Coexistência e Transição IPv4/IPv6 Um Estudo dos Principais Mecanismos

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1 VII SRST SEMINÁRIO DE REDES E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES INSTITUTO NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES INATEL ISSN SETEMBRO DE 2017 Coexistência e Transição IPv4/IPv6 Um Estudo dos Principais Mecanismos Daniel Mariano dos Santos Júnior 1, Edson Josias Cruz Gimenez 2 Abstract Considering the exhaustion of the IPv4 addresses, this work presents ways of coexisting between the IPv4 and IPv6, protocol and shows the transition techniques that best fit the physical and logical networks characteristics; necessary because there is no direct compatibility between them (IPv4/IPv6). The exchange demand strength and speed, and counterpart, it is possible to have the subtlety and delicacy with the techniques of tunneling, double-stack and translation. Index Terms IPv4, IPv6, tunneling, translation, double-stack. Resumo Perante o esgotamento dos endereços IPv4, este trabalho apresenta formas de convivência entre o protocolo IPv4 e IPv6, além de mostrar técnicas de transição que melhor se adequam às características físicas e lógicas de cada rede, necessárias pois não há compatibilidade direta entre eles (IPv4/IPv6). A troca demanda força e rapidez e, em contra partida, é possível ter a sutiliza e delicadeza com as técnicas de tunelamento, pilha-dupla e tradução. Palavras chave IPv4, IPv6, tunelamento, tradução, pilhadupla. I. INTRODUÇÃO A comunicação entre um conjunto de equipamentos, tais como computadores, interligados entre si, é conhecida como rede de comunicação. A interconexão dessas redes é chamada de Internet (Interconnected Networks). Numa visão simplificada, a internet pode ser dividida em 3 momentos: a Internet dos computadores, Mainframes, e demais dispositivos finais conectados; a Internet das pessoas, em que pessoas acessam a Internet através de seus dispositivos; e a Internet das Coisas, em que os mais variados dispositivos (lâmpadas, TVs, geladeiras, carros, etc.) irão acessar a Internet para a troca de informações. Para que essa comunicação seja possível é necessário que esses dispositivos se comuniquem através de padrões e regras para que os mesmos consigam se entender. O conjunto de regras e padrões de comunicação é chamado de protocolo. O protocolo mais utilizado na comunicação entre equipamentos Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do Certificado de Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações. Orientador: Prof. MSc. Edson Josias Cruz Gimenez. Trabalho aprovado em 07/2017. de rede é o protocolo Internet Protocol versão 4 - IPv4 (RFC 791). Cada dispositivo deve ter seu endereço IPv4 unívoco para que possa se comunicar com outro dispositivo. A quantidade desses dispositivos está crescendo a uma grande velocidade fazendo com que o número de endereços IPv4 utilizados esteja próximo de seu limite, cuja capacidade é de pouco mais de 4 bilhões de endereços (2^32 = endereços). De acordo com a IANA (Internet Assigned Numbers Authority), que é o órgão de atribuição de números da internet, em conjunto com seus órgãos de registro regional da internet, RIR (Regional Internet Registry), mostram que somente o AFRINIC (região da África) ainda possui um bloco IPv4/8 disponível. Já o APNIC (região da Ásia e Pacífico), o ARIN (Canadá, Estados Unidos e algumas ilhas do Caribe), RIPE NCC (Europa, Oriente Médio e Ásia Central) e o LACNIC (América Latina e algumas ilhas do Caribe) já não possuem blocos /8 disponíveis e, conforme ilustra a Figura 1, esses estarão completamente extintos entre 2017 e 2018 [1][2]. Figura 1 Previsão de esgotamento de endereços IPv4 nos RIR [1]. Já prevendo esse esgotamento, diferentes métodos paliativos foram criados visando retardar a extinção dos endereços IPv4, dentre as quais destacam-se [1][2]: CIDR (Classless Inter-Domain Routing) definido pela RFC1519, tem por objetivo segmentar as classes de endereços A (/8), B (/16) e C (/24) utilizando o VLSM (Variable Lenght Subnet Masks), que é o uso de máscaras

