Chờ IPv4 cạn kiệt hay chuyển đổi sang IPv6 (01/11/2008) | Trung Tâm Internet Việt Nam (VNNIC)
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
TRUNG TÂM INTERNET VIỆT NAM - VNNIC

Chờ IPv4 cạn kiệt hay chuyển đổi sang IPv6 (01/11/2008)

Bài viết vào tháng 4 năm 2007 của nhóm chuyên gia : Jordi Palet, Leo Bicknell, Chris Buckridge, Roque Gagliano, Paul Rendek, Paul Wilson và Bill Woodcock

MỤC LỤC

 1. Giới thiệu

2. Vấn đề đặt ra

3. Các khả năng giảm khó khăn tạm thời khi cạn kiệt IPv4

3.1 Các khối địa chỉ IPv4 thử nghiệm

3.2 Chính sách phục hồi  địa chỉ

3.3 Thay đổi chính sách phân bổ địa chỉ

3.3.1 Chính sách toàn cầu

3.3.2 Chính sách khu vực

3.4  Thị trường địa chỉ thứ yếu

3.5  Tăng cường sử dụng NAT

4. Khả năng giảm khó khăn vĩnh viễn khi cạn kiệt IPv4

4.1 Quá độ chuyển đổi sang IPv6

4.2 Chuyển đổi sang một giao thức mới khác

4.3 Triển khai IPv6

5. Các giai đoạn cạn kiệt IPv4

5.1 Giai đoạn tiền cạn kiệt IPv4

5.2 Giai đoạn bắt đầu cạn kiệt IPv4

5.3 Giai đoạn cạn kiệt nghiêm trọng IPv4

5.4 Giai đoạn cuối cùng cạn kiệt IPv4

6. Sự lựa chọn thông minh

7. Kết luận

1. Giới thiệu.

Lượng địa chỉ IPv4 còn lại chỉ có thể đủ dùng cho ít năm tới và nếu chúng ta không có những quyết định thông minh thì điều này sẽ gây cho internet những khó khăn rất lớn. Những quyết định này phải được tính trước nếu không sẽ rất phức tạp và kéo theo chi phí lớn.

Chúng ta không còn nhiều thời gian nữa. Lượng tiêu thụ địa chỉ IPv4 trên thực tế ngày càng tăng nhanh. Nếu bạn chưa quan tâm và chưa theo kịp tình hình thì thời điểm này bạn hãy nên biết : Chờ đợi đến giây phút cuối cùng thì cái giá phải trả là rất đắt trong khi những người đi trước đã có thể kinh doanh những dịch vụ mới.

Việc cạn kiệt nguồn địa chỉ IPv4 sẽ tác động lớn đến công việc kinh doanh của các ISP hiện có. Ở phạm vi lớn hơn, đến một thời điểm nào đó, nó sẽ tác động lớn tới sự ra đời của các ISP mới. Do vậy, cạn kiệt IPv4 ảnh hưởng mạnh tới các vùng đang phát triển như châu Á, châu Phi và Mỹ latinh, những nơi đang có tỷ lệ sử dụng internet thấp.

Nếu công việc kinh doanh của bạn gắn liền với internet thì trước hay sau, ban cũng sẽ bị ảnh hưởng. Hành động trước hay sau, điều này tác động ở mức độ khác nhau đến công việc kinh doanh của bạn.

Chúng ta có một vài phương pháp hữu hiệu để giảm tối thiểu những khó khăn do cạn kiệt IPv4 gây ra, và rõ ràng một số giải pháp trong số đó sẽ được sử dụng một cách song song

2. Vấn đề đặt ra

IPv4 được sử dụng rộng rãi trên internet cho các ứng dụng về truyền thông. Bất cứ thiết bị nào kết nối internet cũng cần địa chỉ IPv4.

Số lượng địa chỉ IPv4 rất hạn chế, về mặt lý thuyết, có khoảng 4,3 tỷ địa chỉ để sử dụng nhưng trong thực tế không thể sử dụng triệt để không gian địa chỉ IPv4. Cho dù chúng ta có thể sử dụng triệt để không gian địa chỉ IPv4 thì rõ ràng IPv4 vẫn sẽ thiếu khi sự phát triển đòi hỏi tất các thiết bị chuyên dụng và dân dụng đều được kết nối với internet.

Hiện IANA là tổ chức phân bổ địa chỉ IPv4 cho các Nhà phân phối địa chỉ khu vực ( RIR ). Khu vực châu Á là APNIC, châu Âu và Trung đông là RIPE NCC, châu Phi là AfNIC, Bắc Mỹ là ARIN, Mỹ la tinh là LACNIC.

Theo xu hướng tiêu dùng IPv4 hiện tại, có thể dự báo tới khoảng năm 2009 thì IANA sẽ không còn địa chỉ để phân bổ nữa. Có nhiều nhân tố tác động đến thời điểm cạn kiệt IPv4. Chiều hướng phát triển của thị trường trong những năm gần đây cho thấy thời điểm cạn kiệt có thể xẩy ra sớm hơn so với dự đoán.

Nếu chúng ta không làm gì cả thì Internet hiện tại vẫn tồn tại và hoạt động, nhưng sẽ  không thể phát triển trừ khi chúng ta dồn hết nhân tài vật lực để thiết kế lại các ứng dụng, phần mềm có trong tất cả các loại thiết bị trên internet.

Chúng ta phân các khả năng giảm khó khăn khi cạn kiệt IPv4 thành 2 loại cơ bản : Tạm thời và vĩnh viễn. Hai khả năng này được mô tả chi tiết trong các phần tiếp theo.

3. Các khả năng giảm khó khăn tạm thời khi cạn kiệt IPv4.

Chúng ta sẽ thấy kẽ hở của các khả năng giảm khó khăn tạm thời. Có thể gọi các khả năng này là “các gói hành động”, bởi vì mỗi một chiến lược có thể là một sự kết hợp chặt chẽ của một tập hợp các biện pháp thực hiện khác nhau.

3.1 Các khối địa chỉ IPv4 thử nghiệm.

Nhóm chuyên trách kỹ thuật internet (IETF) là tổ chức chịu trách nhiệm phát triển các giao thức sử dụng trên Internet, gồm cả IPv4. Ngay từ thời điểm ban đầu, IETF đã giữ lại một số khối địa chỉ để sử dụng cho mục đích thử nghiệm ứng dụng mới, hoặc các ứng dụng tương lai của IPv4. Những thử nghiệm này đã không được thực hiện và có lẽ sẽ không bao giờ thực hiện. Vì vậy, các khối địa chỉ IPv4 dành cho thử nghiệm không được sử dụng trong internet hiện tại.

Để sử dụng các vùng địa chỉ thử nghiệm, IETF cần phải định nghĩa lại các khối địa chỉ này và đưa chúng về vùng thông thường như những địa chỉ IPv4 khác. Tuy nhiên, quá trình tiêu chuẩn hóa sẽ mất hàng tháng, thậm chí hàng năm. Khi đã tiêu chuẩn hoá hoàn chỉnh, đến lượt các nhà bán thiết bị, phần mềm phải phát hành các phiên bản phần mềm mới phù hợp với các vùng địa chỉ thử nghiệm và việc này cũng mất hàng năm. Các ISP và người sử dụng phải nâng cấp thiết bị của họ, mất hàng tháng.

Tất nhiên, không phải thiết bị nào cũng có thể nâng cấp. Trong trường hợp nhà cung cấp thiết bị không còn hoạt động, họ sẽ không còn quan tâm phát triển phần mềm mới cho thiết bị đã cung cấp. Thiết bị không thể nâng cấp này phải được thay đổi phần cứng để sử dụng được các phần mềm mới.

Thay vì nâng cấp toàn bộ, một vài trường hợp có thể chấp nhận nâng cấp từng phần để tiếp nhận các địa chỉ loại này. Việc nâng cấp từng phần sẽ khiến cho có những mạng không bắt tay được với các mạng khác khiến cho việc chẩn đoán sự cố trở nên khó khăn hơn khi sử dụng những khối địa chỉ trước đây là địa chỉ thử nghiệm trên internet.

Từ các phân tích trên đây, rõ ràng là thời gian dành cho việc nâng cấp để sử dụng được các địa chỉ thử nghiệm tối thiểu cũng mất từ 3 đến 4 năm. Thực tế là 5 đến 6 năm hoặc có thể nhiều hơn trên phạm vi toàn cầu.

Chi phí bỏ ra cho việc này rất lớn và cũng chỉ cứu vãn tình thế cạn kiệt IPv4 thêm khoảng thời gian vài tháng cho đến vài năm. Tuy nhiên đây cũng là một biện pháp “mở rộng” cần thiết cho một số nhà cung cấp dịch vụ.

3.2 Chính sách phục hồi  địa chỉ.

Trước khi RIR ra đời, rất nhiều khối địa chỉ IPv4 với kích cỡ khác nhau đã được phân bổ cho nhiều tổ chức; Các vùng địa chỉ này được gọi là “Vùng địa chỉ kế thừa”. Từ khi RIR ra đời, địa chỉ IPv4 được phân bổ theo các chính sách quản lý mà cộng đồng đã thông qua theo quy trình phát triển chính sách ( PDP ). Một trong những mục tiêu của chính sách quản lý IPv4 là bảo vệ được không gian địa chỉ quý hiếm này không bị sử dụng lãng phí.

