Blog | Viễn thông , 21-02-2025 15:49
IPv4 và IPv6 là hai giao thức Internet phổ biến nhưng liệu bạn đã biết giao thức nào vượt trội hơn và chúng khác nhau như thế nào? Bài viết này sẽ giúp bạn so sánh chi tiết IPv4 và IPv6, từ cấu trúc địa chỉ, tốc độ, bảo mật đến khả năng mở rộng, giúp bạn lựa chọn giao thức phù hợp nhất cho nhu cầu của mình.
Khi truy cập Internet, mọi thiết bị đều cần một địa chỉ IP để giao tiếp. Hiện nay, hai phiên bản giao thức IP phổ biến nhất là IPv4 và IPv6. Dưới đây là khái niệm và nguyên lý hoạt động của từng giao thức:
IPv4 (Internet Protocol version 4) là phiên bản giao thức Internet sử dụng địa chỉ 32-bit để xác định thiết bị trên mạng. Địa chỉ IPv4 được biểu diễn dưới dạng bốn nhóm số thập phân, mỗi nhóm cách nhau bằng dấu chấm.
Ví dụ: 192.168.10.150
Nguyên lý hoạt động của IPv4 dựa trên phương thức định tuyến truyền thống, trong đó mỗi gói dữ liệu được gửi từ nguồn đến đích thông qua các bộ định tuyến (Router).
Cấu trúc của giao thức IPv4
IPv6 (Internet Protocol version 6) là phiên bản nâng cấp của IPv4, sử dụng địa chỉ 128-bit, giúp mở rộng không gian địa chỉ và cải thiện hiệu suất mạng. Địa chỉ IPv6 được biểu diễn dưới dạng tám nhóm số thập lục phân, cách nhau bằng dấu hai chấm.
Ví dụ: 3002:0BD6:0000:0000:0000:EE00:0033:6778
IPv6 hoạt động dựa trên cơ chế định tuyến hiệu quả hơn, hỗ trợ tự động cấu hình địa chỉ và tích hợp bảo mật tốt hơn so với IPv4.
Cấu trúc của giao thức IPv6
Năm 2016, FPT Telecom tiên phong triển khai IPv6 trên diện rộng, đạt mốc 1 triệu khách hàng gia đình sử dụng chỉ sau hơn một năm. Với tỷ lệ ứng dụng IPv6 khoảng 28%, cao gấp 7 lần trung bình cả nước, FPT Telecom khẳng định vị thế dẫn đầu trong việc áp dụng công nghệ hiện đại, mang lại trải nghiệm Internet nhanh hơn và ổn định hơn cho người dùng (nhanh hơn tới 40%).
Giải pháp triển khai IPv6 của FPT Telecom
Mặc dù IPv6 là phiên bản nâng cấp của IPv4, cả hai giao thức vẫn có nhiều điểm tương đồng trong cách hoạt động và chức năng mạng. Dưới đây là 4 đặc điểm giống nhau giữa hai giao thức này:
- Có chức năng gửi và nhận dữ liệu qua internet: Cả IPv4 và IPv6 đều đảm nhiệm vai trò chính trong việc truyền dữ liệu trên Internet, giúp định tuyến các gói tin đến đúng thiết bị đích, đảm bảo kết nối ổn định mà không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cụ thể.
- Hệ thống đặt tên được chỉ định: IPv4 và IPv6 đều được thiết kế để cung cấp một định danh duy nhất cho mỗi thiết bị kết nối Internet, giúp các thiết bị như máy tính, điện thoại thông minh và hệ thống IoT có thể nhận diện và giao tiếp với nhau.
- Cùng chung giao thức cốt lõi: Cả hai giao thức đều là một phần trong bộ TCP/IP - nền tảng của Internet, hỗ trợ các giao thức truyền tải như TCP và UDP, đảm bảo dữ liệu được truyền đi một cách hiệu quả và chính xác.
- Có khả năng truyền dữ liệu không kết nối: IPv4 và IPv6 sử dụng phương thức định tuyến không kết nối, chia nhỏ dữ liệu thành nhiều gói tin để truyền qua Internet. Các gói tin này có thể đi theo các tuyến khác nhau và được ghép lại đúng thứ tự khi đến thiết bị nhận, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền tải.
