Nghiên cứu các giao thức liên mạng IP và ứng dụng của nó trong Internet

ất cả các đích và thiết bị thường sử dụng giao thức này là các máy chủ RARP, nó sẽ trả lời địa chỉ IP mà các host hỏi. Giao thức RARP cũng sử dụng định dạng giống với giao thức ARP nhưng ở trường tổ chức xác định loại yêu cầu thay đổi có giá trị là 3 với gói RARP yêu cầu và có giá trị là 4 với gói RARP trả lời. Trên máy chủ sẽ duy trì một bảng mô tả mối tương quan giữa địa chỉ IP và địa chỉ vật lý của máy trên mạng. Khi nhận được yêu cầu RARP thì máy chủ tìm trong bảng địa chỉ rồi trả về địa chỉ IP cho máy đã gởi yêu cầu. [9, Tr 132] 3.2.7. Giao thức thông điệp điều khiển (Internet Control Message Protocol - ICMP) Giao thức ICMP được cài đặt trong hầu hết tất cả các máy tính có sử dụng chồng giao thức TCP/IP. Các thông điệp của giao thức được gởi đi trong các gói tin IP và được dùng để gửi đi các thông báo, báo lỗi hay các thông tin điều khiển. Giao thức thông điệp diều khiển được đóng gói trong gói tin IP datagram được thể hiện rõ trong Hình 3.23 và Hình 3.24 mô tả cấu trúc chung của gói bản tin thông điệp điều khiển lỗi. Nguồn:“ Bài giảng Mạng số liệu”, Th.S Võ Trường Sơn, ĐH GTVT2. Hình 3.23. Gói ICMP được đóng trong gói IP 00 8 16 32 Kiểu bản tin Chức năng bản tin Tổng kiểm tra mào đầu ICMP Nguồn:“ Bài giảng Mạng số liệu”, Th.S Võ Trường Sơn, ĐH GTVT2 Hình 3.24. Cấu trúc header bản tin ICMP ICMP định nghĩa các bản tin báo lỗi và bản tin thông tin gồm các loại như sau:đích đến không tới được, yêu cầu định tuyến lại, yêu cầu phân mảnh, hết thời gian chờ datagram, chuyển hướng, yêu cầu trả lời. Bảng 3.14 mô tả các loại lỗi cơ bản mà giao thức ICMP định nghĩa, [8]. Bảng 3.14. Các loại kiểu bản tin trong gói tin ICMP Loại Mô tả Loại Mô tả 0 Yêu cầu trả lời 13 Yêu cầu cung cấp thời gian 3 Không thể tới đích 14 Trả lời cung cấp thời gian 4 Nguồn chậm lại 15 Yêu cầu cung cấp thông tin 5 Định tuyến lại 16 Trả lời cung cấp thông tin 8 Trả lời 17 Yêu cầu cung cấp mặt nạ 11 Hết thời gian 18 Trả lời cung cấp mặt nạ 12 Không hiểu tham số Nguồn:“ Bài giảng Mạng số liệu”, Th.S Võ Trường Sơn, ĐH GTVT2 3.3. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6) 3.3.1. Giới thiệu Bước vào thế kỷ 21, khoa học phát triển nhanh chóng trên nhiều lĩnh vực. Các kỹ thuật mới luôn được sáng tạo ra và IP phiên bản 6 ra đời đó cũng là điều tất yếu. Diễn đàn nghiên cứu về IP phiên bản 6 được bắt đầu vào tháng 7_1999 bởi 50 nhà cung cấp Internet hàng đầu thế giới với mục đích phát triển IPv6 và dần đưa IPv6 vào sử dụng thay thế cho IP phiên bản 4, nó sẽ cải thiện toàn bộ về chất lượng và bảo mật của Internet, thiết lập một cơ cấu cho thế kỷ mới và đặc biệt là nó giải quyết được các hạn chế của IP phiên bản 4. IP phiên bản 6 là sự phát triển từ IP phiên bản 4 nhằm cung cấp một phạm vi địa chỉ IP lớn hơn khi mà địa chỉ IPv4 gồm 32 bit không thể đáp ứng hết cho nhu cầu kết nối mạng Internet trong tương lai, cũng như các yêu cầu về chất lương dịch vụ ngày một tăng. Trong khi đó, không gian địa chỉ IPv6 có độ dài lớn gồm 128 bit gấp 4 lần so với địa chỉ IPv4 chỉ có 32 bit, vì thế cung cấp không gian địa chỉ lớn hơn rất nhiều. Trong khi IPv4 có khoảng hơn 4 tỷ địa chỉ thì IPv6 có thể cung cấp khoảng 3,4 x 1038 địa chỉ, số lượng địa chỉ này đủ lớn để phân bổ các mạng từ trục lõi của Internet đến từng máy con trong một tổ chức hay từng cá nhân, mà vẫn còn thừa rất nhiều để sử dụng trong tương lai. Đặc biệt là các ứng dụng mới của mạng Internet được sử dụng hiện nay đòi hỏi các giao thức hỗ trợ cao như sự phát triển của điện thoại IP ngày càng rộng rãi, nó cần phải có giao thức hỗ trợ về thời gian thực. Tóm lại, IP phiên bản 6 là một giải pháp cho mạng Internet trong tương lai. 3.3.2. Sự cần thiết của việc ra đời IPv6 Tất cả các địa chỉ sử dụng trong mạng Internet đều phải duy nhất. Với phương thức định địa chỉ hiện nay thì việc thiếu địa chỉ IPv4 sẽ xảy ra sớm hơn. IPv6 là một giao thức thay thế, có khả năng duy trì sự phát triển của Internet, giải quyết vấn đề về không gian địa chỉ IP vì có tới 128 bit và những yêu cầu ngày càng cao khác của mạng Internet. IPv6 không chỉ có khả năng mở rộng địa chỉ mà còn hỗ trợ kiến trúc mạng hình thang, phát triển bảo mật và tính toàn vẹn dữ liệu, chất lượng dịch vụ, cho phép định tuyến wđơn giản và đặc biệt là đặc tính tự động định cấu hình, giúp giảm bớt công việc cho các nhà quản lý mạng, đồng thời sẽ giúp giảm bớt sai sót do các nhà quản lý mạng gây ra. Với không gian địa chỉ vô cùng lớn, IP phiên bản 6 cho phép các nhà thương mại triển khai các desktop, mobile và thiết bị mạng một cách hiệu quả và quản lý dễ dàng. Sự linh hoạt trong định tuyến với các địa chỉ của các nút mạng, hay các thiết bị kết nối vào mạng Internet. Qua đó, có thể thấy được sự cần thiết của việc ra đời IP phiên bản 6, [5, tr 54]. 3.3.3. Cấu trúc khung dữ liệu của IPv6 Gói dữ liệu IPv6 có nhiều thay đổi so với IPv4. Một gói dữ liệu IPv6 chia làm 3 phần: phần mào đầu cơ sở có kích thước cố định, tiếp theo là phần mở rộng được tùy chọn, cuối cùng là phần dữ liệu. Hình 3.25 thể hiện cấu trúc chung của khung dữ liệu IPv6 với 3 phần chính. Phần tùy chọn Phần mào đầu cơ sở Phần mở rộng 1 …. Phần mở rộng n Dữ liệu Hình 3.25. Cấu trúc khung dữ liệu IPv6 Phần mào đầu cơ sở: có độ dài cố định là 40 octet. Ở phần mào đầu cơ sở của IPv6 cũng có các trường như trong cấu trúc mào đầu gói tin của giao thức IPv4, tuy nhiên có một số trường ở IPv4 đã được chuyển sang phần mở rộng nên phần mào đầu cơ sở sẽ chứa ít thông tin hơn, giúp giảm thời gian xử lý tại các bộ định tuyến trên mạng Internet. Hình 3.26 mô tả cấu trúc phần mào đầu cơ sở của gói dữ liệu IPv6. Phiên bản (4 bit) Loại lưu lượng (4 bit) Nhãn luồng (24 bit) Số lượng octet (16 bit) Mào đầu kế (8 bit) Giới hạn hop (8 bit) Địa chỉ nguồn (128 bit) Địa chỉ đích (128 bit) Nguồn: Hình 3.26. Cấu trúc phần mào đầu cơ sở của IPv6 Các trường trong cấu trúc phần mào đầu cơ sở có chức năng như sau: Phiên bản: gồm 4 bit, xác định phiên bản của giao thức được dùng, IPv6 luôn luôn là bằng 6. Loại lưu lượng: bao gồm 8 bit, đây chính là trường loại dịch vụ ở gói dữ liệu IPv6. Nhãn luồng: gồm có 24 bit, ở đây IPv6 có một định nghĩa là luồng. Luồng là con đường qua liên mạng, dọc theo con đường đó, các bộ định tuyến trung gian bảo đảm thực hiện theo một chất lượng dịch