Tuy vậy, có rất nhiều địa chỉ IPv4 không được sử dụng, trong cả không gian địa chỉ do RIR phân bổ lẫn không gian địa chỉ kế thừa. Do thiết kế phân khúc của internet, đặc biệt trong kỹ thuật định tuyến, một số trong các vùng địa chỉ IPv4 hoàn toàn không thể sử dụng được, trừ khi chúng ta thiết kế một hệ thống định tuyến hoàn toàn mới . Nhưng cho dù chúng ta thiết kế được một giao thức định tuyến mới và sử dụng nó trước khi IPv4 cạn kiệt thì cũng vấp phải vấn đề đánh số lại mạng, nếu thực hiện được, chi phí cho việc đánh số lại sẽ rất cao. Hãy tưởng tượng việc gì sẽ xảy ra khi yêu cầu toàn bộ các doanh nghiệp, ISP và cả người sử dụng thay đổi cấu hình mạng lưới, thiết bị kết nối. Thời gian mất hàng năm và ảnh hưởng kinh tế rất lớn.

Đôi với những vùng địa chỉ không được sử dụng nhưng không phải do thiết kế của Internet và cấu trúc định tuyến (những địa chỉ mà sử dụng không cần có giao thức mới hay đánh số lại), chúng ta chỉ có khả năng sử dụng khi chúng được trả lại. Để sử dụng được những địa chỉ này, chúng ta cần thêm các chính sách mới. Những chính sách này phải đủ hiệu lực để các khối địa chỉ không sử dụng phải trả về cho các tổ chức quản lý địa chỉ câp vùng (RIR). Tuy nhiên, cộng đồng sẽ gặp khó khăn khi thực hiện trên thực tế. Sẽ rất khó khăn nếu không muốn nói là không thể để làm cho không gian địa chỉ kế thừa được trả lại vì những người nắm giữ không gian địa chỉ này không thuộc đối tượng quản lý của cộng đồng, trừ phi họ tình nguyện trả địa chỉ về cho RIR.

Như vậy, trong bất cứ trường hợp nào, cũng mất vài năm để thực hiện thu hồi các vùng địa chỉ, đồng thời mất một khoản chi phí cho người thực hiện (hầu hết các công việc không thể thực hiện một cách tự động vì phải kiểm tra chắc chắn rằng khối địa chỉ đó không được sử dụng rồi mới có thể thu hồi chúng). Hơn nữa chỉ có một tỷ lệ nhỏ của Không gian địa chỉ kế thừa không dùng tới được trả lại trên thực tế vì rất nhiều lý do bao gồm cả lý do không thể kiểm tra hết chúng đang được dùng hay chưa dùng trên thực tế. Ngoài ra, do tính phân khúc của Internet và kỹ thuật định tuyến, sẽ có những vùng địa chỉ trả lại không thể sử dụng được.

Những biện pháp này chỉ có thể làm cho sự cạn kiệt của IPv4 chậm đi chút ít, song nó vẫn tạo điều kiện có thể cho một số ISP tiếp tục phát triển.

Có giải pháp khác làm cho việc trả lại các vùng địa chỉ không sử dụng có hiệu lực sẽ được mô tả như một phần của gói hành động tại mục 4.1.

3.3 Thay đổi chính sách phân bổ địa chỉ .

Hệ thống chính sách quản lý địa chỉ IP toàn cầu được xây dựng trên cơ sở phù hợp với nguyện vọng của cộng đồng thông qua các thỏa thuận mang tính đồng thuận . Điều đó có nghĩa rằng tiêu chuẩn phân bổ địa chỉ hiện tại có thể thay đổi để mở rộng khả năng sử dụng địa chỉ IPv4, nhờ vậy làm chậm lại thời điểm cạn kiệt IPv4. Có 2 cách cho giải pháp này.

3.3.1 Chính sách toàn cầu.

Các tổ chức quản lý địa chỉ khu vực RIR và tổ chức quản lý địa chỉ cấp cao nhất IANA ràng buộc với nhau bằng một thoả thuận hợp tác (MoU) giữa NRO (Tổ chức tài nguyên số, một tổ chức phối hợp và đại diện cho tất cả các RIR), ASO (tổ chức hỗ trợ địa chỉ) và Tổ chức địa chỉ tên miền quốc tế ( ICANN ). Một phần trong MoU đó nêu rõ, cộng đồng của tất cả các RIR có thể sử dụng PDP (quy trình phát triển chính sách) để tạo ra chính sách toàn cầu. Chính sách toàn cầu phải được thống nhất cùng một mẫu, cùng đề mục trên tất cả các vùng và khi được ban giám đốc của ICANN phê chuẩn sẽ được IANA biến thành các hành động cụ thể để thực hiện.

Quy trình này có thể sử dụng để tạo ra cơ chế tự hạn chế, ví dụ như cố định thời hạn phân bổ khối địa chỉ IPv4 cuối cùng đối với các RIR, cố định về số lượng dự trữ hoặc các biện pháp khác để giảm bớt sự cạn kiệt của IPv4.

Tuy nhiên, như đã nói ở trên, điều này yêu cầu phải có sự đồng thuận của tất cả các RIR, do đó thường là việc rất khó khăn. Thậm chí còn khó khăn hơn khi quan điểm chính trị và/hoặc những việc liên quan như sự công bằng trong việc phân bổ địa chỉ cũng sẽ là một trong những vấn đề phải bàn cãi.

Một điểm nữa, nếu cộng đồng quyết định áp đặt biện pháp tự hạn chế đối với việc sử dụng IPv4 thì có khi lại liên quan tới vấn đề pháp lý như chính sách chống độc quyền của các chính phủ hay của các cơ quan quản lý trong các vùng. Điều này lại tác động lớn tới việc thực hiện chính sách và làm nảy sinh nhiều vấn đề không thể lường trước đối với các RIR và chính quy trình phát triển chính sách – PDP. Thậm chí nó lại gợi nhắc các chính phủ và các cơ quan quản lý ý tưởng phải nắm quyền quản lý điều hành nguồn tài nguyên địa chỉ. Ngoài những vấn đề liên quan đến pháp lý, cần phải xem xét tới nhiều khía cạnh khác trước khi tiến hành chính sách tự hạn chế toàn cầu.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng là nếu chính sách toàn cầu thành công thì cũng phải mất vài năm từ khi soạn thảo cho tới khi  được ICANN phê duyệt.

Như vậy, chúng ta có thể kéo dài IPv4 bao lâu cho đến khi cạn kiệt, lợi ích thực sự rất ít nếu so sánh giữa công sức bỏ ra và sự rủi ro có thể gặp phải.

3.3.2 Chính sách khu vực.

Ngoài chính sách toàn cầu, các khu vực có thể ban hành chính sách quản lý riêng. Những chính sách này phải quan tâm đến các khía cạnh nóng như cách phân bổ địa chỉ trong vùng, việc sử dụng khối địa chỉ được phân bổ ra sao và những vấn đề khác. Những chính sách riêng có thể giúp cho khu vực đó nhận được các khối địa chỉ lớn hơn, nhanh hơn từ IANA. Điều này có thể làm cho các khu vực khác cho là không công bằng và xem như là một mối đe dọa, từ đó có thể sinh ra nhiều chính sách quyết liệt hơn để nhanh chóng dành được nhiều địa chỉ.

Đây rõ ràng không phải điều chúng ta mong đợi. Nó sẽ nhanh chóng dẫn đến hỗn loạn và gây ra một hình thức “chiến tranh trong chính sách” giữa cộng đồng của các khu vực. Nhưng cho dù điều này có xẩy ra thì cũng phải mất hàng năm và lợi ích của nó đem lại chẳng là bao trên quan điểm kéo dài thời gian cạn kiệt IPv4.

Một vấn đề quan trọng của quy trình phát triển chính sách – PDP là chính sách có thể thay đổi bất cứ lúc nào nếu thay đổi đó thuận tiện và được cộng đồng ủng hộ ( ví dụ như khi xuất hiện một hoàn cảnh, tình thế mới ). Do vậy, chính sách (toàn cầu hay khu vực) để tự hạn chế mình lâu dài có thể sẽ trệch hướng và xung đột với chính PDP. Quy trình phát triển chính sách PDP không thể đảm bảo rằng một chính sách khi đã thông qua thì không bị thay đổi trong chu trình mới. Vì vậy một chính sách nhằm để cố định vĩnh viễn một sự kiện nào đó như việc sử dụng những khối địa chỉ cuối cùng, chắc chắn sẽ bị một chính sách mới loại bỏ ngay.

3.4  Thị trường địa chỉ thứ yếu.

Sẽ có một thời điểm mà nhiều tổ chức cho rằng có thể mua bán địa chỉ IPv4 vì mục đích kinh tế. Quả thật nó có thể có chi phí rẻ hơn so với các phương pháp khác. Điều này hoàn toàn có thể xẩy ra, ít nhất là giai đoạn đầu với Không gian địa chỉ kế thừa. Một số công ty có không gian địa chỉ kế thừa có thể cung cấp địa chỉ IPv4 và đó là một phần của thị trường địa chỉ thứ yếu này.

Tuy vậy theo quy định hiện hành, địa chỉ không phải là tài sản, do vậy bán địa chỉ có thể xem như phạm pháp. Các tổ chức cá nhân được phân bổ địa chỉ chỉ là những “ người sử dụng” không gian địa chỉ đó, do cộng đồng “cho thuê”.

