O PROTOCOLO IPv6 E SUA TRANSIÇÃO

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1 UNIÃO EDUCACIONAL MINAS GERAIS S/C LTDA FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS DE MINAS Autorizada pela Portaria nº 57/2000 MEC, de 03/05/2000 BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO O PROTOCOLO IPv6 E SUA TRANSIÇÃO SÉRGIO CARNEIRO DA SILVA Uberlândia - MG 2005

2 SÉRGIO CARNEIRO DA SILVA O PROTOCOLO IPv6 E SUA TRANSIÇÃO Trabalho de Final de curso submetido à UNIMINAS como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação. Co-orientadora: Prof ª. Dra. Kátia Lopes Silva Orientador: Prof. Esp. Flamaryon Guerin Gomes Borges Uberlândia - MG 2005

3 SÉRGIO CARNEIRO DA SILVA O PROTOCOLO IPv6 E SUA TRANSIÇÃO Trabalho de Final de curso submetido à UNIMINAS como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação. Co-orientadora: Prof ª. Dra. Kátia Lopes Silva Orientador: Prof. Esp. Flamaryon Guerin Gomes Borges Banca Examinadora: Uberlândia, 02 de Julho de Prof. Esp. Flamaryon Guerin Gomes Borges (Orientador) Profª. Dra. Kátia Lopes Silva (Co-orientadora) Prof. Esp. Alexandre Campos Uberlândia - MG 2005

4 AGRADECIMENTOS Agradeço à minha esposa Maria Elza e às minhas filhas Thaís e Júlia que ao longo destes 4 anos, abriram mão de uma grande parcela de nosso convívio familiar para que na faculdade eu pudesse me preparar para enfrentar uma nova realidade profissional vivida por mim. A todos os professores da Faculdade de Ciências Aplicadas de Minas - UNIMINAS, por compartilharem seus vastos conhecimentos e em especial à Profª. Dra. Kátia Lopes Silva e ao Prof. Esp. Flamaryon Guerin Gomes Borges, por aceitarem, acreditarem e orientarem este trabalho, e aos colegas de curso pela amizade e companheirismo.

5 RESUMO O Internet Protocol Version 6 (IPv6), além de solucionar o problemas de endereçamento IP, suporta novas funcionalidades, tais como: mobilidade, mecanismos de segurança, suporte a aplicações multimídia em tempo real. Este trabalho divulga os aspectos básicos do IPv6, diferenciando-o do Internet Protocol Version 4 (IPv4) e destacando-se pelas características que são próprias desta versão; faz-se ainda uma discussão sobre hierarquia, arquitetura e modos de endereçamento e questões referentes a roteamento; a formatação do novo protocolo, descrevendo o formato do datagrama e o cabeçalho. É enfocado o problema de interação das redes atuais baseadas em IPv4 com novas redes baseadas em IPv6, inclusive as técnicas que são utilizadas de acordo com os possíveis cenários em que se dará essa interação. Este trabalho mostra ainda, a importância do estudo da estrutura do IPv6 no país, considerando que existem várias instituições realizam projetos que utilizam protocolo IPv6, porém, como este ainda não está efetivamente em uso, normalmente são aplicados em ambientes de testes de instituições que desejam estudar sobre o protocolo. A maioria dos testes é realizada no meio acadêmica, por instituições de ensino. O trabalho faz uma pesquisa do atual estado de implementação do protocolo IPv6 no Brasil e nos Pontos de Presença (PoP) distribuídos pelo país.

6 ABSTRACT The Internet Protocol Version 6 (IPv6), besides solving the problem of IP addressing, also supports new functionalities, such as: mobility, security mechanisms and real time multimedia applications support. This paper presents the basic aspects of IPv6, pointing its differences compared to Internet Protocol Version 4 (IPv4) and emphasizing the new characteristics of that version. Hierarchy, architecture, addressing modes, routing matters and the new protocol formatting are discussed. It s also given a description of the header and the datagram format. A special focus is directed to the problem of interaction among IPv6 and IPv4 networks, including the techniques regarding the possible environments in which this interaction will take place. Its also shown the importance of studying the structure of the IPv6 in our country, considering that many Brazilian institutions develop projects using the IPv6 protocol, although, considering the fact that this technology is not effectively in use, these projects are usually implemented in test environments of research institutions which are studying the protocol. Most of the tests take place in the academic field, supported by educational institutions. This material is based on a research of recent IPv6 protocol implementation status in Brazil and in the Points of Presence (PoP) distributed all over the country.

