TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6

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1 autor Fabiano Donisete Domingos TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 RESUMO Este artigo irá apresentar uma breve descrição sobre os protocolos de internet IPV4 (Internet Protocol Version 4) e IPV6 (Internet Protocol Version 6), também será apresentadas técnicas de transição, técnica de criação de túneis, ou tunelamento, permitindo transmitir pacotes IPv6 através da infra-estrutura IPv4 já existente, sem a necessidade de realizar qualquer mudança nos mecanismos de roteamento, encapsulando o conteúdo do pacote IPv6 em um pacote IPv4. Palavras-Chave: IPv4; IPv6; técnicas de transição ABSTRACT This article will present a brief description of the Internet protocols IPv4 (Internet Protocol Version 4) and IPv6 (Internet Protocol Version 6) and will also be shown techniques transition technique of creating tunnels, or tunnel, allowing transmit IPv6 packets through IPv4 infrastructure already exists, without making any change in routing engines, the contents of the encapsulating IPv6 packet in an IPv4 packet Keywords: IPv4; IPv6; techniques and transition 1

2 2 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 1. INTRODUÇÃO Antes de iniciar este artigo sobre tunelamento entre redes que utilizam o protocolo IPv4 (Internet Protocol Version 4) e redes que utilizam o protocolo IPv6 (Internet Protocol Version 6), é necessário relembrar alguns pontos sobre o funcionamento das redes e, em especial, da Internet. Uma rede pode ser definida como um conjunto de computadores e outros equipamentos interligados e capazes de comunicarem-se utilizando um conjunto prédeterminado de regras, ou linguagem, chamada de protocolo. O IP (Internet Protocol), é um protocolo que foi projetado para criar ligações entre diferentes redes, possibilitando a intercomunicação entre dispositivos nelas presentes. Uma interligação entre diversas redes é normalmente chamada de Internet. Cada computador numa determinada Internet possui um número único, que o identifica dentre da mesma, chamado endereço IP. O Protocolo Internet, na verdade, faz parte de um conjunto maior de protocolos, conhecidos por TCP/IP suíte, que inclui outros protocolos como TCP, UDP, DNS, ARP, RARP, DHCP, FTP, HTTP, RIP, BGP, entre outros. Esse conjunto é hoje utilizado também nas redes locais. É, na verdade, o padrão de fato utilizado como protocolo de comunicação para diversas aplicações, a começar pela Internet. Atualmente os computadores se comunicam na Internet através do protocolo IPv4 (Internet Protocol Version 4) este protocolo foi desenvolvido a mais de 20 anos e que, apesar de ser robusto, está ficando ultrapassado. O problema mais relevante dessa versão, refere-se à crescente falta de endereços IPv4, que são usados por todas as máquinas novas conectadas à Internet. O IPv6 veio para resolver vários problemas do IPv4, entre eles, o número limitado de endereços disponíveis. Apresenta também melhorias com relação ao IPv4 em áreas tais como a auto configuração de roteamento e de rede. A expectativa é que o IPv6 substitua gradualmente IPv4, de tal forma que as duas versões possam coexistir durante o período de transição. Este artigo tem por objetivo apresentar breve histórico do protocolo Internet versão 4 (IPv4), suas características, entender o porque de seu esgotamento futuro, apresentar seu sucessor, o protocolo Internet version 6 (IPv6), suas vantagens em relação ao IPv4, técnicas de transição e por fim técnicas de tunelamento.

3 Fabiano Donisete Domingos, 3 2. IP (INTERNET PROTOCOL) O protocolo IP teve origem no ano de 1970 no desenvolvimento da ARPANET, esta rede foi depois interligada a outras formando em 1980 um vasto conjunto que passou a ser conhecido por Internet. Com a inclusão do protocolo IP no UNIX, no ano de 1982, um grande número de universidades passou a formar as suas redes que por sua vez também foram ligadas à Internet. Na Internet, e nas redes particulares que vemos hoje nas empresas ou mesmo nas residências, o protocolo de comunicação usado pelos computadores chama-se IP. O protocolo IP fornece um serviço de datagramas que é depois usado por outros protocolos de nível superior, tais como o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol). Cada computador ligado na Internet possui um número único, que é chamado de endereço IP. Esse número serve para identificar o computador na Internet. No entanto, o protocolo IP em sua versão atual vem apresentando sérios problemas. Os mais graves são falhas de segurança, que periodicamente são descobertas e não têm solução. A maioria dos ataques contra computadores hoje na Internet só é possível devido a falhas no protocolo IP. A nova geração do protocolo IPv6, promete resolver grande parte dos problemas de segurança da Internet hoje, herdados justamente do projeto do protocolo IPv4. O IPv4 apresenta um problema ainda mais grave do que sua somente a segurança: já esgotou sua capacidade de expansão. Cada computador ligado à Internet seja um computador pessoal, uma estação de trabalho ou um servidor que hospeda um site, precisa de um endereço único que o identifique na rede. O IPv4 define, entre outras coisas importantes para a comunicação entre computadores, que o número IP tem uma extensão de 32 bits. Com 32 bits, o IPv4 tem disponíveis em teoria cerca de quatro bilhões de endereços mas, na prática, o que está realmente disponível é menos da metade disso. Se contarmos que o planeta tem mais de seis bilhões de habitantes e que cada dispositivo ligado na Internet (o que inclui smartphones, PCs, notebooks e afins) precisa de um número IP só dele. Esse número, sendo finito, um dia acaba.

