Internet có quá nhiều định tuyến, trong khi địa chỉ lại không đủ

Địa chỉ IPv4 đã cạn kiệt và những cố gắng nhằm giải quyết vấn đề có thể làm tình hình phức tạp hơn.

Các bộ định tuyến (router) và bộ chuyển mạch (switch) cũ đang phải chật vật đối phó với sự cạn kiệt địa chỉ IPv4 trong sự phát triển của Internet và những rắc rối trong việc giải quyết bài toán trên, thậm chí lại gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng hơn.

Vào giữa tuần trước, một số bộ định tuyến và chuyển mạch thế hệ cũ gặp vấn đề lớn khi bảng định tuyến Internet đã vượt qua con số 512.000 chỉ mục (entry), là số lượng tối đa mà bộ nhớ TCAM (Ternary Content Addressable Memory) nhúng trong thiết bị có thể hỗ trợ. Cũng cần nói thêm TCAM là bộ nhớ cho phép đánh địa chỉ 3 trạng thái gồm hai trạng thái 0 và 1 thông thường và trạng thái thứ ba tùy ý (x).

Sự việc này đã thu hút chú ý của nhiều người mặc dù đây đã là lần thứ ba, bảng định tuyến Internet vượt ngưỡng giới hạn. Cụ thể lần đầu tiên vào năm 2003, số tuyến kết nối Internet đạt 128.000 và nhanh chóng tăng lên mức 256.000 vào năm 2008. Điều này đã gây không ít trở ngại cho các thiết bị mạng cũ do không đủ chỗ cho tất cả thiết bị kết nối cùng lúc.

Đại diện Cisco Systems cho biết, tất cả thiết bị mạng mà hãng bán trong hai năm vừa qua được thiết kế dự phòng trong trường hợp bảng định tuyến Internet đã vượt qua con số 512.000 chỉ mục. Các router này trang bị bộ nhớ nhúng TCAM vượt trội so với dòng sản phẩm cũ. Đối thủ của Cisco là Juniper Networks cũng cho biết hãng đã quan tâm đến vấn đề này từ hơn 10 năm trước đây trong khi Alcatel-Lucent “khoe” rằng các router của hãng sử dụng kiến trúc bộ nhớ khác nên không gặp phải vấn đề nghiêm trọng này.

Theo các kỹ sư của Cisco, hầu như tất cả địa chỉ IPv4 (Internet Protocol version 4) đã được cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) hoặc người dùng cuối và không thể tăng số tuyến kết nối Internet trong mỗi hệ thống hơn nữa. Đây chỉ mới là bước khởi đầu của nền tảng điện toán đám mây và kỷ nguyên IoT.

Theo Sasa Rasovic, chuyên gia thuộc nhóm xử lý sự cố an ninh của Cisco cho biết IPv4 đã đạt đến ngưỡng giới hạn và chúng tôi không nghĩ rằng nó có thể tiếp tục phát triển. Bên cạnh đó là một số rủi ro xuất phát từ sự cạn kiệt địa chỉ Internet. Với một vài địa chỉ IPv4 còn sử dụng được, nhà cung cấp dịch vụ hoặc người dùng có thể muốn chia chúng thành nhiều tuyến nhỏ hơn.

Theo thỏa thuận chung giữa các nhà phát triển Internet, các tuyến kết nối Internet nhỏ nhất hiện dùng 256 bit để đánh địa chỉ IP. Theo Jim Cowie, giám đốc công nghệ của Dyn cho biết, hiện có một vài nhà khai thác mạng muốn chia nhỏ những khối này để đáp ứng nhu cầu khách hàng nhiều hơn. Thay vì một tuyến Internet 256 địa chỉ, sẽ có hai tuyến, Cowie cho hay. Mọi người đang chật vật xoay xở trong khi nguồn tài nguyên địa chỉ Internet dần cạn kiệt.

Theo cách này, một số nhà khai thác cũng có thể tăng lợi nhuận dễ dàng hơn. Địa chỉ IPv4 chính thức được trao miễn phí cho các tổ chức phi lợi nhuận trong khu vực và họ đã sử dụng gần hết.

