Paulo Dias dos Santos CONEXÃO COM A INTERNET POR MEIO DA TÉCNICA DE TUNELAMENTO EM IPV6

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1 Paulo Dias dos Santos CONEXÃO COM A INTERNET POR MEIO DA TÉCNICA DE TUNELAMENTO EM IPV6 Votuporanga/SP 2013

2 Paulo Dias dos Santos CONEXÃO COM A INTERNET POR MEIO DA TÉCNICA DE TUNELAMENTO EM IPV6 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do diploma do Curso Técnico em Manutenção e Suporte em Informática pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, campus Votuporanga. Orientador: Osvandre Alves Martins Votuporanga/SP 2013

3 Paulo Dias dos Santos CONEXÃO COM A INTERNET POR MEIO DA TÉCNICA DE TUNELAMENTO EM IPV6 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do diploma do Curso Técnico em Manutenção e Suporte em Informática pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, campus Votuporanga. Aprovado pela banca examinadora em 17 de Junho de BANCA EXAMINADORA: Prof. Dr. Osvandre Alves Martins Orientador Prof. Dr. Evandro de Araújo Jardini Membro Interno Prof. Me. Rafael Garcia Leonel Miani Membro Interno

4 Dedico este trabalho à minha esposa que sempre me incentivou, e aos meus colegas de classe que juntamente comigo, buscaram, o conhecimento, e o aprendizado, visando tornar profissionais capacitados da área de Manutenção e Suporte em Informática. 1

5 Agradeço a Deus, que sempre me deu forças e ânimo em todo momento. Agradeço também à minha família, a todos os professores e servidores do IFSP Campus Votuporanga, que não mediram esforços esmerando-se em nos ensinar, bem como a todos que contribuíram para o cumprimento de mais uma etapa rumo ao meu objetivo que é o de me tornar um especialista na área de informática. 2

6 Em Ti, pois, confiam os que conhecem oteu nome; porque Tu, Senhor, não desamparas os que Te buscam (Salmo 9:10). 3

7 RESUMO O IP (Internet Protocol) representa um dos principais responsáveis pelas capacidades de expansão e confiabilidade na comunicação de dados da maioria das redes de computadores atuais, principalmente a Internet. Este protocolo possui uma versão em uso há décadas, chamada IPv4, mas esta começou a atingir os seus limites, principalmente quanto ao número simultâneo de máquinas que este possibilita estarem conectadas e identificadas de forma distinta e única. Diante da necessidade do aumento das capacidades do IPv4, algumas iniciativas foram conduzidas culminando em uma nova versão, conhecida como IPv6. O emprego desta versão, mais robusta, segura e eficiente, tem recebido incentivos quanto ao seu uso, pelas entidades que administram a Internet. Neste contexto, iniciou-se um período de transição em que as duas versões deverão coexistir, até que a versão anterior seja descontinuada. Algumas técnicas foram definidas para esta transição e dentre elas constata-se a intitulada tunelamento. Este trabalho aborda a problemática de como interligar uma pequena rede local de computadores à Internet empregando o IPv6 por meio desta técnica. Conceitos e definições acerca do IP, principalmente relacionados a esta nova versão, são apresentados de forma resumida e direta. A seguir, os detalhes de um estudo de caso que considera um cenário envolvendo uma rede local, tunelamento IPv4 em IPv6 e a Internet, são apresentados, seguido de conclusões e considerações finais. Palavras-chave: Internet. Protocolo de Internet 4

8 ABSTRACT The IP (Internet Protocol) represents one of the main responsible for the abilities about expansion and reliability in data communication of the most today s computer network, mainly the Internet. This protocol has a version used for decades which is called IPv4, but it began reaching its limits, chiefly about the simultaneous number of hosts which are possible to stay connected and identified in a distinct, and unique way. Face of needs related to the increasing of IPv4 s capacities, some initiatives were leaded resulting in a new version so called IPv6. The usage of this new version, more robust, safe and secure, as well as efficient, is being stimulated by entities that administrate the Internet. In this context, a transition period was started, and the two versions will exist together until the prior be discontinued. Some techniques were defined for this transition and among them there is the so called tunneling. This work deals with the problem about how to connect a small and local computer network to the Internet by using IPv6 via this technique. Concepts and definitions of IP, mainly those related to this new version, are presented in a resumed and direct way. Next, details of a case study which consider a scenario involving a local network and the Internet are presented followed by conclusions, and final considerations. Keywords: Internet. Internet Protocol 5

9 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Ilustração 1: Esgotamento do IPv4 e Implantação do IPv Ilustração 2: Estrutura de endereço IPv6 criado pelo Cliente Teredo Ilustração 3: Estabelecimento de Túnel Teredo Ilustração 4: Exemplo comparativo de endereçamento de rede local em IPv6/IPv4. 23 Ilustração 5: Point Of Presence no Mundo, de serviços de túnel IPv6 gratuitos Ilustração 6: Cenário do Estudo de Caso - Equipamentos e Conexões Ilustração 7: Exemplo de mensagem confirmando cadastro no Projeto SixXS Ilustração 8: Exemplo de mensagem confirmando a criação de túnel no SixXS Ilustração 9: Estrutura do arquivo de configuração do utilitário IACCU Ilustração 10: Cenário completo de redes LAN interconectadas para teste de conectividade com a Internet via túnel IPv Ilustração 11: Teste de ping com IPv6 no site do ipv6.br Ilustração 12: Teste ping no gateway, fornecido pelo SixXS na criação do túnel Ilustração 13: Interface virtual aiccu conectada e mostrando o IPv4 e IPv Ilustração 14: Teste de navegação no site ipv6.br e interface de rede AICCU Ilustração 15: Detalhes da configuração de interfaces da conectividade do PC Ilustração 16: Detalhes da configuração de interfaces da conectividade do PC Ilustração 17: Ilustração que mostra a rede sem fio conectada Ilustração 18: Teste de conectividade, que mostra o IPv4 e o IPv6 conectados Ilustração 19: Teste completo de navegação usando pilha dupla IPv4 e IPv