4 4 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 2.1 IPV4 (Internet protocol version 4) O endereçamento IP é estruturado em classes em que parte do endereço IP representa o endereço da rede e a outra parte, o endereço do computador dentro da rede. Um endereço IP é um endereço de 32 bits, geralmente notado sob a forma de 4 números inteiros separados por pontos. Distinguem-se, com efeito, duas partes no endereço IP : Uma parte dos números à esquerda designa a rede e chama-se ID de rede (em inglês netid), Os números à direita designam os computadores desta rede e chamam-se ID de hóspede (em inglês host-id). Classes dos endereços IPv4: Classe A: nessa classe, o primeiro byte representa o número da rede e os outros três bytes, o número do host. Está classe permite representar 126 redes e hosts. Classe B: nessa classe, os dois primeiros bytes representam o número da rede e os outros dois bytes, o número do host. Permite representar redes e hosts para cada uma das redes. Classe C: nessa classe, os três primeiros bytes representam o número da rede e o último byte o número do host. Permite representar mais de 2 milhões de redes e 254 hosts para cada uma das redes. Classe D/E: nessa classe, todos os bytes representam um endereço broadcasting para envio de mensagens a toda rede. Além disso, os 32 blocos /8 restantes foram reservados para Multicast e para a IANA (Internet Assigned Numbers Autorithy). 2.2 IPV6 (Internet protocol version 6) O IP versão 6 começou a ser desenvolvido no início da década de 1990, com o objetivo de ser a solução definitiva para o esgotamento de endereços IPs na Internet. Tendo esse como o principal objetivo. Outra diferença em relação à versão anterior do protocolo é em relação ao espaço de endereçamento, aumentado de 32 bits para 128 bits. Um endereço de 128 bits supre todas as necessidades atuais e para o futuro imaginável da Internet. O espaço de endereçamento do IP versão 6 é de 2128 =

5 Fabiano Donisete Domingos, endereços, o que representa cerca de 79 trilhões de trilhões de vezes o espaço disponível no IPv4. Esse número equivale a cerca de 5,6 x 1028 endereços IP por ser humano, ou ainda, aproximadamente, de endereços por cm2 na superfície da Terra. Os endereços passam a ser representados por números hexadecimais de 16 bits, separados por :. É indiferente representar as letras com maiúsculas ou minúsculas, e algumas abreviações são possíveis, como a omissão de zeros à esquerda e a representação de um conjunto contínuo de zeros por ::. São exemplos, então, de números IP válidos na versão 6:2001:0db8:0000:130F:0000:0000:087C:140b e 2001:0db8:0:130F::087C:140b. As redes são representadas como no CIDR (Classless Inter-Domain Routing), utilizado no IPv4, utilizando a /, seguida do número de bits representativos da sub-rede. 3. MOTIVAÇÃO Com a provável escassez do IPv4 e o surgimento do novo protocolo, o IPv6, vieram algumas dúvidas que motivaram a criação deste artigo. Como as redes IPv4 iriam comunicar-se com a redes IPv6, e assim sucessivamente, sendo que são protocolos com características diferentes. Surgiu então o interesse de pesquisar sobre o assunto, e como seriam essas conexões, transições e tunelamentos entre as redes. 4. TRANSIÇÃO IPV4 / IPV6 A palavra chave na transição entre as duas versões do protocolo IP é interoperação. As duas versões podem permanecer na rede simultaneamente, se comunicando e endereçando. A segunda palavra chave é facilidade, poder dar um upgrade nos softwares da versão 4 para a 6, tanto para administradores de rede, técnicos, como para o usuário final. Os objetivos da transição são: Roteadores e máquinas devem ter seus programas de rede trocados sem que todos os outros no mundo tenham que trocar ao mesmo tempo; Pré-requisitos mínimos. O único pré-requisito é que os servidores de DNS (Domain Name System) devem ter a sua versão trocada antes. Para os roteadores não existem pré-requisitos;