Rasovic, chuyên gia của Cisco cho biết trong khi không gian địa chỉ IPv4 hiện đang cạn kiệt thì một số tuyến nhỏ hơn lại được bán cho các đơn vị khác và điều này đã ảnh hưởng lớn đến cộng đồng Internet, đó là khả năng gia tăng kích thước bảng định tuyến. Thật khó để dự đoán được việc phát triển này nhanh như thế nào và cả những tác động đến tương lai.

Nếu một số nhà cung cấp dịch vụ chia nhỏ khối địa chỉ, có thể ảnh hưởng đến tất cả người dùng Internet, Cowie Dyn cho biết. Các nhà khai thác khác có thể lọc ra các tuyến nhỏ hơn, giữ bảng định tuyến của mình với kích thước hợp lý hơn nhưng không cung cấp quyền truy cập vào một số địa chỉ.

Mặc dù không thể nói có bao nhiên tuyến mới, các router vẫn sẽ tiếp tục phải đối mặt với số lượng người dùng ngày càng tăng. Giống như việc chia một miếng bánh cho nhiều người, không gian địa chỉ IPv4 bị chia nhỏ hơn bao giờ hết và phải đưa vào các bộ định tuyến để giám sát tất cả khối địa chỉ IP được chia nhỏ.

Dave Schaeffer, CEO của ISP Cogent Communications cho rằng các bảng định tuyến sẽ tiếp tục mở rộng với các địa chỉ mới. Ông cũng cho biết thêm vẫn còn một lượng lớn địa chỉ IPv4 trong tay các nhà cung cấp dịch vụ nhưng không rõ đã được định tuyến chưa, Schaeffer nói.

Chuyển đổi sang IPv6 sẽ loại bỏ tình trạng thiếu địa chỉ vì đây là giao thức mới có khả năng cung cấp gần như không giới hạn. Tuy nhiên thực tế hiện nay rất ít người dùng IPv6 dù hầu hết các hệ thống và thiết bị mạng đã hỗ trợ cách đây khá lâu. Bảng định tuyến IPv6 hiện chỉ mới có khoảng 20.000 chỉ mục và các nhà khai thác mạng có thể trang bị một số bộ nhớ trong các router để tự động chuyển các tuyến IPv6 về IPv4.
Tuy nhiên, với nguồn cung địa chỉ cũ trong ngắn hạn và tốc độ tăng trưởng dự kiến của Internet of Things (IoT- Internet vạn vật) cuối cùng cũng sẽ phải cần nhiều địa chỉ IPv6.

IPv6 đã được giới thiệu từ lâu, ngày càng nhiều thiết bị sẽ được kết nối bằng giao thức này. Các bảng định tuyến khác nhau (trong IPv6) được quản lý theo nhiều cách khác nhau trong bộ nhớ. Thật khó để biết có bao nhiêu tuyến IPv6 có thể còn sử dụng được. Những tuyến này sẽ cần nhiều bộ nhớ hơn, vì địa chỉ IPv6 dài hơn so với địa chỉ IP của phiên bản cũ. Theo Cisco, nhóm kỹ thuật mạng đang cố gắng tìm ra cách quản lý các tuyến IPv6.

Theo Schaeffer của công ty Cogent's, vấn đề định tuyến trong IPv4 sẽ đồng hành cùng chúng ta trong thời gian dài. Vài khách hàng của Cogent's bị ảnh hưởng bởi sự quá tải trong các tuyến vào tuần vừa trước.

Những nhà cung cấp dịch vụ chân chính có thể tập hợp các tuyến của họ để các bảng định tuyến giữ được mức giới hạn, nhưng việc này cũng chỉ tạm thời.

Trong thời gian ngắn, chúng ta có thể giảm xuống dưới 512, nhưng không thể thay đổi được xu hướng bảng định tuyến ngày càng lớn hơn, Schaeffer cho biết thêm.