10 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS CIDR Classless Inter Domain Routing DHCP Dynamic Host Configuration Protocol EPP Empresa de Pequeno Porte IETF Internet Engineering Task Force IP Internet Protocol IPv6 Internet Protocol version 6 RFC Request for Comment ULA Unique Local Address POP Point of Presence AICCU Automatic IPv6 Connectivity Configuration Client 7

11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO METODOLOGIA FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O Protocolo IP Principais Diferenças entre os Endereçamentos IPv4 e IPv ESTUDO DE CASO Descrição do Cenário Definição do Túnel IPv Configuração dos microcomputadores para funcionamento do túnel Definição dos Endereços IP Testes e Verificações CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERENCIAS

12 1 INTRODUÇÃO O protocolo IP (Internet Protocol ou Protocolo Internet), é um conjunto de regras de comunicação que se destaca dentre os vários padrões tecnológicos responsáveis pelo funcionamento das redes de computadores, principalmente, da Internet, emprestando, inclusive, o seu nome a ela (MOREIRAS, 2012, p. 8). Este protocolo possui versões e dentre elas, a que foi amplamente usada foi a versão 4, conhecida como IPv4. Segundo Moreiras (2012, p. 9), o IPv4 foi adotado pela ARPANET, uma rede de computadores estadunidense, como padrão, em 01 de Janeiro de Posteriormente, a ARPANET foi dividida em duas, dando origem à MILNET, uma rede fechada e para uso militar, e uma rede aberta que evoluiu para a rede que hoje conhecemos como Internet. Este protocolo mostrou-se bastante robusto, de fácil implantação e interoperabilidade, contudo o seu projeto não previu aspectos como: O crescimento das redes e um possível esgotamento dos endereços IP; O aumento da tabela de roteamento, que é a tabela onde estão relacionadas todas as interconexões entre as redes que compõem a Internet, permitindo identificar os possíveis caminhos para os pacotes, até seus destinos; Problemas relacionados à segurança dos dados transmitidos; e Prioridade na entrega de determinados tipos de pacotes. Diante destes problemas, o IPv4 vem sendo substituído, progressivamente, por uma nova versão chamada IPv6 ou IPng (IP new generation) Moreiras (2012, p. 13). Considerando o mundo moderno em que vivemos, a mobilidade representa uma característica desejável em diversas situações. Em muitos casos, há a necessidade de utilizar tecnologias sem estar preso a um determinado local. Atualmente, diversos dispositivos móveis, como, Notebooks, Tablets, Celulares, Palmtops, Smartphones, entre outros, conectam pessoas de forma que negócios são fechados por meio de uma conexão de Internet usando IPv4, pelo qual as máquinas navegam 9

13 pela Internet. Tal fato contribuiu para o aumento da demanda por endereços IPv4 e a consequente escassez dos mesmos. Esta escassez levou à criação de um sucessor para o IPv4, chamado IPv6, e o seu emprego tem sido promovido e amplamente incentivado por entidades responsáveis pela distribuição e o controle da utilização dos endereços IP no Brasil e no mundo. Neste sentido, uma série de informações têm sido divulgadas, principalmente via Internet, de maneira a conduzir os usuários a começarem a utilizar o IPv6 no lugar no IPv4. Exemplo disso é o portal IPv6.br. Mesmo diante de recursos como o portal IPv6.br, sentiu-se a necessidade de uma fonte de informações técnicas resumida e focada no emprego da nova versão do protocolo IP, facilitando a absorção do conhecimento básico e necessário à sua rápida implantação em ambientes de redes domésticas e de empresas de pequeno porte, por exemplo. Como objetivos gerais deste trabalho de pesquisa citam-se o apoio à disseminação das necessidades de migração do uso do IPv4 para o IPv6, bem como de conceitos e formas de empregar o IPv6, também em redes locais. Os objetivos específicos são representados pela coleta e o resumo de informações técnicas sobre o protocolo IP em sua mais recente versão, o IPv6, e também pela apresentação de um conjunto de passos que propiciem a rápida implantação de uma rede de pequeno porte, usando este protocolo. A seção 2 deste documento apresenta a metodologia empregada no desenvolvimento deste trabalho de pesquisa. Na seção 3 citam-se os principais conceitos e descrições acerca do endereçamento IPv6. A seção 4 apresenta a descrição de um estudo de caso e os passos executados com o intuito de conectar um computador de uma rede de pequeno porte na Internet, usando o IPv6. Por fim, a seção 5 apresenta as conclusões e considerações finais. 10

14 2 METODOLOGIA A realização deste trabalho envolveu a execução de pesquisas bibliográficas e a condução de experimentos práticos, considerando o uso de tecnologias, bem como o emprego de conceitos relacionados à utilização do IPv6. Tais tecnologias são representadas pelo Sistema Operacional Windows e softwares específicos para a configuração de acesso à Internet usando o IPv6. No desenvolvimento das pesquisas bibliográficas foram considerados livros disponíveis na biblioteca do campus, visando obter o estado da arte sobre o Protocolo IP, bem como informações a respeito da necessidade de adoção ao uso da nova versão deste protocolo. Quanto à execução dos experimentos foram empregados recursos próprios como computador e os equipamentos de uma rede de computadores doméstica e pessoal. Neste mesmo sentido, também empregou-se o conhecimento empírico, obtido por meio de experiências do dia-a-dia e de estudos e práticas relacionados ao curso de Manutenção e Suporte em Informática do IFSP. Além disso, buscou-se apoio em textos disponíveis em portais da Web, para auxilio às atividades de configuração e testes executadas. Por fim, procedeu-se a análise qualitativa dos resultados dos experimentos verificando a conectividade, via IPv6, e estabelecendo conclusões. 11