6 6 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 Quando as máquinas sofrerem o upgrade devem poder manter seus endereços IPv4, sem a necessidade de muitos planos de um re-endereçamento. Nós IPv6 devem poder se comunicar com outros nós IPv6, mesmo que a infraestrutura entre eles seja IPv4. Para o último objetivo, dois mecanismos foram trabalhados: Dual-stack: com esse mecanismo, nodos IPv6 devem ter as duas pilhas TCP/IP internamente, a pilha da versão 6 e a da versão 4. Através da versão do protocolo, se decide qual pilha processará o datagrama. Esse mecanismo permite que nodos já atualizados com IPv6 se comuniquem com nodos IPv4, e realizem roteamento de pacotes de nodos que usem somente IPv4. Os nodos com dual-stack usam o "mesmo" endereço para ambos os pacotes - sejam IPv4 ou IPv6. Nodos que trabalham apenas com IPv4 podem enviar pacotes para nodos dual-stack usando endereçamento IPv4, enquando nodos que trabalham com IPv6 podem enviar pacotes utilizando para isto endereçamento IPv6. Tunneling: esse mecanismo consiste em transmitir um datagrama IPv6 como parte de dados de um datagrama IPv4, a fim de que dois nodos IPv6 possam comunicar-se através de uma rede que só suporte IPv4. A rede IPv4 é vista como um túnel, e o endereço IPv4 do nodo final deste túnel consta como destino do datagrama. Neste nodo o pacote IPv6 volta a trafegar normalmente a seu destino. Esse nodo final, portanto, deve ter a pilha que suporte IPv6. (Segundo, Santos 2008) Com o intuito de facilitar o processo de transição entre as duas versões do Protocolo Internet, algumas técnicas foram desenvolvidas para que toda a base das redes instaladas sobre IPv4 mantenha-se compatível com o protocolo IPv6. Cada uma dessas técnicas apresenta uma característica específica, podendo ser utilizada individualmente ou em conjunto com outras técnicas, de modo a atender as necessidades de cada situação, seja a migração para o IPv6 feita passo a passo, iniciando por um único host ou sub-rede, ou alcançando toda uma rede corporativa de uma vez. Estes mecanismos de transição podem ser classificados nas seguintes categorias: pilha dupla: provê suporte a ambos os protocolos no mesmo dispositivo; tunelamento: permite trafego de pacotes IPv6 sobre estruturas de rede IPv4; tradução: permite a comunicação entre nodos com suporte apenas a IPv6 com nodos que suportam apenas IPv4.

7 Fabiano Donisete Domingos, 7 5. TUNELAMENTO A técnica de criação de túneis permite transmitir pacotes IPv6 através da infra-estrutura IPv4 já existente, sem a necessidade de realizar qualquer mudança nos mecanismos de roteamento, encapsulando o conteúdo do pacote IPv6 em um pacote IPv4. Essas técnicas, tratadas na RFC 4213, têm sido as mais utilizadas na fase inicial de implantação do IPv6, por serem facilmente aplicadas em testes, onde há redes não estrututadas para oferecer trafego IPv6 nativo. Os túneis podem ser configurados nos seguintes modos: Roteador-a-Roteador Roteadores IPv6/IPv4, conectados via rede IPv4, podem trocar pacotes IPv6 entre si, ligando um segmento no caminho entre dois hosts; A figura 1 demonstra a configuração roteador a roteador. Exemplo: O host X envia pacotes para o host Z de forma transparente, sendo que nenhum dos hosts precisam saber da existência da rede IPv4 no meio do caminho. Figura 1 - Configuração Roteador-a-Roteador Fonte: ( Host-a-Roteador - Hosts IPv6/IPv4 enviam pacotes IPv6 a um roteador IPv6/IPv4 intermediário via rede IPv4, ligando o primeiro segmento no caminho entre dois hosts; Roteador-a-Host - Roteadores IPv6/IPv4 enviam pacotes IPv6 ao destino final IPv6/IPv4, ligando o último segmento do caminho entre dois hosts; A figura 2 demonstra host a roteador e roteador a host. Exemplo:

