IPv4 và IPv6: vì sao hơn 30 năm vẫn chưa thay xong?

Bài trước dừng ở ba miếng vá cho kho IPv4: CIDR, địa chỉ riêng và NAT. Cả ba chỉ kéo dài thời gian, không làm kho lớn thêm.

Giải pháp dài hạn là IPv6. IETF chọn hướng này từ giữa năm 1994.

Hơn 30 năm sau, ngày 15/9/2026, chỉ khoảng 46% người dùng vào Google bằng IPv6. Phần còn lại vẫn đi bằng IPv4.

IPv6 có từ thập niên 1990, sao đến giờ vẫn chưa thay xong IPv4?

128 bit giải quyết bài toán địa chỉ

Địa chỉ IPv4 dài 32 bit, địa chỉ IPv6 dài 128 bit.

Dài gấp bốn không có nghĩa là nhiều gấp bốn. Mỗi bit thêm vào nhân đôi số địa chỉ:

• IPv4: 2^32, khoảng 4,29 tỷ địa chỉ;
• IPv6: 2^128, khoảng 3,4 × 10^38 địa chỉ.

Với 2^128, bài toán thiếu địa chỉ gần như biến mất.

Bản đặc tả IPv6 đầu tiên ra tháng 12/1995. Năm 1994, một nhóm của IETF ước tính kho IPv4 sẽ cạn trong khoảng 2005 đến 2011.

Như vậy Internet có hơn mười năm để chuyển. Thực tế, từng đó vẫn chưa đủ.

NAT khiến IPv4 sống lâu hơn

Trước NAT, mỗi máy cần một địa chỉ IPv4 công cộng riêng. Thêm thiết bị là thêm địa chỉ.

Sau NAT, hàng chục thiết bị trong một ngôi nhà dùng chung một địa chỉ công cộng. Laptop, điện thoại hay TV mới không còn tốn thêm địa chỉ IPv4 nào.

Năm 2000, một tài liệu của IETF nhận xét rằng NAT đã kéo dài tuổi thọ IPv4. Nhưng chính việc đó cũng làm giảm sức ép phải chuyển sang IPv6.

IPv4 vẫn chật, nhưng chưa chật tới mức hệ thống ngừng chạy. Và chuyển sang IPv6 không đơn giản là bật một tuỳ chọn.

IPv4 và IPv6 không nói chuyện trực tiếp được với nhau

IPv6 không chỉ là IPv4 với địa chỉ dài hơn. Gói IPv6 có phần đầu khác, địa chỉ khác cỡ.

Một máy chỉ biết IPv4 nhận gói IPv6 thì không đọc được. Một máy chỉ có IPv6 cũng không tự nói chuyện được với một dịch vụ chỉ có IPv4.

Nên Internet không thể chọn một ngày rồi tất cả cùng chuyển.

Cách phổ biến trong thời gian chuyển đổi là chạy song song hai giao thức (dual stack). Một máy mang cả hai địa chỉ:

IPv4   192.0.2.10
IPv6   2001:db8::10

Dịch vụ phía bên kia có IPv6 thì máy dùng IPv6. Dịch vụ chỉ có IPv4 thì máy vẫn dùng IPv4.

Ngoài cách này còn có bộ dịch đặt giữa hai bên. Nhưng dù dùng cách nào, hệ thống mới vẫn phải chạy bên cạnh hệ thống cũ trong nhiều năm.

Không thể bỏ IPv4 ngay.

Ai chuyển trước cũng phải giữ cả hai

Một nhà mạng bật IPv6 cho toàn bộ khách hàng. Khách hàng vẫn cần vào những máy chủ chỉ có IPv4. Nhà mạng chưa bỏ được IPv4.

Một website bật IPv6. Rất nhiều người dùng vẫn chỉ có IPv4. Website cũng chưa bỏ được IPv4.

Thành ra Internet rơi vào một vòng chờ:

• nhà mạng bật IPv6 nhưng vẫn phải duy trì IPv4;
• website bật IPv6 nhưng vẫn phải duy trì IPv4;
• router, tường lửa (firewall), DNS và hệ thống giám sát phải hiểu cả hai.