15 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Esta seção apresenta um levantamento de informações e conceitos inerentes ao desenvolvimento deste trabalho de pesquisa, conforme as subseções a seguir. 3.1 O Protocolo IP Em linhas gerais, pode-se afirmar que o endereço IP representa uma identificação de cada máquina (host), ou seja, cada estação em uma rede segundo Morimoto (2011, p. 148), sendo ela a Internet, uma rede de computadores de uma empresa ou mesmo de uma residência, podendo ser configurado em dispositivos como computadores, impressoras, roteadores, pontos de acesso, telefones celulares, dentre outros em uma rede local ou pública. Desta forma, cada computador em uma rede, principalmente na Internet, possui um IP único que possibilita que os pacotes de dados trafeguem de forma eficiente e eficaz, da sua origem para o seu destino. Trata-se de um elemento de suma importância para a comunicação em rede, pois representa o endereço lógico de cada um dos dispositivos na rede, sem o qual não seria possível para estes dispositivos trocarem informações entre si, transferindo dados (datagramas). Em princípios, o endereços IPs foram organizados em classes (A,B,C,D e E) que definem características e formas de emprego conforme o tamanho das redes e subredes, quanto a quantidade de máquina e finalidade de uso das redes. Estudos sobre os efeitos do crescimento da Internet motivaram diversos projetos de pesquisas destinados a buscar novos recursos, resultando em uma série de soluções alternativas para problemas de esgotamento que começaram a surgir. Em 1995, por meio da RFC 1752, foi apresentado um resumo das avaliações de três principais propostas de soluções para estes problemas, a CATNIP (Common Architecture for the Internet), o TUBA (TCP and UDP with Bigger Addresses), e o 12

16 SIPP (Simple Internet Protocol Plus), este último concebido para ser uma etapa evolutiva do IPv4, sem mudanças radicais, mantendo a interoperabilidade do protocolo IP e aumentado o espaço de endereçamento de 32 bits para 64 bits. De acordo com esta mesma, as três propostas apresentavam problemas significativos, mas o SIPP acabou se mostrando mais eficaz. Deste modo, a recomendação final para o novo Protocolo Internet tomou como base uma versão revisada do SIPP, que passou a incorporar endereços de 128 bits juntamente com os elementos de transição e autoconfiguração do TUBA, e o endereçamento baseado em CIDR (Classless Inter Domain Routing) e os chamados Cabeçalhos de Extensão, sendo o CATNIP descartado. Após esta definição, a nova versão do Protocolo Internet passou a ser chamado oficialmente de IPv6, sendo que suas especificações foram apresentadas inicialmente na RFC 1883 de 1995, sendo substituída em 1998 pela RFC (MOREIRAS, 2012, p. 15). Segundo Morimoto (2011, p. 387), a massiva popularização da Internet é apontada como uma das principais causas do grave problema, representado pela escassez de endereços IPs disponíveis. Parte desta escassez, deve-se à má distribuição dos endereços IPv4 atuais. Ainda segundo Morimoto, os endereços se esgotaram completamente em fevereiro de 2012, quando as últimas cinco faixas restantes foram outorgadas a cinco RIRs (Entidades destinadas a redistribuir os endereços regionalmente). Diante desse cenário, a IETF (Internet Engineering Task Force) passou a discutir estratégias para retardar o esgotamento de endereços IPs. Surgem então, soluções paliativas como o CIDR, o NAT (Network Address Translation), o DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) e os endereços IP privados. Tais soluções são apresentadas nos próximo parágrafos. O CIDR possui como ideia básica o fim do uso de classes de endereços IP, permitindo a alocação de blocos de IP de tamanho apropriado à real necessidade de cada rede, bem como a agregação de rotas, reduzindo o tamanho da tabela de roteamento. Com o CIDR, os blocos são referenciados como prefixos de rede (MOREIRAS, 2012, p. 12). Por exemplo, no endereço /8, os 8 bits mais 13

17 significativos representam o prefixo da rede. Estes prefixos também são definidos por meio de máscaras de sub-rede, ou seja, o /8 refere-se à máscara de sub-rede , o /16 refere-se a , o /24 refere-se a , o /25 refere-se a e assim por diante. O DHCP tem sido muito utilizado por parte dos ISP (Internet Service Provider) por permitir a atribuição de endereços IP temporários a seus clientes conectados. Desta forma, torna-se desnecessário obter um endereço para cada cliente, devendo apenas designar endereços dinamicamente, por meio de seu servidor DHCP. Este servidor terá uma lista de endereços IP disponíveis, e toda vez que um novo cliente se conectar à rede, lhe será designado um desses endereços de forma arbitrária, e no momento que o cliente se desconecta, o endereço é devolvido e disponibilizado para uso novamente (MOREIRAS, 2012, p. 12). A NAT (Network Address Translation), foi outra técnica paliativa desenvolvida visando resolver o problema do esgotamento dos endereços IPv4. Definida na RFC 3022 (tornou obsoleta a RFC 1631), tem como ideia básica permitir que, com um único endereço IP, ou um pequeno número deles, atribuir vários hosts podendo estes trafegar na Internet. Dentro de uma rede, cada computador recebe um endereço IP privado único, que é utilizado para o roteamento do tráfego interno. No entanto, quando um pacote precisa ser roteado para fora da rede, uma tradução de endereço é realizada NAT, convertendo endereços IP privados em endereços IP públicos globalmente únicos (MOREIRAS, 2012, p. 12). Os endereços privados não podem ser usados em uma rede pública ou Internet, eles são faixas de endereços IPs dentro das classes originalmente definidas (A, B, C, D e E) que são empregadas somente em redes locais. Para que os mesmos possam alcançar a Internet ele tem que ser traduzidos pelo NAT para um endereço IP considerado válido na Internet. As soluções paliativas criadas com a introdução do CIDR não foram suficientes para resolver o problema da escassez de IP, pois a demanda por IPs era cada vez mais crescente, devido também o grande crescimento da Internet. A adoção destas 14