8 8 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 Este host se encontra ilhado no meio de uma rede IPv4. Neste caso é feito um túnel deste host em particular, até o roteador dual-stack, para que ele possa se comunicar com os demais endereços IPv6 existentes. Figura 2 Host a roteador e roteador a host Fonte: ( Host-a-Host - Hosts IPv6/IPv4, conectados via rede IPv4, trocam pacotes IPv6 entre si, ligando todo o caminho entre os dois hosts. A figura 3 demonstra a configuração host a host. Exemplo: Supondo que o host Y e o host Z queiram se comunicar, mas que entre eles existam apenas redes IPv4. Neste caso, o tunelamento deve ocorrer apenas entre os hosts Y e Z, para que entre eles sejam transmitidos somente pacotes IPv4. Figura 3 Host a host Fonte: (

9 Fabiano Donisete Domingos, Encapsulamento O funcionamento de um túnel é bem simples. O nó de entrada do túnel, cria um cabeçalho IPv4 com o pacote IPv6 encapsulado e o transmite através da rede IPv4. O nó de saída recebe o pacote encapsulado, retira o cabeçalho IPv4 e processa o pacote IPv6 recebido. A estrutura de pacote IPv6 encapsulado em IPv4 é representada na figura abaixo: Figura 4 - Estrutura de pacote IPv6 encapsulado em IPv4 Fonte:( Os campos do cabeçalho IPv4 são configurados da seguinte forma: Versão: para IPv4 o valor é 4; IHL(IP Header Lenght): comprimento do cabeçalho IP em palavras de 32 bits, geralmente é 5, pois, não há opções IPv4 no cabeçalho de encapsulamento; Tipo de serviço: geralmente é 0, para mais detalhes consulte a RFC 2983 e a RFC 3168 na seção 9.1; Tamanho total: Tamanho do payload do pacote IPv6 extraído do cabeçalho IPv6 mais o tamanho do cabeçalho IPv6 e IPv4, ou seja 60 bytes; ID: é o número de identificação do pacote, que é único para cada pacote enviado via IPv4; Flags: O flag DF (não fragmentar) é configurado de acordo com a seção 3.2 da RFC Se for necessária a fragmentação, ative o flag MF (mais fragmentos); Offset (Fragment Offset): necessário caso utilize fragmentação de pacote; TTL (Time To Live): Depende da implementação (RFC 4213 seção 3.3); Protocolo: o valor é 41 (ou 0x29 na notação hexadecimal), indicando que os dados encapsulados são IPv6;

10 10 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 Origem: endereço IPv4 de entrada do túnel; e Destino: endereço IPv4 da saída do túnel. Deste modo, o processo de desencapsulamento torna-se muito simples. Quando o pacote chega à saída do túnel (endereço IPv4 de destino), é verificado que ele utiliza protocolo do tipo 41 (6in4), então remove-se o cabeçalho IPv4, restando apenas o pacote IPv6, o qual é enviado para processamento na camada IPv6 e conseqüentemente encaminhado ao destinatário IPv6. As técnicas de tunelamento são tratadas pela camada IPv6 como um modelo " singlehop, isto é, todo o trajeto entre origem e destino do pacote IPv6 é visto como um único salto. Isto ocorre porque o campo Hop Limit do cabeçalho IPv6 só é decrementado no encaminhamento do pacote, os nós de entrada e saída do túnel não o decrementam. 6 TÚNEIS OU TUNELAMENTO Este tipo de solução é útil quando se deseja conectar ilhas IPv6 isoladas, no meio de oceanos IPv4. O tunelamento requer que os nodos IPv6 em ambas as partes do túnel sejam capazes de transmitir pacotes IPv4 (nodos dual-stack). O processo de encapsular IPv6 dentro de IPv4 é similar ao método de encapsulação de outros protocolos: o nodo de um dos lados do túnel pega o datagrama IPv6 e eviá-o como sendo dados do payload para o nodo que está do outro lado do túnel. O resultado é um stream de datagramas IPv4 que contém datagramas IPv6. Existem diversas técnicas de tunelamento. Este artigo citará quatro técnicas, os cenários onde podem ser aplicados, as dificuldades de implementação e a diferença de desempenho variam significativamente entre os modelos, necessitando uma análise detalhada de cada um. As principais técnicas de tunelamento são: 6to4 Tunnel Broker Teredo ISATAP