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Classes de endereços IP (COMER, 2001) Figura 2: Cabeçalho do protocolo IPv4 (SILVA, 2004) Figura 3: Serviço Anycast (JUNIOR, 2000) Figura 4: Serviço Unicast (JUNIOR, 2000) Figura 5: Serviço Multicast (JUNIOR, 2000) Figura 6: Cabeçalho do protocolo IPv6 (SILVA, 2004) Figura 7: Cabeçalhos de extensão (GUARDIA, 2004) Figura 8: Cabeçalhos de extensão (TAROUCO, 2003) Figura 9: Mecanismo de transição Pilha Dupla (SANTOS, E. 2004) Figura 10: Mecanismo de transição Pilha Dupla (JAMHUOR, 2004) Figura 11: Mecanismo de transição Tunelamento (SANTOS, 2004) Figura 12: Mecanismo de transição Tunnel Broker (SANTOS, 2004) Figura 13: Mecanismo de transição ISATAP (WILLIAMS; OKAJIMA, 2002) Figura 14: Mecanismo de transição TEREDO (DOYLE, 2003) Figura 15: Mecanismo de transição DSTM (SANTOS, 2004) Figura 16: Mecanismo de transição NAT-PT (SANTOS, 2004) Figura 17: Mecanismo de transição BIS (SANTOS, E., 2004) Figura 18: Mecanismo de transição BIA (SANTOS, 2004) Figura 19: Especificação formal para o DNS-ALG (COSTA; FIALHO, 2003) Figura 20: Mecanismo de transição TRT (SANTOS, 2004) Figura 21: Mapa da Rede Clara (RNP, 2005) Figura 22: Mapa do backbone RNP2 (RNP, 2005)... 49

8 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Tabela binária de identificação das sub-redes da rede (CAPELA, 2003) Tabela 2: Tabela binária dos endereços (CAPELA, 2003) Tabela 3: Significado dos bits do campo Flags (SMETANA, 2003) Tabela 4: Análise comparativa - IPv4 e IPv Tabela 5: PoPs Circuito/Conexão... 54

9 LISTA DE ABREVIATURA E SIGLAS Ampath - The Americas Path Network API - Application Programming Interface ATM - Asynchronous Transfer Mode BGP - Border Gateway Protocol BGP4+ - Border Gateway Protocol Version 4 BIA - Bump in the API BIS - Bump in the Stack CEFET - Centro Federal de Educação Tecnológica CEO - Centro de Engenharia e Operações CLARA - Cooperación Latino Americana de Redes Avanzadas CRC - Cyclic Redundancy Check CPU - Central Processing Unit DES - Data Encryption Standard DHCPv6 - Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 DiffServ - Differentiated Services DNS - Domain Name System DNS-ALG - Domain Name Service-Application Layer Gateway DSTM - Dual Stack Transition Mechanism Esnet - The Energy Sciences Network FAPESP - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo IANA - Internet Assigned Number Authority ICMP - Internet Control Message Protocol IESG - Internet Engineering Steering Group IHL - Internet Header Length IP - Internet Protocol IPngWG - IP Next Generation Working Group IPSec - IP Security Protocol IPv4 - Internet Protocol version 4 IPv6 - Internet Protocol version 6 ISATAP - Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol

10 ISO - International Organization for Standardization MD5 - Message Digest number 5 Metropoa - Rede Metropolitana de Porto Alegre MTU - Maximum Transmission Unit NAT - Network Address Translation NAT-PT - Network Address Translation - Protocol Translation OSI - Open Systems Interconnection OSPF - Open Shortest Path First OSPFv3 - Open Shortest Path First Version 3 PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy PoP - Ponto de Presença PUC - Pontifícia Universidade Católica QoS - Quality of Service RCCN - Rede da Comunidade Científica Nacional Renater - Le Réseau National de Télécommunications pour la Technologie, l'enseignement et la Recherche RFC - Requests for Comments RIP - Routing Information Protocol RIPng - Routing Information Protocol next generation RNP - Rede Nacional de Pesquisas RSIX - Ponto de Troca de Tráfego do Rio Grande do Sul SDH - Synchronous Digital Hierarchy SIIT - Stateless IP/ICMP Translation Algorithm SIPP - Simple Internet Protocol Plus TCP - Transmition Control Protocol TCP/IP - Transmition Control Protocol / Internet Protocol TEP - Tunnel end Point ToS - Type of Service TRT - Transport Relay Translator TTL - Time to Live UDP - User Datagram Protocol UFCG - Universidade Federal de Campina Grande