18 técnicas apenas diminuiu a demanda por IP públicos ou válidos na Internet, reduzindo em apenas 14% a quantidade de blocos de endereços solicitados à IANA (Internet Assigned Numbers Authority) e a curva de crescimento da Internet continuava apresentando um aumento exponencial. Tais medidas, na verdade, serviram para que houvesse mais tempo para se desenvolver e aprimorar uma nova versão do IP, que fosse baseada nos princípios que fizeram o sucesso do IPv4, porém, que fosse capaz de suprir as falhas apresentadas por ele (MOREIRAS, 2012, p. 13). A Ilustração 1, extraída de Moreiras (2012, p. 17), apresenta uma linha de evolução histórica do IPv4 para o IPv6, apontando períodos de projeto, implantação, por meio de técnicas de transição para o IPv6 e desativação do IPv4 na Internet. Ilustração 1: Esgotamento do IPv4 e Implantação do IPv6. Fonte: Moreiras, 2012, p.12 Segundo a Equipe IPv6.br (2013), uma troca completa e imediata do protocolo IPv4 pelo IPv6 seria inviável devido ao tamanho e à proporção da Internet. Por isso, o IPv6 foi projetado para ser implantado gradualmente, coexistindo com o IPv4. O período de transição e de coexistência dos dois protocolos exigiu o desenvolvimento de técnicas de transição. O primeiro problema que elas procuravam resolver era como conectar redes IPv6 a outras redes IPv6 por meio de 15

19 equipamentos que só suportassem IPv4. Surgiram então, diversos tipos de túneis IPv6 sobre IPv4 para atender tal necessidade, usando diferentes técnicas, estabelecidos manualmente ou automaticamente. Foram criadas também, técnicas para possibilitar que redes IPv6 e IPv4 interoperassem, por meio da tradução dos pacotes. Mais recentemente, o problema principal a ser resolvido pelas técnicas de transição passou a ser a implantação do IPv6 num ambiente em que o IPv4 não está mais disponível, mas ainda é necessário para os novos usuários da Internet. Foram, e continuam sendo, desenvolvidos então, diversos tipos de túneis IPv4 sobre IPv6 para, aliados a técnicas de tradução, solucionar esse problema. Pode-se, então, classificar as técnicas de transição, segundo sua funcionalidade, como: Pilha Dupla, Túneis e Tradução. A Pilha Dupla consiste na convivência do IPv4 e do IPv6 nos mesmos equipamentos, de forma nativa, simultaneamente. Esta, representa a técnica padrão sugerida para a transição de IPv4 para IPv6 na Internet, pela Equipe IPv6.br. Os Túneis permitem que diferentes redes IPv4 comuniquem-se através de uma rede IPv6 e vice-versa. Por fim, a Tradução, possibilita que equipamentos usando IPv6 comuniquem-se com outros que usam IPv4, por meio da conversão dos pacotes. Tanto os túneis quanto as técnicas de tradução podem ser do tipo stateful ou stateless. As técnicas stateful são aquelas em que é necessário manter tabelas de estado com informações sobre os endereços ou pacotes para processá-los. 16

20 Nas técnicas stateless não é necessário guardar informações. Cada pacote é tratado de forma independente. De forma geral, técnicas stateful são mais caras: gastam mais CPU e memória, por isso não suportam crescimento sem perdas. Sempre que possível deve-se dar preferência a técnicas stateless (EQUIPE IPv6.br, 2013). Ainda segundo a Equipe Ipv6.br (2013), a técnica de tunelamento automática Teredo, criada pela Microsoft e definida na RFC 4380, permite que nós localizados atrás de NAT obtenham conectividade IPv6, utilizando tunelamento em IPv4 com o protocolo UDP. Apesar desta técnica apresentar algumas falhas, orienta-se a conhecê-la bem, uma vez que sua implementação encontra-se disponível e pode ser empregada de forma semiautomática em alguns sistemas operacionais. Os próximo parágrafos descrevem detalhes da técnica de tunelamento Teredo, com base em informações providas pela Equipe IPv6.br (2013). A utilização de túneis automáticos implica que, mesmo a rede não tendo IPv6 implantado, usuários podem ter endereços IPv6 em seus dispositivos, inclusive com capacidade para receber conexões entrantes, contornando mecanismos e regras de segurança existentes no ambiente. Existem dois elementos importantes na Teredo, o Servidor Teredo e o Relay Teredo. A conexão é realizada através de um Servidor Teredo, que a inicia após determinar o tipo de NAT usado na rede do cliente. Em seguida, caso o nó destino possua IPv6 nativo, um Relay Teredo é utilizado para criar uma interface entre o cliente e o nó destino. O Relay utilizado será sempre o que estiver mais próximo do nó destino e não o mais próximo do cliente. 17

