IPv6 Protocolo Internet versão 6 Marcos Francisco Linhares, Domênico Sávio G. de Araújo Departamento de Engenharia de Telecomunicações Universidade Federal Fluminense (UFF-RJ) Resumo. IPv6 é um dos melhoramentos dos mais significativos protocolos da rede e da história da tecnologia. Crescerá rapidamente em sua infra-estrutura do IPv4 existente e impactará positivamente na sua rede. Lendo este artigo darar-lhe uma preparação para a etapa seguinte da evolução da tecnologia da Internet. Os esforços do desenvolvimento e da execução do produto IPv6 já são uma realidade em todo o mundo. IPv6 é projetado como uma etapa evolucionária do IPv4. É um incremento natural ao protocolo IPv4, pode ser instalado como um melhoramento normal do software na maioria dos dispositivos da Internet, e é interoperável com o atual IPv4. 1. Introdução Com milhões de usuários em todo o mundo dependendo da Internet como parte de seu ambiente de trabalho e forma de entretenimento, é de supor que a Internet seja uma instalação de produção completamente estável. Entre esses milhões de usuários existem grupos que interconectam suas redes e descobrem novos meios de aprimorar a tecnologia. Pesquisadores e engenheiros estão verificando e solucionando novos problemas de conexão de redes e melhorando os mecanismos básicos de acesso, mantendo a tecnologia sempre em evolução. A motivação Desde o surgimento da ARPANET como uma demanda do governo americano para desenvolver uma rede robusta para ligar as bases militares espalhadas pelos Estados Unidos até a rede mundial Internet tal como a conhecemos hoje existe uma diferença muito grande na motivação e necessidades. Nada mais natural que mudanças tenham que ser feitas nos protocolos que compõe sua arquitetura para se adequarem às novas necessidades. Talvez o grande motivador inicial para uma mudança na versão 4 do protocolo de redes da arquitetura, o IP Internet Protocol, tenha sido o crescimento de máquinas conectadas a Internet. O número de máquinas conectadas à rede cresceu de algumas centenas na ARPANET a um número literalmente inestimável, mas que pela própria forma de endereçamento do IPv4 não pode ultrapassar 2 32 (aproximadamente 4,3 bilhões) de hosts, sem contar os endereços reservados e o desperdício ocasionado pela sua má distribuição.
Outro problema sério consiste no crescimento das tabelas de roteamento, causado principalmente por uma divisão não-planejada dos endereços disponíveis, fruto do próprio crescimento desordenado da Internet. Aliado a esse problema de endereçamento e roteamento, novas necessidades surgiram como o tráfego de aplicações multimídia em tempo real, segurança para transações comerciais, mobilidade etc. A versão 4 do Internet Protocol (IPv4) fornece um mecanismo básico de comunicações interconectando redes do mundo todo. Esta versão permaneceu inalterada desde o seu início, final da década de 1970. A longa vida deste protocolo mostra que o projeto original é flexível e poderoso. Mas apesar de seu projeto sólido, o IPv4 está com seus dias contados. Quando o IPv4 foi projetado, um espaço de endereço de 32 bits era mais que o suficiente. Apenas algumas organizações usavam uma rede local e menos ainda dispunham de uma rede remota associada. Entretanto, hoje em dia, a maioria das organizações de médio porte dispõe de diversas redes locais e as grandes companhias têm uma rede remota associada. O atual espaço de endereço de 32 bits não irá suportar a demanda de anos de crescimento exponencial ininterrupto de hosts. Só para se ter uma idéia, em 1994, um novo host aparecia a cada 30 segundos, em média. O volume de tráfego na Internet aumentou mais rápido do que o número de redes. E hoje, diante de um mundo onde a imagem e o áudio contam muito para vender um produto, para fechamento de negócios nas organizações, como exemplo, novos aplicativos foram desenvolvidos para transferir imagens, vídeos e áudio em tempo real, pacotes de dados estes que geram mais tráfego que a transferência normal de pacotes de dados de texto. Em 1990 a IETF começou a trabalhar em uma nova versão do IP, capaz de impedir que os endereços fossem esgotados e de resolver um série de outros problemas, além de ser mais flexível e eficiente.[1] A IETF então convocou os interessados a apresentar suas propostas na RFC 1550. Depois de discutidas e revisadas, foi selecionada uma versão, agora chamada de SIPP (Simple Internet Protocol Plus), à qual foi atribuída a designação IPv6 [1]. O objetivo deste trabalho é mostrar em linhas gerais os principais pontos da nova versão do IP e fazer um comparativo entre o IPv4 e o IPv6, detalhando um pouco mais sobre o novo formato desse novo protocolo. A seção 2 mostra as diferenças entre os protocolo IPv4 e IPv6, a seção 3 vamos detalhar a estrutura do datagrama IPv6, já na seção 4, fala do cabeçalho de extensão. A seção 5, trata-se do endereçamento do IPv6, que muda bastante a forma de endereçar em relação ao IPv4. A seção 6, fala da transição do IPv4 para o IPv6, o que muda de uma rede para outra.