11 UNIMINAS - União Educacional Minas Gerais S/C Ltda UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFS - Universidade Federal de Sergipe VPN - Virtual Private Network

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO IPv Espaço de endereçamento Classes de endereços Sub-redes Procedimentos básicos para criação de sub-redes Tipos de endereços Formato do cabeçalho Fragmentação e remontagem ARQUITETURA DO PROTOCOLO IPv Espaço de endereçamento Tipos de endereços IPv Formato de cabeçalho Arquitetura hierárquica Suporte aos atuais protocolos de roteamento Serviços de autoconfiguração Implementação de IPSec de forma nativa Crescimento do número de endereços multicast Implementações para qualidade de serviço Suporte a serviços de tempo real Cabeçalho IPv TRANSIÇÃO Pilha dupla Túnel Túnel configurado Túnel automático Túnel Broker ISATAP (Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol) Teredo... 36

13 4.2.6 DSTM (Dual Stack Transition Mechanism) Mecanismos de tunelamento Tradução SIIT (Stateless IP/ICMP Translation Algorithm) NAT-PT (Network Address Translation - Protocol Translation) BIS (Bump in the Stack) BIA (Bump in the API) DNS-ALG (Domain Name Service-Application Layer Gateway) TRT (Transport Relay Translator) SOCKS Classificação dos mecanismos de tradução IPv6 NO BRASIL E SUA IMPLEMENTAÇÃO IPv6 no Brasil Implementação nos PoP s Circuitos/Conexões utilizados pelos PoP s CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...56

14 13 1. INTRODUÇÃO O protocolo IP (Internet Protocol) é o responsável pela conexão entre os computadores de uma rede. Basicamente este protocolo se relaciona com a camada de rede (camada 3) do modelo ISO/OSI. É nesta camada de protocolo que a informação é fragmentada no sistema de origem e reagrupada no sistema de destino. Desde que a primeira versão do protocolo IP foi desenvolvida, o poder de processamento das máquinas cresceu muito e o número de máquinas conectadas à rede cresceu de algumas centenas a milhões. A versão 4 do IP foi a que conseguiu acomodar todas as mudanças da Internet e vem se tornando cada vez mais um padrão para redes de computadores, embora não tenha sido originalmente projetada para dar suporte a uma rede de escala universal ou que permitisse aplicações multimídia. Os datagramas IP são as unidades fundamentais de comunicação na Internet. Ele também define um conjunto de endereços que permite a aplicativos e protocolos de camadas mais altas se comunicarem através de redes heterogêneas sem conhecer as diferenças entre seus endereços de camadas inferiores. Essa versão conviveu com várias mudanças de tecnologias de hardware. Embora tenha sido definido antes mesmo da popularização das redes locais, seu projeto original funciona bem através das gerações de tecnologias de hardware. Com a explosão da Internet, vê-se claramente a necessidade de se criar alternativas para a solução de problemas que começaram a acontecer. A falta de endereçamento IP para alguns continentes, a necessidade urgente de atendimentos a serviços em tempo real e aspectos ligados à segurança, fizeram com que os órgãos internacionais ligados ao assunto e responsáveis pela elaboração das especificações do protocolo IPv4 tivessem suas atenções voltadas para um novo estudo. Em 1993, o IESG (Internet Engineering Steering Group) criou um grupo de trabalho para uma nova versão do protocolo IP, o IPngWG (IP Next Generation Working Group), com base em alguns objetivos que deveriam ser alcançados. O grupo de trabalho, então, selecionou três protocolos para a camada de rede da arquitetura TCP/IP. O protocolo indicado pelo grupo foi o SIPP (Simple Internet Protocol Plus), por ser o mais próximo do IPv4, e por ter um plano de transição melhor.

