IPv6 - Introdução Internet Protocol versão 6

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1 Leonardo Jalkauskas IPv6 - Introdução Internet Protocol versão 6 Agosto 2010 Redes de Computadores e Telecomunicações

2 2 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

3 3 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

4 A Internet hoje 4 Endereços IPv4 se tornando escassos, apesar das melhorias implementadas Atribuição de endereços não condizente com densidade demográfica EUA Europa Ásia Demanda crescente de endereços Aplicações novas para redes IP eletrônicos, eletrodomésticos, entretenimento, telefones, etc.

5 Endereçamento IPv bits 4 octetos em formato decimal-pontuado Endereço de rede e de nó /24 Rede Nó.5 Classes A, B, C, D e E

6 Endereçamento IPv4 (cont.) 6

7 IPv4 e Internet - Década de 80 7 A Internet não foi projetada para uso comercial Desenvolvimento em meio militar e acadêmico com poucos computadores interligados O endereçamento do IP com 32 bits não era pequeno endereços

8 IPv4 Dias de hoje 8 Número de endereços limitado Atribuição de endereços não-eficiente Classe A /8 Redes muito grandes - mais de 16 milhões de nós Classe C /24 Redes muito pequenas Classe B /16 Mais solicitada, porém com desperdício

9 IPv4 Melhorias implantadas 9 Máscara de Sub-rede DHCP VLSM CIDR Dynamic Host Configuration Protocol Protocolo de Configuração Dinâmica de Nós Variable-length Subnet Masking Mascaramento de Sub-redes de Tamanho Variável Classless Inter-Domain Routing Roteamento de Interdomínios sem Classe NAT/PAT Network (Port) Address Translation Tradução de Endereço de Rede (Porta)

10 10 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

11 IPv6 - Objetivos Principais 11 Aceitar bilhões de nós, mesmo que com alocação de espaço de endereços ineficiente Quantidade de endereços muito grande Reduzir o tamanho das tabelas de roteamento Simplificar o roteamento Simplificar o protocolo Roteadores processarem os pacotes mais rapidamente

12 IPv6 - Objetivos Principais (cont.) 12 Oferecer mais segurança do que o IPv4 Autenticação e privacidade Dar mais importância ao tipo de serviço Especialmente para dados em tempo real Permitir multidifusão com escopos Subdividir a multidifusão Ausência de difusão (broadcast)

13 IPv6 - Objetivos Principais (cont.) 13 Permitir que um nó mude de lugar sem mudar o endereço Mobilidade Permitir a coexistência entre protocolos novos e antigos durante a Transição do IPv4 para o IPv6 Operação simultânea e e ou conjunta

14 O padrão IPv RFC 2460 O IPv6 atende a todos os objetivos propostos Preservando os bons recursos do IPv4 Descartando ou reduzindo características ruins Criando outras quando necessário Genericamente, não compatível com o IPv4 Compatível com todos os outros protocolos auxiliares da Internet: TCP, UDP, ICMP, IGMP, OSPF, BGP e DNS

15 Características do IPv6 15 Espaço de endereçamento muito superior ao IPv4 128 bits 3,4 * endereços IPv4: 4 * * endereços por habitante Formato do cabeçalho simplificado Cabeçalhos de extensão Opção para incorporar informações adicionais

16 Características do IPv6 (cont.) 16 Auto-configuração de endereço Atribuição automática de endereços Servidor de DHCP pode ser suprimido Endereçamento hierárquico Simplifica as tabelas de roteamento Suporte à qualidade diferenciada Aplicações de áudio e vídeo Exigências de QoS

17 Características do IPv6 (cont.) 17 Capacidade de extensão Adicionar novas especificações de forma simples Encriptação Várias opções de segurança: autenticação, integridade e confidencialidade dos dados Mobilidade Usuários contatados em qualquer rede através do seu endereço IPv6 de origem

18 Adoção do IPv6 18 EUA O Congresso americano estabeleceu Em 2008, o DoD United States Department of Defense (Departamento de Defesa dos estados Unidos) deve ter todos os seus sistemas compatíveis com o IPv6 Os outros departamentos teriam que migrarem na sequencia Ásia e Europa Japão, China, Coreia e outros países europeus estão migrando para o IPv6

19 19 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

20 Cabeçalho do pacote IPv6 20 Um pacote IPv6 é constituído por Um cabeçalho-base Cabeçalhos de extensão (opcional) Bloco de dados Menos informação que o cabeçalho do IPv4