2 de comprimento variável, otimizando assim o uso de endereços de acordo com o tamanho de cada rede. NAT (Network Address Translation) definido pela RFC3022, foi criado para fazer a tradução de endereços privados para um único endereço público, ou um conjunto de endereços públicos, quebrando assim o modelamento de comunicação fim-a-fim. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) definido pelas RFCs 2131 e 2132, permite a configuração automática dos dispositivos de uma rede IP. Apesar dessas soluções, visando uma sobrevida ao IPv4, uma nova solução começou a ser discutida, dando origem ao atual IPv6, antes denominado IPng (IP next generation). Porém, um problema levantado, e já previsto nessas discussões: como fazer a transição e a coexistência entre essas duas versões do IP. Nesse contexto, este trabalho tem por objetivo fazer uma revisão bibliográfica sobre o assunto. Na seção II são apresentadas algumas características do IPv6 (cabeçalho e endereçamento), onde se percebe uma diferença bastante significativa com o IPv4. Na seção III, foco principal desse trabalho, em suas diferentes subseções, apresentam-se as características principais das principais técnicas de coexistência e transição propostas, e na seção seguinte, seção IV, apresentam-se as conclusões desse trabalho. II. O IPV6 (INTERNET PROTOCOL VERSION 6) Juntamente a essas soluções paliativas, com o intuito de resolver o problema de escassez de endereços IPv4 de forma definitiva, através da RFC2460 (dezembro/1998) foi definido um novo protocolo: o IPv6, referenciado inicialmente como IPng (IP Next Generation), sendo algumas de suas principais características (cabeçalho e endereçamento) descritas nas próximas subseções. A. Cabeçalho A figura 2 ilustra o cabeçalho do IPv6. Na sequência, resumidamente, são descritas as funcionalidades de cada um de seus campos [3]: Versão (Version) 4 bits Versão do protocolo utilizado. Para o IPv6 o campo é preenchido com o valor 6. Classe de tráfego (Traffic class) 8 bits Identificador de pacotes baseados em classes de serviços ou prioridade. Identificador de fluxo (Flow label) 20 bits Identifica pacotes de mesmo fluxo de comunicação, para mesmo tratamento pela rede. Tamanho dos dados (Payload lenght) 16 bits Tamanho dos dados, em bytes, onde também são somados os cabeçalhos de extensão. Próximo cabeçalho (Next header) 8 bits Identifica o cabeçalho de extensão que vem após o cabeçalho atual. o O cabeçalho de extensão foi criado em substituição ao campo Opções do IPv4, não sendo necessário sua análise pelos roteadores intermediários, otimizando assim o desempenho da rede. Algumas de suas funções são fragmentação, autenticação e criptografia, mobilidade, roteamento, etc. Limite de encaminhamento (Hop Limit) 8 bits Campo que identifica o número máximo de saltos que o pacote pode passar antes de ser descartado. Endereço de origem (Source Address) 128 bits Identifica o endereço de origem do pacote. Endereço de destino (Destination Address) 128 bits Identifica o endereço de destino do pacote. B. Endereçamento Uma das alterações mais significativas ocorridas com o IPv6 foi o aumento do campo de endereçamento, seu endereço passou a possuir 128 bits. Assim, com o IPv6 são disponíveis ( ) endereços, sendo esses endereços classificados em 3 formatos [3]: Link Local: Endereço Unicast link local é similar ao endereço do IPv4. Esse endereço é atribuído somente em um enlace, não sendo possível roteá-lo. São usados como apoio para outras funcionalidades do IPv6, tais como autoconfiguração, descoberta de vizinhos, protocolos de roteamento, etc. Unique Local Address (ULA): Endereço Unicast Unique Local é similar aos endereços IPv4 privados /8, /12 e /16. Podem ser atribuídos somente dentro de uma rede interna ou enlace, não podendo ser roteados. Global Unicast: Endereços Global Unicast são unívocos na internet IPv6, não sendo atribuídos a dois dispositivos ao mesmo tempo. Remetem, assim, ao modelamento de comunicação fim a fim, em que dois dispositivos quaisquer conectados, sabem exatamente com quem estão se comunicando. Figura 2 Cabeçalho do IPv6 [3]. III. TÉCNICAS DE TRANSIÇÃO O IPv6 não é diretamente compatível com a versão 4 do IP pois o mesmo não foi desenvolvido para ser complemento ou