15 14 Posteriormente, uma combinação de aspectos positivos dos três protocolos foi proposta e gerou-se a recomendação para a versão 6 do IP em novembro de A base do IPv6 é o IPv4, isto é, foi criado sobre uma plataforma comprovadamente eficaz, o que é importante tanto para a transição entre a versão 4 e a 6, quanto para a excelência do IPv6. Porém a transição para o IPv6 não ocorrerá rapidamente. Inclusive essa é uma estratégia da nova versão do protocolo, onde se espera uma coexistência das duas versões por alguns anos. As motivações para este trabalho apareceram, pois o IPv6 passa a ser de grande importância para empresas, organizações e instituições que trabalham com serviços de Internet. Será abordada neste trabalho, uma visão geral do protocolo IPv6, apresentando as suas principais características, benefícios, funcionalidades, diferenças entre o IPv4, a estrutura do cabeçalho, endereçamento, aspectos ligados à segurança, a implementação do IPv6 no Brasil e nos PoP s e a transição entre o IPv4 e o IPv6. Este trabalho está estruturado da seguinte forma: - O capítulo 2 descreve as principais características do IPv4; - O capítulo 3 aborda as características e a arquitetura do protocolo IPv6; - O capítulo 4 apresenta a transição das redes IPv4 para as redes IPv6; - O capítulo 5 enfoca a implementação do protocolo IPv6 no Brasil e seu nível de implementação; - Por fim, o capítulo 6 faz as considerações finais sobre o tema.

16 15 2. CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO IPv4 O protocolo IPv4, o qual é responsável pela transmissão de dados e comunicação de máquinas em um ambiente de rede, sendo utilizado amplamente na Internet apresenta as seguintes características: - Espaço de endereçamento (32 bits); - Tipos de endereçamento; - Formato de cabeçalho; - Fragmentação e remontagem; 2.1 Espaço de endereçamento O espaço de endereçamento é composto por um campo de 32 bits, numerados de 0 a 31, onde estão contidas duas importantes informações: identificação do host (hostid) e identificação da rede à qual o host está conectado (netid), garantido assim um endereço único para cada computador Classes de endereços A figura 1 apresenta a estrutura das classes de endereços: Figura 1: As cinco classes de endereços IP. O prefixo indica uma rede, enquanto o sufixo é único para um host naquela rede (COMER, 2001).

17 16 As classes A, B e C chamadas primárias, são usadas para endereços de host, a classe D é usada para multicast e a classe E está reservada (uso experimental), conforme mostrado na figura 1. As classes primárias usam os limites dos octetos para dividir o endereço de rede e o endereço de host. A classe A pode conter até 128 endereços de redes e endereços de hosts. Ela é usada por organizações que possuem redes com número muito grande de hosts. A classe B pode conter até endereços de redes e endereços de hosts. É usada por organizações de tamanho médio, com número relativamente grande de hosts. A classe C pode conter até endereços de redes e 256 endereços de hosts. Para organizações pequenas, com número pequeno de hosts. Para assegurar que a parte de rede de um endereço na Intenet seja única, todos os endereços desse tipo são estipulados por uma organização central, a IANA (Internet Assigned Number Authority), representada no Brasil pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) Sub-redes Sub-redes de tamanhos diferentes podem existir em uma identificação de rede baseada em classes. Esta forma de subdivisão é adequada onde o ambiente de rede das organizações contêm diferentes números de hosts por rede. Portanto, sub-redes com tamanhos diferentes são necessários para minimizar o desperdício de endereços IPs. Quando subdividimos a rede, os bits da identificação de rede são fixos e um número de bits de host é escolhido para ser sub-redes Procedimentos básicos para criação de sub-redes A seguir os procedimentos básicos para a criação de sub-redes: 1) Determinar o número de bits de host a serem usados na sub-rede - O número de bits de host usado para sub-redes determinará o número de sub-redes possíveis e o número de hosts por sub-rede. Antes de escolher o número de bits de host, deve-se avaliar o