vụ xác định. Trường “nhãn luồng” cùng với trường loại lưu lượng thực hiện quyết định chuyển gói. Trong trường này chứa các thông tin mà bộ định tuyến sử dụng để phối hợp gói dữ liệu với một luồng và một độ ưu tiên nhất định. Trường số octet: gồm 16 bit. Xác định số lượng octet được chuyển tải trong gói dữ liệu. Trường mào đầu kế: xác định kiểu mào đầu của gói dữ liệu tiếp theo, đâu là trường mơi so với cấu trúc mào đầu của IPv4. Trường giới hạn Hop: gồm có 8 bit. Xác định số Hop tối đa mà gói dữ liệu có thể đi qua trước khi gói bị huỷ bỏ. Trường địa chỉ nguồn: gồm 16 octet là 128 bit, xác định địa chỉ IPv6 nơi gửi gói tin. Trường địa chỉ đích: xác định địa chỉ nơi nhận gói tin, địa chỉ này cũng gồm 128 bit. Phần mở rộng của màu đầu: trong cấu trúc của gói dữ liệu, phần mở rộng là phần có thể thay đổi. Các phần mở rộng này tương ứng với các chức năng như định tuyến, phân đoạn và giám định. Không phải lúc nào cũng cần hết các chức năng này. Ở IPv6, mỗi chức năng này tương ứng với một phần mở rộng. Mỗi gói dữ liệu chỉ đưa vào các phần đầu mở rộng nào mà nó sử dụng. Nếu đưa hết vào phần đầu cố định như IPv4 sẽ không đạt được hiệu quả và làm trễ do bộ định tuyến phải xử lý nhiều. Ở mỗi phần mào đầu mở rộng đều chứa một trường “phần mào đầu kế” như ở phần đầu cơ sở. Còn các trường còn lại được tạo ra tương ứng với từng chức năng của phần mở rộng đó. Ví dụ như phần mào đầu mở rộng dành cho việc định tuyến: Chức năng định tuyến ở IPv6 có một phần mở rộng riêng trong gói dữ liệu. Phần mở rộng này có các trường hỗ trợ cho việc định tuyến trong Hình 3.27. 8 bit 8 bit 8bit 8bit Mào đầu kế Kích thước phần đầu định tuyến Kiểu định tuyến Số địa chỉ trong danh sách Dữ liệu kiểu riêng Nguồn: luận văn tốt nghiệp,“ Nghiên cứu giao thức TCP/IP và ứng dụng của TCP/IP”, Trần Thị Bích Ngọc uuuggbbaaashHình 3.27. Mào đầu mở rộng dành cho định tuyến ở IPv6 Phần mở rộng định tuyến cũng có phần mào đầu kế và các trường tương ứng với chức năng của nó như sau: Trường kích thước phần đầu định tuyến: có 8 bit, xác định kích thước của phần đầu định tuyến trong các đơn vị 8 octet. Trường kiểu định tuyến: cũng gồm 8 bit, xác định kiểu thông tin định tuyến mà giao thức đang sử dụng. Trường số địa chỉ trong danh sách: gồm 8 bit, liệt kê số trạm trung gian còn lại trước khi tới trạm đích. Trường kiểu dữ liệu riêng: có chiều dài thay đổi và có chiều dài là bội số nguyên của 8 octets, [3]. 3.3.4. Địa chỉ IPv6 3.3.4.1. Cấu trúc chung và cách biểu diễn của địa chỉ IPv6 Với phiên bản mới IPv6, không gian địa chỉ đã được mở rộng gấp 4 lần không gian địa chỉ IPv4. Mỗi địa chỉ chiếm 16 octet. Đây cũng chính là một vấn đề mới cần giải quyết, một địa chỉ quá dài đòi hỏi người quản trị mạng phải đọc, phải nhập vào các bộ định tuyến và bảo trì các địa chỉ này là khó khăn hơn. Một địa chỉ IPv6 gồm 16 bytes, hay là có độ dài là 128 bit. Địa chỉ này không thể biểu diễn ở dạng nhị phân, vì như vậy quá dài, ngay cả khi biểu diễn ở dạng thập phân cũng không đủ gọn. Để địa chỉ gọn và dễ nhớ, người thiết kế IPv6 đã đưa ra phương pháp sử dụng ký hiệu dấu hai chấm trong hệ đếm 16. Trong kiểu ký hiệu này 128 bit được chia thành 8 phần, mỗi phần rộng 16 bit hay 2 bytes. Vì trong hệ đếm này 2 bytes được ký hiệu thành 4 chữ số, vì thế địa chỉ IPv6 gồm 128 bit được biểu diễn thành 32 chữ số và cứ 4 chữ số một lại có một dấu hai chấm. Ví dụ cho 1 địa chỉ IPv6 dưới dạng nhi phân như sau: 00100000 0000000100001111 1010010001110101 1010110100010001 11011010 00011001 1000011100011001 1000011000000000 0000000000001001 11010100 Địa chỉ IPv6 trên được biểu diễn lại trong Hình 3.28. Hình 3.28. Cấu trúc chung của 1 địa chỉ IPv6 Việc viết địa chỉ IPv6 có thể đơn giản hóa bằng cách xóa bỏ 0 đứng đầu trong mỗi khối 16 bit. Tuy nhiên mỗi khối phải có ít nhất một số đơn. Trong ví dụ trên, địa chỉ trên được đơn giản hóa thành: 2001 : FA8 : 75AD : 9DA : 1987 : 1986 : 0 : 9D4 Đồng thời, để cho dễ nhớ và biểu diễn các địa chỉ IPv6 thì đối với một số loại địa chỉ chứa các chuỗi dài các số 0. Để đơn giản hóa trong cách viết, một chuỗi liên tiếp có 16 bit có giá trị 0 trong kiểu định dạng theo số hexa phân cách nhau bằng dấu hai chấm được nén thành “::” và được gọi là dấu hai chấm kép. Tuy nhiên, chỉ được nén 1 lần trong 1 địa chỉ IPv6 cho trước. Nếu không ta không thể xác định được số lượng con số 0 được giản lược. Ví dụ ở địa chỉ trên có thể biểu diễn là: 2001:FA8:75AD:9DA:1987:1986::9DA Ví dụ địa chỉ unicast liên kết nội bộ: FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2 Được nén thành: FE80::2AA:FF:FE9A:4CA2 Hay địa chỉ multicast: FF02:0:0:0:0:0:0:2 Được nén thành: FF02::2. Việc nén 0 chỉ có thể được dùng để nén một chuỗi các khối 16 bit liên tiếp đơn mà thôi. Ta không thể nén 0 với các số 0 là một phần của khối 16 bit. Ví dụ như ta có địa chỉ: FF02:30:0:0:0:0:0:5 Thì ta không thể nén thành: FF02:3::5 Mà ta chỉ có thể nén thành: FF02:30::5. Để xác định có bao nhiêu con số 0 đứng giữa “::” thì ta có công thức sau: N= (8 - n)*16/ n là số khối bit 16 bit địa chỉ còn lại được biểu diễn ở dạng số hex, [15]. 3.3.4.2. Các loại địa chỉ IPv6 IPv6 có 3 loại địa chỉ cơ bản: A. Địa chỉ unicast Một địa chỉ unicast còn gọi là địa chỉ đơn hướng, xác định một giao diện đơn trong phạm vi của một mạng hay dùng để nhận dạng một nút mạng. Với một sơ đồ định tuyến thích hợp, thì các gói tin được đánh địa chỉ unicast lưu thông trên mạng được chuyển đến nút mạng mang địa chỉ unicast đó. Địa chỉ unicast IPv6 bao gồm các loại sau: địa chỉ unicast toàn cầu, địa chỉ unicast liên kết nội bộ, địa chỉ unicast nội bộ và địa chỉ đặc biệt. Địa chỉ unicast toàn cầu Địa chỉ unicast toàn cầu tương ứng với địa chỉ công cộng của IPv4. Nó có thể định tuyến toàn cầu trong Internet. Không giống như Internet dựa trên IPv4, có sự định tuyến trên cả dạng phẳng và phần phân cấp Internet IPv6 được thiết kế từ nền móng của nó là hỗ trợ cho việc định tuyến và đánh địa chỉ phân cấp và hiệu quả. Các trường của địa chỉ unicast toàn cầu được mô tả như sau: phần cố định được gán cho giá trị là 001 cùng với 45 bit tiếp theo tạo thành một site 48 bit định tuyến toàn cầu, được cấp cho một cá nhận của một tổ chức nhất định. Một khi đã được cấp các bộ định tuyến trên Internet, IPv6 sẽ chuyển lưu lượng IPv6 phù hợp đến được mạng tổ chức. Subnet ID: subnet ID được dùng cho mạng của tổ chức để xác định các mạng con. Kích thước của trường này là 16 bit. Mạng của tổ chức có thể dùng 16 bit này để tạo 65.536 mạng con. Interface ID: chỉ giao diện trên một host cụ thể của một nút mạng. Kích thước của trường này là 64 bits. Các trường của địa chỉ unicast toàn cầu được mô tả trong Hình 3.29. 