Phân đoạn và tái hợp trong IPv6

IP có nhiệm vụ truyền các gói tin qua hạ tầng mạng. Khi một đơn vị dữ liệu(Datagram) truyền giữa các Host trên mạng, nó phải đi qua từng Router, qua nhiều kếtnối vật lý. Các gói tin này được đóng vào các Frame ở Datalink Layer.Để có thể truyền thành công một đơn vị dữ liệu từ đầu này đến đầu kia, kíchthước của mỗi đơn vị dữ liệu phải phù hợp với kích thước tối đa mà hạ tầng mạngbên dưới có thể xử lý được....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân đoạn và tái hợp trong IPv64.2 Phân đoạn và tái hợp4.2.1 IPv6 Datagram size, MTU, Fragment & ReassemblyIP có nhiệm vụ truyền các gói tin qua hạ tầng mạng. Khi một đơn vị dữ liệu(Datagram) truyền giữa các Host trên mạng, nó phải đi qua từng Router, qua nhiều kếtnối vật lý. Các gói tin này được đóng vào các Frame ở Datalink Layer.Để có thể truyền thành công một đơn vị dữ liệu từ đầu này đến đầu kia, kíchthước của mỗi đơn vị dữ liệu phải phù hợp với kích thước tối đa mà hạ tầng mạngbên dưới có thể xử lý được. Giới hạn này gọi là Maximum Transfer Unit (MTU). Mỗiliên kết trên mạng đặc trưng bởi giá trị MTU này.Nếu một Datagram có kích thước lớn hơn giá trị MTU của mạng (các liên kếttrên mạng từ nguồn đến đích), Datagram này phải được chia thành những đoạn nhỏhơn. Quá trình này gọi là phân đoạn (Fragmentation). Các đoạn này được tái hợp ởtrạm đích.Đây là vấn đề quan trọng đối với cả IPv4 lẫn IPv6. Tuy nhiên, khi ứng dụngcho IPv6, đã có một số thay đổi quan trọng trong giao thức. Những thay đổi này thểhiện rõ nét nhất ở cách thức Fragment và Reassembly được thực hiện. Những sự thayđổi này nhằm mục đích nâng cao hiệu quả của quá trình định tuyến, cũng như khảnăng hoạt động ổn định của mạng. Cụ thể như sau:- Tăng giá trị MTU mặc định: Với IPv4, giá trị MTU tối thiểu mặc định là 576byte. Với IPv6, giá trị này là 1280 byte, gấp đôi so với IPv4. Nhờ đó mà có thểnâng cao hiệu quả của việc truyền tin do cải thiện được tỷ số và hạn chế tần suấtphân đoạn.HeaderLength------------------MaximumPayload- Hạn chế việc phân đoạn trên từng Router: Với IPv4, một Datagram có thể đượcphân đoạn bởi trạm nguồn hoặc các Router trung gian trên route từ nguồn đếnđích. Đối với IPv6, quá trình phân đoạn các gói tin chỉ xảy ra tại trạm nguồn,các Router không thực hiện quá trình này. Trạm nguồn phân đoạn các gói tinvừa với kích thước MTU tối thiểu trên toàn tuyến (MTU này được phát hiệnnhờ Path MTU Discovery Protocol) và các đoạn này được tái hợp lại tại trạmđích.- MTU size error feedback: Trong IPv6, do Router không can thiệp vào quá trìnhphân đoạn các gói tin, do đó, khi gặp gói tin có kích thước lớn hơn MTU, Routerbuộc phải loại bỏ gói. Router có một cơ chế phản hồi (feedback) dùng ICMPv6để thông báo cho trạm nguồn biết lỗi này. Cơ chế này đóng vai trò quan trọngtrong Path MTU Discovery.- Path MTU Discovery: Đây là giao thức giúp cho trạm nguồn xác định kíchthước MTU tối thiểu của toàn tuyến. Dựa vào đó trạm nguồn có thể phân đoạncác gói tin với kích thước thích hợp. Giao thức này được định nghĩa cho IPv4nhưng đã được tái định nghĩa cho IPv6.4.2.2 Quy tắc phân đoạn “Source only” trong IPv6Đối với IPv4, Node nguồn có thể gửi đi các gói tin với kích thước bất kỳ trongphạm vi cho phép (£ MTU trên Local-link của nó). Trên đường đến đích, các gói có thểđi qua nhiều Router trung gian. Nếu các Router này nhận thấy kích thước các gói nàylớn hơn MTU cho phép trên Local-link của Router, các Router này thực hiện phân đoạncác gói tin. Trên thực tế quá trình này xảy ra tiềm ẩn trên mạng, không thể giám sátđược. Chính điều này ảnh hưởng đến phẩm chất của việc định tuyến các gói tin.Do phải xử lý các gói tin, Router chuyển các gói tin chậm hơn so với thông thường.Quá trình phânn đoạn này có thể xảy ra tại nhiều Node trên mạng, làm cho các gói tinbị “xé vụn”, dẫn đếnHeaderLength--------------------MaximumPayloadtăng lên.Đối với IPv6, Host nguồn dùng Path MTU Discovery Protocol để phát hiệnMTU thích hợp cho toàn tuyến (đây chính là giá trị MTU nhỏ nhất trong số các MTUcủa các Local-link trên toàn tuyến từ nguồn đến đích). Nguyên lý hoạt động của PathMTU Discovery Protocol sẽ được mô tả ở dưới. Sau khi xác định được MTU thíchhợp, Host nguồn sẽ tiến hành phân đoạn các gói tin với kích thước phù hợp với MTUđó, các Router không cần phải can thiệp vào các gói tin này nữa. Do đó, khắc phụcđược một số nhược điểm của IPv4.4.2.3 Xác định kích thước thích hợp cho các DatagramCó hai cách để Host nguồn xác định kích thước phù hợp cho các gói tin dùngIPv6:- Dùng MTU mặc định: cách này là đơn giản nhất, Host nguồn chỉ cần dùngMTU mặc định tối thiểu là 1280 byte. Với giá trị này tất cả các Router đều cóthể xử lý gói tin mà không gặp bất kỳ trục trặc nào về vấn đề kích thước củacác Datagram vì đây là giá trị tối thiểu. Cách này đơn giản nhưng chưa thật sựmang lại hiệu quả. Cách này chỉ phù hợp với việc truyền dữ liệu trong phạm vinhỏ, với lưu lượng dữ liệu thấp.- Dùng Path MTU Discovery Protocol: cách này được sử dụng phổ biến hơn. Giaothức này được mô tả trong RFC 1981, mô tả về cách thức mà Host có thể xácđịnh MTU tối ưu để truyền các gói tin qua mạng.4.2.4 Nguyên lý hoạt động của Path MTU Discovery ProtocolLúc đầu, Host chưa xác định được MTU của toàn tuyến, Host vẫn tiến hành gửicác gói tin với kích thước phù hợp với MTU Local-link của nó. Nếu các gói tin này đếnđích mà không gặp trở ngại nào, thì MTU Local-link của Host cũng chính là ...