18 17 número de sub-redes e de hosts que serão necessários. Quanto mais bits de host são usados para sub-redes, mais sub-redes são possíveis, porém, com poucos hosts por subrede. 2) Listar as novas identificações de sub-rede - Para criar uma sub-rede utilizando 3 bits de hosts da identificação de rede privada , a máscara de sub-rede para a nova identificação de sub-rede deve ser ou /19. Com foram utilizados 3 bits de host, a tabela conterá 8 linhas (2 3 ). A tabela 1 descreve a representação binária e as sub-redes da rede : Tabela 1: Tabela binária de identificação das sub-redes da rede (CAPELA, 2003). Representação binária Identificação de sub-rede / / / / / / / /19 3) Listar os endereços IPs para cada nova identificação de sub-rede - Para cada representação binária, o primeiro endereço IP é o endereço no qual todos os bits de host possuem o valor 0, exceto pelo último bit. O último endereço IP é o endereço na qual todos os bits de host possuem o valor 1, exceto o último bit de host, cujo é 0. A tabela 2 descreve a representação binária e as faixas de endereços IPs das sub-redes da rede :

19 18 Tabela 2: Tabela binária dos endereços (CAPELA, 2003). Sub-rede Representação binária Faixa de endereços IPs / a / a / a / a / a / a / a / a Tipos de endereços Existem três tipos fundamentais de endereços IPv4: unicast, broadcast e multicast. Um endereço unicast é usado para transmitir um pacote para um único destino. Um endereço broadcast, por sua vez, especifica todos os hosts que podem estar presentes dentro de uma determinada faixa de endereçamento IP. Considerando as práticas atuais de segurança, elementos de rede nível 3, como roteadores e alguns modelos de switch, possuem o recurso de não propagar solicitações destinadas ao endereço de broadcast, pois podem ser multiplicadores de pacotes maliciosos. Já o endereço multicast é feito para permitir a entrega de datagramas para um grupo de hosts que foram configurados como membros de um grupo multicast e, possivelmente, encontram-se em sub-redes geograficamente dispersas.

20 19 Multicast não é orientado a conexão. Um datagrama multicast é entregue aos membros do grupo destino com o mesmo "best effort" (melhor esforço) que datagramas IP unicast empregam. Isso significa que não existe garantia que um datagrama multicast será entregue a todos os membros do grupo, ou chegará na mesma ordem relativa a outros datagramas. A única diferença entre um pacote IP unicast e um pacote IP multicast é a presença de um endereço de grupo no campo de endereço de destino no cabeçalho IP. Ao invés de um endereço classe A, B ou C, multicasting emprega um endereçamento classe D, com formato ( ). 2.3 Formato do cabeçalho A figura 2 mostra o formato do cabeçalho do protocolo IPv4. Cada campo do cabeçalho é descrito abaixo: Figura 2: Cabeçalho do protocolo IPv4 (SILVA, 2004). - Versão (Version): 4 bits. A versão do protocolo IP (a versão atual é a 4); - CCI - Comprimento do Cabeçalho Internet (IHL - Internet Header Length): 4 bits. Informa o comprimento do cabeçalho Internet em palavras de 32 bits (4 octetos ou 4 bytes). O tamanho mínimo do cabeçalho é de 5 palavras de 32 bits (20 octetos);

21 20 - Tipo de Serviço (ToS - Type of Service): 8 bits. É utilizado para indicar o QoS (Quality of Service - Qualidade de Serviço) desejado. Seus bits caracterizam os serviços escolhidos para serem considerados pelos gateways para processar o pacote, como por exemplo, a precedência de um pacote; - Comprimento Total (Total Length): 16 bits. Informa o comprimento do datagrama, em octetos (bytes). O tamanho máximo do datagrama pode ser octetos (64 Kb); - Identificação (Identification): 16 bits. Número de identificação do datagrama para permitir que o destino remonte os datagramas; - Sinalizadores (Flags): 3 bits. Bits que identificam a transmissão de sinais de controle. A tabela 3 mostra o significado dos bits deste campo: Tabela 3: Significado dos bits do campo Flags (SMETANA, 2003). Bit Descrição Valores 0 Reservado Obrigatoriamente 0. 1 DF (Don t Fragment Não Fragmente) 2 MF (More Fragments Mais Fragmentos) 0: Esse datagrama pode ser fragmentado. 1: Esse datagrama não pode ser fragmentado. 0: Esse datagrama é o último fragmento. 1: Há mais fragmentos. - Deslocamento do Fragmento (Fragment Offset): 13 bits. Esse campo indica a posição desse fragmento em relação ao do datagrama original; - Tempo de Vida (TTL - Time to Live): 8 bits. Indica o tempo máximo que o datagrama pode permanecer na rede. Se o valor nesse campo for 0, o datagrama deve ser destruído; O objetivo desse campo é não permitir que datagramas cujo destino seja inalcançável fiquem eternamente circulando pela rede. Cada unidade processadora de datagramas (roteadores, switches) deve diminuir o TTL de uma unidade. - Protocolo (Protocol): 8 bits. Indica o protocolo da camada superior que está utilizando os serviços da camada IP; - Verificação da Soma do Cabeçalho (Header Checksum): 16 bits. Esse checksum é calculado somente sobre o cabeçalho IP. O CRC (Cyclic Redundancy Check) é recalculado a cada hop; - Endereço de Origem (Source Address): 32 bits. Informa o endereço de origem.