21 Os Servidores Teredo utilizam a porta UDP 3544 para comunicar-se com os dispositivos. Bloquear pacotes IPv4 enviados de uma rede para a Internet nessa porta e na direção inversa, é uma forma efetiva para evitar a utilização indesejada, muitas vezes involuntária, desse tipo de túneis (EQUIPE IPv6.BR). Por padrão, o Sistema Operacional Windows, nas versões 7 e Vista, já traz o Teredo instalado e ativado, enquanto que no Windows XP, 2003 e 2008, ele vem apenas instalado. Quanto aos sistemas operacionais FreeBSD e Linux, por exemplo, ele não vem instalado. Caso seu uso seja desejado é possível utilizar um software chamado miredo. Para iniciar o túnel, faz-se necessária uma comunicação entre o Cliente e o Servidor Teredo, com a finalidade de identificar o tipo de NAT usado na rede. Para isso são usados dois IPv4 no servidor. Uma vez identificado o tipo de NAT, o Cliente constrói seu endereço IPv6, conforme ilustrado a seguir: Ilustração 2: Estrutura de endereço IPv6 criado pelo Cliente Teredo. Fonte: Equipe ipv6.br, 2013 O Prefixo Teredo é sempre 2001:0000::/32 e as Flags servem para identificar o tipo de NAT. A porção End. Mascarado refere-se ao IPv4 do servidor, mascarado por outro número que o representa. A figura a seguir ilustra os passos do estabelecimento do túnel Teredo, quando o cliente encontra-se em uma rede local conectado à Internet via NAT. 18

22 Ilustração 3: Estabelecimento de Túnel Teredo. Fonte: Equipe ipv6.br, 2013 Note-se que no estabelecimento do túnel, os primeiros pacotes fluem através do Servidor Teredo. Uma vez estabelecido o túnel, toda a comunicação é feita através do Relay Teredo, de forma bidirecional. Uma vez conhecidas as razões pelas quais se deve adotar o uso do IPv6, bem como dos principais tipos de técnicas de transição do seu antecessor para este, a próxima seção aborda as principais diferenças entre estes dois endereçamentos de redes de computadores. 3.2 Principais Diferenças entre os Endereçamentos IPv4 e IPv6 Segundo Morimoto (2011, p. 388), nada muda em relação ao cabeamento de redes ao migrar para o IPv6, ou seja, continuaremos a usar os cabos do tipo par-trançado, fibras óticas, hubs, switches, pontos de acesso e roteadores. As portas TCP e UDP continuam a ser utilizadas da mesma forma e também os mesmos aplicativos de rede. Para os usuários finais do IP, a atenção se volta para a mudança realizada no sistema de endereçamento. Em suma, uma simples questão de conhecer o novo formato do endereço, alterar a configuração de rede e atualizar os programas para versões compatíveis com esta nova versão do IP. O IPv4 realiza o endereçamento usando 32 bits, possibilitando mais de 4 bilhões de endereços. Já o IPv6 possui um espaço de endereçamento de 128 bits, estendendo as suas capacidades para cerca de 3,4x10 38 endereços, fato que o torna um número astronomicamente grande (MOREIRAS, 2012, p. 33). 19

23 Os endereços IPv4 são divididos em 4 grupos de 8 bits (também chamados de octetos) separados por. (ponto). Cada grupo representado por um número de 0 a 255 (ex.: , ). Por outro lado, o IPv6 utiliza uma notação diferente que consiste de 8 quartetos de caracteres em hexadecimal, separados por : (dois pontos). O seguinte número representa um exemplo de IPv6: 2001:bce4:5641:3412:0341:45ae:fe32:0065 (MORIMOTO, 2011, p. 389). Moreiras (2012, p. 33) e Morimoto (2011, p. 390) citam que os endereços IPv6 mostram-se mais complexos, porém podem ser abreviados de diversas formas, resultando em endereços compactos como ::1 e fee::1, por exemplo. Eles ainda citam que todos os zeros à esquerda dentro de cada quarteto podem ser omitidos. Quartetos que só possuem zeros podem ser abreviados para um único zero (ex.: :0000: pode ser escrito como :0: ). Por fim, um, e somente um, conjunto de quartetos consecutivos com valor zero, pode ser omitido e representado por ::. Desta forma, fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 pode ser escrito como fe80::1. Por outro lado, uma abreviação como 2001:0DB8::130F::140B para 2001:0DB8:0000:0000:130F:0000:0000:140B não é considerada válida. Assim como no IPv4, por padrão, os endereços IPv6 são divididos em dois blocos de forma que os primeiros 64 bits (4 quartetos) identificam a rede e os demais identificam o host (máquina/equipamento). Por exemplo, no endereço 2001:bce4:0:0:0:0:0:1 tem-se a rede 2001:bce4:0:0 e o host 0:0:0:1 representados (MORIMOTO, 2011, p. 390). Segundo Torres (2010, p. 261), o IPv6 também usa um sistema de máscara conforme o esquema CIDR, de maneira similar ao IPv4. Um número no formato /xx pode ser usado para indicar o número de bits que identificam a rede. Desta forma, o endereço 2031:0:140F/48 representa uma rede cujo endereçamento começa no endereço 2031:0:140F:0:0:0:0:0 e termina no endereço 2031:0:140F:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF. 20