001 Global Routing Prefix Subnet ID Interface ID 48 bit 16 bit 64 bit Public Topology Site Topology Interface Identifier Nguồn: Hình 3.29. Địa chỉ Unicast toàn cầu Địa chỉ unicast liên kết nội bộ Các địa chỉ unicast liên kết nội bộ được dùng bởi các nút mạng khi truyền thông với các nút láng giềng trên cùng 1 liên kết. Ví dụ như trên mạng IPv6 liên kết đơn không có bộ định tuyến, các địa chỉ unicast liên kết nội bộ được dùng để truyền thông giữa các host trên cùng một liên kết. Một địa chỉ unicast liên kết nội bộ cần thiết cho các quá trình xử lý tìm kiếm láng giềng và luôn luôn được tự động cấu hình ngay cả khi không có các địa chỉ unicast khác. Cấu trúc của địa chỉ liên kết nội bộ được mô tả trong Hình 3.30. 10 bit 54 bit 64 bit 1111 1110 10 0 Interface ID Hình 3.30. Mô tả cấu trúc của địa chỉ unicast liên kết nội bộ Các địa chỉ liên kết nội bộ luôn luôn bắt đầu với FE80. Với 64 bit xác định giao diện. Và phần đầu của địa chỉ unicast nội bộ luôn luôn là FE80::/64. Địa chỉ unicast nội bộ Các địa chỉ unicast nội bộ tương ứng với không gian địa chỉ IPv4 riêng (lớp A: 10.0.0.0 à 10.255.255.255, lớp B: 172.16.0.0 à 172.31.255.255 và lớp C: 192.168.0.0 à 192.168.255.255). Ví dụ, các mạng nội bộ riêng có thể dùng các địa chỉ unicast nội bộ mà không xung đột với các địa chỉ unicast toàn cầu. Các địa chỉ unicast nội bộ không đến được từ các mạng khác và các bộ định tuyến không được chuyển lưu lượng mang địa chỉ unicast nội bộ ra ngoài mạng nội bộ. Không giống như các địa chỉ unicast liên kết nội bộ, các địa chỉ unicast nội bộ không được tự động cấu hình mà phải tự cấu hình. Cấu trúc của địa chỉ unicast nội bộ được mô tả trong Hình 3.31. 10 bit 38 bit 16 bit 64 bit 1111 1110 11 0 Subnet ID Interface ID Nguồn: Hình 3.31. Mô tả cấu trúc của địa chỉ unicast nội bộ Mở đầu của địa chỉ unicast nội bộ là 10 bit luôn luôn cố định cho các địa chỉ này là FEC0::/10. Sau 10 bit cố định là 38 bit 0 và trường ID Subnet cung cấp 16 bit giúp ta có thể tạo ra một cơ sở hạ tầng định tuyến phân cấp trong cùng 1 site. Sau trường ID mạng con là 64 bit trường Interface ID chỉ thị một host cụ thể trên một mạng con. Địa chỉ đặc biệt Đại chỉ đặc biệt gồm 2 loại là địa chỉ không rõ ràng và địa chỉ loopback. Địa chỉ không rõ ràng trong IPv6 là địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:0 hay :: chỉ được dùng để chỉ sự không có mặt của một địa chỉ. Nó tương thích với địa chỉ không rõ trong IPv4 là 0.0.0.0. Địa chỉ không chỉ rõ thường được dùng như là một địa chỉ nguồn cho các gói để xác nhận sự có mặt duy nhất của một địa chỉ không chỉ rõ. Địa chỉ không chỉ rõ không được cấp cho 1 giao diện hoặc là dùng như 1 địa chỉ đích đến. Địa chỉ loopback có thể là địa chỉ 0:0:0:0:0:0:0:1 hoặc ::1 được dùng để xác định 1 cổngloopback cho phép 1 nút mạng có thể gửi các gói gửi ngược về chính nó. Nó tương đương với địa chỉ loopback 127.0.0.1 trong IPv4. Các gói được đánh địa chỉ cho địa chỉ loopback phải không được gửi trên đường liên kết hoặc được chuyển tiếp bởi 1 bộ định tuyến IPv6. B. Địa chỉ multicast Một địa chỉ multicast được dùng trong truyền thông một đến nhiều, tức là chuyển gói tin đến nhiều host. Trong IPv6 lưu lượng multicast hoạt động giống như ở IPv4. Các nút mạng IPv6 được định vị tùy ý có thể lắng nghe lưu lượng multicast trên 1 địa chỉ multicast tùy ý. Các nút mạng IPv6 được định vị tùy ý có thể lắng nghe nhiều địa chỉ multicast tại cùng 1 thời điểm. Các nút mạng khác có thể tham gia hoặc rời khỏi nhóm multicast bất cứ lúc nào. Địa chỉ multicast IPv6 có 8 bit đầu tiên là 1111 1111. Một địa chỉ IPv6 multicast có thể dễ dàng nhận ra vì nó luôn bắt đầu bằng FF. Phía sau 8 bit đầu tiên địa chỉ multicast bao gồm cấu trúc thêm vào để xác định các cờ, phạm vi và nhóm multicast. Hình 3.32 mô tả cấu trúc chung của một địa chỉ multicast của IP phiên bản 6. 8 bit 4 bit 4 bit 112 bit 1111 1111 Cờ Phạm vi Group ID Nguồn: Hình 3.32. Mô tả cấu trúc của địa chỉ Multicast Các trường trong địa chỉ multicast là: Cờ: chỉ các cờ được thiết lập trong địa chỉ multicast. Kích thước của trường này là 4 bit. Cờ T (transient: tạm thời) dùng bit bậc thấp của trường cờ. Khi được cài đặt về 0 cờ T chỉ ra rằng địa chỉ multicast là một địa chỉ multicast được cấp thường trực. Khi được cài đặt lên 1, cờ T chỉ ra địa chỉ multicast này là địa chỉ multicast tạm thời. Phạm vi: chỉ phạm vi của liên mạng IPv6, mà lưu lượng địa chỉ multicast được hoạt động. Kích thước của trường này là 4 bit. Các giá trị thông thường nhất cho trường phạm vi là 1 (phạm vi giao diện cục bộ) và 2 (phạm vi liên kết nội bộ). Ví dụ lưu lượng với địa chỉ multicast là FF02::2 có 1 phạm vi liên kết nội bộ thì 1 bộ định tuyến IPv6 sẽ không chuyển lưu lượng này ra liên kết nội bộ. ID nhóm: chỉ nhóm multicast và là duy nhất đối với mỗi phạm vi. Kích thước của trường này là 112 bit. Các ID nhóm được gán thường trực không phụ thuộc vào phạm vi. Các ID nhóm tạm thời chỉ liên quan đến 1 phạm vi cụ thể. Các địa chỉ từ FF01:: đến FF0F:: là các địa chỉ để lưu trữ và được biết đến nhiều. Với 112 bit cho ID nhóm thì có thể có 2112 nhóm địa chỉ. Tuy nhiên theo cách mà các điạ chỉ multicast IPv6 ánh xạ sang các địa chỉ MAC multicast của Ethernet nên khuyến cáo cấp phát ID nhóm từ 32 bit bậc thấp của địa chỉ multicast IPv6 và xét các bit còn lại trong nhóm là 0 để cho dễ nhớ và dễ dàng trong việc quản lý. Bằng cách chỉ sử dụng 32 bit bậc thấp mỗi ID nhóm ánh xạ 1 địa chỉ MAC multicast duy nhất. Hình 3.33 mô tả điều đó. 8 bit 4 bit 4 bit 80 bit 32 bit 1111 1111 Flags Scope 0 Group ID Nguồn:luận văn tốt nghiệp, “ Nghiên cứu địa chỉ IPv4/IPv6”, Phạm Hoàng Đức Hình 3.33. Mô tả cấu trúc địa chỉ Multicast sử dụng 32 bit ánh xạ 1 địa chỉ vật lý C. Địa chỉ anycast Một địa chỉ anycast là địa chỉ dùng để nhận dạng một tập hợp các nút mạng Một gói tin gửi đến địa chỉ anycast sẽ được chuyển đến nút mạng gần nhất trong tập hợp các nút mạng mang địa chỉ anycast đó. Khái niệm “gần nhất” ở đây ám chỉ chi phí (cost) tối ưu để đến một nút mạng, thông