3 atributo do IPv4, mas sim um substituto com o intuito de solucionar de vez um dos problemas graves do IPv4, a escassez de endereços públicos na Internet. Tendo em vista a utilização do IPv4 no mundo todo, foram criadas técnicas de coexistência e transição do IPv4 para o IPv6 de modo a não causar grandes impactos durante esse processo, principalmente sabendo-se que essa transição poderia durar um tempo relativamente grande. Essas técnicas de transição são divididas em três categorias: Pilha dupla, Tradução e Tunelamento, as quais serão discutidas nas subseções a seguir. A. Pilha Dupla A técnica de pilha dupla faz com que os equipamentos trabalhem com os protocolos IPv4 e IPv6 simultaneamente. Os equipamentos que trabalham com a pilha dupla tem seu processamento mais exigido, se comparados com equipamentos que trabalham somente com um dos protocolos. Ainda, com os dois protocolos trabalhando simultaneamente na rede, isso resulta em uma maior complexidade, exigindo maiores conhecimentos junto aos administradores da rede [3][4]. A figura 3 ilustra a ideia básica da pilha dupla, onde se verifica a possibilidade de uma aplicação utilizar uma ou outra versão do IP. 1) Carrier Grade NAT (CGN) Definida pela RFC6264, a CGN possibilita fazer o NAT (Network Address Translation) em larga escala, principalmente em grandes operadoras de telecomunicações que não possuam mais endereços IPv4 públicos. Essa técnica é dividida em duas partes, sendo elas descritas nas RFC 1918 e 6598 [3][4][5]: RFC1918: também conhecida como NAT44, é a técnica que se utiliza de endereços privados /8, /12 e /16. RFC6598 conhecido como NAT444, é a técnica que se utiliza de endereços reservados /10 não sendo roteado pelos roteadores e de uso exclusivo das operadoras. A figura 5 ilustra o funcionamento do CGNAT, descrito logo a seguir. Figura 5 Técnica de tradução CGNAT [5]. Figura 3 Exemplo de encapsulamento em ambiente com pilha dupla [3]. B. Tradução Aqui, diferentes técnicas são utilizadas para que dispositivos IPv4 e IPv6 possam se comunicarem através da conversão dos endereços IPv4 em IPv6 e vice-versa. A seguir são exemplificadas duas dessas técnicas: CGN (Carrier Grade NAT) e AFT (Address Family Translation). A figura 4 ilustra a ideia básica da técnica de tradução, usada entre duas redes com versões diferentes do IP. Na sequência são apresentados dois exemplos dessas técnicas: CGN (1) e AFT (2). Figura 4 Ideia básica da conexão entre duas redes IPv4 e IPv6 através da técnica da tradução [4]. O funcionamento da técnica CGNAT se dá a partir das duas RFCs citadas, descrevendo as seguintes etapas: 1. Os pacotes dos usuários que possuem endereços privados 10/8, /12 e /16 chegam ao CPE (Customer Premises Equipment) da operadora com endereço de destino IPv4. 2. O CPE faz o primeiro NAT trocando o endereço de origem privado para um endereço de origem reservado (100.64/10). Mantendo o registro do endereço de origem em sua tabela (stateful) para que possa ser feita a comunicação no sentido inverso. 3. O pacote endereçado com destino a um servidor IPv4 chega ao roteador de borda do provedor e faz o segundo NAT para um endereço de origem IPv4 público mantendo em sua tabela (stateful) o endereço de origem que solicitou a comunicação com o servidor IPv4, para que possa ser realizada a comunicação inversa. 4. O servidor IPv4 na internet responde a solicitação do endereço IPv4 público e esse pacote retorna ao roteador de borda IPv4 da operadora. 5. Assim que o pacote é recebido pelo roteador, é feita a verificação em sua tabela (stateful), através da porta de comunicação e do endereço de destino, qual foi o endereço que solicitou tal comunicação. Sendo assim, o roteador troca o endereço de origem para o endereço que solicitou anteriormente. 6. Esse pacote, ao chegar no CPE do cliente, também é verificado em sua tabela (stateful), através do endereço de destino e porta de comunicação, qual foi o endereço privado que solicitou a comunicação.