Khả năng tạo ra một “thị trường địa chỉ thứ yếu” là có thật. Nó sẽ hủy hoại mô hình hiện nay và để ngăn chặn sự hủy hoại này, cộng đồng và hệ thống RIR các khu vực phải phối hợp với nhau một cách hiệu quả, quy định hoạt động cho thị trường này sao cho nó phải gắn với mô hình hiện nay.

Thật khó dự đoán thị trường này sẽ làm lùi thời hạn cạn kiệt địa chỉ IPv4 bao lâu, nhưng rõ ràng đây là một giải pháp rất đắt.

Các RIR đang thực hiện “xác thực địa chỉ” theo tiêu chuẩn của IETF nhằm ngăn cản sự phát triển của thị trường địa chỉ và kiểm soát không gian địa chỉ kế thừa. Nguyên tắc cơ bản là những khối địa chỉ nào đăng ký tại RIR thì được xác thực. Các nhà quản lý mạng chỉ cho phép định tuyến các khối địa chỉ đã được xác thực trên internet. Tuy vậy, các tổ chức sở hữu các vùng địa chỉ không xác thực có thể lách luật bằng cách trả tiền cho các nhà quản lý mạng để định tuyến các khối địa chỉ này. Do vậy, thật khó để dự báo liệu chúng ta có đạt được mục tiêu hay không và trong bao lâu, liệu chương trình xác thực địa chỉ có thể thực hiện được mà không có can thiệp của đồng tiền trong một thời gian đủ để tránh tình trạng lách luật trên.

Một điểm cần lưu ý về thị trường địa chỉ thứ cấp là nếu cộng đồng không kiểm soát một cách đầy đủ, nó sẽ hủy hoại mô hình cấp phát địa chỉ hiện nay của RIR và hủy hoại quy trình phát triển chính sách PDP. Điều này có thể biến internet thành một mạng hoàn toàn khác so với hiện tại.

Xác thực địa chỉ có thể được thực hiện trong một hai năm nữa, nếu thế địa chỉ xác thực có thể dùng để cho các gói hành động  mục 3.2 và 3.3 thêm hiệu lực.

3.5  Tăng cường sử dụng NAT.

Một trong những giao thức đã góp phần làm cho internet phát triển rộng rãi mặc cho số lượng địa chỉ IPv4 giảm sút, đó là công nghệ bên dịch địa chỉ mạng (NAT). NAT đặc biệt có ích khi kết nối khách hàng với máy chủ (client to server), cho phép nhiều khách hàng kết nối với internet thông qua thiết bị NAT sử dụng một hoặc một dải địa chỉ IPv4 thực. Khách hàng sử dụng dải địa chỉ IPv4 đặc biệt (địa chỉ dùng riêng). Địa chỉ dùng riêng không phải là địa chỉ IPv4 thực và không thể sử dụng trên internet. Sự kết hợp giữa địa chỉ dùng riêng với NAT cho phép khách hàng liên lạc được với máy chủ, nhưng không cho phép chiều ngược lại từ máy chủ tới khách hàng.

Trên internet, không chỉ có ứng dụng khách - chủ mà còn có các dịch vụ kết nối đồng cấp (peer to peer), NAT trở thành cơn ác mộng và có nhiều vấn đề tác động thực tế đến cấu trúc internet, giảm khả năng an toàn cho kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end to end) và tăng đáng kể chi phí triển khai các ứng dụng kết nối đồng cấp.

Tuy nhiên, có một điều quan trọng cần nhớ, NAT vẫn là một giải pháp hoàn hảo cho các ứng dụng khách - chủ (client-server) và thậm chí nếu giữa khách hàng và máy chủ có vài tầng NAT thì các ứng dụng vẫn hoạt động tốt. Các ứng dụng khách-chủ không hề phức tạp và tốn kém thêm chi phí khi triển khai với NAT. Song sẽ rất tốn kém và phức tạp khi triển khai ứng dụng ngang hàng (peer-to-peer) mà xuất hiện dù chỉ một lần NAT.

NAT có thể được xem như một sự chọn lựa để trì hoãn sự cạn kiệt của IPv4. Doanh nghiệp và các ISP hiện đang sử dụng các khối địa chỉ IPv4 thực cho khách hàng, thậm chí cho các thiết bị cơ sở hạ tầng mạng, có thể giải phóng các địa chỉ này để dành chúng cho các máy chủ cần tới địa chỉ thực để phục vụ cho các máy khách truy vấn tới từ địa chỉ dùng riêng. Bằng cách này, các doanh nghiệp hay ISP có thể trả lại một số vùng địa chỉ cho RIR trong vùng.

Tuy nhiên điều này gây ra một số ảnh hưởng, không chỉ trong vấn đề kinh phí để đánh số lại mạng lưới nhằm giải phóng địa chỉ. Có thể xảy ra trường hợp các khối địa chỉ nhỏ trả lại cho RIR không sử dụng được trừ khi một vài khối địa chỉ cạnh nó cũng chưa sử dụng (để tạo thành vùng địa chỉ đủ lớn, có thể phân bổ được cho ISP). Đây cơ bản là vấn đề phân khúc đã thảo luận liên quan tới gói hành động mục 3.2.

Ngoài ra, khai thác NAT trong mạng lưới của ISP hoặc doanh nghiệp đòi hỏi thêm chi phí hỗ trợ do nhiều ứng dụng không thể chạy tự động hoàn toàn mà cần cấu hình nhân công một số thủ thuật trong thiết bị NAT (đặc biệt là các bộ định tuyến truy nhập). Trong một cuộc họp tổ chức vài năm trước, khi thảo luận về thời gian phải hỗ trợ khách hàng dùng NAT, một nhà quản trị mạng nói rằng “ một khách hàng gọi trên đường ưu tiên thứ nhất để chúng tôi hỗ trợ thì đã tiêu hết doanh số mà chúng tôi thu được trong năm của khách hàng đó, nếu gọi thêm đường thứ hai thì có nghĩa toàn bộ doanh số thu được của khách hàng đó trong thời gian họ là khách hàng của chúng tôi đi tiêu hết.”

Như vậy, cho dù tăng cường triển khai NAT có vẻ khả thi đối với các ứng dụng khách chủ song sẽ mất chi phí đáng kể để đánh lại số trên mạng và chi phí hỗ trợ triển khai các ứng dụng kết nối ngang hàng, đặc biệt khi  mạng có nhiều tầng NAT. Cũng có khả năng các khối địa chỉ được giải phóng khi sử dụng địa chỉ dùng riêng sẽ góp phần kéo dài sự cạn kiệt của địa chỉ IPv4.

4. Khả năng giảm khó khăn vĩnh viễn khi cạn kiệt IPv4.

Chúng ta phân tích hai gói hành động trong phần này.

4.1 Quá độ chuyển đổi sang IPv6.

IPv6 là phiên bản mới của giao thức mạng dữ liệu nền tảng của Internet. Tổ chức IETF phát triển các đặc tính cơ bản của IPv6 vào thập niên 1990. Động lực chính để thiết kế và triển khai IPv6 là mở rộng không gian địa chỉ trên internet cho các thiết bị mới như thiết bị số dùng cho cá nhân PDA, điện thoại di động, đồ dùng điện tử, ô tô, tàu thủy, xe lửa, máy bay v.v..cho những người sử dụng mới với công nghệ ‘luôn sẵn sàng’ như xDSL, cáp, ethernet tới nhà, cáp quang tới nhà, thông tin trên đường dây điện lực v.v..

IPv6 có độ dài 128 bit với không gian địa chỉ là 2 128  (khoảng 340 lần mười lũy thừa 16 - 340 x10 36 ) địa chỉ.

IPv6 được thiết kế để cùng tồn tại lâu dài với IPv4 nhằm tránh phá vỡ mạng IPv4 hiện có và duy trì các dịch vụ đang tồn tại trên mạng IPv4. Đồng thời trong thời gian cùng tồn tại cũng cho phép chuyển đổi dễ dàng sang IPv6. Cơ sở của việc cùng tồn tại và chuyển đổi (không phải là di cư – di dời cư dân của mạng giao thức IPv4 sang mạng giao thức IPv6 mà là chuyển đổi vì không phá vỡ mạng internet và dịch vụ hiện tại) là máy chủ hỗ trợ cả 2 giao thức IPv4 và IPv6 (gọi là Dual – stack), cho phép hệ điều hành hay ứng dụng lựa chọn một trong hai giao thức cho từng phiên liên lạc (mặc dù tiêu chuẩn là ưu tiên cho IPv6 ở nơi có thể sử dụng IPv6).

Điều này có nghĩa khi có nhiều khách hàng và máy chủ hỗ trợ IPv6 thì lưu lượng IPv6 sẽ nhiều hơn và lưu lượng của IPv4 sẽ ít đi. Đây là lẽ tự nhiên của quá trình chuyển đổi khi rõ ràng trong tương lai xa, IPv4 sẽ kết thúc. Tuy nhiên khó có thể dự đoán đến khi nào IPv4 kết thúc, bởi vì như đã nêu trong mục 3.1, còn rất nhiều thiết bị không thể nâng cấp lên IPv6 và vẫn còn lưu lượng IPv4 cho tới khi những thiết bị này không còn sử dụng nữa. Do Dual – stack hỗ trợ đồng thời cả IPv4 lẫn IPv6, nếu một số thiết bị chỉ hỗ trợ IPv4 thì vẫn có thể liên lạc được với các thiết bị đã sử dụng IPv6. Tất nhiên cũng có thể đến một lúc nào đó, 10 năm nữa chẳng hạn, khi chúng ta quyết định loại bỏ dạng thiết bị chỉ hỗ trợ IPv4 và bắt buộc chủ sở hữu của những thiết bị này phải loại bỏ chúng hoặc sử dụng “bộ phiên dịch” để thiết lập liên lạc giữa thiết bị chỉ hỗ trợ IPv4 và thiết bị chỉ hỗ trợ IPv6.