tin này liên quan đến thông tin định tuyến. Địa chỉ anycast được dùng nhiều trong truyền thông 1-1. Địa chỉ IPv6 anycast không được sử dụng làm địa chỉ nguồn của các gói tin IPv6 và địa chỉ anycast không được phép gán cho một host IPv6, do vậy nó chỉ được gán cho Router IPv6. Hình 3.34 mô tả cấu trúc của một địa chỉ anycast, [15]. n bit (128 – n) bit Prefix Interface ID Nguồn: Hình 3.34. Mô tả cấu trúc của một địa chỉ anycast 3.3.5. Ưu điểm của IPv6 IPv6 được xây dựng dựa trên hầu hết các ý tưởng của IPv4 và chỉ thêm một vài thay đổi khác. IPv6 vẫn hỗ trợ phi kết nối, cho phép nơi gửi quyết định kích thước của gói dữ liệu và xác định số hop tối đa mà gói dữ liệu đi qua trước khi đến đích. Bên cạnh đó, IPv6 đã thay đổi nhiều so với IPv4: Không gian địa chỉ của IPv6 lớn gấp bốn lần so với không gian địa chỉ của IPv4. Giúp tăng khả năng phân cấp địa chỉ và dễ dàng nhận dạng các loại địa chỉ, ngoài ra, với số lượng địa chỉ mà giao thức IP phiên bản 6 cung cấp còn có thể chia địa chỉ theo từng vùng hay theo từng mục đích nhất định. Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host, IPv6 sử dụng 64 bit phía sau của 128 bit để sử dụng cho địa chỉ Host, trong 64 bit đó có cả 48 bit là địa chỉ vật lý của máy, do đó, phải đệm vào đó một số bit đã được định nghĩa trước mà các thiết bị định tuyến sẽ biết được những bit này trên mạng nào. Ngày nay, ta sử dụng chuỗi 0xFF và 0xFE để đệm vào địa chỉ MAC. Bằng cách này, mọi Host sẽ có một Host ID duy nhất trong mạng. Địa chỉ anycast của IPv6 định nghĩa một loại địa chỉ mới. Một địa chỉ anycast là một địa chỉ IPv6 được gán cho một nhóm các máy có chung chức năng, mục đích. Khi gói tin được gửi cho một địa chỉ anycast, việc định tuyến sẽ xác định thành viên nào của nhóm sẽ nhận được gói tin qua việc xác định máy gần nguồn nhất.Việc sử dụng địa chỉ anycast có 2 ích lợi: một là, nếu cần chuyển dữ liệu đến một máy gần nhất trong một nhóm, thì sẽ tiết kiệm được thời gian hơn bằng cách giao tiếp với máy gần nhất mà địa chỉ anycast mang lại. Thứ hai là việc giao tiếp với máy gần nhất giúp tiết kiệm được băng thông. Phần mào đầu gói dữ liệu IPv6 linh hoạt không cố định nhưIPv4, cho phép từng kiểu cấu hình giúp việc dễ dàng xử lý header hơn giảm thời gian trễ. Ngoài ra IPv6 cho phép gói dữ liệu chọn lựa thông tin điều khiển như IPv4 nhưng ở IPv6 còn thêm một số chọn lựa mới giúp các chọn lựa được hoàn thiện. Cùng với đó, IPv6 cung cấp phương tiện cho phép cấu hình động địa chỉ mạng, làm cho các nhà quảng trị mạng dễ dàng cấu hình hơn và không bị các tình trạng trùng địa chỉ hay những lỗi do người quản trị mạng gây ra và IPv6 cung cấp khả năng mở rộng của giao thức. Định dạng mào đầu của IPv6 với kích thước chuẩn để dễ dàng xử lý gói trong kiến trúc phần cứng 64 bit. Cùng với đó IPv6 có thể nén mào đầu và dữ liệu nhưng vẫn đảm bảo về chất lượng dịch vụ và các dịch vụ khác như: bảo mật (chứng thực, tính toàn vẹn, sự tin cậy và quản lý khóa), tự động định cấu hình, cập nhật các giao thức định tuyến (RIP và OSPF phiên bản 6), dễ hoạt động tương thích với IP phiên bản 4, hỗ trợ mạng thông tin di động, [16]. 3.4. Kết luận Tóm lại, qua 3 nội dung đã trình bày trong Chương 3 ta có thể hiểu thêm vềgiao thức IP. Cụ thể là giao thức IP đã phát triển qua nhiều phiên bản nhưng 2 phiên bản được sử dụng phổ biến hiện nay trên mạng Internet là giao thức IP phiên bản 4 và IP phiên bản 6. Đây là 2 giao thức rất quan trọng trong bộ giao thức TCP/IP nói riêng và mạng Internet nói chung. Giao thức IP giúp đánh địa chỉ các gói tin và định tuyến là 2 nhiệm vụ quan trọng và cốt lõi trong mạng Internet vì tất cả các giao thức sử dụng trên Internet đều phải sử dụng địa chỉ IP như là phương tiện không thể thiếu của mình. Từ đó, có thể kết luận được giao thức liên mạng IP là giao thức không thể thiếu trong quá trình phát triển mạng Internet hiện tại và trong tương lại. Tuy nhiên nó là giao thức không kết nối, do đó, nó không đáng tin cậy tuy nhiên nhược điểm đó đã được khắc phục nhờ vào các giao thức ở lớp trên. Ở chương tiếp theo ta sẽ tìm hiểu một số ứng dụng của giao thức IP trên liên mạng Internet qua 2 ứng dụng cơ bản nhất là truyền hình IP và điện thoại IP. CHƯƠNG 4 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CÁC GIAO THỨC LIÊN MẠNG IP TRONG MẠNG INTERNET Trong Chương 4 sẽ nêu lên một số ứng dụng của giao thức liên mạng IP trong mạng Internet mà tiêu biểu là 2 ứng dụng là truyền hình IP và điện thoại IP. Qua đó, nói lên các lợi ích và ưu điểm của 2 ứng dụng này, đồng thời, nêu lên các nhược điểm cũng như những khó khăn khi triển khai 2 dịch vụ này vào thị trường Việt Nam. Nội dung chính của Chương 4 gồm: truyền hình IP (Internet Protocol Television - IPTV) và điện thoại IP (Internet Protocol Phone - IPTV). 4.1. Truyền hình IP (Internet Protocol Television - IPTV) 4.1.1. Giới thiệu về IPTV Truyền hình là một trong những sáng chế quan trọng của con người mang tính cách mạng trong lĩnh vực truyền thông, đã phát triển trong 70 năm qua với nhiều sự thay đổi và tiến bộ vượt bậc. Ngày nay, công nghệ truyền hình đã phát triển với nhiều hình thức khác nhau như sự ra đời của dịch vụ truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyền hình kỹ thuật số, truyền hình độ nét cao (High Definition Television - HDTV) và đặc biệt là sự ra đời của dịch vụ IPTV trong những năm 90 đã để lại dấu ấn trong lịch sử phát triển của lĩnh vực truyền hình. IPTV là một hệ thống mà dịch vụ truyền hình số được cung cấp thông qua mạng IP, bao gồm cả những kết nối băng rộng. Định nghĩa một cách tổng quan, IPTV là một phương thức truyền hình, thay vì sử dụng phương thức quảng bá và cáp truyền thống thì sử dụng công nghệ dựa trên hệ thống mạng máy tính. Đây là một phương thức cung cấp dịch vụ truyền hình mới, sẽ làm thay đổi đáng kể thị phần của các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình truyền thống hiện nay. Dịch vụ IPTV được cung cấp thông qua một hệ thống mạng rất phức tạp và được đầu tư với băng thông rộng nhằm đáp ứng số lượng lớn các luồng multicast. Từ đó, dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ và hội tụ nhanh. Hiện nay, dịch vụ IPTV phát triển khá nhanh, đã có trên 130 triệu hộ gia đình sử dụng dịch vụ này trên thế giới. Rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn trên thế giới đang triển khai và phát triển dịch vụ IPTV, đồng thời, xem đây là cơ hội mới để thu lợi nhuận từ thị trường, [17]. 