4 Sendo assim, o CPE troca o endereço de destino, anteriormente /10, para um endereço privado. 2) AFT (Address Family Translation) A técnica AFT faz referência ao processo de mudança de endereços de uma família para outra, de IPv6 para IPv4 (NAT64) ou de IPv4 para IPv6 (NAT46). Essa técnica utiliza como técnica auxiliar o DNS64 (Domain Name System 64) e o DNS46 (Domain Name System 46) [3][4]. A figura 6 ilustra um exemplo de funcionamento da técnica AFT baseada no NAT64 e no DNS64, sendo a seguir descritas as etapas de seu funcionamento no exemplo. C. Tunelamento As técnicas de tunelamento provêm a possibilidade de comunicação entre redes IPv4 sobre uma rede IPv6, ou redes IPv6 se comunicando através de uma rede IPv4, conforme ilustra a figura 7. Na sequência são descritas as principais características de alguns dos serviços de tunelamento disponíveis: Broker, 6over4, 6to4, 6rd, Teredo, ISATAP e GRE (Generic Routing Encapsulation). Figura 7 Ideia básica das técnicas de tunelamento [4]. Figura 6 Exemplo de funcionamento do AFT com base nas técnicas NAT64 e DNS64 [3]. 1. O cliente IPv6 com IP 2001:db8::abcd quer se comunicar com o servidor domínio.com.br (IPv4). Num primeiro momento, o cliente envia uma solicitação de consulta ao nome domínio.com.br ao servidor DNS O servidor DNS64, sabendo que o nome consultado refere-se a um servidor IPv4, insere o IP convertido em hexadecimal no prefixo 64:ff9b::/96, que é reservado para o DNS64. O endereço fica 64:ff9b::c800:7101 e então é respondido ao cliente. 3. O cliente, após ter recebido a resposta do DNS, envia o pacote ao endereço de destino 64:ff9b::c800:7101 que acredita ser um dispositivo na rede IPv6. 4. O roteador, ao receber esse pacote com o prefixo 64:ff9b::/96, reconhece que há um AFT em funcionamento na rede. O roteador, por possuir o NAT64, faz a tradução do endereço de origem para um endereço IPv4 público disponível e traduz o endereço IPv6 64:ff9b::c800:7101 para o endereço IPv Nesse ponto, o roteador transmite o pacote ao servidor domínio.com.br através da Internet IPv4. 6. O servidor responde a solicitação ao endereço público escolhido pelo roteador na fase do NAT No pacote recebido pelo roteador é feita a tradução inversa. Isso só é possível pois o NAT gerencia as comunicações mantendo tabelas com informações de sessões estabelecidas (stateful), informações de endereços de origem e portas de comunicação. 8. Nesse momento já é possível que a resposta à requisição seja enviada ao cliente pois o endereço de origem retornou para 64:ff9b::c633:6401 e o destino é o endereço do cliente 2001:db8:cafe::16. 1) Serviço de Tunnel Broker Definido pela RFC 3053, possibilita que hosts IPv6/IPv4 isolados em uma rede IPv4, ou redes inteiras IPv4, acessem redes IPv6 [4]. Para a utilização do túnel broker é necessário o cadastro em um provedor túnel broker. Feito o cadastro, é necessário fazer o download do software ou script de configuração para que seja possível conectar-se ao túnel, autenticando-se, recebendo as configurações necessárias para seu estabelecimento. Os principais elementos necessários nessa técnica são: Tunnel Broker: Recebe as requisições de túnel dos clientes autenticando-os, além de trocar endereços IPv6 e IPv4 entre o Tunnel Server e o Broker Client, a fim do estabelecimento do túnel. Tunnel Server: Responsável pelo estabelecimento do túnel com o Broker Client, separando a Internet IPv6 da Internet IPv4, que encapsula os pacotes IPv6. Broker Client: É o usuário do Broker, quem faz as solicitações de túnel para acesso à Internet IPv6. A figura 8 ilustra as etapas de estabelecimento do túnel Broker, sendo descritas a seguir. Figura 8 Fluxo de estabelecimento do túnel Broker [3]. 1. Cliente pilha dupla solicita ao Servidor Broker o túnel, podendo ser solicitado e autenticado via IPv4.