Cả IPv4 và IPv6 đều được sử dụng để định tuyến và truyền dữ liệu qua Internet, đảm bảo các gói tin đến đúng địa chỉ đích
Bên cạnh những điểm tương đồng trên, IPv4 và IPv6 có một số điểm khác biệt đáng chú ý, được tổng hợp ngắn gọn trong bảng sau:
| Tiêu chí | IPv4 | IPv6 |
| Không gian địa chỉ | 32-bit (~4,3 tỷ địa chỉ) | 128-bit (gần như không giới hạn) |
| Cách biểu diễn & đặt tên IP | Dạng thập phân, ngăn cách bằng dấu chấm | Dạng thập lục phân, ngăn cách bằng dấu hai chấm |
| Khả năng tương thích với các thiết bị di động | Chưa tối ưu, cần NAT (Network Address Translation) | Tối ưu hơn, không cần NAT |
| Tính bảo mật | Cần cấu hình thêm IPsec | Tích hợp sẵn IPsec, bảo mật tốt hơn |
| Tốc độ | Có thể bị chậm do NAT | Tốc độ nhanh hơn nhờ tối ưu định tuyến |
| Khả năng xác định tuyến đường | Sử dụng NAT, tiêu đề phức tạp | Hỗ trợ NDP, đơn giản hóa định tuyến |
IPv4 sử dụng địa chỉ có độ dài 32-bit, tức là chỉ có thể tạo ra khoảng 4,3 tỷ địa chỉ IP duy nhất. Với sự bùng nổ của Internet và số lượng thiết bị kết nối ngày càng tăng, kho địa chỉ IPv4 đã dần cạn kiệt.
Ngược lại, IPv6 được thiết kế với độ dài địa chỉ 128-bit, tạo ra số lượng địa chỉ gần như vô hạn, giúp đáp ứng nhu cầu kết nối trong thời đại IoT và công nghệ 5G. Nhờ không gian địa chỉ rộng lớn, IPv6 có thể cấp phát địa chỉ công khai cho mọi thiết bị mà không cần sử dụng NAT.
IPv6 sử dụng địa chỉ 128-bit, tạo ra số lượng địa chỉ gần như vô hạn, giúp giải quyết triệt để vấn đề cạn kiệt địa chỉ IP
IPv4 sử dụng hệ thập phân, được chia thành bốn nhóm số (mỗi nhóm từ 0 đến 255) và ngăn cách bằng dấu chấm, chẳng hạn như 192.168.1.1. Cách biểu diễn này đơn giản nhưng trở nên hạn chế khi số lượng địa chỉ ngày càng mở rộng.
Trong khi đó, địa chỉ IPv6 được tạo thành từ các chữ cái (A - F) và các chữ số (0 - 9), viết dưới dạng tám nhóm số thập lục phân, cách nhau bằng dấu hai chấm, ví dụ: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Mặc dù cách biểu diễn của IPv6 có vẻ phức tạp hơn nhưng giúp tối ưu hóa việc quản lý địa chỉ và hỗ trợ tốt hơn cho các hệ thống mạng hiện đại.
Một trong những khác biệt dễ nhận thấy giữa IPv4 và IPv6 là cách biểu diễn địa chỉ
IPv4 không được thiết kế tối ưu cho các thiết bị di động do IPv4 dựa trên NAT để mở rộng số lượng địa chỉ nhưng NAT lại gây ra độ trễ và làm giảm hiệu suất kết nối trên các thiết bị di động. Trong khi đó, IPv6 được phát triển với khả năng hỗ trợ tốt hơn cho mạng di động nhờ cơ chế tự động cấu hình địa chỉ và không cần NAT.
Ngoài ra, IPv6 hỗ trợ Mobile IPv6 (MIPv6), giúp các thiết bị có thể duy trì kết nối liên tục ngay cả khi di chuyển qua nhiều mạng khác nhau mà không bị gián đoạn.
IPv6 hỗ trợ tốt hơn cho mạng di động nhờ cơ chế tự động cấu hình địa chỉ và khả năng chuyển đổi mượt mà giữa các mạng khác nhau
IPv4 không có tính năng bảo mật tích hợp sẵn nên các tổ chức thường phải triển khai thêm các biện pháp bảo mật như VPN, tường lửa và IPsec (Internet Protocol Security) để bảo vệ dữ liệu. Trong khi đó, IPv6 được thiết kế với nhiều tính năng bảo mật nâng cao, trong đó IPsec trở thành một phần tiêu chuẩn.