4.1.2. Các ứng dụng của IPTV Dịch vụ truyền hình cơ bản giúp người xem có thể xem các kênh của truyền hình cáp hay vệ tinh thông thương ngoài ra còn cung cấp thêm một số kênh nước ngoài rất đa dạng và phong phú về nội dung. Dịch vụ truyền hình theo yêu cầu: với ứng dụng băng rộng như trò chơi theo yêu cầu, karaoke theo yêu cầu, nghe nhạc theo yêu cầu, dịch vụ đa phương tiện cho phép download nhạc, hình ảnh hay video. Truyền hình tương tác: biết tin tức, thời tiết, giao thông, thông tin trong vùng hay thông tin toàn quốc. Ngoài ra nếu muốn có thể tra cứu ngân hàng, chứng khoán, mua sắm, mua vé hay đấu giá. Truyền hình của hôm trước: có thể xem lại các chương trình yêu thích của ngày hôm trước. Có thể điện thoại hay nhắn tin và truy cập Internet hay chơi game. Máy ghi hình các nhân: lưu lại các chương trình mình thích. 4.1.3. Ưu điểm của IPTV Tích hợp đa dịch vụ: đó là trên cùng một đường kết nối Internet người dùng IPTV có thể được sử dụng cùng một lúc rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet, truyền hình, điện thoại cố định và di động. Qua đó mang lại cho người dùng sự tiện lợi trong quá trình sử dụng. Tính tương tác cao: IPTV sẽ mang lại cho người dùng trải nghiệm xem truyền hình có tính tương tác và cá nhân hóa rất cao. Ví dụ, nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể tích hợp một chương trình hướng dẫn tương tác cho phép người xem có thể tìm kiếm nội dung chương trình truyền hình theo tựa đề hoặc tên diễn viên. Hoặc nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai chứng năng “hình - trong - hình” cho phép người dùng xem nhiều kênh cùng một lúc. Người dùng cũng có thể sử dụng TV để truy cập đến các nội dung đa phương tiện khác trên máy tính như hình ảnh hay video hoặc sử dụng điện thoại di động để điều khiển TV ở nhà ghi lại một chương trình ưa thích nào đó. Một phương thức tương tác khác mà nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể triển khai là cung cấp các thông tin mà người xem yêu cầu trực tiếp trong quá trình xem chương trình. Ví dụ, bạn muốn biết thông tin về đội bóng mà bạn yêu thích khi đội bóng đang thi đấu trên màn hình. Trên thực tế, tính tương tác cao hoàn toàn có thể xuất hiện ở các loại hình truyền hình số khác như truyền hình vệ tinh hay cáp. Tuy nhiên, để triển khai được thì cần phải có sự kết nối tương tác giữa đầu phát sóng và bộ thu sóng. Đây là điều mà truyền hình vệ tinh và cáp không thể thực hiện được. Muốn triển khai thì hai hình thức truyền hình này buộc phải kết hợp với các hạ tầng mạng khác như Internet hoặc mạng điện thoại di động. Công nghệ chuyển mạch IP: hầu hết người dùng đều không biết rằng truyền hình cáp và vệ tinh thường gửi đi tất tả tín hiệu của mọi kênh cùng một lúc cùng một thời điểm nhằm cho phép người dùng chuyển đổi kênh tức thời. Điều này dẫn tới sự lãng phí băng thông không cần thiết với IPTV thì nhược điểm này được khắc phục một cách hiệu quả. IPTV sử dụng công nghệ chuyển mạch IP để loại bỏ hạn chế này. Mọi dữ liệu chương trình truyền hình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người dùng yêu cầu xem là được truyền đi. Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể bổ sung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV hơn vì băng thông còn nhiều. Mạng gia đình: kết nối vào mạng Internet trong gia đình không chỉ có TV mà còn có các máy tính khác. Điều này sẽ cho phép người dùng có thể sử dụng TV để truy cập đến những nội dung đa phương tiện trên máy tính như ảnh số, video, lướt web, nghe nhạc. Không những thế, một số màn hình máy tính giờ đây còn được tích hợp khả năng vận hành như một chiếc tivi bình thường. Tất cả liên kết sẽ trở thành một mạng giải trí gia đình hoàn hảo. Video theo yêu cầu - Video on Demand (VOD): là tính năng tương tác được mong đợi nhất ở IPTV. Tính năng này cho bạn có thể yêu cầu xem bất kỳ một chương trình truyền hình nào đó mà bạn ưa thích. Ví dụ, bạn muốn xem một bộ phim đã chiếu cách đây vài năm thì chỉ cần thực hiện tìm kiếm và dành thời gian để xem hoặc ghi ra đĩa xem sau. Kiểm soát tối đa chương trình TV: VOD nói chính xác cũng là một phần lợi thế này. Đây là tính năng mà người dùng sẽ cảm thấy thích thú nhất ở IPTV bởi nó cho phép họ có thể kiểm soát tối đa chương trình truyền hình. Không còn thụ động phải xem những gì mà nhà cung cấp dịch vụ phát đi như ở truyền hình truyền thống hay vệ tinh, giờ đây có khả năng kiểm soát tối đa những nội dung muốn xem. Với VOD, có thể chọn lựa những chương trình mình thích. Nhờ đó mà thiết bị điều khiển từ xa của IPTV sẽ có đầy đủ tính năng như điều khiển một chiếc đầu đĩa(có thể đang xem chương trình nếu gặp phải một đoạn nào bạn muốn tua để xem lại, dừng phát chương trình hoặc tua nhanh về phía trước). Điều này cũng đơn giản bởi nội dung được cung cấp duy nhất theo yêu cầu của người xem chứ không cung cấp rộng cho tất cả mọi người dùng như truyền hình truyền thống. Truyền hình chất lượng cao HD: IPTV có khâu điều chỉnh chất lượng cung cấp dịch vụ đảm bảo chất lượng cao với chất lượng âm thanh và hình ảnh sắc nét vì nhớ kết nối băng thông rộng nên điều này có thể làm được, đó cũng là một trong những ưu điểm của IPTV mà người dùng mong đợi. Chi phí rẻ: người dùng chỉ phải trả tiền thuê bao trọn gói hàng tháng để truy cập Internet có tích hợp luôn dịch vụ IPTV. Từ đó, người dùng có thể xem được các chương trình truyền hình, giải trí, đồng thời vẫn có thể truy cập Internet mà không mất thêm bất cứ chi phí gì. Qua đó thấy được lợi ích của IPTV là rất nhiều mà chi phí thì có thể chấp nhận được. 4.1.4. Nhược điểm của IPTV Nhược điểm lớn của IPTV chính là khả năng mất dữ liệu rất cao và sự chậm trễ truyền tín hiệu. Nếu như đường kết nối mạng của người dùng không thật sự tốt cũng như không đủ băng thông cần thiết thì khi xem chương trình sẽ rất dễ bị giật hay việc chuyển kênh có thể tốn khá nhiều thời gian để tải về. Thêm vào nữa, nếu máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ không đủ mạnh thì khi số lượng người xem truy cập vào đông thì chất lượng dịch vụ giảm. Nhược điểm nữa của IPTV là phụ thuộc vào máy tính của người sử dụng. Hiện nay, hầu hết các máy tính mới đều đáp ứng được đầy đủ tính năng để có thể xem được IPTV. Tuy nhiên, ở các máy tính cũ, khi sử dụng dịch vụ IPTV sẽ thấy hình bị giật, tiếng bị dứt đoạn hay không thể vừa xem vừa làm công việc khác được, đó bởi vì RAM đang thiếu, bộ vi xử lý còn thấp. Khi đó để có thể sử dụng dịch vụ IPTV tốt hơn cần nâng cấp RAM và bộ vi xử lý, điều này làm tốn thêm chi phí của người dùng. IPTV là dịch vụ dựa vào mạng Internet vì thế việc bị hack vào khá dễ dàng hơn khi so với các mạng lưới truyền hình truyền thống. Vì thế, việc bị mất các thông tin cá nhân của người dùng là rất dễ. Ngoài ra, các nhà cung cấp dịch vụ IPTV cũng gặp các vấn đề khó khăn về tài chính vì lợi nhuận trung bình là còn thấp dẫn đến tình trạng nghèo nàn thông tin trên các kênh IPTV, [18]. 