24 Existe uma compatibilidade entre os endereços IPv4 e IPv6 de maneira que endereços IPv4 podem continuar sendo usados ao migrar para o IPv6, conforme citado anteriormente. Para tanto, e alternativamente, pode-se empregar um endereço na forma ::FFFF:<IPv4>. Por exemplo ::FFFF: Mais de um endereço IPv6 pode ser atribuído para a mesma estação de maneira que esta pode ser acessada, por exemplo, por meio do endereço 2001:0DB8:0000:0000:130F:0000:0000:140B ou por meio do endereço ::FFFF: Ainda segundo Torres (2010, p. 262), existem três tipos básicos de endereços IPv6: o Unicast, o Anycast e o Multicast. Um endereço Unicast pode ser usado para identificar uma única interface (placa de rede). Por padrão, a parte mais baixa do endereço (64 bits menos significativos) é gerada a partir do endereço MAC da placa de rede e pode ser subdividido em: Global: São endereços IPv6 públicos, isto é válidos na Internet. Começam com 2000::/3; Local Único (ULA, Unique Local Address): são endereços IPv6 privados, isto é, endereços IP mágicos que são válidos somente na rede local (funcionam da mesma forma que os endereços , e , de redes IPv4). Começam com o prefixo FFC0::/7; Local de Link (Endereço Automático): são configurados automaticamente pela máquina sem a necessidade de um roteador ou servidor DHCP, usando o endereço MAC para formar parte do endereço IP. Começam com o prefixo FE80::/10; Endreço IPv4 Mapeado em IPv6: são endereços IPv4 convertidos em IPv6 usado em redes mistas; Endereço de Realimentação (Loopback) é um endereço usado para acessar a própria máquina, tal qual ocorre com IPs na faixa no IPv4. No IPv6 o endereço de loopback é o 0:0:0:0:0:0:0:1 ou simplesmente ::1; e 21

25 Endreço Não especificado: assim como no IPv4, também no IPv6 não é possível usar o endereço (0:0:0:0:0:0:0:0 ou ::). Um endereço do tipo Anycast pode ser usado para identificar um grupo de interfaces (placas de rede) que tipicamente pertencem a nós (máquinas) diferentes. O pacote é entregue somente à infertace mais próxima que possuir o endereço anycast de destino. Quem define qual é a máquina mais próxima, é o protocolo de roteamento. Por fim, um endereço Multicast pode ser usado para identificar um grupo de interfaces (placas de rede) que tipicamente pertencem a nós (máquinas) diferentes. O pacote é entregue a todas as máquinas do grupo. Endereços multicast possuem o prefixo FF00::/8. O IPv6 não usa o conceito de endereço de broadcast em que um pacote é entregue a todas as máquinas da rede. Em vez disso, cada placa de rede precisa ter um endereço multicast configurado e pacotes direcionados àquele endereço, serão capturados por todas as máquinas que tiverem o mesmo endereço multicast configurado (TORRES, 2010, p. 262). A título de exemplo, a Ilustração 4, extraída de Morimoto (2011, p. 390), apresenta um endereçamento de rede local com IPv6 comparado a um endereçamento em IPv4. Note-se que neste caso, foi empregado o tipo de IP Local de Link. 22

26 Ilustração 4: Exemplo comparativo de endereçamento de rede local em IPv6/IPv4. Fonte: Morimoto 2011, p Uma das maneiras de se ter um primeiro contato com a tecnologia IPv6 e ir se acostumando com o seu uso é utilizar tunelamento, como o Teredo, por exemplo. Outro detalhe é que o IPv6 ainda não é suportado, diretamente, por todos os provedores de acesso à Internet. Desta forma, cada vez mais empresas e usuários domésticos vêm empregando túneis como meio de familiarizar-se com esta nova versão do IP. Pesquisas realizadas no período de elaboração deste trabalho, junto aos provedores da cidade de Votuporanga SP, por exemplo, apontaram que ainda não há quem ofereça suporte, na cidade, para uso desta nova versão do IP. Uma alternativa para esta ausência de serviço de conectividade direta, via IPv6, é usar algum serviço gratuito de túnel oferecido pelos chamados POP (Point Of Presence) criados ao redor do mundo com este objetivo. A Ilustração 5 mostra uma visão panorâmica da atual distribuição desses POP no mundo. No Brasil, a empresa CTBC (Companhia Telefônica do Brasil Central), no estado de Minas Gerais, disponibiliza um POP para a América do Sul. 23

27 Ilustração 5: Point Of Presence no Mundo, de serviços de túnel IPv6 gratuitos. Fonte: SixXS, Conhecidos os conceitos e detalhes do endereçamento IPv6, bem como as técnicas de transição, principalmente a de tunelamento, a próxima seção apresenta informações referentes a um estudo de caso de conexão de rede local à Internet por meio de tunelamento IPv6. 24

28 4 ESTUDO DE CASO Caminhando ao encontro do objetivo deste trabalho de pesquisa que compreende estudo do IPv6 e de sua aplicação prática na conexão de redes locais com a Internet, elaborou-se e executou-se um estudo de caso, descrito nesta seção. Iniciase pela apresentação de informações sobre o cenário e passa-se pela descrição dos materiais e equipamentos empregados, das configurações de dispositivos e de sistema operacional, concluindo com resultados das execuções de testes e verificações realizadas. 4.1 Descrição do Cenário Considerou-se uma rede de pequeno porte e de uso doméstico, dotada de conexão com a Internet por meio de Ponto de Acesso (PA) conectado a rede local de um provedor de Internet. Os equipamentos que constituem a rede de pequeno porte citada, são os seguintes: 01 microcomputador com processador de 2.13 Ghz, 1GB RAM, 2 placas de rede, sendo uma integrada e Sistema Operacional Windows 7 (PC 1); 01 Radio do tipo Access Point Wireless - Air Live WL-5460AP ligado à uma antena direcional, para conexão com provedor de acesso à Internet; 01 Roteador Wireless TP-Link TP-WL-741NDBR de 150Mbps, com 5 portas ethernet, sendo uma porta WAN e 4 LANs; e 01 microcomputador com processador de 2.13 Ghz, 2GB de RAM, e 01 Placa de rede Ralink RT-2500 Wireless, e Sistema Operacional Windows XP (PC 2). Utilizando-se dos materiais e equipamentos citados, visou-se então, a conexão da rede local, com a Internet, empregando IPv6. A Ilustração 6 provê uma visão do cenário envolvendo os equipamentos citados anteriormente e as conexões entre eles. 25