Bây giờ thì việc gì sẽ xẩy ra nếu thiết bị của bạn hoạt động dual stack, trong khi đường kết nối hoặc một phần của đường kết nối chỉ hỗ trợ IPv4 (mạng truy nhập, hay đường ADSL) ? Đây là tình trạng chung và đã được tính trước trong kế hoạch chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6. Cấu trúc đường hầm (tunnel) sẽ giải quyết vấn đề này. Đường hầm là phương pháp hỗ trợ tải dữ liệu của một giao thức (trường hợp này là IPv6) qua một mạng theo một giao thức khác ( trường hợp của chúng ta IPv4). Có nhiều phương thức đường hầm, trong đó một số phải cấu hình bằng nhân công, nhưng tiện lợi nhất trong viễn cảnh của người sử dụng đầu cuối là cấu hình tự động.

Dual stack, đường hầm và bộ phiên dịch là một phần công nghệ mà IETF gọi là công nghệ chuyển đổi, kết hợp cùng nhau chúng hình thành nên một phần của kế hoạch chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6.

Việc nâng cấp mạng lưới của doanh nghiệp, ISP để hỗ trợ IPv6 (thực tế là dual stack) nói chung không tốn nhiều tiền, miễn là quá trình chuyển đổi được hoạch định một cách thỏa đáng, coi là một phần của chiến lược duy trì mạng lưới đã đầu tư nhằm thích ứng với công nghệ mới, khả năng băng thông rộng tốt hơn, dịch vụ và các chức năng mới v.v..Tất nhiên vẫn tốn những chi phí liên quan khác như đào tạo nhân lực về giao thức mới để khai thác mạng lưới dual stack (thay cho mạng chỉ có IPv4). Song nhìn chung, những chi phí này là tối thiểu, trừ khi ISP muốn làm xong ngay. Hiện tại tất cả thiết bị định tuyến của doanh nghiệp, ISP và tất cả các hệ điều hành đều đã hỗ trợ IPv6 (bên cạnh ngoài IPv4), thậm chí cả những thiết bị đã mua cách đây 3, 4 năm.

Bối cảnh này có thể không  đúng đối với những mạng rất lớn đã lỗi thời, trên phương diện thiết bị và phần mềm. Đối với những mạng này, có thể phải cần một thời gian quy hoạch dài hơn để tránh thêm phụ phí. Những thiết bị đã quá cũ không thể nâng cấp được cũng đòi hỏi kinh phí để sử dụng công nghệ biên dịch hay những công nghệ bổ sung khác.

Kinh phí cho việc nâng cấp lên IPv6 không đáng kể với mạng nâng cấp theo chu kỳ (theo tháng, năm tùy tình hình thực tế) và vẫn có lợi thế so với việc tiết kiệm chi phí hỗ trợ các khách hàng sử dụng NAT (như ví dụ ở gói hành động 3.5 ) và về lâu dài, sẽ tiết kiệm được băng thông sử dụng cho cấu trúc đường hầm nếu đường hầm không nằm ở mạng của ISP mà ở mạng của bên thứ 3.

Hơn nữa, hỗ trợ IPv6 thay cho  IPv4 dùng NAT sẽ tạo ra nhiều cơ hội cho dịch vụ và ứng dụng mới, đặc biệt là kết nối ngang hàng, đem lại khả năng tạo ra thu nhập mới cho ISP, từ đó có thể tạo ra nhu cầu lớn về băng thông.

Mặt khác, mạng thông tin di dộng đã bắt buộc sử dụng IPv6 ( hỗ trợ IPv4 với NAT trong trường hợp này rất đắt ). Do vậy nếu cần có sự liên kết hoạt động giữa mạng di động và mạng cố định, thì IPv6 cũng phải được cấp cho mạng cố định. Mạng thông tin di động đã hỗ trợ IPv6 từ 2, 3 năm nay, có nghĩa hiện tại tất cả người dùng thoại di động đều có thể có điện thoại di động IPv6.

Không cần kinh phí đối với người dùng đầu cuối trong việc nâng cấp IPv6 cho máy tính PC hay các thiết bị tương tự, nhiều thiết bị đã hỗ trợ IPv6 với một nâng cấp đơn giản như máy in nối mạng , máy ảnh IP, thiết bị hội nghị có hình chẳng hạn. Thực tế hầu hết các hệ điều hành đã nhận được hỗ trợ IPv6 trong 4 , 5 năm qua. Điều này có nghĩa rằng nếu ISP không nâng cấp mạng lưới ( hay một phần ) để hỗ trợ IPv6 thì kỹ thuật chuyển đổi vẫn cho phép người sử dụng tự động kết nối IPv6.

Tiếp theo, câu hỏi được đặt ra là Sự chuyển đổi này cần xuất hiện nhanh đến như thế nào để có thể là giải pháp kịp thời đối phó với sự cạn kiệt của IPv4? Không may đây là điều là rất khó dự đoán. Tuy nhiên, chúng ta có thể ước lượng rằng sự chuyển đổi sẽ xảy ra trong một thời gian ngắn, ví dụ khoảng 3-4 năm nếu nó được hoàn thành cùng với các gói hành động khác trên phương diện chi phí. Ưu điểm lớn của sự chuyển đổi là đây không phải giải pháp tạm thời. Vùng địa chỉ của IPv6 không phải là vô tận, nhưng nó có thể được sử dụng hàng trăm năm. Ưu điểm này không có trong bất cứ giải pháp nào khác được thảo luận trong bài viết này.

Chuyển đổi sang IPv6 còn đem lại khả năng khôi phục nguyên lý đầu cuối tới đầu cuối của internet, do đó có nhiều cơ hội đổi mới dẫn đến nhiều doanh thu mới.

Cuối cùng nhưng cũng rất quan trọng, chi phí của Gói hoạt động này không cao hơn những gói khác, và có thể giúp giảm bớt một số những chi phí hiện tại.

Một số biện pháp bổ sung có thể được thiết lập như là một phần của gói hoạt động này. Chẳng hạn, một số RIR đã bỏ phí địa chỉ IPv6 để thu hút sử dụng IPv6. Tại một số vùng, việc này không đem lại sự tăng trưởng trong sử dụng địa chỉ IPv6. Tại một số vùng khác, đặc biệt là các khu vực kém phát triển về công nghiệp Internet, việc bỏ bớt phí IPv6 còn kèm theo các biện pháp hỗ trợ khác, như đào tạo IPv6 và hỗ trợ miễn phí cho lắp đặt IPv6 tại các Nhà cung cấp dịch vụ ISP, các trường đại học và các cơ quan công cộng. Tại các vùng này, sự hiểu biết IPv6 là tích cực, cân xứng với công sức đào tạo và hỗ trợ đã bỏ ra, cho thấy những hoạt động này cần tiếp tục và thậm chí là mở rộng.

Giải pháp khả dĩ khác là động viên hơn nữa các Nhà cung cấp dịch vụ ISP  thông qua các chính sách mới của khu vực. Tất nhiên, những chính sách đó có thể được thực thi trên nhiều lĩnh vực khác nhau và có thể không tạo ra được những kết quả tương tự ở các vùng khác. Chẳng hạn, có thể gắn những yêu cầu xin cấp mới địa chỉ IPv4 với yêu cầu mang tính bắt buộc đối với các khối địa chỉ IPv6 (có thể bao gồm cả yêu cầu về sử dụng IPv6). Phải áp đặt thêm tiêu chuẩn để nhận được các block IPv4 trừ phi mức độ triển khai IPv6 đã rõ ràng (điều này có thể có ý nghĩa trong bối cảnh lượng block địa chỉ IPv4 trở nên ngày càng khan hiếm). Có thể tiến hành độc lập hoặc song song việc tăng giá dần những block IPv4 còn lại theo thời gian, đồng thời hạ thấp phí của IPv6 hay kéo dài giai đoạn miễn phí. Tất nhiên, việc tăng chi phí duy trì hàng năm cho các block IPv4 đã phân phối cũng là biện pháp hữu ích.

Theo một giải pháp trong gói hoạt động 3.3, cần có những chính sách mới, đặc biệt đối với những người nắm giữ không gian địa chỉ kế thừa gặp khó khăn khi xin cấp IPv6 nếu họ đang nắm giữ địa chỉ IPv4 không sử dụng. Phí đóng vai trò trong giải pháp này bằng việc liên hệ phí IPv6 với sự tồn tại của các không gian IPv4 không sử dụng: một Nhà cung cấp dịch vụ ISP có càng nhiều không gian IPv4 không sử dụng, họ phải trả tiền cho IPv6 càng nhiều. Đây là một cách động viên Nhà cung cấp dịch vụ ISP trả lại các block IPv4, dù phải đánh số lại phần không gian mạng của họ (chi phí đánh số có thể thấp hơn nhiều so với phí phải trả cho IPv6 nếu không gian địa chỉ IPv4 không sử dụng không  trả lại).