11 Fabiano Donisete Domingos, to4 É um mecanismo de transição para a Internet para a migração de IPv4 para IPv6, um sistema que permite que os pacotes IPv6 são transmitidos através de uma rede IPv4 (geralmente a Internet IPv4) sem a necessidade de configurar túneis explícito. Servidores de retransmissão especiais também estão no lugar que permitem que redes 6to4 para se comunicar com nativos de redes IPv6. É especialmente relevante durante as fases iniciais de implantação, uma vez que o IPv6 não é necessário em nós entre o anfitrião e o destino. No entanto, destina-se apenas como mecanismo de transição e não se destina a ser permanentemente utilizados. Este túnel descrito na RFC 3056, permite que redes IPV6 isoladas comuniquem-se com outras redes através da rede IPv4 no modo ponto multiponto e é conhecido por túnel automático ou 6to4. Quando o 6to4 é usado, o tráfego IPv6 é encapsulado com um cabeçalho IPv4 antes de ser enviado pela Internet IPv4. Uma forma de tunelamento roteador a roteador, que permite a comunicação entre hosts IPv6 através de uma infra-estrutura IPv4 já existente. O 6to4 fornece um endereço IPv6 único, formado pelo prefixo de endereço global 2002:wwxx:yyzz::/48, onde wwxx:yyzz é o endereço IPv4 público do host convertido para hexadecimal. De uma forma geral, o host IPv6 envia um pacote IPv6 ao roteador 6to4, que o encapsula em um pacote IPv4 utilizando o protocolo do tipo 41, e o encaminha ao host de destino IPv6 através de uma rede IPv4. Figura 5: Tunelamento 6to4 Fonte: (HEXAGO) A RFC 3056 define os seguintes termos: Host 6to4 Um host IPv6 configurado com, no mínimo, um endereço 6to4.

12 12 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 Roteador 6to4 Um roteador IPv4/IPv6 que encaminha o tráfego endereçado por 6to4 entre os hosts 6to4 de um site e outros roteadores 6to4 ou roteadores de retransmissão 6to4 na Internet IPv6. Roteador de retransmissão 6to4 Um roteador IPv4/IPv6 que encaminha o tráfego endereçado por 6to4 entre os roteadores 6to4 na Internet e os hosts na Internet IPv6. (Segundo ALMEIDA, José de) O túnel 6to4 é a solução de transição mais eficaz (excluindo a dual stack). 6.2 Tunnel Broker É um serviço que fornece um túnel de rede. Estes túneis podem fornecer conectividade encapsulado sobre uma infra-estrutura existente para uma nova infra-estrutura. Existem uma variedade de túneis, embora mais comumente o termo é usado para se referir a um túnel Broker IPv6, conforme definido na RFC: 3053, mas também pode se referir a um túnel Broker IPv4. Túneis Brokers IPv6 comumente fornecem túneis IPv6 para sites ou usuários finais. Em geral, o túnel oferece o chamado túneis "protocolo de 41 'ou proto-41. Estes são túneis onde o IPv6 é encapsulado diretamente dentro IPv4 por ter o campo de protocolo definido para '41 '(IPv6) no pacote IPv4. No caso do IPv4 túneis Broker IPv4 são fornecidos aos usuários através do encapsulamento IPv4 dentro do IPv6 conforme definido na RFC: Seu funcionamento é bastante simples, primeiramente é necessário cadastrar-se em um provedor de acesso Tunnel Broker e realizar o download de um software ou script de configuração. A conexão do túnel é estabelecida através da solicitação do serviço ao Servidor Web do provedor, que após autenticação, verifica qual tipo de conexão o cliente está utilizado (IPv4 público ou NAT) e lhe atribui um endereço IPv6. A partir desse ponto, o cliente pode acessar qualquer host na Internet. O Tunnel Broker se encaixa bem para os pequenos e isolados sites IPv6, e especialmente hosts IPv6 isolados na Internet IPv4, que querem facilmente se conectar a uma rede existente IPv6;