4.1.5. Những khó khăn khi triển khai dich vụ IPTV tại Việt Nam Việc triển khai các công nghệ mới hay các dịch vụ mới phải dựa vào cơ sở hạ tầng có sẵn mà phát triển lên. Với cơ sở hạ tầng mạng như nước ta hiện nay thì việc triển khai dịch vụ IPTV là rất khó khăn, vì dịch vụ này cốt yếu dựa vào mạng Internet và đòi hỏi băng thông mạng lớn, mà ở nước ta hiện nay, thì vấn đề này chưa được phát triển. Công nghệ IPTV không có hệ thống tiêu chuẩn tham chiếu chung dẫn đến tình trạng các nhà cung cấp mạng sử dụng các công nghệ khác nhau. Ví dụ mỗi nhà cung cấp mạng sử dụng loại thiết bị đầu cuối độc quyền khác nhau nên không tương thích vì thế không kết nối liên thông dịch vụ được. Đó là vấn đề khó khăn các nhà cung cấp gặp phải khi triển khai dịch vụ IPTV ở Việt Nam. Các chuẩn công nghệ về chuẩn nén, định dạng, tốc độ của mỗi nhà cung cấp là khác nhau nên chưa tương thích được với đường truyền, dẫn tới tín hiệu xấu, không đáp ứng được yêu cầu của khách hàng sử dụng IPTV. Các khó khăn về tài chính cũng như trong việc xử lí công nghệ phía người dùng. Thay vì mua một chiếc tivi và đăng ký sử dụng truyền hình cáp hay vệ tinh thì rất dễ dàng sử dụng chỉ cần thao tác đơn giản là bật và tắt. Trong khi đó, IPTV cần người dùng trang bị nhiều thiết bị hơn, chưa kể phí dịch vụ nếu có và sử dụng cũng phức tạp hơn. Vấn đề về thói quen khách hàng sử dụng các công nghệ truyền hình cũ đã 5 -10 năm và họ không muốn thay đổi các công nghệ mới phức tạp và tốn kém. Đây cũng là vấn đề khó khăn trong việc triển khai IPTV vào thị trường Việt Nam. 4.2. Điện thoại IP ( Internet Protocol Phone) 4.2.1. Giới thiệu về điện thoại IP Đầu năm 1995, công ty VocalTec đưa ra sản phẩm phần mềm thoại qua Internet (kết nối điểm - điểm) đầu tiên trên thế giới. Sau đó, nhiều công ty đã đầu tư nghiên cứu và đưa ra các sản phẩm thương mại. Tháng 3/1996, VocalTec kết hợp với Dialogic đã đưa ra sản phẩm cổng kết nối PSTN và Internet đầu tiên trên thế giới. Hiệp hội các nhà sản xuất thoại qua máy tính ECTF đã ra đời, nhằm đưa ra các tiêu chuẩn thoại qua Internet. Hiệp hội bao gồm 36 các công ty máy tính và viễn thông hàng đầu thế giới như AT&T, IBM, Sun Microsystems, Digital và Ericsson. Gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, chất lượng của thoại Internet đã gần đạt đến chất lượng của thoại truyền thống PSTN (Public Switched Telephone Network ). Một số hãng viễn thông lớn như AT&T Sprint và Telstra đã thông báo về việc chuyển các mạng viễn thông chủ đạo sang nền chuyển mạch gói. Điều này có nghĩa là phần lớn lưu lượng thoại sẽ được truyền qua mạng mạch gói trong thời gian không xa. Điện thoại qua Internet đã gây được sự chú ý mạnh mẽ và có khả năng trở thành nền tảng cho mạng thoại công nghệ chuyển mạch gói. Lý do mà dịch vụ thoại qua mạng Internet phát triển nhanh chóng là nó có khả năng đáp ứng như dịch vụ thoại truyền thống, đặc biệt là trong thoại đường dài với chi phí rẻ hơn rất nhiều. Mặc dù công nghệ thoại qua Internet đã được thương mại hóa từ năm 1995, nhưng việc nghiên cứu về lĩnh vực này ở Việt Nam còn quá ít. Với lợi thế giá cước thấp, dịch vụ thoại qua mạng Internet thực sự đã làm nhiều nhà kinh doanh viễn thông ở Việt Nam quan tâm. Hình 4.1 mô tả một máy điện thoại IP trong thực tế. Hình 4.1. Điện thoại IP trong thực tế 4.2.2. Các ứng dụng của điện thoại IP Thoại cơ bản sẽ vẫn là dạng phổ biến của điện thoại IP. Tuy nhiên, vẫn không hẳn có thể thay thế mạng điện thoại công cộng thậm chí là trong tương lai. Mục đích tức thời của các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP là tái tạo khả năng của điện thoại với một chi phí vận hành thấp hơn nhiều và đưa ra các giải pháp kỹ thuật bổ sung cho mạng PSTN truyền thống. Hình 4.2 mô tả thoại qua mạng Internet LAN switch PSTN PSTN Internet LAN switch Máy chủ Dữ liệu Router Router Gateway Gateway Hình 4.2. Thoại qua mạng Internet Điện thoại IP có thể được áp dụng cho mọi yêu cầu của giao thiếp thoại, từ một cuộc điện thoại đơn giản cho đến một cuộc gọi hội nghị nhiều người phức tạp. Chất lượng âm thanh được truyền cũng có thể biến đổi tùy theo ứng dụng. Ngoài ra, với khả năng của Internet, dịch vụ thoại IP sẽ cung cấp thêm nhiều tính năng mới. Sau đây là một vài ứng dụng của điện thoại IP. Thoại thông minh: hệ thống thoại IP ngày nay trở nên hữu hiệu, phổ biến, dễ sử dụng và cơ động. Trong những năm gần đây, người ta đã cố gắng tạo ra thoại thông minh. Kể từ khi Internet phủ khắp toàn cầu, nó đã được sử dụng để tăng thêm tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu. Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại tồn tại một mối liên hệ. Internet cung cấp khả năng giám sát và điều khiển các cuộc thoại 1 cách tiện lợi hơn, dễ dàng hơn. Dịch vụ điện thoại Web: làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với khách hàng của các doanh nghiệp thông qua điện thoại IP. Điện thoại Web cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm lên trang Web để kết nối tới hệ thống điện thoại của họ. Dịch vụ này là dễ dàng và an toàn để đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang Web vào hệ thống điện thoại. Dịch vụ tính cước cho bị gọi: thoại Internet có khả năng cung cấp dịch vụ tính cước cho bị gọi đến các khách hàng nước ngoài, cũng như khách hàng trong nước. Chỉ cần máy tính kết nối Internet và chương trình phần mềm chuyển đổi, thay vì gọi qua mạng điện thoại truyền thống, khách hàng có thể gọi qua Internet như mạng PSTN, cũng có thể xử lý các cuộc gọi cũng giống như xử lý các cuộc gọi khác. Có thể định tuyến các cuộc gọi này tới nhà vận hành, tới các dịch vụ tự động trả lời. Trong thực tế, hệ thống điện thoại qua Internet và