Bật IPv6 là thêm một hệ thống phải vận hành, chưa bớt được hệ thống nào.

Khi IPv4 còn đủ dùng, ít ai có lý do để gánh phần việc đó trước. Vòng chờ chỉ vỡ khi IPv4 hết thật.

256 khối IPv4 dần kín

Chỉ nhìn 8 bit đầu, không gian IPv4 chia được thành 256 khối /8. Mỗi khối chứa 2^24 = 16.777.216 địa chỉ.

Xếp 256 khối đó thành một lưới 16 × 16. Hình dưới tô từng khối theo năm ghi trong sổ của IANA, tổ chức giữ kho địa chỉ trung tâm:

Ngày 3/2/2011, IANA giao năm khối /8 cuối cùng cho năm cơ quan quản lý địa chỉ khu vực. Kho IPv4 trung tâm hết.

Dự báo năm 1994 rơi đúng vào đầu trên của khoảng 2005–2011.

Châu Á – Thái Bình Dương, nơi có Việt Nam, chịu sức ép gần như ngay lập tức. Ngày 15/4/2011, APNIC, cơ quan quản lý địa chỉ của khu vực này, bắt đầu cấp từ khối IPv4 cuối cùng. Xin những khối lớn như trước không còn được nữa.

IPv4 vẫn chạy được sau năm 2011. Nhưng từ đây, mỗi địa chỉ IPv4 mới ngày càng khó kiếm.

Câu hỏi là bên nào thấy thiếu trước.

Nhà mạng chịu sức ép trước

Một website có thể phục vụ hàng triệu người bằng vài địa chỉ IP.

Nhà mạng thì khác. Mỗi thuê bao mới là thêm một mạng nhà phải ra được Internet, trong khi số IPv4 công cộng không tăng theo.

Nhà mạng có thể đặt thêm một lớp NAT nữa ở phía mình, gọi là NAT cấp nhà mạng (CGN, Carrier-Grade NAT), để nhiều thuê bao dùng chung một địa chỉ IPv4. Cách này kéo IPv4 thêm được nữa, nhưng hệ thống phức tạp hơn.

IPv6 giải quyết thẳng hơn: đủ địa chỉ để mỗi thiết bị có một địa chỉ công cộng riêng, không phải nhồi thêm người vào sau một địa chỉ IPv4.

Vì vậy nhà mạng là một trong những bên có lý do mạnh nhất để triển khai IPv6.

Việt Nam đang ở đâu?

Theo thống kê của Google ngày 15/9/2026, 59,65% lượt truy cập Google từ Việt Nam đi bằng IPv6. Mức toàn cầu cùng thời điểm khoảng 46%.

Nếu mạng bạn đang dùng hỗ trợ IPv6, thiết bị thường có cả IPv6 lẫn IPv4 và tự chọn giao thức hợp với dịch vụ đang truy cập.

IPv6 không thay IPv4 trong một đêm. Nó được đưa vào từng nhà mạng, từng hệ điều hành, từng router, từng máy chủ, và trong lúc đó hai giao thức cùng chạy.

NAT giúp IPv4 sống lâu hơn, còn IPv4 và IPv6 không nói chuyện trực tiếp được với nhau, nên Internet phải chuyển từng phần. Sau hơn 30 năm, hai giao thức vẫn chạy song song.

Có IPv6 rồi thì còn cần NAT không?

Với IPv6, một thiết bị có thể mang địa chỉ mà Internet định tuyến thẳng tới được, nên không cần NAT chỉ để nhiều máy dùng chung một địa chỉ công cộng.

Nhưng điều đó không có nghĩa máy nào trên Internet cũng kết nối tuỳ ý vào thiết bị được. Router và tường lửa vẫn có thể chặn kết nối đi vào. Hai việc này khác nhau: NAT đổi địa chỉ, còn tường lửa quyết định gói tin nào được đi qua.

Thiết bị IPv6 có địa chỉ mà Internet gửi thẳng tới được. Vậy cái gì ngăn một máy lạ gửi dữ liệu vào nó?

Có phải gói tin nào tới cũng được vào?