21 Cabeçalho do pacote IPv6 (cont.) 21

22 Cabeçalho IPv6 - Campos 22 Version, 4 bits Configurado com o número 6 (de IPv6) Traffic Class, 8 bits Também chamado de Priority Similar ao ToS do IPv4 Base para o funcionamento do QoS Flow Label, 20 bits Tráfego identificado para encaminhamento mais rápido Associar o fluxo com Classes de Tráfego

23 Cabeçalho IPv6 Campos (cont.) 23 Payload Length, 16 bits Comprimento dos dados - bytes - que o pacote transporta Next Header, 8 bits Como os campos após o cabeçalho básico devem ser interpretados TCP, UDP ou cabeçalho de extensão Indica a presença de um cabeçalho de extensão Hop Limit, 8 bits Número de saltos antes de descartar o pacote Prevenção de rotas circulares Semelhante ao TTL do IPv4

24 Cabeçalhos de extensão IPv6 24

25 Cabeçalhos de extensão IPv6 - Campos 25 Hop-by-hop options Opções para roteadores intermediários Destination options Opções para o dispositivo final Opções para os roteadores intermediários, se o cabeçalho Routing estiver presente Routing Especifica quais roteadores intermediários a rota deve incluir Força o roteamento pelo caminho definido administrativamente

26 Cabeçalhos de extensão IPv6 Campos (cont.) 26 Fragment Divide os pacotes muito grandes pela MTU Maximum Transmission Unit (Unidade de Transmissão Máxima) Authentication and Encapsulation Security Payload Usado pelo IPSec para prover autenticação, integridade e confidencialidade de pacotes

27 IPv6 x IPv4 Diferenças 27 Tamanho dos endereços 128 bits x 32 bits Verificação de Erros Campo Checksum ausente no IPv6 Encaminhamento mais eficiente Controle de erros das camadas inferiores considerado confiável Roteadores não precisam despender tempo de processamento para cálculo do checksum Identificação de fluxo Através do campo Flow Label

28 IPv6 x IPv4 Diferenças (cont.) 28 Fragmentação No IPv6, a informação sobre a fragmentação mudou para um cabeçalho extensão No IPv6, roteadores intermediários não fragmentam mais pacotes Caso necessário, o dispositivo-fonte realiza a fragmentação Um processo de descoberta determina a MTU ótima através do ICMP

29 29 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

30 Endereços IPv bits 32 dígitos hexadecimais Agrupamento de 4 em 4 algarismos Separação por 2 pontos?!

31 Simplificações de Endereços IPv6 31 Zero significativo (à direita): não suprimível Zero não significativo (à esquerda): suprimível Um ou mais quartetos nulos: substituíveis por :: Uma única vez no endereço

32 Prefixos IPv6 32 Nó: Prefixo: 2000:1234:5678:9ABC:1234:5678:9ABC:1111/ :1234:5678:9ABC::/64

33 ID de Interface do IPv6 33 Identifica uma interface única num enlace Parte do nó no endereço IPv6 Formato EUI-64 Extended Unique Identifier Identificador Único Estendido Criadas dinamicamente com base no endereço da camada de enlace de dados (MAC)

34 ID de Interface do IPv6 (cont.) 34 U/L: Universal/ Local I/G: Individual / Grupo

35 Tipos de Endereços IPv6 35 Unidifusão (Unicast) Multidifusão (Multicast) Anycast Não há difusão (broadcast) no IPv6!

36 Tipos de Endereços IPv6 (cont.) 36 Unidifusão Envio para uma única interface Unidifusão Global Enlace local Multidifusão Envio para interfaces múltiplas Identifica um conjunto de interfaces distintas Anycast Identifica um conjunto de interfaces Envio para a interface mais próxima num grupo

37 Interfaces IPv6 37 Podem possuir vários endereços Qualquer tipo de Unidifusão ou Anycast Global Enlace local Multidifusão Todos-os-nós Multidifusão Nós-solicitados Qualquer tipo de Multidifusão ao qual o nó é atrelado Loopback

38 Endereços de Unidifusão 38 Tipo de endereço Unidifusão global Local único Enlace local Propósito Prefixo Prefixo(s) hexadecimais comuns Unidifusão de pacotes enviados 2000::/3 2 ou 3 através da Internet Unidifusão de pacotes enviados FD00::/8 FD dentro de uma organização Pacotes enviados na sub-rede local FE80::/10 FE8 Sítio local Abandonado Originalmente para ser usado como IPv4 privado Não especificadopara ser utilizado quando o hostnão tem endereço IPv6 Loopback Teste de software. Equivalente ao 127.x.x.x do IPv4 FEC0::/10 FEC, FED, FEE, FEF ::/128 N/A ::1/128 N/A