2. As diferenças entre IPv4 e IPv6 O protocolo IPv6 proposto, mantém muitas das características que contribuíram para o sucesso do IPv4. Os projetistas dotaram o IPv6 de basicamente as mesmas características do IPv4, com algumas modificações. O IPv6 introduz um novo formato de cabeçalho, mais enxuto que o anterior (com menos campos) com tamanho de 40 bytes. Essa mudança visa acelerar a entrega dos pacotes, uma vez que, diminui bastante o seu tempo de processamento nos roteadores. Abaixo pode-se observar o cabeçalho IPv4 e o IPv6: Figura 1 - Cabeçalho do IPv4 Figura 2 Cabeçalho do IPv6 Mas mesmo com tantas características semelhantes, o IPv6 muda a maioria dos detalhes do protocolo:[2] O IPv6 quadruplica o tamanho de um endereço IPv4. Seu tamanho passa de 32 para 128 bits. O novo tamanho de endereço de 128 bits resolve o problema de esgotamento do espaço de endereço, tornando disponível o acesso de 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 dispositivos a Internet.
O IPv6 usa um formato de cabeçalho de datagrama inteiramente novo e variável. A contrário do IPv4, que usa um cabeçalho de datagrama de tamanho fixo, onde todos os campos, exceto o de opções, ocupam um número fixo de octetos, o IPv6 usa um conjunto de cabeçalhos opcionais (cabeçalhos de extensão); IPv6 inclui novas opções que oferecem recursos adicionais não disponíveis no IPv4; IPv6 substitui a especificação de tipo de serviço do Ipv4 por um mecanismo que permite a pré-alocação de recursos de rede; Por fim, a mudança mais significativa no IPv6, talvez seja a capacidade de adaptação a mudanças no hardware de rede ou a novos aplicativos graças ao formato de seu cabeçalho completamente modular. O tamanho dos campos de endereço de origem e de destino foi aumentado para 16 octetos cada; As informações de fragmentação foram retiradas de campos fixos do cabeçalho básico, para um cabeçalho de extensão; O campo TEMPO DE VIDA foi substituído por um campo LIMITE DE PASSOS DA ROTA; O campo TIPO DE SERVIÇO foi substituído por um campo RÓTULO DE FLUXO; O campo PROTOCOLO foi substituído por um campo que especifica o tipo do próximo cabeçalho. Podemos notar que vários campos de um cabeçalho básico do IPv6 correspondem diretamente aos campos de um cabeçalho do IPv4, porém com algumas diferenças. Os campos que constituem o cabeçalho IPv6 são: [2]: - VERSION (4 bits) Versão do IP utilizada. No caso no IPv6, este campo vale 0110. O campo VERS que especifica o protocolo, no IPv4 tem o valor 4. - PRIORITY (Traffic Class) (8 bits) Indica a prioridade com a qual o pacote deve ser tratado. - PAYLOAD LENGTH (16 bits) Tamanho, em octetos, dos dados. O campo de comprimento de cabeçalho foi eliminado e o campo de comprimento de datagrama foi substituído por um campo COMPRIMENTO DO PAYLOAD; - NEXT HEADER (8 bits) Indica o tipo do possível cabeçalho de extensão (Extension Header) que segue o cabeçalho IPv6. Caso não haja, indica qual o