22 21 - Endereço de Destino (Destination Address): 32 bits. Informa o endereço de destino. Essa informação é utilizada pelos roteadores para o encaminhamento (roteamento) do datagrama; - Opções (Options): Tamanho variável, entre 0 e 320 bits (40 octetos). O que é opcional é a transmissão ou não desse campo, não a implementação; - Enchimento (Padding): Tamanho variável, entre 0 e 31 bits. O campo Padding serve apenas para que o cabeçalho IP tenha um tamanho múltiplo de 32 bits. 2.4 Fragmentação e remontagem Cada rede tem uma quantidade máxima de dados que um quadro pode transportar, conhecida como Unidade Máxima de Transporte (Maximum Transmission Unit - MTU). Quando um datagrama enviado for maior que o MTU da rede, o roteador divide em pedaços menores chamados fragmentos e os envia separadamente. O campo FRAGMENTT OFFSET no cabeçalho do fragmento indica em qual lugar, no datagrama original, ele pertence. O host de destino coleta os fragmentos e os remonta para reproduzir o datagrama original. O host de destino tem um tempo máximo para armazenar os fragmentos, quando o primeiro fragmento chega inicia um temporizador. Se todos os fragmentos chegarem ao destino, o receptor cancela o temporizador e remonta o datagrama, mas se ele expirar antes de todos os fragmentos chegarem, o receptor descarta aqueles fragmentos que chegam.

23 22 3. CARACTERÍSTICAS E ARQUITETURA DO PROTOCOLO IPv6 O protocolo IPv6 foi criado não só para resolver problemas da quantidade de endereços, mas também para oferecer novos serviços e benefícios que não existiam no IPv4 ou que não eram utilizados de forma otimizada. Dentre muitos benefícios, podemos destacar os seguintes: - Espaço de endereçamento (128 bits); - Formato de cabeçalho simplificado; - Arquitetura hierárquica de rede para um roteamento eficiente; - Suporte aos atuais protocolos de roteamento; - Serviços de autoconfiguração; - Implementação de IPSec (IP Security Protocol) de forma nativa; - Crescimento do número de endereços multicast; - Implantações para qualidade de serviço; - Suporte a serviços de tempo real. 3.1 Espaço de endereçamento A disponibilidade de um número quase ilimitado de endereços IP é um dos maiores benefícios da implementação de redes IPv6. O IPv6 aumenta o número de bits do endereço por um fator 4, desta forma passa a ter 128 bits, possibilitando no futuro que outros dispositivos também possuam endereços IP. Assim, esses 128 bits fornecem aproximadamente 3,4 x possíveis endereços, o que seria suficiente para alocar nos dias de hoje cerca de endereços por pessoas existentes na terra Tipos de endereços IPv6 Existem três tipos de endereços IPv6: anycast, unicast e multicast, conforme mostram as figuras 3, 4 e 5. - Anycast Utilizado para identificar um grupo de interfaces pertencentes a nós diferentes. Um pacote destinado a um endereço anycast é enviado para uma das

24 23 interfaces identificadas pelo endereço. Especificamente, o pacote é enviado para a interface mais próxima de acordo com o protocolo de roteamento. Figura 3: Serviço Anycast (JUNIOR, 2000). - Unicast Identifica apenas uma interface. Um pacote destinado a um endereço unicast é enviado diretamente para a interface associada a esse endereço. Figura 4: Serviço Unicast (JUNIOR, 2000). - Multicast identifica um grupo de interfaces, mas um pacote destinado a um endereço multicast é enviado para todas as interfaces do grupo. Figura 5: Serviço Multicast (JUNIOR, 2000).

