IPv6: Um Estudo de Caso

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1 IPv6: Um Estudo de Caso Eder Pelachim 1, Cirano S. Campos 2 FATEC Faculdade de Ciência e Tecnologia Universidade de Cuiabá (UNIC) Av. Beira Rio, Jardim Europa. CEP: Cuiabá-MT. Fone: (65) Fax: (65) pelachim@terra.com.br, 2 cirano.campos@gmail.com Abstract: This work presents studying and conception about functionalities of latest Internet Protocol generation, the IPv6. The research is based on knowing networks structures concerning its topology and organization, knowing the protocol model used for communication between hosts and understanding current Internet Protocol. Having acquired knowledge about these concepts, the studies were developed in the new generation protocol to Internet, the IPv6. As a result of studies and concepts presented, a laboratory was implemented to demonstrate some functionalities of the new protocol developed. Resumo: Este trabalho apresenta estudos e conceitos das funcionalidades da nova geração do protocolo de Internet, o IPv6. A pesquisa baseia-se em conhecer as estruturas de redes quanto à sua topologia e organização, conhecer os modelos de protocolo usados para a comunicação entre as máquinas e compreender a atual estrutura do protocolo da Internet. Após o entendimento básico destes conceitos e protocolos, os estudos foram aprofundados no novo formato de protocolo para a Internet, o IPv6. Mediante os estudos e conceitos apresentados, foi implementado um laboratório para demonstrar algumas funcionalidades do novo protocolo desenvolvido. 1. Introdução O crescente aumento da Internet e o aumento de host conectado a rede, estão causando um esgotamento de endereços, sendo assim surgiu necessidade de implementação de um novo protocolo capaz de suporta tal crescimento. Este novo protocolo chamado Protocolo de Internet versão 6 - IPv6 - trata-se de uma forma melhorada da atual versão, com novos recursos, destacando entre eles a grande disposição de endereçamento, segurança ampliada através chaves de criptografia dentre outros métodos utilizados para utilização desse protocolo. Este trabalho tem como objetivo principal apresentar a estrutura do protocolo IPv6, fazendo uma breve revisão sobre redes de computadores, descrevendo o espaço de endereçamento do protocolo e realizando a sua implementação em um ambiente de teste, oferecendo a conectividade entre hosts utilizando essa versão. 2. Redes de Computadores e Modelos de Referência As redes surgiram da necessidade de troca de informações entre pessoas e entre computadores, sendo possível ter acesso a uma informação armazenada fisicamente em outro local, além disso, uma facilidade muito grande para localizar, coletar, armazenar e processar a informação obtida, permitindo uma maior integração, Kurose & Ross