39 Endereços de Unidifusão Global 39 RFC IPv6 Global Unicast Address Format Prefixo Global 48 bits Roteamento global Ao nível do ISP ID da Sub-rede 16 bits Permite às empresas subdividirem suas redes ID da Interface 64 bits EUI-64

40 Endereços de Unidifusão Global (cont.) 40

41 Endereços de Unidifusão Global (cont.) 41 Exemplo O ISP atribui a uma empresa Prefixo de uma sub-rede 5 Endereço MAC de uma interface ID da interface em EUI-64 Endereço de Unidifusão Global da interface 2001:0:1AB:: / :0:1AB:5::/ F A3 020F:66FF:FE81:19A3 2001:0:1AB:5:20F:66FF:FE81:19A3

42 Endereço de Unidifusão Local 42 Permite que dispositivos na mesma rede local se comuniquem, mesmo sem endereço global Usados por protocolos de roteamento e descoberta Auto-configurados Prefixo FE80::/10 ID da Interface.

43 Endereços de Unidifusão Local 43 Exemplo Prefixo Local Endereço MAC da interface ID da interface em EUI-64 Endereço Local FE80::/ F A3 020F:66FF:FE81:19A3 FE80::20F:66FF:FE81:19A3

44 Atribuição de Endereços de Unidifusão 44 Método DHCP com estados Dinâmico ou Estático Prefixo e comprimento Host Aprendizado Roteador padrão Dinâmico Servidor DHCP Servidor DHCP Roteador, usando NDP Endereços DNS Servidor DHCP (com estados) Autoconfiguração sem estados Dinâmico Roteador, usando NDP Derivado do endereço MAC Roteador, usando NDP Servidor DHCP (sem estados) Configuração estática Estático Configuração local Configuração local Roteador, usando NDP Servidor DHCP (sem estados) Configuração estática com EUI- 64 Estático Configuração local Derivado do endereço MAC Roteador, usando NDP Servidor DHCP (sem estados)

45 Descoberta do roteador padrão 45 Processo RS/RA do NDP Similar ao ARP no IPv4

46 Endereços de Multidifusão 46 Propósito Endereço IPv6 Equivalente do IPv4 Todos os nós IPv6 do enlace FF02::1 Endereço de difusão da sub-rede Todos os roteadores do enlace FF02::2 N/A Mensagens do OSPF FF02::5, FF02:: , Mensagens do RIPng FF02:: Mensagens do EIGRP FF02::A Agentes de comutação DHCP (roteadores que encaminham ao servidor DHCP) Servidores DHCP (escopo do sítio) Todos os servidores NTP (escopo do sítio) FF02::1:2 FF05::1:3 FF05::101 N/A N/A N/A

47 Endereços de Multidifusão (cont.) 47 Interfaces Multidifusão todos-os-nós All-nodes multicast Multidifusão nós-solicitados Solicited-nodes multicast Quaisquer outros endereços de grupos ao qu o nó pertença Roteadores Todos os Endereços de Interfaces Multidifusão todos-os-roteadores All-routers multicast

48 Endereços de Multidifusão (cont.) 48 Prefixo: FF00::/8 Flags: 4 bits Escopo: 4 bits ID do Grupo, 112 bits

49 Escopo de Endereço de Multidifusão 49 Define a extensão da Multidifusão Valor Atual Escopo Extensão 1 Interface Local Transmissão em loopback 2 Enlace Local Similar à unidifusão local Administrativo 4 Local Configurado administrativamente 5 Sítio Local Um único sítio 8 Empresa-Local Vários sítios de uma organização E Global

50 Endereços de Anycast 50 Endereço de Unidifusão Global atribuído a 2 ou mais dispositivos Outros dispositivos roteiam para o dispositivo ativo com Endereço de Unidifusão *mais próximo* A métrica do protocolo de roteamento determina qual o mais próximo Não há espaço de endereçamento reservado

51 Endereços Anycast de Roteador de Sub-rede 51 Endereços Anycast de Roteador de Sub-rede Todos os roteadores deverão suporta em todas as sub-redes em que tiver interfaces Exemplo ID da Interface 2001:0:1:5:20F:66FF:FE81:19A3 Endereço Anycast 2001:0:1:5::