25 Formato de cabeçalho Esse crescimento do número de bits do endereço IP resulta no crescimento do seu cabeçalho, porém o cabeçalho IPv6 é mais simplificado comparando-o ao do IPv4. O cabeçalho IPv6 possui um tamanho fixo de 40 octetos, graças ao aumento do tamanho dos endereços de origem e destino. No entanto, possui menos campos. Um dos campos retirados foi o de controle de erro, já que este controle é feito na camada de enlace e na camada de transporte, sendo considerado desnecessário neste nível. Estas remoções resultam num processamento mais rápido do cabeçalho, o que aumenta a eficiência de roteamento e a performance geral dos roteadores. 3.3 Arquitetura hierárquica A disponibilidade de um espaço de endereços e prefixos de rede muito grande fornece uma flexibilidade na arquitetura de redes que permite uma organização hierárquica e possivelmente geográfica, onde um prefixo de rede pode ser usado para endereçar um país ou um continente inteiro subdividido em seus diversos níveis. Essa alocação permite que grandes provedores agreguem a seu prefixo de rede todos os endereços de seus usuários e anunciem para outros provedores apenas uma rota. Da mesma forma, o uso de múltiplos níveis hierárquicos dentro de um mesmo prefixo permite uma grande flexibilidade e novas funcionalidades, tal como a utilização do escopo dos endereços. A hierarquização da estrutura do endereçamento IPv6 é destinada a reduzir o tamanho das tabelas de roteamento. 3.4 Suporte aos atuais protocolos de roteamento Para habilitar um roteamento escalado, o IPv6 suporta a existência de protocolos de roteamento internos e externos. O protocolo RIP recebeu uma nova versão, chamado RIPng (Routing Information Protocol next generation). O OSPF (Open Shortest Path First) também ganhou uma nova versão, o OSPFv3 (Open Shortest Path First version 3). Este novo protocolo possui algumas mudanças em relação à

26 25 versão utilizada para IPv4, que era extremamente dependente de tais endereços. O OSPFv3 inclui uma plataforma independente de implementação e um protocolo para processamento por enlace ao invés de processamento por nó. Ainda existem mudanças na autenticação e no formato do pacote. O protocolo BGP (Border Gateway Protocol) funciona em IPv6 da mesma forma e oferece os mesmos benefícios que o BGP IPv4, incluindo ainda suporte para endereços de família IPv6 e atributos do próximo hop (próximo nó por onde o pacote passará). Esses atributos usam endereços IPv6 e endereços de escopo. 3.5 Serviços de autoconfiguração A característica de autoconfiguração de endereços existe no protocolo IPv6 para melhorar o gerenciamento de tais endereços e ainda facilitar a migração dos inúmeros equipamentos constituintes das redes do protocolo IPv4 para o protocolo IPv6. Essa característica habilita o desenvolvimento da Internet plug-and-play de novos dispositivos, tal como telefones celulares, dispositivos wireless, aparelhos domésticos e outros. Desta forma, os dispositivos conectados a rede não necessitariam de configuração manual ou de servidores de endereços. 3.6 Implementação de IPSec de forma nativa Enquanto o uso de IPSec (IP Security Protocol) é opcional em IPv4, no IPv6 ele torna-se obrigatório. Portanto, este serviço pode ser habilitado em todos os nós IPv6, o que potencialmente torna as redes mais seguras. A implementação de encriptação, autenticação e VPNs (Virtual Private Networks) é feita de forma mais fácil, oferecendo endereços globalmente únicos e seguros. O protocolo IPv6 pode ainda fornecer serviços de segurança fim-a-fim, tal como controle de acesso, confidencialidade, integridade de dados sem necessidade de firewalls adicionais, que podem provocar problemas de performance. O IPSec provê o seguinte conjunto de serviços de segurança aos pacotes: - Integridade sem conexão: garante que o conteúdo de um pacote recebido não foi alterado durante o seu trajeto entre a origem e o destino;

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