13 Fabiano Donisete Domingos, 13 Figura 6: Tunelamento Tunnel Broker Fonte: (HEXAGO) 6.3 Teredo Teredo é uma tecnologia de transição que dá conectividade IPv6 completa para hosts IPv6 que estão na Internet IPv4, mas que não têm ligação direta nativa a uma rede IPv6. Em comparação com outros protocolos semelhantes a sua característica distintiva é que ela é capaz de executar sua função mesmo atrás de tradução de endereços de rede (NAT) dispositivos, como roteadores domésticos. A técnica de tunelamento automática Teredo, definida na RFC 4380, permite que nós localizados atrás de NAT (Network Address Translations), obtenham conectividade IPv6 utilizando o protocolo UDP. Para estabelecer um túnel Teredo, um cliente deve conectar-se a um Servidor Teredo, que define o endereço IPv6 do cliente e em qual tipo de NAT ele se encontra. Em seguida, o Servidor estabelecerá a conexão inicial com o host IPv6 de destino e este host manterá a conexão com a origem através do Relay Teredo mais próximo dele. Embora seja uma das únicas opções para habilitar a comunicação IPv6 através de NAT quando os hosts está atrás de NAT, os túneis Teredo apresentam um desempenho inferior, se comparado a outras técnicas de tunelamento, devido a complexidade de seu funcionamento e a existência de overhead.

14 14 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 Figura 7: Tunelamento Teredo Fonte: (HEXAGO) 6.4 ISATAP É um mecanismo de transição IPv6 destinado a transmitir pacotes IPv6 entre nós dual-stack sobre uma rede IPv4. ISATAP (Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol) define um método para gerar um endereço IPv6 link-local de um endereço IPv4, e um mecanismo para executar Descoberta de Vizinhos sobre o IPv4. A técnica de tunelamento Intra-Site ISATAP (Automatic Tunnel Addressing Protocol), definida na RFC 5214, possibilita a criação de túneis que ligam host a roteadores através de uma rede IPv4. O endereço IPv6 atribuído aos hosts e roteadores são baseados em um prefixo unicast de 64 bits, que pode ser link-local, um prefixo 6to4, ou um prefixo global atribuído por um provedor, seguido por ::0:5EFE:w.x.y.z ou ::0:5EFE:w.x.y.z, onde o w.x.y.z representa o endereço IPv4 do host ou do roteador, e os valores 0:5EFE e 200:5EFE indicam se esse endereço IPv4 é privado ou público, respectivamente. No ISATAP a transmissão dos pacotes IPv6 também é feita utilizando-se o protocolo do tipo 41. Nesta técnica, o endereço IPv4 dos clientes e roteadores são utilizados como parte dos endereços ISATAP. Com isso, um nó ISATAP pode determinar facilmente os pontos de entrada e saída dos túneis IPv6, sem utilizar nenhum protocolo ou recurso auxiliar.

15 Fabiano Donisete Domingos, 15 Figura 8 : Tunelamento ISATAP Fonte: (HEXAGO) 7 TRADUÇÃO As técnicas de tradução possibilitam um roteamento transparente na comunicação entre nós que apresentem suporte apenas a uma versão do protocolo IP, ou utilizem pilha dupla. Estes mecanismos podem atuar de diversas formas e em camadas distintas, traduzindo cabeçalhos IPv4 em cabeçalhos IPv6 e vice-versa, realizando conversões de endereços, de APIs de programação, ou atuando na troca de trafego TCP ou UDP. Os principais mecanismos de tradução utilizados são: SIIT (Stateless IP/ICMP Translation Algorithm) - definido na RFC 2765, o SIIT é um mecanismo de tradução stateless de cabeçalhos IP/ICMP, permitindo a comunicação entre nós com suporte apenas ao IPv6 com nós que apresentam suporte apenas ao IPv4. Ele utiliza um tradutor localizado na camada de rede da pilha, que converte campos específicos dos cabeçalhos de pacotes IPv6 em cabeçalhos de pacotes IPv4 e vice-versa. Para realizar este processo, o tradutor necessita de um endereço IPv4-mapeado em IPv6, no formato 0::FFFF:a.b.c.d, que identifica o destino IPv4, e um endereço IPv4-traduzido, no formato 0::FFFF:0:a.b.c.d, para identificar o nó IPv6. Quando o pacote chega ao SIIT, o cabeçalho é traduzido, convertendo o endereço para IPv4 e encaminhado ao nó de destino; NAT-PT (Network Address Translation with Protocol Translation) - este mecanismo, definido na RFC 2766, permite a comunicação de hosts IPv6 com hosts IPv4 combinando métodos de tradução de cabeçalho e conversão de endereço. Seu funcionamento acontece da seguinte forma: um host IPv6 envia um pacote ao gateway NAT-PT, que mapeia o endereço