4.2 Chuyển đổi sang một giao thức mới khác

Chúng ra có thể trở lại với IETF và phát triển một giao thức mới hay một cơ chế mới để đối phó với tình trạng cạn kiệt của IPv4. Đây là mục đích chính khi phát triển IPv6 như đã giải thích trước đây. Theo những kinh nghiệm đã có  với IPv6, mỗi một giao thức mới cần một vài năm để phát triển, thêm vài năm để thực hiện và vài năm để triển khai. Thậm chí, chúng ta có thể nghĩ ra cách mới để tái sử dụng IPv4, hi vọng sẽ chỉ mất khoảng 4-5 năm. Chi phí có thể đắt gấp  nhiều lần so với việc tiếp tục chuyển đổi sang IPv6, dường như đó là giải pháp không thể . 

4.3 Triển khai IPv6

Hãy giả thiết rằng chúng ta tiến hành chuyển sang IPv6. Trên thực tế, điều này đang xảy ra và một số yếu tố đang thúc đẩy nó hơn bao giờ hết, chủ yếu đang xuất hiện ở hai lĩnh vực sau :

  1. a)     Tính sẵn sàng của IPv6 trong các mạng lõi của ISP.

Nói chung, rất nhiều mạng trục, mạng lõi hay mạng phân phối của ISP đã được nâng cấp để tiến tới sẽ hỗ trợ IPv6, hoặc là thuần IPv6 ( không cần công nghệ  chuyển đổi 4-6) hoặc là dùng một số loại đường hầm nào đó (bao gồm những công nghệ như MPLS). Trong rất nhiều trường hợp, điều này đã được dự kiến từ lâu như đã giải thích và chi phí không phải là vấn đề. Có nhiều tổ chức đã có những kế hoạch cụ thể để hỗ trợ IPv6, và vấn đề là sự tính toán thời gian thích hợp cho mỗi trường hợp.

  1. b)     Tính sẵn sàng của IPv6 trong cộng đồng những người sử dụng cuối.

Như đã nói, trong những năm gần đây nhiều hệ điều hành đã hỗ trợ IPv6 mà không cần thêm chi phí. Có thể nói rằng mọi hệ điều hành hiện tại trên thị trường đều hỗ trợ IPv6. Chỉ vài hệ điều hành lỗi thời, như những phiên bản cũ của Windows (95, 98, ME) là không thôi.

Như vậy, cái gì tạo ra sự khác biệt? Qua thời gian, ngày càng nhiều mạng lõi được hỗ trợ IPv6. Chỉ một vài năm tới, sẽ rất khó hiểu nếu bất cứ một Nhà cung cấp dịch vụ  ISP to hoặc vừa nào lại không sẵn sàng với IPv6. Thực tế, đã có nhiều bàn cãi mang tính kinh doanh về việc ủng hộ chuyển đổi sử dụng IPv6, như là hàng loạt yêu cầu của cộng đồng đối với IPv6; không để mất khách hàng là một lí do lớn để chuyển đổi. Điều này có lẽ xảy ra thường xuyên hơn trong thời gian tới, như một hiệu ứng lan truyền Donino: nhiều mạng công cộng sẵn sàng IPv6 sẽ thúc đẩy các mạng khác làm theo.

Mặt khác, Windows XP là hệ điều hành thâm nhập thị trường lớn nhất và đã hỗ trợ IPv6 từ khi nó ra đời, đang được thay thế bởi một phiên bản mới, Windows Vista.  Sự khác nhau chính giữa XP và Vista, từ góc nhìn của IPv6, là trong XP thì IPv6 được kích hoạt bởi người sử dụng hay bởi các ứng dụng (một số trường hợp đã thực hiện) trong khi ở phiên bản Vista, IPv6 được kích hoạt bởi mặc định và bởi hệ điều hành gắn sẵn trong đó (bằng công nghệ chuyển đổi 4-6 tự động vì vậy nó vẫn hoạt động ngay cả khi Nhà cung cấp dịch vụ ISP không  hỗ trợ IPv6). Những phiên bản mới của các ứng dụng như Microsoft Office cũng tạo ra việc sử dụng IPv6 rộng rãi và được ưu tiên hơn. Những ứng dụng kết nối đồng cấp sử dụng IPv6 làm việc nhanh hơn và tốt hơn, tốn ít băng thông hơn và có thể rẻ tới hơn 80% so với việc phát triển các ứng dụng sử dụng IPv4 (Vì sự liên quan tới NAT). Điều này đồng nghĩa với thời gian phát triển các ứng dụng sẽ ngắn hơn và các nhà cung cấp ứng dụng rất có thể sẽ bắt đầu tận dụng lợi thế này.

Thật ra, từ khi ra đời phiên bản Vista (11/ 2006) đã thấy khả dĩ sự gia tăng lưu lượng của IPv6.  Đó không phải lưu lượng thuần IPv6 của người sử dụng đầu cuối tới đầu cuối, bởi vì phần lớn những mạng biên hay mạng truy cập ( khúc cuối kết nối người sử dụng ) còn chưa hỗ trợ thuần IPv6. Tuy nhiên, những công nghệ chuyển đổi 4-6 tự động được tích hợp trong hệ điều hành cho phép Vista sử dụng IPv6.

Dù muốn hay không thì nó cũng đã xảy ra. Thị phần của Window vào khoảng 75-80% và giả thiết hợp lí rằng một lượng lớn người sử dụng cuối sẽ nâng cấp lên Vista trong vòng một năm tới. Các hệ điều hành khác như Mac OS X và các hệ điều hành nguồn mở khác đều sẵn sàng kích hoạt IPv6 bởi mặc định. Kết quả là hầu hết các lưu lượng của kết nối đồng cấp đều là IPv6 và nó chiếm tỷ phần lớn nhất của tổng lưu lượng trên Internet. Dự đoán trong vòng hai năm lưu lượng IPv6 sẽ đạt tới 50% tổng lưu lượng trên internet là hợp lý.

Chu trình cập nhật hệ điều hành trong các doanh nghiệp lớn luôn kéo dài hơn. Không giống với những người sử dụng cuối, rất nhiều các doanh nghiệp này vẫn đang sử dụng hệ điều hành không hỗ trợ IPv6. Tuy nhiên sự sẵn có của các ứng dụng chạy IPv6 sẽ tạo ra sự khác biệt và ngay cả khi đang dùng XP, nhiều khách hàng kinh doanh muốn IPv6 được sử dụng ngày càng nhiều.

Nhiều doanh nghiệp ban đầu có thể không dùng IPv6 trong phiên bản Vista, có thể liên quan đến việc bảo mật, thiếu kiến thức về IPv6 (không hỗ trợ IPv6 cho người sử dụng) hoặc mạng không hỗ trợ công nghệ dual stack. Trường hợp không hỗ trợ dual stack  thì chẳng sao vì Vista có thể chạy IPv6 trên một mạng chỉ hỗ trợ IPv4 bằng công nghệ chuyển đổi 4-6 nhưng rõ ràng rằng thiếu kiến thức về IPv6 có thể làm chậm trễ quá trình triển khai IPv6 trong nhiều doanh nghiệp. Điều này sẽ thay đổi theo thời gian và có lẽ khi một doanh nghiệp cập nhật hệ thống tường lửa cùng với những phiên bản phần mềm mới có thể cũng bao gồm sự nâng cấp để hỗ trợ IPv6.

Có điều gì còn chưa được đề cập đến nhỉ ? Những người không quan tâm nhất đến IPv6 là những mạng truy nhập và những nhà cung cấp nội dung. Điều này có thực sự quan trọng? Ngay lúc này thì không.

Như đã đề cập ở trên, chỉ có thể chạy qua mạng truy nhập thuần IPv4 khi sử dụng công nghệ chuyển đổi 4-6. Thêm nữa, phải hiểu rằng các Nhà cung cấp dịch vụ ISP chưa thực sự muốn nâng cấp mạng truy nhập bởi không có những dịch vụ mới và lợi ích kinh tế nào giúp hoàn trả kinh phí nâng cấp. Hầu hết các bộ định tuyến giá rẻ đặt tai các vùng dân cư ( CPE - thiết bị đặt tại nhà khách hàng ) được Nhà cung cấp dịch vụ ISP cung cấp đều chưa hỗ trợ IPv6. Nhà cung cấp dịch vụ ISP sẽ chỉ thay thế những CPE khi có những lí do xác đáng như là CPE thay thế cung cấp các dịch vụ mới hoặc có lợi cho sử dụng băng thông hơn. Tất nhiên, sẽ có những trường hợp thiết bị được nâng cấp với những phiên bản phần cứng mới do những Nhà cung cấp dịch vụ ISP khuyến khích còn thông thường thì những khách hàng có kinh nghiệm sẽ nâng cấp (chẳng hạn như người chơi game trực tuyến).

Nói về các nhà cung cấp nội dung cũng tương tự. Hiện tại không có sự khuyến khích để nâng cấp lên IPv6. Không thấy có lợi nhuận mới nào, ít nhất cho đến khi có những ứng dụng mới tận dụng được lợi thế của IPv6. Mặt khác, đối với các chương trình dùng chung trên Internet (duyệt web, gửi email, dịch vụ và ứng dụng kết nối đồng cấp) thì không có lợi thế về sử dụng IPv6 bởi chúng vẫn làm việc tốt dù ở dưới một vài cấp độ của NAT. Tuy nhiên, các trình ứng dụng trên nền tảng đa phương tiện với phương thức kết nối đồng cấp có thể tạo ra “chất lượng dịch vụ” QoS qua IPv6 tốt hơn so với IPv4.