52 Endereços de Anycast (cont.) 52 Resultado Equilíbrio automático de carga de tráfego em direção Redundância

53 53 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

54 Roteamento com o IPv6 54 O roteamento com IPv6 pode ser feito com Rotas estáticas Roteamento dinâmico Versões aprimoradas dos protocolos de roteamento do IPv4

55 Roteamento com o IPv6 (cont.) 55 Rotas estáticas RFC Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6) Configuradas facilmente como no IPv4 Rotas-padrão são representadas por ::/0 RIPng Routing Information Protocol New Generation RFC 2080 RIPng for IPv6 Versão nova-geração do RIP Baseado no RIPv2 Multidifusão pelo endereço FF02::9 Envia atualizações por UDP

56 Roteamento com o IPv6 (cont.) 56 OSPFv3 Open Shortest Path First RFC OSPF for IPv6 Sucessor da versão 2 do OSPF (OSPFv2) EIGRP para IPv6 Enhanced Interior Gateway Routing Protocol Baseado no EIGRP para IPv4 Métrica complexa, atualizações confiáveis e algoritmo DUAL

57 Protocolos de Roteamento IPv6 (cont.) 57 IS-IS para IPv6 Intermediate System-Intermediate System Opera na camada de enlace de dados Independente do protocolo da camada 3 Atualizações de roteamento incluem rotas do IPv4 e do IPv6 Mais eficiente que outros protocolos, como o OSPF MP-BGP4 Multiprotocol Border Gateway Protocol versão 4 RFC Use of BGP-4 Multiprotocol Extensions for IPv6 Inter-Domain Routing RFC Multiprotocol Extensions for BGP-4 Extensões novas em relação ao BGP4 Transporta informação de alcançabilidade para outros protocolos como IPv6 e MPLS

58 58 IPv6 Internet Protocol versão 6 Características e Limitações do IPv4 Objetivos e Características do IPv6 Cabeçalho do IPv6 Endereçamento do IPv6 Roteamento do IPv6 Transição do IPv4 para o IPv6

59 Transição do IPv4 para o IPv6 59 Como ainda não foi possível a migração completa, foram desenvolvidos mecanismos para a transição Pilha dupla (Dual Stack) Túneis (Tunneling) Tradução (Translation)

60 Pilha dupla 60 IPv6 e IPv4 executados simultaneamente Não há interação entre os protocolos Roteadores e nós têm endereços IPv4 e IPv6 Usam o mais apropriado para um dado recurso Se o recurso - como um servidor pode ser alcançado usando os 2 protocolos, o IPv6 deve ser utilizado Possibilita que servidores, clientes e aplicativos gradualmente mudem para o novo protocolo.

61 Túneis 61 Mesmo a Pilha Dupla suportando ambos protocolos, em alguns casos somente o IPv4 funcionará A técnica de Túnel supre esta deficiência Eficiente, mas diminui a taxa de transmissão máxima 20 bytes usados pelo cabeçalho do IPv4 Difícil de se pesquisar defeitos

62 Túneis (cont.) 62 Método Estático ou Dinâmico Topologia Vantagens e outras notas Configuração Manual Estática Ponto-a-ponto Opera como um ponto-a-ponto virtual Bom para túneis mais permanentes Suporta IGPs IPv6 Ligeiramente menos sobrecarga que GRE GRE Estática Ponto-a-ponto Generic Routing Encapsulation Mesmas vantagens da Configuração Manual, porém suporta outros protocolos de Camada 3 no mesmo túnel 6to4 Dinâmica Multiponto Requer menos configuração que os demais, quando adicionando um novo sítio Suporta unidifusão global com configuração adicional Usa o 3o. E o 4o. quartetos para IPv4 ISATAP Dinâmica Multiponto Suporta facilmente endereços de unidifusão global de todos os prefixos Usa o 7o. E o 8o. quartetos para IPv4

63 Encapsulamento no túnel IPv6 63

64 Túnel ponto-a-ponto 64

65 Túnel multiponto 65

66 Tradução 66 NAT-PT Network Address Translation - Protocol Translation RFC Network Address Translation - Protocol Translation (NAT-PT) Dispositivos IPv6 se comunicam com IPv4 sem Pilha Dupla Mapeamento de endereços IPv6 para IPv4

67 NAT-PT 67

68 68 Perguntas...?

69 69 Grato!

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