protocolo da próxima camada (transporte). Este campo substitui o protocolo do IPv4; - HOP LIMIT (8 bits) Antigo TTL (Time to live). Indica o número máximo de saltos. Esse campo é decrementado a cada passo e o pacote é descartado quando o seu valor chega a zero. - SOURCE ADDRESS (128 bits) Endereço fonte, ou de origem. - DESTINATION ADDRESS (128 bits) Endereço destino. Os campos Priority, também conhecido como Traffic Class, por outros autores, e Flow Label têm por finalidade facilitar a implementação de aplicações em tempo real e com Qualidade de Serviço (QoS). O campo Priority (Traffic Class) determina a prioridade que um pacote tem. Deve-se utilizar valores de 0 a 7 para dados, que podem sofrer atraso, e valores de 8 a 15 para aplicações multimídia em tempo real, que não devem sofrer atrasos. Já o campo Flow Label permite que dois hosts estabeleçam uma pseudoconexão com características próprias, possibilitando um tratamento diferenciado para diferentes fluxos. Esse campo pode inclusive servir para alocação de recursos nos roteadores tendo em vista Qualidade de Serviço. Estes campos citados acima serão melhores detalhados mais adiante, na Estrutura do Datagrama IPv6. Dentre os campos existentes no IPv4 que foram eliminados, dois que merecem destaque são o Header Checksum e os de controle de fragmentação. A função do campo Header Checksum era detectar erros no cabeçalho IPv4. Como os roteadores alteram o campo Time to live do cabeçalho IPv4, esses precisavam recalcular o Header Checksum antes de reenviá-lo, causando maior atraso. No IPv6 o tratamento de possíveis erros de transmissão (chegada de pacotes não endereçados ao host devido a erro no campo IP destino, por exemplo), foi jogado para as camadas de cima, assim como já acontecia no tratamento de erros dos dados, conhecidamente um serviço oferecido pela camada de transporte. Já o campo para controle de fragmentação sumiu pois se decidiu que pacotes não seriam mais fragmentados nos roteadores. A MTU do caminho é estabelecida num primeiro momento e deve então ser respeitada no decorrer de toda a comunicação. O problema que se apresenta na fragmentação ser feita unicamente na origem é que, apesar de raro, pode haver mudança de rota no meio de uma comunicação. Ambas mudanças têm claramente o objetivo de diminuir o tempo de processamento nos roteadores, garantindo assim um ganho de performance.
3. A Estrutura do Datagrama IPv6 Na figura 3, mostramos um formato geral de um datagrama IPv6, que tem seu formato diferente do datagrama IPv4. Um datagrama IPv6 tem um cabeçalho básico de tamanho fixo seguido de zero, ou mais cabeçalhos de extensão seguidos de dados. opcional Cabeçalho Básico Cabeçalho de Extensão 1... Cabeçalho de Extensão N DADOS Figura 3 Forma geral de um datagrama IPv6 com vários cabeçalhos. 3.1 Cabeçalho Básico A figura 4, mostra o conteúdo e o formato do cabeçalho básico do IPv6. 0 4 8 16 24 31 Version Traffic Class Flow Label Payload Lenght Next Header Hop Limit Source Address Destination Address Figura 4 Formato de cabeçalho básico de 40 octetos do IPv6 Nos próximos parágrafos para começarmos a nos familiarizar melhor com os campos do cabeçalho IPv6, teremos que entender como o IPv6 trabalha.