hệ thống điện thoại truyền thống hoàn toàn như nhau. Truy cập các trung tâm trả lời điện thoại: truy cập đến các trung tâm phục vụ khách hàng qua mạng Internet sẽ thúc đẩy mạnh mẽ thương mại điện tử. Dịch vụ này sẽ cho phép một khách hàng có câu hỏi về một sản phẩm được giới thiệu qua Internet và được các nhân viên của công ty trả lời trực tuyến. Dịch vụ fax qua IP: nếu gửi nhiều fax từ máy tính, đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch vụ Internet faxing sẽ tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại. Dịch vụ này sẽ chuyển trực tiếp từ máy tính của người dùng qua kết nối Internet tới máy khách hàng nên sẽ giảm bớt chi phí. Khi sử dụng dịch vụ thoại và fax qua Internet, có hai vấn đề cơ bản: người sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chương trình phần mềm, để có thể sử dụng thoại qua Internet thay cho điện thoại để bàn truyền thống và kết nối một gateway thoại qua Internet với hệ thống điện thoại hiện hành, cấu hình này cung cấp dịch vụ thoại qua Internet giống như việc mở rộng hệ thống điện thoại hiện hành.[19] 4.2.3. Lợi ích của điện thoại IP Giảm chi phí: giá cước của điện thoại IP được tính chung với giá cước của Internet và do đó tiết kiệm đáng kể khi sử dụng dịch vụ thoại hay fax. Theo tính toán, có khoảng 70% các cuộc gọi đến Châu Á là để gửi fax, phần lớn trong số đó có thể thay thế bằng Fax qua IP. Ngoài ra, còn giảm được chi phí mua thiết bị vì người dùng có thể sử dụng được cả thoại và dữ liệu trên cùng một thiết bị, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng mạng không để dư thừa băng thông nhiều. Đơn giản hóa: một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hóa tốt hơn và giảm tổng số thiết bị. Cơ sở hạ tầng kết hợp này có thể hỗ trợ việc tối ưu hóa băng tần. Thống nhất: vì con người là nhân tố quan trong nhưng cũng dễ sai lầm nhất trong một mạng viễn thông, mọi cơ hội để hợp nhất các thao tác, loại bỏ các điểm sai sót là rất cần thiết. Trong một doanh nghiệp việc sử dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm bớt tính phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo. Các ứng dụng liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch vụ an ninh có thể được chia sẻ dễ dàng hơn. Cuối cùng có khả năng nâng cao ứng dụng: thoại và fax chỉ là các ứng dụng cơ bản khởi đầu của điện thoại IP sữ dụng công nghệ VoIP (Voice over IP). Trong thời gian tới, công nghệ này được mong đợi sẽ đem đến cho con người các ứng dụng đa phương tiên và đa dịch vụ hiện đại hơn. 4.2.4. Ưu điểm của điện thoại IP Thông tin thoại trước khi đưa lên mạng Internet sẽ được nén xuống dung lượng thấp (tùy theo kỹ thuật nén), vì vậy giảm được lưu lượng mạng. Trong trường hợp cuộc gọi ở mạng PSTN, khi có một cuộc gọi một kênh vật lý sẽ được thiết lập và duy trì giữa hai bên cho đến khi một trong hai bên hủy bỏ liên kết. Như vậy, trong khoảng thời gian đó dù không có tiếng nói, tín hiệu thoại vẫn được lấy mẫu, lượng tử hóa và truyền đi. Vì vậy, hiệu suất đường truyền không cao, còn ở điện thoại IP có cơ chế phát hiện khoảng lặng (khoảng thời gian không có tiếng nói) nên sẽ làm tăng hiệu suất sử dụng mạng. 4.2.5. Nhược điểm của điện thoại IP Nhược điểm chính của mạng điện thoại IP chính là chất lượng dịch vụ. Các mạng số liệu vốn dĩ không phải xây dựng với mục dích truyền thoại thời gian thực, vì vậy truyền thoại qua mạng IP cho chất lượng cuộc gọi thấp. Vì các gói tin truyền trong mạng có trễ thời gian thay đổi lớn nên khả năng mất gói rất dễ xảy ra. Một yếu tố dẫn tới chất lượng kém nữa là kỹ thuật nén để tiết kiệm băng thông. Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì chất lượng càng kém và đặc biết thời gian xử lý sẽ lâu, gây trễ. Nhược điểm nữa của điện thoại IP là vấn đề về tiếng vọng. Nếu trong mạng điện thoại truyền thống PSTN thì trễ tín hiệu ít nên tiếng vọng không ảnh hưởng nhiều, trong khi đó mạng IP có trễ lớn nên ảnh hưởng của tiếng vọng tới tín hiệu thoại là cao. Vì vậy, tiếng vọng trong điện thoại IP là một vấn đề cần phải giải quyết, [19]. 4.2.6. Các yêu cầu khi triển khai dịch vụ điện thoại IP Chất lượng thoại phải tạm chấp nhận được tuy không thể bằng với mạng điện thoại truyền thống PSTN. Nếu chất lượng quá thấp thì không thể thuyết phục được người dùng điện thoại IP được. Mạng IP phải đảm bảo các chỉ tiêu như: tỷ lệ mất gói, mất liên lạc hay giảm tối đa việc nghẽn mạng không gọi được. Tín hiệu thoại không ảnh hưởng đến hoạt động của mạng để người dùng vẫn không hay biết là mình đang sử dụng công nghệ gì. Liên kết dịch vụ PSTN/VoIP bao gồm luôn các gateway để có thể sử dụng đồng thời thoại và dữ liệu. Khâu quản lý và thanh toán cước phí phải rõ ràng, tốt nhất là kết hợp với hệ thống PSTN và sản phẩm điện thoại IP phải đa dạng rẻ và dễ sử dụng. Cần tích hợp các dịch vụ hỗ trợ chất lượng và các dịch vụ công cộng toàn cầu. 4.2.7. Những khó khăn khi triển khai dịch vụ điện thoại IP tại Việt Nam Vấn đề về tiêu chuẩn: tiêu chuẩn quốc tế của điện thoại IP còn đang không ngừng phát triển và hoàn thiện, đặc biệt là tiêu chuẩn về thông tin giữa các miền, giữa các mạng khác nhau, vẫn còn đang trong thời gian tranh luận để đưa ra chuẩn chung trên toàn thế giới nên ảnh hưởng trực tiếp đến các sự tương thích giữa các sản phẩm điện thoại IP của các nhà cung cấp. Ngoài ra, còn có vấn đề về chuyển mạch giữa các thuê bao thuộc các mạng khác nhau hay vấn đề về cước phí giữa các nhà cung cấp dịch vụ là khác nhau nên cũng ảnh hưởng rất nhiều đến việc triển khai dịch vụ điện thoại IP tại Việt Nam. Vấn đề về mạng truyền tải: điện thoại IP dựa trên nền mạng Internet, mà giao thức sử dụng trên Internet là TCP/IP được thiết kế chủ yếu nhằm cho dịch vụ dữ liệu phi thời gian thực. Lưu lượng truyền dẫn trên mạng Internet là luôn thay đổi và không thể xác định chính xác được. Vì vậy, việc truyền tín hiệu thoại tất nhiên sẽ bị ảnh hưởng nhiều như gây trễ tín hiệu và không thể đảm bảo về chất lượng dịch vụ. Hơn nữa, cơ sở hạ tầng mạng ở Việt Nam chưa phát triển so với các nước trên thế giới, điều này cũng gây khó khăn lớn khi triển khai dịch vụ điện thoại IP tại Việt Nam.