Khi một nhà cung cấp nội dung lớn/vừa ở một nước, hoặc một khu vực nào đó bắt đầu cung cấp dịch vụ thuần IPv6 (hay thậm chí là dịch vụ nội dung chỉ có trên mạng IPv6) thì các nhà cung cấp nội dung khác trong cùng khu vực sẽ tự nhận thấy điểm bất lợi khi không sử dụng IPv6. Và đương nhiên, mọi chuyện sẽ còn thú vị hơn nhiều, khi một nhà cung cấp thông tin phạm vi toàn cầu bắt đầu chuyển sang sử dụng IPv6 – hy vọng chuyện này sớm đến hơn.

Ngoài ra, phần lõi của đa số các mạng lớn, bao gồm mạng của các nhà cung cấp đa quốc gia quan trọng, đều đã có khả năng tương thích với IPv6.

Ở các khu vực như Bắc Mỹ, hạ tầng mạng thường có mức độ sẵn sàng với IPv6 kém hơn ở các nơi khác. Ví dụ, ở Nhật, và ở một số vùng đang kém phát triển hơn Nhật của châu Âu, các Nhà cung cấp dịch vụ ISP đã có hệ thống IPv6 đến tới các khu dân cư, trong khi ở Bắc Mỹ chưa được như vậy. Tương tự, tỷ lệ phần trăm các Nhà cung cấp dịch ISP ở Nhật, châu Âu và thậm chí là ở cả Mỹ Latinh, có hệ thống mạng lõi hỗ trợ IPv6 cũng nhiều hơn hẳn so với ở Bắc Mỹ.

Phần lớn các mạng dùng trong nghiên cứu và giáo dục và của nhiều trường đại học tại Nhật và châu Âu, cũng đều đã hỗ trợ IPv6, dù rằng ở các khu vực khác trên thế giới, con số này có khiêm tốn hơn. Ngược lại, các hệ thống mạng doanh nghiệp gần như không có chuyển đổi đáng kể nào sang IPv6, trừ một số ít các lĩnh vực của nền kinh tế, và một vài công ty đa quốc gia vốn đã nhìn thấy được ở IPv6 lợi thế và cơ hội cho những sản phẩm và dịch vụ mới.

Nhận thấy sự chuyển đổi sang IPv6 đang từng bước diễn ra, liệu chúng ta có nên quyết liệt hơn trong việc triển khai công nghệ này? Đây là một vấn đề mà các Nhà cung cấp dịch vụ ISP cần nghiêm túc xem xét, bởi khi ngày càng nhiều lưu lượng thông tin IPv6 chuyển tải qua mạng của mình thông qua một số công nghệ chuyển đổi 4-6 nhờ đó người dùng nhận biết được chất lượng dịch vụ (QoS ) của mạng và cũng nhờ đó mà có nhu cầu thêm băng thông từ các nhà cung cấp kết nối .

Điều này đặc biệt quan trọng ở các khu vực đang phát triển, nơi mà sự chậm trễ đang là vấn đề (do cơ sở hạ tầng mạng yếu, sử dụng kênh vệ tinh, v.v..) còn giá cả của băng thông thì rất đắt khủng khiếp.

Tại sao tình hình lại như vậy? Nói một cách ngắn gọn (và cũng để tránh đi quá sâu vào các chi tiết kỹ thuật) chúng ta có thể nhận định rằng các công nghệ chuyển đổi tự động, ít nhất là các công nghệ quan trọng hơn như 6-sang-4 và Teredo (đường hầm IPv6 trên UDP thông qua NAT) rất hiệu quả trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ, hoặc khi được dùng để trung chuyển lưu lượng giữa các nhà cung cấp dịch vụ với nhau. Các công nghệ này cũng rất hiệu quả khi thiết bị đầu cuối các mạng khác nhau giao tiếp qua IPv6 sử dụng cùng một công nghệ chuyển đổi (ví dụ, 6-sang-4 tới 6-sang-4, hay Teredo tới Teredo)

Tuy nhiên, khi mà ngày càng nhiều thiết bị đầu cuối chuyển sang sử dụng IPv6, sẽ càng tăng khả năng nhiều người sử dụng các loại thiết bị khác nhau, thậm chí ngay trong cùng một mạng của ISP, sử dụng các công nghệ chuyển đổi 4-6 khác nhau (có khi người này sử dụng công nghệ chuyển đổi 4-6 còn người kia dùng thuần IPv6). Điều này nghĩa là sẽ phải đặt thêm một trạm  chuyển đổi công nghệ ( rơ le ) ngay trên đường kết nối IPv6, thậm chí giữa hai thiết bị đầu cuối kết nối cùng một mạng. Hệ quả tất yếu là chạy chậm hơn và mất thêm băng thông. Vì thế nhiều ISP đã bắt đầu xem xét lắp đặt thêm các trạm Rơ le này vào mạng, kể cả khi họ chưa hoàn thành việc triển khai IPv6 hoặc chưa có mạng thuần IPv6 nào nhằm giảm thiểu chi phí cũng như tránh để người sử dụng nhận thấy chất lượng dịch vụ suy giảm. Giá thành lắp đặt các trạm Rơ le thực ra không đáng kể, bởi các bộ định tuyến router vốn đã có sẵn chức năng này ( một máy tính bất kỳ chạy Linux, BSD, Windows hay các hệ điều hành khác đều có thể thực hiện chức năng này) mà không có yêu cầu gì đặc biệt trong khai thác và bảo trì chúng. Hơn nữa, nếu các Nhà cung cấp dịch vụ ISP tiến hành đo đạc lưu lượng thông tin thực sự lưu chuyển qua các trạm rơ le này, rất có thể họ sẽ cảm thấy nhanh chóng chuyển sang IPv6 sẽ có lợi hơn.

Một cách để triển khai IPv6 tích cực hơn trong một mạng nào đó là sử dụng giao thức đường hầm làm việc tự động nhưng đồng thời phải cấp cho người dùng cuối địa chỉ IPv6 chính hiệu của ISP, không sử dụng địa chỉ IPv6 công nghệ chuyển đổi tự gán (như trong trường hợp 6-sang-4 hay cơ chế Teredo.) Softwires là một giao thức của IETF, cơ bản là L2TP (Giao thức Đường hầm Lớp 2.) Softwires cho phép tự động tạo đường hầm để trao đổi  thông tin IPv6 qua mạng truy nhập thuần IPv4, hay thậm chí tới cả mạng lõi chỉ sử dụng IPv4. Hơn thế nữa, Softwires cũng có thể được dùng cho chiều ngược lại, tức là khi thông tin IPv4 cần qua một mạng chỉ sử dụng IPv6.

Vậy các ISP có những cách nào để tăng tốc độ triển khai IPv6 nhằm hưởng lợi ích từ công nghệ này, thay vì phải chịu hậu quả từ nó? Ta có thể tổng kết các cách đó như sau:

a) Lợi thế ban đầu của IPv6. Từ nhiều năm qua, các nhà phân phối địa chỉ khu vực - RIR đã phân phối không gian địa chỉ IPv6 tương đối thoải mái. Vì vậy, có lẽ sẽ không phải vấn đề lớn với các ISP khi tính toán nhu cầu thực tế của mạng mình, cũng như dự tính tăng trưởng để gửi yêu cầu xin cấp một số lượng địa chỉ phù hợp.

b) Quá giang IPv6 . Chú ý hãy kết nối IPv6 từ cùng một/ nhiều nhà cung cấp kết nối mà bạn đã thực hiện cho IPv4 (như vậy đúng là ta đang nói về dual stack.) Hiển nhiên, nếu IPv6 thực (trong dual stack) không khả thi, thì  đường hầm sẽ thực thi công việc. Nếu nhà cung cấp kết nối của  bạn không thể cung cấp được kết nối IPv6, có lẽ bạn nên tìm đến nhà cung cấp ở nấc cao hơn (tức nhà cung cấp kết nối cho nhà cung cấp hiện nay của bạn) hay thậm chí là từ một nhà cung cấp khác.

c) Hỗ trợ lưu lượng quá giang IPv6. Nếu một phần nào đó trong mạng của bạn, đặc trưng là mạng truy nhập, không thể nâng cấp để hỗ trợ thuần IPv6 được, bạn cần giữ lưu lượng thông tin IPv6 quá giang ở trong mạng của bạn càng nhiều càng tốt. Để làm điều này, một cách đơn giản và ít tốn kém là sử dụng các trạm rơ le như 6-sang-4 hoặc Teredo. Bạn cũng có thể xem xét sử dụng các công nghệ chuyển mạch khác, ví dụ như Softwires đã nêu ở trên.

d) IPv6 đồng cấp tại điểm trung chuyển chuyển Internet (IX, IXP, NAP). Cách này cũng tương tự như với IPv4: tránh sử dụng kết nối đường dài hay quốc tế càng nhiều càng tốt nếu chỉ trung chuyển thông tin ở cấp nội hạt hay trong vùng.

e) Mạng lõi dùng thuần IPv6. Việc nâng cấp toàn bộ mạng là cần thiết, phải được tính toán cẩn thận, nhưng dễ dàng nhất là nâng cấp từng phần, mạng lõi trước, mạng truy nhập sau. Nếu bạn theo các bước nêu ở điểm b) mọi chuyện có lẽ sẽ khá suôn sẻ.