A figura 5 mostra uma visão geral do cabeçalho IPv6. Estes campos serão discutidos mais detalhados em cada parágrafo abaixo.[5] Version (4 bits) Traffic Class (1 byte) 6 Versão do protocolo. Usado para distinguir diferentes prioridades dos pacotes IPv6. Referência: RFC2474 para maiores informações. Flow Label (20 bits) Usado para seqüências de quadros de pacotes que requerem o mesmo tratamento para maior eficiência de processamento nos roteadores. Payload Lenght (2 bytes) Comprimento de dados acrescidos após cabeçalho do IPv6. Next Header (1 byte) Contém o número de protocolo ou um valor para a extensão do cabeçalho. Hop Limit (1 byte) Número de saltos. Decrementado de um a cada roteador. Source Address (16 bytes) Destination Address (16 bytes) Figura 5 Visão Geral dos campos do cabeçalho IPv6 Version (4 bits) Este é um campo de 4 bits e contém a versão do protocolo à qual o datagrama pertence. Incluindo-se a versão do IP em cada datagrama, é possível verificar a transição entre as versões. A transição entre o IPv4 e o IPv6 já acontece a anos e não existe previsão de término[1]. No caso do IPv6, é o número 6. A versão 5 não poderia ser usada porque já havia sido atribuída para um protocolo experimental (ST2, RFC 1819).[5] Traffic Class (1 byte) Este campo substitui o campo tipo de serviço em IPv4. Este campo facilita a manipulação de dados em tempo real e de todos os outros dados que requererem uma manipulação especial. Este campo pode ser usado por roteadores para identificar e distinguir entre classes ou prioridades diferentes dos pacotes IPv6. Havia um campo destinado a esse propósito no na versão anterior do IP, mas ele só foi implementado esporadicamente por roteadores. Agora estão sendo realizadas experiências para definir a melhor maneira de usá-lo para transmissão multimídia.[1] A RFC 2474, Definition of Differentiated
Services Field (DS Field) (Definição do Campo de Serviços Diferenciados DS), no cabeçalho do IPv4 e do IPv6 explica como o campo Classe de Tráfego (Traffic Class) no IPv6 pode ser usado.[5] Flow Label (20 bits) Rótulo de Fluxo Este campo distingue os pacotes que requerem o mesmo tratamento, a fim de facilitar a manipulação do tráfego em tempo real, permitindo que uma origem e um destino configurem uma pseudoconexão com propriedades e necessidades específicas, como, por exemplo, reserva de largura de banda. O mecanismo funciona da seguinte forma: Um host enviador pode rotular seqüências de pacotes com um conjunto de opções. Roteadores mantêm a trilha do fluxo e pode processar pacotes pertencendo ao mesmo fluxo mais eficientemente, uma vez que, não é necessário reprocessar cada cabeçalho do pacote. Um fluxo é identificado unicamente pelo rótulo do fluxo (Flow Label), pelo endereço de origem e pelo endereço de destino. Cada fluxo é designado pelo endereço de origem, pelo endereço de destino e pelo número de fluxo. Portanto pode haver muitos fluxos ativos ao mesmo tempo entre um determinado par de endereços IP, ou diferentes pares de endereços IP com o mesmo número de fluxo (que são escolhidos ao acaso). Desta forma, quando dois fluxos enviados por diferentes hosts e com o mesmo número de fluxo, passarem pelo mesmo roteador, este será capaz de distinguilos usando os endereços de origem e de destino.[1] Nota: o uso do campo rótulo de fluxo, - Flow Label field, é experimental e ainda está em discussões na IETF.[5][1] Payload Length (2 Bytes) Comprimento do Payload Este campo especifica o payload - o comprimento de dados carregado após o cabeçalho do IP. O cálculo na versão IPv6 é diferente do realizado na IPv4. O campo Comprimento (Length Field), no IPv4 inclui o comprimento do cabeçalho do IPv4, enquanto que o campo Comprimento do Payload no IPv6 contém somente dados que acompanham o cabeçalho do IPv6. Cabeçalhos de extensão são considerados parte do payload e são por isso incluídos no cálculo. O fato que o campo comprimento do payload ter 2 Bytes limita o pacote máximo para o tamanho de 64 kb. IPv6 tem um cabeçalho de extensão, chamados de Jumbogram, que suporta pacotes de dimensões maiores, se necessário. Jumbogram são relevantes somente quando os nós IPv6 são tachados para links que tem um link de MTU maior que 64KB. Jumbogram está especificado na RFC 2675.[5] Next Header (1 Byte) Próximo Cabeçalho No IPv4, este campo é o campo do Tipo de Protocolo. Foi redefinido no IPv6 para refletir a nova organização dos pacotes IP. Se o próximo cabeçalho é