16 16 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 do host para um endereço IPv4 público, traduz o protocolo IPv6 para IPv4 e envia o pacote ao host IPv4 de destino. Ao enviar o pacote ao gateway, o host IPv6 deve adicionar um prefixo pré-configurado ::/96 ao endereço IPv4 do destino, visto que o gateway só aceita pacotes identificados com esse prefixo. A partir desse endereço, será obtido o endereço real do destino, eliminando o prefixo IPv6 de identificação. Em sua configuração padrão, o NAT- PT é unidirecional, ou seja, apenas hosts IPv6 podem iniciar a sessão. No entanto, é possível torná-lo bidirecional, desenvolvendo um gateway DNS-Application Level Gateway (DNS- ALG). O DNS-ALG permite o mapeamento de nomes para endereços IPv6, sendo capaz de traduzir endereços IPv6 em queries e respostas DNS para o endereço IPv4 especificado e vice-versa, transmitindo pacotes DNS entre as redes IPv6 e IPv4. Observação: Como citado anteriormente o NAP-PT foi definido na RFC 2766, mas devido a inúmeros problemas, foi tornado obsoleto pela RFC 4966 e depreciado ao status de histórica. NAPT-PT (Network Address Port Translation and Packet Translation) - também definido na RFC 2766, este mecanismo possibilita a comunicação entre hosts IPv6 e IPv4 de forma transparente, utilizando apenas um único endereço IPv4. Seu funcionamento consiste em traduzir as portas TCP/UDP dos hosts IPv6 em porta TCP/UDP do endereço IPv4 registrado. Deste modo, enquanto no NAT-PT o número de sessões limita-se a quantidade de endereços IPv4 disponíveis para a tradução, no NAPT-PT é possível realizar sessões TCP e sessões UDP por endereço IPv4. Um exemplo do uso desse mecanismo pode ser como se segue: O endereço IPv4 disponível para mapear todos os endereços IPv6 será ; O host A (IPv6) quer estabelecer uma sessão TCP com o host B (IPv4) e cria um pacote com o seguinte formato: endereço de origem = 2001:0db8:0:130F::087C:140b, porta TCP de origem = 1569 e endereço de destino = PREFIXO:: , porta TCP de destino = 23. Quando o pacote chega ao gateway NAPT-PT, este abre uma sessão atribuindo ao pacote uma das portas TCP do endereço IPv4 reservado para tradução, deixando-o com o seguinte formato: endereço de origem = , porta TCP de origem = 3025 e endereço de destino = , porta TCP de destino = 23.

17 Fabiano Donisete Domingos, 17 O trafego de retorno vindo do endereço e da porta 23, será reconhecido como sendo pertencente a mesma sessão e será traduzido para o host IPv6 da seguinte forma: endereço de origem = PREFIXO:: , porta TCP de origem = 23 e endereço de destino = 2001:0db8:0:130F::087C:140b, porta TCP de destino = As sessões criadas pelo NAPT-PT são atribuídas através de um mapeamento estático TCP/UDP e restritas a um servidor por serviço. Por exemplo, o host A, citado anteriormente, deve ser o único servidor HTTP (porta 80) no domínio IPv6. Caso o host B (IPv4) envie um pacote: endereço de origem = , porta TCP de origem = 4052 e endereço de destino = , porta TCP de destino = 80 O NAPT-PT irá traduzir o pacote para endereço de origem = PREFIXO:: , porta TCP de origem = 4052 e endereço de destino = 2001:0db8:0:130F::087C:140b, porta TCP de destino = 80. No exemplo acima, todas as sessões que chegam ao NAPT-PT com a porta 80 como destino, serão redirecionadas para o host A. Importante destacar também, que o NAPT-PT é sempre unidirecional, ou seja, somente hosts IPv6 iniciam sessões com os hosts IPv4; Observação: Quase idêntico ao NAT-PT (Network Address Port Translation + Protocolo) que também é descrito no RFC 2766 adiciona tradução das portas, bem como o endereço. Isso é feito principalmente para evitar dois hosts em um lado do mecanismo de usar a mesma porta expostas no outro lado do mecanismo, o que poderia causar instabilidade aplicação e / ou falhas de segurança. Este mecanismo foi desprezado na RFC BIS (Bump in the Stack) - esse método possibilita a comunicação de aplicações IPv4 com nós IPv6. Definida na RFC 2767, o BIS funciona entre a camada de aplicação e a de rede, adicionando à pilha IPv4 três módulos: translator, que traduz os cabeçalhos IPv4 enviados em cabeçalhos IPv6 e os cabeçalhos IPv6 recebidos em cabeçalhos IPv4; extension name resolver, que atua nas DNS queries realizadas pelo IPv4, de modo que, se o servidor DNS retorna um registro AAAA, o resolver pede ao address mapper para atribuir um endereço IPv4 correspondente ao endereço IPv6; e address mapper, que possui uma certa quantidade de endereços IPv4 para associar a endereços IPv6 quando o translator receber um pacote IPv6. Como os endereços IPv4 não são transmitidos na rede, eles podem ser