f) Mạng truy nhập thuần IPv6 . Thường thì việc nâng cấp mạng truy nhập sẽ khó khăn hơn, tùy thuộc vào công nghệ bạn sử dụng. Tuy nhiên, đây hoàn toàn chỉ là vấn đề về việc lập kế hoạch nâng cấp. Sớm hay muộn thì bạn cũng sẽ cung cấp các dịch vụ yêu cầu phải thay thế các thiết bị CPE của mạng truy nhập, và bạn sẽ có khả năng cung cấp thuần IPv6.

g) Chuyển đổi ‘ngược’. Tại một thời điểm nào đó, lưu lượng thông tin IPv6 trong mạng của bạn sẽ lớn hơn lưu lượng IPv4. Giờ chính là lúc bạn cần phải xem xét việc sử dụng Softwires và xóa bỏ IPv4 ở mạng lõi (và có thể cả mạng truy nhập.) Ý tưởng là phải giữ dual stack (kể cả khi sử dụng NAT với địa chỉ IPv4 riêng) trong các mạng cục bộ (bao gồm cả trung tâm dữ liệu, trong trường hợp này vẫn sử dụng địa chỉ IPv4 công cộng) để tránh việc phải phiên dịch giao thức mà phiên dịch đó có thể đã sai, và để tự động gói IPv4 trong IPv6 từ các mạng cục bộ (đóng gói thường do các thiết bị CPE tiến hành, nhưng cũng có thể do máy chủ ‘host’ làm).

h) Chuyển IPv4 sang IPv6. Phiên dịch địa chỉ không thể nào hoàn hảo được, vì IPv4 và IPv6 là các giao thức không tương thích với nhau, nhưng các ứng dụng có khả năng hoạt động với NAT, thường là kiểu ứng dụng khách – chủ ( client- to- server ), sử dụng các giao thức ‘đơn giản’ (ví dụ như HTTP) vẫn có thể hoạt động tốt với proxy, hay các thiết bị tương tự như bộ phiên dịch. Tại một thời điểm nào đó, có thể sẽ có các thiết bị chỉ tương thích IPv6 (mặc dù hiện tại thì các thiết bị như vậy không được khuyến khích, đặc biệt cần tránh khi bạn sử dụng địa chỉ IPv4 riêng sau NAT với IPv6) và các thiết bị này cần giao tiếp với các thiết bị cũ chỉ dùng IPv4. Phiên dịch/ sử dụng IPv4 sang IPv6 proxy có thể sẽ dẫn đến lưu lượng IPv6 trong mạng của bạn sẽ nhiều hơn IPv4. Điều đấy cũng có nghĩa là ngay cả khi bạn vẫn trao đổi một lượng lớn thông tin IPv4 (thường là HTTP) với phần còn lại của mạng Internet, bạn vẫn có thể ở vào tinh huống đã xét tại điểm g), và thực hiện một mạng thuần IPv6.

Các bước trên không nhất thiết phải tiến hành theo thứ tự, hoặc từng bước một. Đúng ra thì các bước a), b), c) và d) có thể được tiến hành đồng thời, hoặc theo sát nhau đúng thời điểm một cách khá dễ dàng. Bước e) và f) lại phụ thuộc nhiều vào tình huống cụ thể, vào các kế hoạch nâng cấp mạng và vào quá trình bảo trì hệ thống. Trong nhiều trường hợp, bước g) có thể tiến hành như một phần của bước c) e) hay f) và thường khi bạn tiến hành bước g) thì bạn sẽ không cần bước c) nữa. Tương tự vậy, bước h) có thể cần phải tiền hành cùng với bước g) hay thậm chỉ là trước nếu mạng của bạn đã trở thành mạng thuần IPv6, điều này đã xẩy ra ở một số lĩnh vực và có thể sẽ ngày càng phổ biến hơn khi chúng ta tiến dần đến một mạng Internet IPv6 trên toàn cầu.

5. Các giai đoạn cạn kiệt IPv4.

Chúng ta hãy trở lại vấn đề cạn kiệt tài nguyên IPv4. Chúng ta biết rằng nó sẽ đến và chúng ta đã có ý tưởng về điều sẽ xảy ra. Tuy nhiên, IPv4 không phải là cái gì đó mà chúng ta có thể hoàn toàn kiểm soát. Sự chuyển đổi này có khả năng xuất hiện trong nhiều giai đoạn, vì thế chúng ta hãy thử để phân loại những giai đoạn đó. Giả thiết rằng chúng ta đều đồng ý  sự triển khai và sử dụng IPv6 đang tăng.

5.1 Giai đoạn tiền cạn kiệt IPv4.

Đây là hoàn cảnh hiện tại: sự khan hiếm địa chỉ bắt đầu trở nên phổ biến và NAT bắt đầu được sử dụng rộng rãi, ít nhất là những khách hàng vùng dân cư. IPv6 vẫn chưa được triển khai rộng khắp, dù có nhiều mạng sử dụng dual stack cho việc chuyển đổi. Vài ISP triển khai IPv6 trong mạng lõi, một ít trong mạng truy nhập và có một ít lưu lượng IPv6 chủ yếu sử dụng những công nghệ chuyển tiếp 4/6.  Chúng ta có thể dự đoán được những sự kiện gần đây như sự xuất hiện của Windows Vista với mặc định IPv6 cài sẵn, sẽ tăng ứng dụng của IPv6, ít nhất đối với những người sử dụng cuối cùng.

5.2 Giai đoạn bắt đầu cạn kiệt IPv4.

Điều này miêu tả tình trạng khi IANA hết IPv4 và những khối còn lại đã được cấp phát cho RIRs. Có thể một số chính sách mới của khu vực sẽ được chấp nhận để tăng thêm yêu cầu đối với việc cấp phát thêm địa chỉ IPv4 và bắt buộc các ISP phải giải trình sự cấp thiết khi muốn được cấp thêm IPv4 mới. Đó có thể là sự gia tăng quan trọng trong ứng dụng NAT và không gian IPv4 riêng .      

Nhà cung cấp dịch vụ ISP mới có thể gặp phải những khó khăn khi muốn RIR cấp đủ địa chỉ, điều này thể hiện rõ hơn trong các khu vực đang phát triển, trừ phi một số chính sách đã được thực hiện để tăng lượng dự trữ tại RIR. Hầu hết nhà cung cấp nội dung lớn đã hỗ trợ IPv6 và vì thế những ứng dụng đã có và những ứng dụng mới sẽ sử dụng IPv6. Hầu hết các Nhà cung cấp dịch vụ ISP đã có mạng dual stack, nhưng dual stack không được triển khai rộng rãi qua mạng truy nhập.

Chúng ta có lẽ sẽ đạt đến điểm này tại 3-4 năm nữa. Nó sẽ kéo dài trong khoảng một năm, sự tính toán thời gian này phụ thuộc vào tính sẵn sàng của một thị trường địa chỉ thứ yếu (nếu nó không trở nên vô ích vì chứng nhận tài nguyên), vào những chính sách toàn cầu ( mục 3.3.1)  và vào chính sách phục hồi địa chỉ (mục 3.2). Thời kỳ này có thể được kéo dài nếu những block địa chỉ thử nghiệm được phân loại lại bởi IETF và được thực hiện bởi những nhà cung cấp (thậm chí cả những khó khăn trong phối hợp hoạt động có thể xảy ra trong vài trường hợp cá biệt). Tình trạng này sẽ là một cú huých trong việc triển khai IPv6 trên những mạng đang tụt hậu. Chi phí của việc triển khai này cũng đáng kể, nhưng nó vẫn còn thấp nếu so sánh với việc mua địa chỉ IPv4 trên thị trường thứ yếu, và nếu lưu lượng của IPv6 đã trở nên phổ biến thì chi phí này cũng xứng đáng. Có thể sẽ có những mạng lưới bắt đầu xem xét việc chỉ sử dụng  IPv6 (một vài nơi đã làm điều này trong tình trạng IPv6 đã chiếm ưu thế).

5.3 Giai đoạn cạn kiệt nghiêm trọng IPv4.

Tại thời điểm này RIRs cũng đã hết vùng địa chỉ IPv4 có thể sử dụng được. Họ có thể vẫn còn  một số tài nguyên, nhưng sự chia khúc nhỏ lẻ phát sinh bởi sự phục hồi địa chỉ có thể làm việc cấp phát những tài nguyên còn lại này với chính sách hiện tại trở nên khó khăn hơn. Gần như không thể có được nhiều địa chỉ hơn từ RIRs, tuy nhiên điều này không còn là một vấn đề cho các Nhà cung cấp dịch vụ ISP hiện hữu, đặc biệt là những ISP đã chuyển mạng IPv6 trong giai đoạn trước. Ứng dụng của NAT vẫn phát triển, nhưng điều này không còn là vấn đề bởi vì hầu hết mọi ứng dụng và dịch vụ bây giờ đều hỗ trợ IPv6, chỉ còn một vài ứng dụng client – to – server vẫn còn IPv4. Bởi vậy, một số thiết bị Proxy IPv4 sang IPv6 hoặc thiết bị phiên dịch được triển khai trên một số mạng để cung cấp dịch cho khách hàng, đặc biệt trên những mạng chỉ triển khai IPv6 (điều này có thể tạo ra một số vấn đề về phối hợp khai thác) .

