mạng di động	Địa chỉ được phân tách ra bằng dấu hai chấm – thập lục phân. Làm cho nó tương thích tốt hơn với các mạng di động
Ánh xạ	Address Resolution Protocol dùng để mà ánh xạ đến các địa chỉ MAC	Neighbor Discovery Protocol dùng để mà ánh xạ đến địa chỉ MAC
DHCP	Khi mà kết nối mạng, clients được yêu cầu tiếp cận với DHCP	Clients được cung cấp địa chỉ mà không cần phải liên hệ bắt buộc với máy chủ nào khác
Bảo mật IP	Tùy chọn	Bắt buộc
Các trường tùy chọn	Có	Không. Thay vào đó là những tiêu đề tiện ích mở rộng.
Quản lý nhóm mạng con cục bộ	Dùng Internet Group Management Protocol (GMP)	Dùng Multicast Listener Discovery (MLD)
Cấu hình địa chỉ	Thực hiện thủ công hoặc là qua DHCP	Dùng 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 mà xử lý QoS. Bao gồm cả những tùy chọn kiểm tra checksum.	Flow Label Fields chỉ định luồng gói để mà xử lý QoS
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 gọi là IPSec
SNMP	Hỗ trợ	Không hỗ trợ
Address Features	Network Address Translation được sử dụng, cho phép NAT một địa chỉ đại diện đến cho hàng ngàn địa chỉ non-routable.	Direct Addressing là khả thi bởi vì không gian địa chỉ rộng lớn.
Cấu hình mạng	Được cấu hình thủ công hoặc là với DHCP	Cấu hình tự động
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 những hệ thống khác, một hệ thống mới phải được cấu hình	Tùy chọn cấu hình
Loại địa chỉ	Multicast, Broadcast và Unicat	Anycast, Unicast và Multicast
Trường Checksum	Có	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	128 bit

Một số câu hỏi thường gặp

Địa chỉ IPv4 đã bị sử dụng hết hay chưa?

Trong những thập kỷ 90 của thế kỷ trước, đã xảy ra tình trạng cạn kiệt địa chỉ IPV4. Vì vậy, vào năm 1994, Internet Engineer Task Force đã khởi xướng và triển khai giao thức IPV6.

Vì sao không thay đổi hoàn toàn sang IPV6?

Có, tuy nhiên việc chuyển đổi hoàn toàn sang IPv6 sẽ mất rất nhiều thời gian và hàng thập kỷ nữa. Điều này do nhiều yếu tố như công nghệ IPv4 vẫn còn rất hiệu quả, chi phí chuyển đổi cao… Gây khó khăn trong việc thực hiện chuyển đổi trong một vài năm.

ARP là gì?

ARP (Address Resolution Protocol) là một giao thức được sử dụng để kết nối giao thức Internet IP (Internet Protocol) với một địa chỉ máy chủ vật lý cố định.

Cách để bảo vệ địa chỉ IP ra sao?

Có rất nhiều cách để bảo vệ địa chỉ IP của bạn, và sử dụng VPN là phương pháp tốt nhất và tiết kiệm nhất.

Mona mong rằng bài viết so sánh giao thức IPv4 và IPv6 đã giúp bạn hiểu được sự khác biệt giữa hai giao thức internet này. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hay câu hỏi nào, vui lòng để lại bình luận dưới đây.