5 2. Servidor Broker cadastra o usuário no servidor de túnel. 3. Servidor Broker informa ao cliente os parâmetros para a criação do túnel. 4. Túnel é estabelecido 2) Túnel 6over4 Definido pela RFC4213, o túnel 6over4 se estabelece através de configuração manual dos equipamentos que farão a fronteira entre as redes IPv6 e IPv4. Quando o cabeçalho IPv4 é preenchido com o tipo 41, no campo tipo de protocolo, o destinatário sabe que se trata de um pacote com encapsulamento 6in4, podendo ser utilizado em túneis manuais ou automáticos. Assim, duas redes IPv6 separadas, com endereços global unicast ou unique local, podem se comunicar através de uma rede baseada em IPv4 com endereços IP públicos, uma vez que o pacote IPv6 é colocado dentro do pacote IPv4. A figura 9 ilustra esse processo, destacando-se o encapsulamento/desencapsulamento do IPv6 no pacote IPv4 [4][6]. A figura 10 ilustra o processo do Túnel 6to4. Figura 10 Túnel 6to4 entre domínios IPv6 [7]. Interconectar 6to4 com domínios IPv6 nativos através de um roteador relay. Nesse outro método é possível a comunicação de um domínio 6to4 com um domínio IPv6 nativo, sendo necessário a utilização de um roteador de retransmissão (relay), que é um roteador de pilha dupla padrão usando endereçamento 6to4 e IPv6 nativo. O roteador de retransmissão (relay) tem como função conectar à rede IPv4, a rede IPv6 nativa e a rede de sites IPv6 6to4. Um exemplo de relay público é o IPv , equivalente ao IPv6 2002:C058:6301::, endereço este de natureza anycast. A figura 11 ilustra o processo do Túnel 6to4, onde redes IPv6 fazem uso de um túnel 6to4 para se comunicarem. As etapas necessárias para o estabelecimento desse túnel são descritas a seguir. Figura 9 Exemplo de encapsulamento/desencapsulamento IPv6 em IPv4 através do Túnel 6over4 [6]. 3) Túnel 6to4 Definido pela RFC3056, o túnel 6to4 é estabelecido de forma automática, podendo ser implementado de duas maneiras[3][4][7]: Interconectar domínios 6to4 Nesse método é possível interconectar vários sites IPv6, sendo atribuído apenas um endereço Ipv6 na interface externa do roteador. Quando o host local de uma empresa deseja se comunicar com o site IPv6, um pacote é enviado para a interface do seu respectivo gateway, o que dá origem à primeira etapa em que o roteador utiliza o túnel 6to4 para chegar ao destino. Assim, o pacote IPv6 é encapsulado dentro de um pacote IPv4 (protocolo 41). Na segunda etapa, o pacote é enviado até o site de destino com o prefixo 2002:C0A8:0A0A::/64 ( ) na origem. Na terceira etapa, o site de destino retorna o pacote para o site de origem com o IPv4 implícito no prefixo 2002:C0A8:0A0A::/64 para criar o pacote encapsulado (protocolo 41) destinado a , ou seja, a interface de trânsito do roteador da empresa e IPv6 de origem 2002:C0A8:100A:: equivalente ao IPv [4][7]. Figura 11 Túnel 6to4 entre domínios IPv6 com roteador relay [7]. 1. Na primeira etapa, um pacote IPv6 é enviado do cliente IPv6 para a interface do seu gateway, onde o roteador utiliza o túnel 6to4 para chegar a um relay público. Isso quer dizer que o pacote IPv6 é encapsulado dentro de um pacote IPv4 (protocolo 41) e assim, encaminhado a um relay mais próximo (destino ). 2. Na etapa dois, o relay encaminha o pacote até o destino com o prefixo 2002:C0A8:0A0A::/64 e o endereço na origem. 3. Na etapa três, o servidor retorna o pacote para o relay mais próximo, podendo ser o mesmo utilizado na transmissão, pois o prefixo 2002::/16 indica um túnel 6to4. 4. Na etapa quatro, o relay utiliza o IPv4 que está dentro do prefixo 2002:C0A8:0A0A::/64 para criar o pacote encapsulado (protocolo 41) destinado a , que é a interface do roteador da empresa.