18 18 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 endereços privados. Esse método permite apenas a comunicação de aplicações IPv4 com hosts IPv6, e não o contrário, além de não funcionar em comunicações multicast; Figura 9 - Comunicação de aplicações IPv4 com nós IPv6 Fonte: ( BIA (Bump in the API) - similar ao BIS, esse mecanismo adiciona uma API de tradução entre o socket API e os módulos TPC/IP dos hosts de pilha dupla, permitindo a comunicação de aplicações IPv4 com hosts IPv6, traduzindo as funções do socket IPv4 em funções do socket IPv6 e vice-versa. Conforme descrito na RFC 3338, três módulos são adicionados, extension name resolver e address mapper, que funcionam da mesma forma que no BIS, e o function mapper, que detecta as chamadas das funções do socket IPv4 e invoca as funções correspondentes do socket IPv6 e vice-versa. O BIA apresenta duas vantagens em relação ao BIS: não depender do driver da interface de rede e não introduzir overhead na tradução dos cabeçalhos dos pacotes. No entanto, ele também não suporta comunicações multicast;

19 Fabiano Donisete Domingos, 19 Figura 10 - Comunicação de aplicações IPv4 com hosts IPv6 Fonte: ( TRT (Transport Relay Translator) - atuando como um tradutor de camada de transporte, esse mecanismo possibilita a comunicação entre hosts apenas IPv6 e hosts apenas IPv4 através de trafego TCP/UDP. Sem a necessidade de se instalar qualquer tipo de software, o TRT roda em máquinas com pilha dupla que devem ser inseridas em um ponto intermediário dentro da rede. Na comunicação de um host IPv6 com um host IPv4, conforme definição na RFC 3142, é adicionado um prefixo IPv6 falso ao endereço IPv4 do destino. Quando um pacote com esse prefixo falso passa pelo TRT, esse pacote é interceptado e enviado ao host IPv4 de destino em um pacote TCP ou UDP. Na tradução TCP e UDP o checksum deve ser recalculado e apenas no caso das conexões TCP, o estado do socket sobre o qual o host está conectado deve ser mantido, removendo-o quando a comunicação for finalizada. Para que o mecanismo funcione de forma bidirecional, é necessário a adição de um bloco de endereços IPv4 públicos e o uso de um servidor DNS-ALG para mapear os endereços IPv4 para IPv6; Observação: Esta é a forma mais comum de NAT-PT/NAPT-PT mas depende da tradução DNS entre AAAA e registros conhecido como DNS-ALG conforme definido na RFC 2694.

20 20 TECNICA DE TRANSIÇÃO ENTRE REDES IPV4/IPV6 SOCKS64 (Socks-Based IPv6/IPv4 Gateway) - baseado no proxy SOCKS convencional, esse mecanismo é composto por um gateway SOCKS implementado como um host com pilha dupla IPv4/IPv6 e um host cliente implementado com um software chamado SOCKS LIB entre as camadas de aplicação e transporte. Esse software intercepta as pesquisas DNS e as responde com endereços IPv4 falsos, de modo que, quando o cliente realiza uma chama a API de conexão, o SOCKS LIB substitui o endereço falso pelo original e envia o pacote, chamado de socksified, para o proxy que executa a pesquisa DNS real. Se o servidor DNS responder com um registro AAAA, o proxy abre um socket IPv6, caso contrário, será aberto um socket IPv4. Definido na RFC 3089, o SOCKS64 é uma solução bidirecional, permitindo que tanto hosts IPv4 quanto hosts IPv6 iniciem sessões. Entretanto, é necessário que se utilize endereços IPv4 públicos; ALG (Application Layer Gateway) - trabalha como um proxy HTTP, onde o cliente primeiramente inicia a conexão com o ALG, que, então, estabelece uma conexão com o servidor, retransmitindo as requisições de saída e os dados de entrada. Em redes apenas IPv6, o ALG habilita a comunicação dos hosts com serviços em redes apenas IPv4, configurando o ALG em nós com pilha dupla. Este tipo de mecanismo é normalmente utilizado quando o host que deseja acessar a aplicação no servidor IPv4, está atrás de NAT ou de um firewall.