2 (2003). Em suas primeiras utilizações, a conectividade entre computadores em redes era um tanto difícil, visto que cada fabricante usava sua própria arquitetura para realizar a comunicação entre as máquinas, porém esse conceito foi alterado através de padrões internacionais criados para estabelecer conceitos e métodos semelhantes para os tipos de conexões entre os computadores. De acordo com a localização dos hosts, roteadores, e etc., uma rede por ser classificada em diferentes tipos de acordo com abrangência geográfica Kurose & Ross (2003). A classificação pode ser descrita em Local Area Network LAN, Metropolitan Area Network MAN e Wide Area Network WAN, e a forma que se conectam podem ser classificadas em Intranet, Extranet e Internet, Tanenbaum (1997). Quanto à forma de conectar os dispositivos, ela pode ser dividida em anel, barramento e estrela, Tanenbaum (1997). Para a conexão de dispositivos pode ser usado meio guiado (cabos) e meio não guiado (rádio, satélite etc.). A conectividade entre os hosts se dá través de protocolos de comunicação que definem quais são as regras a serem seguidas para oferecer a conectividade entre o emissor e o receptor. Um protocolo forma um conjunto de regras que controla o formato e o significado das informações trocadas pelas entidades pares contidas em uma camada, Tanenbaum (1997). Cada camada X de uma máquina se comunica com a camada X da outra máquina, Soares (1995). Para permitir que outros computadores de arquiteturas diferentes pudessem ter conectividades entre si, houve a necessidade de criar uma padronização que não se tornassem proprietária. Com isso a International Standard Organization ISO criou em 1977 o modelo Open System Interconection OSI com objetivo de prover um padrão a ser seguido por todos na construção dos protocolos, Soares et al., (1995). O modelo OSI não é uma arquitetura de rede, pois não especifica os serviços e protocolos que devem ser usados em cada camada, ele apenas informa o que cada camada deve fazer Tanenbaum (1997). O modelo Transmission Control Protocol/Internet Protocol - TCP/IP foi concebido para solucionar os problemas de conectividade entre as redes existentes Tanenbaum (1997). Sua arquitetura baseia-se principalmente em serviços orientados (TCP) ou não orientados (User Datagram Protocol UDP) a conexão. A arquitetura Internet TCP/IP dá uma ênfase toda especial à interligação de diferentes tecnologias de redes, Soares (1995). Os três protocolos chaves do TCP/IP TCP, UDP e IP já estavam conceitualmente disponíveis no final da década de 70 Kurose & Ross (2003). 3. IPv4 e IPv6 O Internet Protocol IP é um dos principais protocolos em uma rede TCP/IP e é o responsável pelo transportes de datagramas e o endereçamento dos hosts. Através do IP, as máquinas decidem a respeito da fragmentação e do roteamento, Albuquerque (2001). O protocolo IP é implantando em todos os sistemas finais e roteadores, as máquinas na rede são identificadas por endereços com tamanho fixo, Albuquerque (2001). Na atual estrutura do IP, o IPv4, os endereços são compostos por 4 bytes (32 bits), representados por números decimais separados por pontos, representados por X.Y.W.Z. Os endereços IP podem ser divididos em classes (A, B, C, D ou E). Cada classe define um número X de endereçamento. Na estrutura de divisão de endereços IPv4 ainda existem os endereços especiais que são endereços reservados para uso interno de uma rede local e para sua própria utilizada (do host). No protocolo IPv4

3 existem as máscaras que são usadas para dividirem o endereço em número de rede e número de host, que além de máscaras também é conhecida como CIDR, que consistem em realizar essa forma de divisão. As três das principais motivações que conduziram à necessidade de superar as limitações da versão do protocolo IPv4 foram: o crescimento da Internet, serviços IP Enabled (Disponibilidade de IP) e a necessidade de endereços IP, Comer (1998). Em 1991, o Internet Architecture Board - IAB começou a estudar o problema do crescimento da Internet e o número de endereços IP que seriam necessários para a conexão dos hosts com a Internet, prevendo o crescimento, Comer (1998). Em 1993 foi criado uma equipe de engenheiros e cientistas, trabalhando sob a coordenação do Internet Engineering Steering Group - IESG, órgão vinculado ao IETF, cujo objetivo era definir a nova geração do Protocolo IP. Após as devidas deliberações, as primeiras propostas foram documentadas através de uma RFC 1752 The Recommendation for the IP Next Generation Protocol. Na versão 6 do IP, foram feitas algumas mudanças no datagrama e de seu cabeçalho, foram criados cabeçalhos de extensão independentes do cabeçalho base que permite que o cabeçalho base possua tamanho fixo e os cabeçalhos de extensão tamanhos variados. Assis (2003). O IPv6 amplia o atual endereço de 32 para 128 bits, resolvendo a exaustão de endereços do atual protocolo. Na nova versão o proposto é e não é mais representado por números decimais, ele é dividido em 8 blocos de 16 bits onde cada bloco é convertido num número hexadecimal de 4 dígitos, que variam de 0000 a FFFF, separado por dois pontos Assis (2003). Para o IPv6 foram criados endereços do tipo Unicast, Anycast e Multicast, não existe os endereços do tipo Broadcast. 4. Implementação do IPv6 Para compreender algumas funcionalidades dos IPv6, foi realizado um estudo de caso, baseado na implementação de laboratórios de testes. Foram analisadas duas possibilidades de implementação do protocolo IPv6, a primeira é a utilização de uma aplicação usando o IPv6 estabelecer e trocar informações num mesmo segmento de rede. A segunda é a troca de mensagens entre hosts estando em redes diferentes, o que necessita de roteamento entre os computadores usando o IPv6. Os laboratórios foram implementados através de computadores usando: no primeiro laboratório, duas máquinas com Windows XP Professional SP2 e Linux Suse 9.1; no segundo quatro máquinas todas com Linux Suse 9.1. O primeiro laboratório foi desenvolvido para executar uma aplicação utilizando o endereçamento IPv6, a aplicação escolhida foi a SSH sobre o Linux, permitindo que a estação Windows acesse a console de comandos do Linux. Para tal aplicação foi utilizado um aplicativo chamado Putty versão A configuração dos endereços foi feita de forma manual através de linha de comando em ambos os sistemas operacionais. Os endereços utilizados foram de prefixo 8, ou seja, 8 bits para rede e 120 bits para os hosts. O segundo laboratório foi implantando para proporcionar a comunicação entres máquinas estando em redes diferentes, foram utilizadas quatro máquinas, montando assim três redes diferentes, uma para cada cliente (total de duas) e uma para os roteadores. Para esse laboratório foram necessários a execução de quatro passos: o primeiro passo consiste em endereçar as máquinas realizando uma separação de