 Nhà cung cấp dịch vụ ISP mới hoàn toàn không thể lấy địa chỉ từ RIRs, đặc biệt trong các khu vực đang phát triển, vì vậy họ không thể bắt đầu công việc kinh doanh dựa trên những địa chỉ công cộng IPv4. Tuy nhiên họ có thể vẫn còn sử dụng những địa chỉ riêng và NAT (ở nhiều mức), điều này không vấn đề gì khi số lượng ít ỏi dịch vụ của IPv4 có thể thực hiện thông qua proxy IPv4-đến-IPv6/ thiết bị phiên dịch. Những nhà cung cấp dịch vụ kết nối coi điều này như một phần dịch vụ chuyển tiếp do họ cung cấp. Họ cũng có khả năng cấp cho nhà cung cấp dịch vụ ISP một block nhỏ địa chỉ IPv4 công cộng đủ để kết nối tốt với những mạng khác.

5.4 Giai đoạn cuối cùng cạn kiệt IPv4.

Nhờ sử dụng rộng rãi IPv6 và sofwires, không gian địa chỉ IPv4 trong mạng ISP không còn được cần đến. Thực vậy, hầu hết những địa chỉ IPv4 được dùng cho router và những thiết bị cơ sở hạ tầng mạng có thể trả về RIR liên quan. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho nhà cung cấp dịch vụ ISP mới có thể tiến vào thị trường mà không gặp phải những vấn đề của giai đoạn trước. Có thể có ích khi đánh số lại IPv4 trong một số mạng để trả lại không gian IPv4 liên tục ít bị chia nhỏ hơn cho RIR, tuy nhiên, số lượng địa chỉ IPv4 được dùng trong mỗi mạng sẽ ít đến nỗi việc đánh số lại không còn là chướng ngại. Có thể IPv6 được triển khai rộng khắp nên việc bỏ IPv4 khỏi mạng LAN là hoàn toàn có cơ sở - người ta không khuyến cáo điều đó trước thời điểm này để tránh những vấn đề phát sinh trong phối hợp khai thác dịch vụ và ứng dụng chỉ hỗ trợ IPv4.

Cũng với lý do đó, có lẽ ngừng sử dụng IPv4 ngay từ mạng lõi và mạng truy nhập trước sẽ là giải pháp tốt hơn so ngừng IPv4 ở mạng LAN trước.

Giai đoạn này có thể bắt đầu gần như cùng thời điểm với giai đoạn nêu ở mục 6.3 trên ở một một số khu vực, phụ thuộc vào mức độ triển khai IPv6, và nó sẽ kéo dài trong một thời gian chưa xác định (cho đến khi IPv4 hoàn toàn không được dùng đến thậm chí trong cả mạng LAN). Có thể cần phát triển những chính sách mới, có thể ở phạm vi toàn cầu, để cho phép lưu chuyển các khối IPv4 giữa các vùng hay trả lại IANA  ( như vậy IANA sử dụng những chính sách hiện hữu, cấp những khối địa chỉ IPv4 đó tới những vùng vẫn còn yêu cầu) . Tuy nhiên, với mức độ triển khai IPv6 toàn cầu lúc đó, chúng ta không chắc là những loại những chính sách này sẽ cần thiết.       

Cần lưu ý rằng thời gian tranh luận các giai đoạn nêu trên cũng không làm cho định tuyến theo cấp và/hoặc giao thức định tuyến thay đổi theo thời gian và có thể sinh ra các giải pháp định tuyến khác có thể bao gồm khả năng định tuyến từng địa chỉ IPv4, có nghĩa là sự chia khúc không liên tục không còn là một vấn đề và địa chỉ IPv4 có thể được cấp phát phân bổ từng cái một thay vì cả khối.

6. Sự lựa chọn thông minh

Rõ ràng IPv6 là sự lựa chọn đúng. Tài liệu này giới thiệu một cái nhìn tổng quát mọi giải pháp hay các gói Hành động, và dù những thứ này có thể xảy ra cùng lúc thì IPv6 vẫn cung cấp một giải pháp dài hạn và ổn định duy nhất.    

Có nhiều ví dụ của sự chuyển tiếp này đã xảy ra và nhiều ví dụ khác từ tương lai của Internet giải thích tại sao đây lại là một nhu cầu. Đáng ra chúng ta chỉ đề cập đến DOCSIS (tính năng kỹ thuật dịch vụ truyền dữ liệu qua Cáp) giao thức được dùng để tải dữ liệu trong  mạng Cáp.  Phiên bản mới của giao thức này ( V3.0) chấp nhận IPv6 để triển khai những mạng cáp lớn hơn. Những mạng cáp trước đây sử dụng địa chỉ IPv4 riêng,  những khối địa chỉ này vốn dĩ đã quá ít để tiếp tục phát triển và thoả mãn đòi hỏi không ngừng của sự triển khai băng thông rộng. Chúng ta lo sợ trong phát triển ngắn hạn hay trung hạn, có thể sẽ nẩy sinh những tình huống mới mà IPv6 là cách giải quyết duy nhất các tình huống đó. 

Một số người nói IPv6 về cơ bản là IPv4 được cộng thêm 96 bits, về kỹ thuật, điều này đúng. Tuy nhiên những bits thêm đó làm nên một sự khác biệt to lớn nếu chúng ta thật sự muốn duy trì một Internet ổn định trong trung hạn và dài hạn, đó là " vấn đề về quy mô mạng".      

Sự tồn tại song song và sự chuyển tiếp là những bước đi cần thiết để tránh sự đổ vỡ của Internet, giống như bất kỳ  trường hợp thay đổi công nghệ nào cũng đều đòi hỏi nỗ lực, chi phí, thậm chí cả tổn thất, nhưng sẽ ít hơn nhiều so với những gì chúng ta sẽ phải đối mặt lâu dài nếu chúng ta không có lựa chọn thích hợp từ bây giờ.  Lợi thế là chính tương lai của Internet. Đó là vấn đề cân bằng giữa đầu tư cho tương lai và chi phí hôm nay.

Internet IPv6 toàn cầu xứng đáng của tương lai, không phải sự thay đổi tức thì mà là sự thay đổi suôn sẻ trên một mạng mà IPv4 sẽ còn hiện diện trong nhiều năm , có thể mãi mãi, mặc dù  đến lúc đó nó không còn ý nghĩa nữa.

Còn có rất nhiều vấn đề cần phải nói đến như mức độ đổi mới mà IPv6 đem lại cho internet khi triển khai nó. Điều này đặc biệt đúng ở các khu vực đang phát triển khi vẫn tiếp tục sử dụng IPv4, sẽ cản trở cho phát triển tương lai. IPv6 là cơ hội đổi mới mang lại giá trị mà IPv4 không thể làm được.

7. Kết luận

Từ tất cả những điều đã được giới thiệu trong tài liệu này, rõ ràng sự lựa chọn thông minh cho giải pháp dài hạn đối với cạn kiệt tài nguyên của IPv4 là IPv6. Điểm mấu chốt chính là bắt đầu lập kế hoạch cho IPv6  từ bây giờ.              

Quyết định đúng tại thời điểm mấu chốt này sẽ giúp chúng ta xóa dần khoảng cách số, còn những quyết định sai khiến khoảng cách đó càng lớn hơn. Chính phủ, bộ máy quản lý và tổ chức công cộng khác góp phần quan trọng trong việc hướng dẫn sự lựa chọn này. Chúng ta không chủ trương áp đặt thị trường, mà thay vào đó tạo điều kiện thuận lợi cho cộng đồng lựa chọn tốt nhất, để cho mọi thành phần tham gia internet nhận thức đầy đủ được tác động của nó, để cho xã hội chính thức yêu cầu IPv6, tránh tình trạng tài nguyên công cộng bị tiêu phí khi IPv6 trở nên cần thiết.         

Vấn đề cuối cùng phải xem xét là sự công bằng trong phân phối địa chỉ IPv4. Lý lẽ này thường được sử dụng để đề xướng những chính sách toàn cầu hay khu vực mới, nhưng nó hoàn toàn không thực tiễn. Internet và sự tiến triển của nó luôn thay đổi. Sự phân bố  địa chỉ dựa vào những nhân tố như dân cư, mức độ triển khai, dịch vụ, ứng dụng hoặc một vài yếu tố khác, tất cả những thứ này đều có thể thay đổi. Chính sách dựa trên những yếu tố không vững chắc, không thể đánh giá là công bằng được, bởi các chính sách tương tự rất có thể trở nên không công bằng như các nhân tố khởi nguồn để xây dựng nó hoặc bất kỳ nhân tố nào là một phần của công thức, của sự thay đổi.

Phân phối công bằng sẽ bảo đảm tính sẵn sàng cho internet toàn cầu và điều này chỉ có thể có với IPv6 nhiều bit.

Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, tình trạng cạn kiệt tài nguyên IPv4 không chỉ là vấn đề cho nhà cung cấp dịch vụ ISP hay những người sử dụng Internet. Đó là một vấn đề toàn cầu, nhưng những người phát triển phần mềm, ứng dụng và dịch vụ (trong số những ngành công nghiệp khác) lại đặt cược lớn vào đây và có thể tận dụng điều đó. Việc phát triển bất cứ ứng dụng gì sử dụng IPv6 thay vì việc sử dụng IPv4- chỉ với - NAT là đơn giản hơn, rẻ hơn và có thể mạnh hơn. Chi phí thấp hơn nhưng lại có nhiều đặc tính hơn, và đây là điều có lợi cho mọi người, cho sự phát triển tốt hơn của Xã hội Thông tin.

Bạn đã lựa chọn chưa? Nếu chưa, hãy nhớ rằng nhiều người đã chọn rồi, và bạn đã bắt đầu gặp bất lợi rồi đấy.