IPv6: 20 năm & tương lai của địa chỉ mạng

Một thị trường thứ cấp mạnh mẽ cho IPv4đã tồn tại nhiều năm, cho phép người sử dụng mua địa chỉ mạng để sử dụng từ các bên thứ ba thay vì địa chỉ mới của các tổ chức đăng ký internet khu vực (Regional Internet Registry- RIR). Tuy nhiên năm 2015 đã chứng chiến một cột mốc quan trọng khi tổ chức đăng ký Internet của Mỹ Arin hay các RIR khu vực Bắc Mỹ cấp phát những địa chỉ IPv4 miễn phí cuối cùng. Hiện trên thế giới chỉ còn khu vực châu Phi mới còn có khả năng cung cấp IPv4 miễn phí. Điều này dẫn đến việc giá thành IPv4 đang tăng lên và các doanh nghiệp hiện nay phải cân nhắc xem liệu chi phí cho địa chỉ mạng phiên bản 4 có đủ giá trị để tiếp tục sử dụng hay thay đổi lên phiên bản IPv6.

IPv6- 20 năm phát triển

Năm 1996, một tài liệu mang số hiệu 1883 đưa ra ứng dụng cho công nghệ Internet, đó là giao thức liên mạng phiên bản 6- Internet Protocol version 6 (IPv6) nhằm nâng cấp cho các thế hệ trước đó. Vậy giao thức Internet là gì, và phiên bản thứ 6 này có gì khác biệt so với 5 người anh em trước đó. Và nếu phiên bản 6 này thực sự tuyệt vời thì tại sao sau 2 thập kỉ tồn tại vẫn chưa đạt tới 10% lượng sử dụng so với lượng địa chỉ mạng hoạt động trên toàn thế giới.

Nhắc lại phiên bản trước đó là IPv4 thì đây là giao thức được triển khai rộng rãi nhất trong bộ giao thức của lớp Internet. IPv4  sử dụng 32-bit để đánh địa chỉ nên thế giới chỉ có khoảng 4,3 tỷ (2³²) địa chỉ như thế này và chúng ta đã sử dụng hết sau hơn 30 năm phát triển (IPv4 ra đời năm 1981). Và thế hệ tiếp theo được kì vọng là phiên bản mới sẽ mang đến không gian mạng rộng lớn hơn khi mà  IPv6 có chiều dài 128-bit,  gồm 8 nhóm, mỗi nhóm 16-bit được biểu diễn dưới dạng số thập lục phân (Hexa-Decimal) và tạo ra không gian 2¹²⁸ địa chỉ IP.

Tại sao có sự trì hoãn nâng cấp?

Để trình duyệt web có thể hiển thị một đoạn video trên mạng thì một loạt dữ liệu hình ảnh cần được chuyển giao. Phần dễ dàng ở đây là chúng ta có đủ những sợi cáp và điểm truyền phát tín hiệu nhưng khó khăn ở đây là những gì tác động ảnh hưởng đến người nhận như xung ánh sáng, điện áp trong các loại cáp, sóng radio đi trong không khí. Từ đó mới hình thành các giao thức và tiêu chuẩn.

Khi tiêu chuẩn được thay thế hoặc nâng cấp thì điều gì cần phải quan tâm. Ví dụ khi bùng nổ video trên mạng thì có thể Youtube cần nâng cấp kết nối hạ tầng với việc thay thế Ethernet 10 Gigabit bằng Ethernet 100 Gigabit. Việc nâng cấp này chỉ ảnh hưởng tới máy chủ và bộ định tuyến nhưng phần còn lại của Internet thì không cần quan tâm. Chúng ta đã thêm 4 số 0 vào tốc độ Ethernet và Wi-Fi trong những thập kỷ qua. Nhưng Ethernet, FDDI, Wi-Fi, PPP... và các tiêu chuẩn khác chỉ cần thêm dữ liệu điều khiển của mình khi một gói tin được truyền đi và sau đó loại bỏ nó sau khi đầu bên kia nhận được.

Các tiêu chuẩn khác chi phối việc thông dịch dữ liệu của người nhận cuối cùng. Khi Youtube nâng cấp trình chiếu video từ Adobe Flash sang HTML5 thì ứng dụng đầu cuối của trang web này cũng thay đổi. Nhưng bộ định tuyến thì không quan tâm tới điều này, thiết bị này chỉ nhìn vào các gói dữ liệu được truyền đến và đi. Vì vậy đối với các doanh nghiệp thì nâng cấp các ứng dụng chạy trên Internet là khó khăn hơn so với tăng tốc độ băng thông. Và xa hơn đó là việc triển khai các tiêu chuẩn mới luôn phải cân nhắc những cái cũ khi mà chúng vẫn đang rất hữu ích.