29 Ilustração 6: Cenário do Estudo de Caso - Equipamentos e Conexões. Fonte: Do autor, Definição do Túnel IPv6 A partir do portal foi possível obter informações sobre o túnel Teredo e constatou-se também a possibilidade de configurar um recurso chamado Tunnel Broker, para obter conectividade. O primeiro passo para se criar um túnel IPv6, foi a escolha de um serviço gratuito de túneis, neste cenário, referiu-se à realização de cadastro de usuário no Projeto SixXS no endereço Neste passo, recomenda-se não utilizar caracteres com acentuação para não correr o risco de não ter como concluir o cadastro. A conta de também não pode ser gratuita e sim uma conta de domínio próprio. A criação da conta de usuário também requer a informação da finalidade de criação do túnel, bem como o aguardo da sua aprovação, informada por meio de mensagem semelhante à apresentada na Ilustração 7. Uma mensagem para confirmação da validade de uma conta de , informada pelo usuário, também é encaminhada. 26

30 Ilustração 7: Exemplo de mensagem confirmando cadastro no Projeto SixXS. Fonte: SixXS, 2013 ( ). Uma vez credenciado, torna-se possível acessar o portal do Projeto SixXS, para solicitar o túnel. Esta solicitação requer a escolha de uma opção do tipo de IPv6 pretendido e no caso escolheu-se o Dynamic NAT-traversing IPv4 Endpoint using AYIYA, devido ao fato da rede do cenário inicial estar toda configurada com IPv4. Existem tipos específicos que variam conforme diversos cenários de aplicação. Em seguida, escolhe-se um POP e, neste caso, conforme citado, no Brasil existe o da empresa CTBC (Companhia Telefônica do Brasil Central) situada no estado de Minas Gerais. Procedida a escolha do POP, uma última mensagem é encaminha ao usuário contendo o número do túnel, um endereço IPv6 local pessoal e o IPv6 do SixXS. Este, por sua vez, representa o gateway de conexão com a Internet. A Ilustração 8 apresenta um exemplo de mensagem (descaracterizada por meio do caractere x), referente à confirmação da criação do túnel IPv6, por meio do Projeto SixXS. Note-se a presença da informação dos números IPv6 e IPv4. Estes devem ser empregados na configuração das interfaces de rede envolvidas na comunicação IPv6. 27

31 Ilustração 8: Exemplo de mensagem confirmando a criação de túnel no SixXS. Fonte: SixXS, 2013 ( ). Confirmada a criação do túnel, o próximo passo refere-se a baixar e configurar o utilitário AICCU (Automatic IPv6 Connectivity Client Utility), responsável por iniciar o túnel, e o driver TUN/Tap, responsável por criar uma interface de rede virtual, para a conexão do túnel. De posse do utilitário e do driver, procede-se com a configuração dos microcomputadores, conforme descrições apresentadas na próxima seção. 4.3 Configuração dos microcomputadores para funcionamento do túnel As configurações do utilitário AICCU, quanto a autenticação do usuário do túnel, podem ser realizadas por meio da criação/edição de um arquivo denominado aiccu.conf. Trata-se de um arquivo no formato texto, conforme a estrutura apresentada na Ilustração 9. Mais uma vez, ressalta-se que os dados apresentados na ilustração encontram-se descaracterizados por meio do caractere x. O referido arquivo deve ser copiado para diretório específico (ex.: c:\windows) das estações que se conectar na Internet, via túnel, conforme a sua documentação. 28

32 Ilustração 9: Estrutura do arquivo de configuração do utilitário IACCU. Fonte: SixXS, 2013 ( ). A configuração do Sistema Operacional, neste caso e, por exemplo, para o Windows, é realizada por meio de comandos no prompt do DOS, seguindo os passos indicados em Para ativar o túnel faz-se necessário executar o utilitário AICCU. 4.4 Definição dos Endereços IP No cenário em questão, conforme citado, a conexão da rede local atual é realizada por meio de um radio Access Point Air Live WL-5460, que recebe o sinal de rádio frequência de um provedor de Serviços de Internet da cidade, via antena direcional com frequência de 2.4Ghz. As configurações de IPv4, para a porta WAN (Wide Area Network), fornecidas pelo provedor, de forma dinâmica, envolveu, por exemplo o IPv com máscara , gateway , DNS primário e DNS alternativo Este Ipv4 refere-se a um IP de rede local do provedor da Internet e que referenciamos como LAN-Provedor Os IPv4 para a rede local (Portas LAN Local Area Network) do radio Air Live WL- 5460AP e consideram o IP e a máscara , sendo este o IP referente ao Gateway Padrão para uma LAN que referenciamos como LAN