Bên cạnh đó, IPv6 còn hỗ trợ các cơ chế bảo vệ quyền riêng tư tốt hơn, giúp ẩn địa chỉ IP thật của thiết bị, giảm nguy cơ bị theo dõi hoặc tấn công từ bên ngoài.
IPv4 không có cơ chế bảo mật tích hợp sẵn, yêu cầu cấu hình thêm các giải pháp bảo mật IPsec
Theo ông Lương Duy Phương, Giám đốc Trung tâm điều hành mạng FPT Telecom, dùng IPv6 nhanh hơn 40% bởi băng thông không thay đổi nhưng cách truyền tin khác nhau nên IPv6 mang được nhiều thông tin hơn so với IPv4 nên sẽ nhanh hơn. Cụ thể, trong IPv4, NAT khiến các gói dữ liệu phải trải qua quá trình dịch địa chỉ, gây thêm độ trễ. IPv6 không yêu cầu NAT, giúp giảm thiểu số bước trung gian trong quá trình truyền dữ liệu, từ đó cải thiện tốc độ kết nối.
IPv6 có thể cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn IPv4 vì được thiết kế để tối ưu hóa quá trình định tuyến và giảm thiểu độ trễ
Với IPv4, NAT làm phức tạp hóa quá trình định tuyến, yêu cầu bộ định tuyến phải xử lý thêm bước dịch địa chỉ, làm giảm hiệu suất chung. Trong khi đó, IPv6 loại bỏ NAT, giúp việc định tuyến trở nên đơn giản và hiệu quả hơn.
Bên cạnh đó, IPv6 sử dụng Giao thức khám phá vùng lân cận (NDP - Neighbor Discovery Protocol) thay thế cho ARP (Address Resolution Protocol) trong IPv4, giúp tối ưu hóa quá trình tìm kiếm và liên lạc giữa các thiết bị trong cùng mạng. IPv6 cũng hỗ trợ tổng hợp tuyến (Route Aggregation), giúp giảm số lượng bảng định tuyến, cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của mạng lưới Internet toàn cầu.
IPv6 hỗ trợ giao thức NDP, định tuyến phân cấp và đơn giản hóa tiêu đề, giúp tối ưu hóa quá trình xác định tuyến đường
Ngoài các khác biệt chính đã phân tích ở trên, IPv4 và IPv6 còn có nhiều điểm khác biệt khác trong cách hoạt động và quản lý mạng. Dưới đây là bảng so sánh một số tiêu chí quan trọng khác giữa hai giao thức này:
| Tiêu chí | IPv4 | IPv6 |
| Ánh xạ | Sử dụng ARP (Address Resolution Protocol) để ánh xạ IP sang MAC | Sử dụng NDP (Neighbor Discovery Protocol) để ánh xạ IP sang MAC |
| Giao thức cấu hình host động (DHCP) | Cần DHCP để cấp phát địa chỉ tự động | Hỗ trợ SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration), không cần DHCP |
| Quản lý nhóm mạng con cục bộ | Sử dụng IGMP (Internet Group Management Protocol) | Sử dụng MLD (Multicast Listener Discovery) |
| Phân giải IP thành MAC | Dùng ARP | Dùng NDP với ICMPv6 |
| Bảo mật IP | Không có IPsec tích hợp, cần cấu hình thêm | IPsec là tiêu chuẩn mặc định |
| DNS Record | A Record | AAAA Record |
| Kích thước gói | Tối thiểu 576 byte | Tối thiểu 1.280 byte |
| Loại địa chỉ | Unicast, Broadcast, Multicast | Unicast, Anycast, Multicast (không có Broadcast) |
| Chiều dài Header | 20 byte | 40 byte |
| Số lớp | Ban đầu có 5 lớp địa chỉ (A-E) nhưng hiện nay sử dụng mô hình CIDR | Không sử dụng phân lớp cố định mà áp dụng phân cấp địa chỉ theo tiền tố mạng |
Qua bài viết này, hy vọng bạn đã có đủ thông tin để phân biệt giữa IPv4 và IPv6, từ đó đưa ra lựa chọn phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình. Mặc dù IPv4 vẫn là lựa chọn phổ biến nhưng với sự phát triển của công nghệ, IPv6 đang dần trở thành tiêu chuẩn mới nhờ không gian địa chỉ rộng hơn, bảo mật tốt hơn và hiệu suất cao hơn.
Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của mạng Internet và các công nghệ liên quan, bạn có thể tham khảo thêm các bài viết trên website fpt.vn của FPT Telecom.