[19] 4.3. Kết luận Tóm lại, Chương 4 đã tìm hiểu hai ứng dụng phổ biến nhất của giao thức liên mạng IP trong mạng Internet đó là: truyền hình IP và điện thoại IP. Cụ thể là, biết được các lợi ích, các dịch vụ mà 2 ứng dụng này cung cấp, đồng thời, cũng biết được các ưu, nhược điểm của hai ứng dụng này. Qua đó, tìm hiểu được xu hướng phát triển và khả năng triển khai hai ứng dụng này tại Việt Nam. KẾT LUẬN Sau 13 tuần nghiên cứu và thực hiện nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp, đề tài “Nghiên cứu các giao thức liên mạng IP và ứng dụng của nó trong Internet” đã hoàn thành đúng thời hạn. Với tất cả sự hiểu biết về giao thức liên mạng IP, trong suốt 13 tuần, em đã cố gắng trình bày một cách rõ nhất trong đề tài những nội dung mà em nắm được. Cụ thể, em đã nghiên cứu về giao thức liên mạng IP và các ứng dụng của nó. Nội dung nghiên cứu đã được trình bày qua 4 chương của đồ án. Chương đầu tìm hiểu một cách tổng quan về về các khái niệm của mạng Internet, các ưu điểm, cũng như các thành phần cấu thành mạng Internet. Từ đó, hiểu được các chức năng cũng như nhiệm vụ của từng thành phần trong mạng Internet. Chương 2 đã đi vào tìm hiểu mô hình hệ thống mở OSI, là mô hình chuẩn quy định về giao diện liên lạc tầng cấp giữa các thiết bị trong các mạng mở nói chung và trong mạng Internet nói riêng. Từ đó, đi sâu vào tìm hiểu chức năng và nhiệm vụ của từng lớp trong mô hình này. Qua đó, thấy được mối quan hệ khăng khít giữa mô hình hệ thống mở OSI và giao thức IP. Mô hình này cũng là nền tảng để phát triển thành mô hình TCP/IP, là mô hình rất quan trọng trong mạng Internet được tất cả các máy trên mạng sử dụng. Chương 3 là chương chính của đồ án. Chương này đi sâu vào việc tìm hiểu giao thức IP qua hai phiên bản được dùng phổ biến nhất hiện nay là giao thức IP phiên bản 4 và giao thức IP phiên bản 6 (IPv4 và IPv6). Giao thức IP hiện đang dùng phổ biến trên thế giới vẫn là IP phiên bản 4. Giao thức IPv4 được xây dựng với mong muốn có khả năng chạy trên bất cứ mạng truyền dẫn nào và hỗ trợ việc trao đổi thông tin giữa các nền hệ thống khác nhau. Do nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng phát triển, vì thế IP phiên bản 4 không thể đáp ứng hết nên IP phiên bản 6 đã ra đời với nhiều cải tiến. Giao thức này đã góp phần phát triển các ứng dụng trên liên mạng Internet để đáp ứng các yêu cầu và đòi hỏi ngày càng cao hơn như là dịch vụ thoại và truyền hình qua IP, mà cùng với đó là các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, cước phí hay khả năng tương thích các ứng dụng này trên liên mạng Internet sao cho phù hợp với người dùng. Qua đó, hiểu rõ được cấu trúc gói tin của giao thức IP, cách đánh địa chỉ gói tin, nhận dạng địa chỉ hay cách cách tìm đường đi của các gói tin thông qua 2 thuật toán là thuật toán định tuyến theo cự ly vector và định tuyến theo trạng thái kết nối. Đồng thời, biết được các ưu điểm của giao thức IP phiên bản 6 nhằm khắc phục các hạn chế của IP phiên bản 4. Tóm lại, các giao thức IP là không thể thiếu trong liên mạng Internet với nhiều ứng dụng đã góp phần thúc đẩy thông tin liên lạc phát triển, giúp mọi người trên thế giới gần nhau hơn và góp phần làm xã hội ngày càng phát triển. Chương 4 tìm hiểu 2 ứng dụng phổ biến của IP trong mạng Internet là: truyền hình và điện thoại IP. Chương này cung cấp thêm các thông tin về các dịch vụ mà 2 ứng dụng này mạng lại cho người dùng, các ưu điểm, khó khăn và yêu cầu khi triển khai 2 dịch vụ này. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù em đã rất cố gắng nhưng do hạn chế về tài liệu tham khảo cũng như nội dung đề tài khá rộng, lại chưa có kinh nghiệm thực tế, cùng các yếu tố khách quan khác, nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong Quý Thầy, Cô và các bạn góp ý để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng 6 năm 2010 Ngô Thế Anh NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO Ngày tháng 6 năm 2010 LÔØI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Giao thông Vận tải, đặc biệt là các Thầy, Cô trong Khoa Điện – Điện Tử đã tận tình chỉ dạy những kiến thức quý báu về lĩnh vực viễn thông giúp em có đủ các kiến thức cơ bản làm nền tảng để em có thể hoàn thành đồ án này. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy Ngô Thế Anh người đã tận tình giúp đỡ, huớng dẫn, động viên và cung cấp tài liệu cho em trong suốt quá trình làm đồ án. Ngoài ra, em cũng cảm ơn tất cả bạn bè trong lớp Kỹ thuật Viễn thông K46 đã giúp đỡ em trong suốt quá trình hoc tập. Cuối cùng, và quan trọng hơn cả vẫn là niềm động viên và giúp đỡ của gia đình đã tạo điều kiện vững chắc giúp em hoàn thành khóa học này. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn rất nhiều. TP. HCM, tháng 5/2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Duy MinhTÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu trực tuyến, “ Khái niệm về Internet”. [2] Tài liệu trực tuyến, AD_Internet “ lịch sử Internet”. [3] Trần Thị Bích Ngọc, “ Nghiên cứu giao thức TCP/IP và ứng dụng của TCP/IP”, Luận văn tốt nghiệp, Kỹ thuật viễn thông K 39- ĐH GTVT2, 2003. [4] Tài liệu trực tuyến, currentorg =eXeewPackage146ddd6ae1c75dad53c6&scoid=11791 “Chương 2: Các thành phần cơ bản trên mạng Internet”. [5] Th.S Phạm Thế Quế, “ Mạng máy tính”, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, Hà Nội, 2006. [6] Lê Bảo Tâm, “ Mô hình OSI và giao thức TCP/IP”, Luận văn tốt nghiệp, Kỹ thuật viễn thông K39 – ĐH GTVT2, 2003. [7] W. Richard Stevens, “TCP/IP Illustrated ”, “Chapter 3 :Internet Protocol”. [8] Th.S Võ Trường Sơn, “ Bài giảng Mạng số liệu”, ĐH GTVT2. [9] Th.S Ngô Bá Hùng, “ Giáo trình mạng máy tính”, Khoa công nghê thông tin, Đại Học Cần Thơ, 2005. [10] Ngô Minh Khánh, “ Giao thức IP và ứng dụng trong công nghệ VoIP”, Luận văn tốt nghiệp, Kỹ thuật viễn thông K41- ĐH GTVT2, 2005. [11] Tài liệu trực tuyến, “ Khái niệm về định tuyến”. [12] Tài liệu trực tuyến, ml, “ Giới thiệu IPv4”. [13] Tài liệu trực tuyến, “Phân loại địa chỉ IPv4”. [14] Tài liệu trực tuyến, “ Địa chỉ multicast”. [15] Phạm Hoàng Đức, “ Nghiên cứu địa chỉ IPv4/IPv6”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Thăng Long, 2004. [16] Tài liệu trực tuyến, -cua-ipv6-so-voi-ipv4-t145.htm,“Ưu điểm của IPv6”. [17] Tài liệu trực tuyến, “Lịch sử phát triển của IPTV”. [18] Tài liệu trực tuyến, “ Ưu điểm và nhược điểm của IPTV”. [19] Thái Quang Tùng, “Xử lý cuộc gọi dịch vụ điện thoại IP và ứng dụng trong gateway PSTN-IP ”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học bách khoa Hà Nội, 2002.