6 4) Túnel 6rd Definido pela RFC 5569, e estabelecido de forma automática, o túnel 6rd (6 rapid deployment) foi desenvolvido por um ISP (Internet Server Provider) francês para prover acesso IPv6 aos seus clientes. O nome (6rd) se deu pelo fato da técnica ter sido desenvolvida em apenas 5 semanas, no ano de 2007 [4][8]. O túnel consiste na utilização de endereços IPv4 públicos para cada cliente e na utilização de gateways dentro da operadora, substituindo o papel do relay público na Internet. Esses gateways 6rd são na realidade relays 6to4 atualizados para a realidade da operadora, tornando essa solução mais segura, uma vez que o gateway fica sob o controle da própria operadora. É utilizado aqui o IPv6 com prefixo /32, sendo completado com os 32 bits do IPv4 público de cada cliente. Isso acaba gerando dois inconvenientes: O requisito mínimo para que cada cliente tenha um endereço IPv4 público devido à escassez de endereços. Por se tornar um IPv6 prefixo /64, os clientes não têm a possibilidade de criar sub-redes. A figura 12 ilustra um exemplo do túnel 6rd. 6) Túnel ISATAP Definido pela RFC 5214, o ISATAP (Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol) também possibilita o estabelecido do túnel de forma automática. O nome Intra-site se dá pelo fato de ser utilizado somente em redes locais (internas), sendo que não há necessidade de um relay mas sim a necessidade de um roteador de borda, conectado na Internet IPv6 e na rede interna IPv4 com endereçamento público ou privado[3][4]. A figura 14 ilustra a técnica de tunelamento ISATAP e a figura 15 mostra o formato dos endereços no ISATAP. Figura 14 Túnel ISATAP na rede IPv4 entre o cliente ISATAP e roteador ISATAP [3]. Figura 15 Formato dos endereços no ISATAP [3]. Figura 12 Exemplo de túnel 6rd [8]. 5) Túnel Teredo Desenvolvido pela Microsoft e definido pela RFC 4380, o tunelamento é feito de forma automática, provendo acesso aos usuários de seu sistema operacional à internet IPv6 através da internet IPv4. Possui prefixo reservado (2001:0000::/32), funcionando com servidores públicos na internet IPv4. Para estabelecer o túnel é necessário a negociação prévia com servidores Teredo. Após esta fase, o tráfego é encaminhado para relays públicos que trabalham com pilha dupla, possuindo acesso à internet IPv6. O diferencial de se utilizar o túnel Teredo é que seu funcionamento também é possível através do NAT, pois o sistema operacional se comunica com servidores Teredo na Internet por meio da porta UDP Os servidores públicos Teredo e os relays Teredo são dispositivos distintos. Devido a isso, o desempenho do Teredo é considerado ruim pelo tempo de estabelecimento do túnel, além de poder também ser bastante complexo, pelo fato da utilização do NAT. A figura 13 ilustra o processo de estabelecimento do túnel Teredo. Os campos de endereços do ISATAP são os seguintes: Prefixo Unicast (64 bits): Prefixo unicast IPv6 válido, podendo ser link-local ou global. ID IPv4 público ou privado (16 bits): Com endereço IPv4 público, esse campo tem o valor 200; com endereço privado, esse campo tem o valor 0. ID ISATAP (16 bits): Por ser o identificador do túnel, sempre terá o valor 5EFE. Endereço IPv4 (32 bits): Campo identificador do endereço do cliente ou roteador no formato IPv4. A seguir são descritas as formas de estabelecimento do túnel ISATAP, ilustradas nas figuras 16 a 18, considerando-se três situações: clientes na mesma sub-rede, clientes em subredes diferentes e clientes IPv6 com servidores puramente IPv6. Clientes ISATAP na mesma sub-rede Figura 13 Estabelecimento do túnel Teredo [3]. Figura 16 Comunicação entre hosts na mesma sub-rede com túnel ISATAP [3].