33 O PC 1 representa uma estação de rede (host) da LAN , possuindo, por exemplo, o IP , máscara , gateway , DNS primário e DNS secundário Este encontra-se conectado diretamente ao radio, por meio de cabo do tipo par-trançado. O PC 1 da LAN já teria como ser configurado para acessar a Internet usando o IPv6. Contudo, optou-se também por configurar outra rede local (LAN) que usa o PC 1 como roteador de acesso. Para tanto, houve a necessidade de instalar e configurar outra placa de rede e compartilhar a sua conexão com a Internet (a placa de rede com o IP ). Configurou-se então uma nova LAN, identificada pelo IP x e que usa as seguintes configurações complementares de IPv4: máscara , DNS primário e DNS alternativo Esta LAN é referenciada como LAN A LAN representa, então, uma rede local com conectividade à Internet e que, portanto, pode ser considerada uma WAN para o roteador de uma terceira rede local (LAN), utilizando tecnologia de comunicação sem fio (wireless). A implementação desta terceira LAN considera um roteador TP-Link TL-WL741ND e uma conexão com a LAN por meio de cabo par-trançado. Este roteador recebe em sua porta WAN e via DHCP, o IP , máscara , gateway , DNS primário Esta terceira LAN, com conexões de estações wireless, foi configurada com o IP e máscara Sendo assim, referenciamos a mesma como LAN-Wireless Concluindo o cenário, a LAN-Wireless possui uma estação dotada de placa de rede Wireless (Ralink RT-2500 PCI) que recebe um IP na faixa x (x maior que 1). As configurações, ainda em IPv4 são recebidas de um servidor DHCP do roteador TP-Link TL-WL741ND. A título de exemplo, a seguinte 30

34 configuração foi recebida durante o teste: IP , máscara , gateway , DNS primário e alternativo A Ilustração 10 mostra o cenário referente à descrição apresentada anteriormente. Ilustração 10: Cenário completo de redes LAN interconectadas para teste de conectividade com a Internet via túnel IPv6. Fonte: Do autor, Considerando o cenário apresentado, conexões com IPv6 à Internet podem ser realizadas a partir dos microcomputadores PC 1 e PC 2, passando pelas redes locais envolvidas e os seus respectivos roteadores. 4.5 Testes e Verificações Uma vez configurado o túnel no SO, no caso o Windows, passou-se à execução de testes conforme as ilustrações a seguir. Inicialmente, realizou-se um teste com o comando ping para o IPv6 local. 31

35 Note-se também, por meio da Ilustração 11, que após a ativação do túnel Teredo, realizou-se um teste com o comando ping para o IPv6 do portal do ipv6.br e em seguida para o gateway IPv6 do SixXS. Ilustração 11: Teste de ping com IPv6 no site do ipv6.br. Fonte: Do autor, Já na Ilustração 12, mostra-se o resultado do ping, com respostas afirmativas quanto à conexão e ativação do túnel, para o IPv6 obtido a partir da definição do túnel no Projeto SixXS, sendo este o gateway de conexão. Ilustração 12: Teste ping no gateway, fornecido pelo SixXS na criação do túnel. Fonte: Do autor, Verificada a existência de conexões via IPv6, realizou-se testes quanto ao acesso de portais existentes na Web e que só permitem acesso se a conexão estiver estabelecida com base nesta nova versão do IP. O portal do por exemplo, torna disponível uma ferramenta de testes quanto a conectividade em IPv6. Esta ferramenta envolve uma animação de imagem do globo terrestre em que, se a conexão for compatível com IPv6 ele gira, caso contrário ele permanece imóvel. 32

36 Para a execução deste teste foi necessário executar o utilitário AICCU, ativando o túnel IPv6. Este exibe os IP ativos, sendo o IPv4, o IPv6 da maquina local e o gateway IPv6, conforme a ilustração 13. Note-se uma interface de rede virtual AICCU (Adaptador) que se conecta ao servidor do túnel Teredo. Ilustração 13: Interface virtual aiccu conectada e mostrando o IPv4 e IPv6. Fonte: Do autor, A ilustração 14 exibe os resultados de um teste executado a partir do portal e utilizando a funcionalidade do globo terrestre que gira quando a conexão encontra-se estabelecida por meio de IPv6. Note-se, no lado direito da ilustração, as propriedades da interface de rede do AICCU criada quando se ativa o túnel. Quando o túnel é desativado, esta interface também é desativada. Note-se também que considerou-se endereços IPv6 do tipo link-local e também configurações de gateway e de DNS em IPv6. Ilustração 14: Teste de navegação no site ipv6.br e interface de rede AICCU. Fonte: ipv6.br, 2013 e Do autor,

37 Por meio da ilustração 15 pode-se observar as interfaces de rede local, AICCU, e de conexão com a Internet, bem como um resumo das configurações realizadas e que propiciaram conectividade do PC 1. Ilustração 15: Detalhes da configuração de interfaces da conectividade do PC 1. Fonte: Do autor, Já a ilustração 16 logo abaixo, mostra um exemplo da configuração das interfaces de rede local sem fio e de rede AICCU em IPv6, ambas referentes à conectividade do PC 2. 34

38 Ilustração 16: Detalhes da configuração de interfaces da conectividade do PC 2. Fonte: Do autor, Alternativamente, a ilustração 17, a seguir, apresenta detalhes da conectividade do PC 2 com a rede sem fio MinhaRedeSemFio que prove acesso à Internet. Questões de segurança não pertencem ao escopo deste trabalho de pesquisa, desta forma, salienta-se que a segurança mostra-se desabilitada com o intuito de focar-se nas questões de conectividade. Contudo, sugere-se que esta seja habilitada quando em implementações em ambientes reais. Ilustração 17: Ilustração que mostra a rede sem fio conectada Fonte: Do autor,

39 O portal torna disponível uma outra ferramenta para a realização de testes mais detalhados que o teste simples do globo terrestre que gira quando se está conectado com IPv6. A ilustração 18 exibe um exemplo dos resultados obtidos a partir de teste realizado e para o qual obteve-se confirmação de conectividade em IPv6. Ilustração 18: Teste de conectividade, que mostra o IPv4 e o IPv6 conectados. Fonte: A Ilustração 19, abaixo, mostra um detalhamento dos resultados do teste citado anteriormente. Note-se que tanto o IPv4 quanto o IPv6 estão ativos, possibilitando navegar através do túnel em IPv6. Ilustração 19: Teste completo de navegação usando pilha dupla IPv4 e IPv6. Fonte:

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