4 endereços para cada rede; o segundo passo é a configuração de um endereço de gateway em cada cliente, permitindo assim um endereço de roteamento; o terceiro passo foi habilitar a configuração de ipforward nos roteadores, tal configuração permite a troca de pacotes entre as placas de rede, pois as máquinas funcionando como roteadores têm duas placas de rede, sendo uma em cada rede (rede cliente e rede roteador); o quarto passo foi realizar a criação de rotas nos roteadores, criando as rotas para que os pacotes conheçam quais são os caminhos a serem percorridos. Para os testes deste laboratório foram utilizados comandos ping e traceroute para comprovar o sucesso do laboratório. 5. Considerações Finais e Trabalhos Futuros A disponibilidade de endereçamentos IP na Internet foi um dos maiores impulsos para a criação do IPv6, suas novas funcionalidades e conceitos trouxeram, além de uma nova forma de endereçamento, uma nova estrutura de execução em suas partes integradas. Apesar de sua utilização ainda não estar em total uso, grandes empresas já adotam o protocolo IPv6 como sendo o padrão para a comunicação entre seus hosts. Esse trabalho buscou evidenciar a importância do protocolo IPv6 e a parte de sua utilização em uma rede de testes, tendo como principal objetivo implantar a comunicação entre redes distintas através de roteamento e o uso de uma aplicação através do uso destas rotas. Desta forma torna-se necessário as empresas começarem a adotar o uso do IPv6 (mesmo que em ambiente de testes), pois em um futuro próximo o IPv4 não será capaz de garantir com eficiência as dimensões de dispositivos conectados na Internet, nem garantir novos serviços. Ficam como sugestões para trabalhos futuros, novas formas e métodos de avaliar a utilização do protocolo IPv6, usando outras funcionalidades disponíveis tais como WWW, DNS, FTP, questões de segurança, a utilização de métodos disponíveis para a transição do protocolo IPv4 para o protocolo IPv6. 6. Bibliografia ALBUQUERQUE, Fernando. TCP/IP Internet: Protocolos e Tecnologias. 3º ed. Rio de Janeiro: Axcel Books, 2001, 384 p. ASSIS, Alexandra Urtado - Implementação do Protocolo IPv6 na Rederio. Niterói: UFF, Estudo de Caso (Conclusão de Graduação), Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, 2003, 100 p. COMER, Douglas E. Interligação em Rede com TCP/IP. Tradução ARX Publicações. 3º ed. 13º Reimpressão. Rio de Janeiro: Elsevier, 1998, 592 p. KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. - Redes de Computadores e a Internet. Tradução Arlete Simille Marques. 1º ed. São Paulo: Addison Wesley, 2003, 548 p SILVA, Adeiton J.S. FARIA, Marcel R. Hierarquia de Endereços IPv6. RNP - News Generation, Vol.5/No.2, Disponível em < > Acesso em: 28 de agosto de 2006.

5 SOARES, Luiz Fernando G.; LEMOS, Guido de Souza Filho; COLCHER, Sérgio. Redes de Computadores: das LANS, MANS e WANS as redes ATM. 2º ed. Rio de Janeiro: Campus, 1995, 704 p. TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 3º ed. Rio de Janeiro: Campus, 1997, 923 p.