7 1. Clientes ISATAP 1 e 2 solicitam resolução de nomes ao servidor DNS. 2. Clientes ISATAP 1 e 2 recebem resposta do servidor DNS contendo o endereço IPv4 do roteador ISATAP. 3. Clientes ISATAP 1 e 2 enviam solicitação IPv4 de Router Solicitation (RS) ao roteador ISATAP. 4. Roteador responde a solicitação com informações que possibilitam os clientes ISATAP 1 e 2 configurarem interfaces virtuais endereçadas com ISATAP/IPv6. 5. Clientes ISATAP 1 e 2 se comunicam com pacotes IPv6, encaminhando aos seus endereços IPv4 de destino respectivos, encapsulado-os em IPv4 (utilizando o protocolo 41). Clientes ISATAP em sub-redes diferentes Figura 17 Comunicação de hosts ISATAP em sub-redes diferentes com túnel ISATAP [3]. 1. Cliente ISATAP 1 envia um pacote IPv6 ao cliente ISATAP 2, consultando uma tabela e enviando através de sua interface virtual ISATAP. Esse pacote é encapsulado, através do protocolo 41, em IPv4. O pacote tem seu destino ao roteador O roteador 1 ao receber o pacote, indentifica como sendo protocolo 41 e desencapsula-o. Vê que é necessário encaminhar esse pacote via IPv6 ao roteador 2 através do campo endereço de destino e da tabela de roteamento. 3. O roteador 2, ao receber o pacote IPv6, verifica a necessidade de encaminhá-lo ao cliente ISATAP 2. Sendo assim, o encapsula em IPv4 e o encaminha ao endereço IPv4 de destino cliente ISATAP 2, que recebe e desencapsula através da interface virtual ISATAP. 4. O cliente ISATAP 2 responde a solicitação encapsulando o pacote em IPv4 através do protocolo 41 e enviando na interface virtual ISATAP. 5. O roteador 2 recebe o pacote, vê que é um pacote utilizando o protocolo 41 e o desencapsula. Encaminha então esse pacote via IPv6 ao roteador 1 após consultar o campo endereço de destino em sua tabela de roteamento. 6. O roteador 1 recebe esse pacote IPv6 e verifica a necessidade de encaminhá-lo ao cliente ISATAP 1. Encapsula em IPv4 e o encaminha ao endereço de destino cliente ISATAP 1 que recebe e desencapsula através da interface virtual ISATAP. Cliente ISATAP IPv6 se comunicando com um servidor puramente IPv6. Figura 18 Comunicação entre cliente ISATAP IPv6 e servidor IPv6 [3]. 1. Para o cliente ISATAP IPv6 se comunicar com o servidor IPv6, o mesmo consulta em sua tabela de roteamento e determina que deve enviar o pacote através da interface virtual ISATAP. Encapsula o pacote em IPv4, utilizando o protocolo 41, e o envia ao endereço IPv4 do roteador ISATAP. 2. Ao receber o pacote IPv4, o mesmo desencapsula através da interface virtual ISATAP e o envia via rede IPv6 ao servidor IPv6. O processo de envio do pacote ao servidor IPv6 é definido após análise do endereço de destino e consulta na tabela de roteamento. 3. No processo de resposta, o servidor IPv6 consulta em sua tabela de roteamento e envia o pacote IPv6 através de seu gateway padrão. 4. Ao receber o pacote, o roteador ISATAP vê o endereço de destino e sua tabela de roteamento, definindo que encaminhar o pacote via rede IPv4 ao cliente ISATAP encapsulando em pacote IPv4. 5. O cliente ISATAP recebe o pacote de resposta, desencapsulando-o através da interface virtual ISATAP. 7) Túnel GRE (Generic Routing Encapsulation) Definido pela RFC 2784, o GRE é um túnel estático, utilizado para conectar redes IPv6 através de redes IPv4 [3][9][10]. A figura 19 ilustra a ideia básica do túnel GRE, sendo o processo de estabelecimento do túnel descrito na sequência. Figura 19 Exemplo de um Túnel GRE [9].