Lý thuyết có thể khá đơn giản, tuy nhiên các giao thức Internet có sự khác biệt bởi các hệ thống gửi dữ liệu cần tạo ra gói IP, để sau đó bộ định tuyến hay bất kì tường lửa, cân bằng tải nào cũng nhìn vào các gói IP đó để gửi đi. Cuối cùng hệ thống nhận đầu cuối cần phải hiểu được các gói IP đó để xử lý. Phức tạp hơn đó là các ứng dụng gửi và nhận còn phải phân biệt rõ ràng sự khác biệt giữa một địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6.

Vì vậy sự chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 không chỉ nâng cấp máy chủ và ứng dụng, hoặc hai hệ thống trên hai đầu cáp, mà cần phải nâng cấp tất cả các máy chủ, thiết bị đầu cuối, bộ định tuyến, tường lửa, bộ cân bằng tải, và hệ thống quản lý. Đó là lý do tại sao tất cả các hệ điều hành và gần như  tất cả các thiết bị mạng đều hỗ trợ IPv6 nhưng chúng ta vẫn phải sử dụng IPv4.

Sự tương thích

Các hệ thống IPv4 đều tương thích với IPv6 nhưng lại không có điều ngược lại. Điểm yếu của IPv6 đó chính là không tương thích ngược với các hệ thống cũ vì vậy cần phải có những công nghệ phục vụ cho việc chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6 và đảm bảo không phá vỡ cấu trúc cũng như làm gián đoạn hoạt động của mạng Internet. Ví dụ, công nghệ chuyển đổi Dual-stack cho phép hai thế hệ địa chỉ mạng cùng tồn tại trong cùng một thiết bị hay chuyển đổi địa chỉ mạng (NAT-Network Address Translation) cho phép thiết bị chỉ hỗ trợ IPv6 có thể giao tiếp với thiết bị chỉ hỗ trợ IPv4 và cuối cùng là công nghệ đường hầm (Tunnel) sử dụng hạ tầng IPv4 để truyền gói tin IPv6.

Việc tương thích của 2 phiên bản hiện đang tạo ra các cuộc tranh luận bởi xét cho cùng thì vào thời điểm những năm đầu thập niên 1980, 32-bit cho phép trong khoảng bốn tỷ địa chỉ, vẫn không đủ cho hiện tại thì 128-bit với 340 tỷ tỷ tỷ tỷ địa chỉ cũng tồn tại trong một thời gian nhất định. Vì thế mở rộng hay nối dài địa chỉ vẫn chưa được xem là giải pháp tối ưu.

Yếu tố thúc đẩy việc triển khai IPv6

Triển khai IPv6 trên diện rộng đang được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố mà trong đó sự phát triển và ứng dụng Internet of Things (IoT) là một tron những chất xúc tác hàng đầu. Gartner đã dự đoán sẽ có hơn 20,8 tỷ thiết bị IoT năm 2020 và tất cả chúng đều kết nối Internet thường xuyên. IPv4 đã vốn thiếu nguồn cung nên có thể dự đoán một số lượng lớn các thiết bị IoT sẽ sử dụng IPv6.

Không ai có thể chắc chắn chính xác  sự phát triển của IoT như thế nào, tuy nhiên với phương án giả định là tất cả mọi thiết bị kết nối cần giao tiếp với nhau thì IPv6 cũng làm cho quá trình này dễ dàng hơn. Sự chuyển dịch đồng nghĩa với việc sử dụng IPv4 sẽ giảm, tuy nhiên giống như một số thứ đã cũ như COBOL (ngôn ngữ lập trình) thì thế hệ địa chỉ mạng này sẽ tồn tại cùng chúng ta trong một thời gian dài.

Triển khai IPv6

Trong dịp kỷ niệm sinh nhật lần thứ 20 của giao thức IPv6, các số liệu của Google công chỉ ra rằng Bỉ đứng đầu bảng xếp hạng với gần 43 % đang sử dụng IPv6.  Mỹ đang chứng kiến một sự tăng trưởng nhanh chóng với việc triển khai gần 25 % và một số nước châu Âu khác cũng đang dịch chuyển.

Tại Việt Nam thì mạng IPv6 quốc gia chính thức khai trương từ ngày 6/5/2013 và sử dụng hạ tầng cơ sở kết nối song song với hệ thống mạng DNS quốc gia IPv4/IPv6, trạm trung chuyển Internet VNIX, ISP. 

Trong đó mạng VNIX IPv4/IPv6 đặt tại các điểm Hà Nội, Đà Nẵng và TP.HCM và trung chuyển Internet trong nước kết nối mạng của các ISP. Ngoài ra VNNIC cung cấp mạng Promote IPv6  mang đến cộng đồng các dịch vụ cơ bản trên nền IPv6 nhằm khuyến khích, thúc đẩy việc ứng dụng địa chỉ mới này. Theo đánh giá từ các hệ thống phân tích thống kê IPv6 quốc tế,  tỷ lệ sử dụng và lưu lượng địa chỉ mạng mới này tại Việt Nam còn thấp. Một trong những  lý do chính là các ISP Việt Nam mới chỉ sẵn sàng IPv6 ở phần mạng lõi và chưa thực sự mang IPv6 đến khách hàng.

Theo PC World VN