8 1. O pacote IPv6 é enviado do cliente A até o gateway. 2. Esse gateway, geralmente um roteador que trabalha com pilha dupla com o túnel GRE configurado previamente, verifica em sua tabela de roteamento que o endereço IPv6 de destino está associado ao túnel virtual GRE. 3. Nesse pacote são então inseridos os cabeçalhos IPv4 e GRE, e então é enviado ao destino IPv4. 4. O pacote, ao chegar ao roteador de borda de destino, que faz conexão GRE, é desencapsulado, retirando os cabeçalhos IPv4 e GRE, e então é encaminhado ao cliente B na outra rede IPv6. 5. A resposta segue o mesmo fluxo: no pacote IPv6 com dados de resposta são inseridos os cabeçalho IPv4 e GRE pelo roteador de borda. Ao chegar ao outro extremo do túnel GRE, o pacote é desencapsulado, retirando-se os cabeçalhos IPv4 e GRE, podendo então ser entregue ao remetente (cliente A). IV. CONCLUSÕES Com a realidade de esgotamento do protocolo IPv4, foi possível evidenciar a importância do protocolo IPv6 pela sua capacidade de acréscimo de endereços quase que infinitamente, além da otimização de diversas funcionalidades através de seu cabeçalho. Porém, com a utilização do IPv4 em praticamente todos os ambientes, um grande dilema surgiu: como fazer a substituição dessa versão do protocolo por uma nova, no caso o IPv6? Assim, diferentes formas de possibilitar não só a substituição, mas principalmente a coexistência entre essas duas versões do IP, têm sido apresentadas; coexistência sim, pois essa fase de transição não tem uma data limite. Comparando-se as características dessas diferentes técnicas, verifica-se que a técnica de pilha dupla apresenta maior simplicidade de implementação, sendo por isso a mais utilizada. Com relação às técnicas de tunelamento, apresentando menor complexidade, e às técnicas de tradução, já com maior complexidade, sob o ponto de vista de infraestrutura da rede, demandam maiores recursos dos dispositivos da rede, tais como roteadores, gateways, servidores, e até mesmo clientes finais. Observa-se assim que, ambas as técnicas apresentam vantagens e desvantagens, quando comparadas, e novas técnicas podem ainda ser apresentadas. Assim, quando necessária a escolha de uma ou mais dessas técnicas, deve aos administradores das redes fazer uma análise bastante criteriosa da relação custo/benefício de cada uma delas quando aplicadas às suas necessidades, tendo em vista não só a otimização dos custos em suas infraestruturas de rede, mas principalmente a melhoria no desempenho de suas redes e, mais importante, a satisfação de seus clientes. [2] TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores, 4ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, [3] MOREIRAS, Antonio Marcos, et al. IPv6 Básico. Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR NIC.br. São Paulo, Disponível em: < Acesso em: 23 fev [4] BRITO, Samuel Henrique Bucke. IPv6: O Novo Protocolo da Internet, 1ª ed. São Paulo: Novatec Editora, [5] EQUIPE IPV6.BR. Transição. Disponível em: < Acesso em: 23 fev [6] (on line) Choisir un fournisseur de tunnel IPv6. Disponível em: < Acesso em: 04 mar [7] (on line) Transition Mechanisms (IPv6) Part 2. Disponível em: < Acesso em: 04 mar [8] Huawei USG6000 Series & NGFW Module - Administrator Guide: 24 IPV6 Transition Technologies. Shenzhen: Huawei Technologies Co., Ltd., [9] Huawei Series Enterprise Routers Configuration Guide IP Service: IPV6 over IPv4 Tunnel Configuration. Shenzhen: Huawei Technologies Co., Ltd., [10] EQUIPE IPV6.BR. Laboratório IPv6: Aprenda na prática usando um emulador de redes. São Paulo: Novatec Editora, Daniel Mariano dos Santos Júnior nasceu em Campinas, SP, em 18 de agosto de Possui o título Engenheiro Eletricista com Ênfase em Telecomunicações (PUC, 2012). De 2004 a 2011 trabalhou na empresa NET, nas áreas de instalação de clientes a monitor de assistência técnica, na cidade de Campinas. Em 2012, foi contratado como engenheiro na empresa AsGa S/A, para iniciar as tratativas técnicas no departamento de suporte técnico que atua no atendimento ao cliente final, solucionando dúvidas e análise de rede. Tem conhecimentos nas seguintes tecnologias: PDH, SDH, DWDM, PTN, ETH, MPLS, GPON e GEPON pela empresa AsGa S/A. Em 2014 atuou como engenheiro de treinamento na empresa Huawei Technologies, no seguimento de Datacom (Switch, Router e Firewall) e Access Network (GPON e DSLAM). Em 2016 foi contratado pela empresa Furukawa para o departamento de suporte técnico nas linhas PDH, SDH, Conversores de meios, Switch, GPON, rádios UHF (LOS e NLOS) e SHF. Edson Josias Cruz Gimenez - graduação em Engenharia Elétrica pelo Instituto Nacional de Telecomunicações (1987), especialização em Informática Gerencial pela Faculdade de Administração e Informática (1994), especialização em Educação Matemática pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (1987) e mestrado em Telecomunicações pelo Instituto Nacional de Telecomunicações (2004). Professor titular do Inatel REFERÊNCIAS [1] EQUIPE IPV6.BR. Estatísticas: Previsão de esgotamento de endereços IPv4 nos RIR. Disponível em: < Acesso em: 23 fev