UDP ou TCP, este campo conterá o mesmo número do protocolo como no IPv4 por exemplo, número 6 para o protocolo TCP ou 17 para UDP. Mas se cabeçalho de Extensão é usado com IPv6, este campo contém o tipo do próximo cabeçalho de extensão ou o nome do protocolo. A tabela 1 lista os possíveis valores para esse campo. Valor Descrição 0 No cabeçalho IPv4: reservado e não usado No cabeçalho IPv6: pertence ao cabeçalho opcional passo a passo, - Hop-by-Hop Option Header follwing 1 Protocolo de Controle de Mensagem da Internet (ICMPv4) suporta IPv4 2 Protocolo de Gerência de Grupo da Internet (IGMPv4) suporta IPv4 4 IP in IP (encapsulamento) 6 TCP 8 Protocolo de Gateway Exterior (EGP) 9 IGP (usado pela Cisco para seu IGRP) 17 UDP 41 IPv6 43 Cabeçalho roteado Routing header 44 Cabeçalho fragmentado Fragmentation header 45 Protocolo de Roteamento Interdomínio (IDRP) 46 Protocolo Reservado Resource Reservation Protocol (RSVP) 50 Encrypted Security Payload header 51 Cabeçalho de Autenticação Authentication header 58 ICMPv6 59 Nenhum Próximo Cabeçalho para IPv6, - No Next Header for IPv6 60 Cabeçalho de destino opcional, - Destination Options header 88 EIGRP 89 OSPF 108 Protocolo de Compressão do Payload IP, - IP Payload Compression Protocol 115 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP) 132 Stream Control Transmission Protocol (SCTP) 134-254 Não acessado 255 Reservado Tabela 1 Valores do campo Próximo Cabeçalho (Next Header) Nota: a lista completa do número dos protocolos pode ser encontrada no site da IANA, http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers..[5]
Hop Limit (1 Byte) O campo LIMITE DE PASSOS DA ROTA (HOP LIMIT) no IPv6 correspondente ao campo TEMPO DE VIDA (TIME TO LIVE) do IPv4 que interpreta um tempo de vida como uma combinação de contagem de passos da rota e do tempo máximo, no IPv6 ele interpreta o valor atribuindo limite estrito ao número máximo de passos da rota que um datagrama pode fazer antes de ser descartado. [5][1] Source Address (16 Bytes) Endereço de Origem Este campo contém o endereço IP de 16 bytes do host originador. Destination Address (16 Bytes) Endereço de Destino Este campo contém o endereço IP de 16 bytes do host de destino. 4. Cabeçalhos de Extensão. Para ser totalmente geral, flexível e eficiente, o IPv6 deve incluir mecanismos a fim de aceitar funções como fragmentação, roteamento de origem e autenticação. Entretanto, a opção por alocar campos fixos no cabeçalho de datagrama para todos os mecanismos não é eficaz, porque a maioria dos datagramas não usa todos os campos. Então a idéia é, além do cabeçalho básico fixo, o IPv6 ocasionalmente, utilizar o conceito de cabeçalhos de extensão(opcional), que foram criados com a finalidade de oferecer informações extras. Assim, o transmissor pode optar em quais cabeçalhos de extensão incluir em um determinado datagrama e quais omitir. Analisar um datagrama do IPv6 que tenha apenas um cabeçalho básico e dados é tão eficiente quanto analisar um datagrama do IPv4, e muitas vezes, os roteadores intermediários raramente precisam processar todos os cabeçalhos de extensão. Atualmente, existem 6 tipos de cabeçalhos de extensão definidos, mostrados na figura 9. Todos os cabeçalhos são opcionais, mais se houver, eles terão de aparecer logo após o do cabeçalho fixo, e caso exista mais de um, eles terão de aparecer de preferência na ordem listada. Alguns desses cabeçalhos têm formato fixo; outros contém um número variável de campos de comprimento. Nesses casos, cada item é codificado com parâmetros (Type, Lenght, Value). Type é um campo de 1 byte que identifica a opção, Lenght também é um campo de 1 byte que identifica o tamanho do valor, e Value contém todas as informações obrigatórias com no máximo 255 bytes. [1]
Cabeçalho de Extensão Hop-by-hop Options Destination Options Routing Fragmentation Autentication Encrypetd Securit Payload Descrição Informações diversas para os roteadores. Informações adicionais para o destino. Lista parcial de roteadores a visitar. Gerenciamento de fragmentos de datagramas. Verificar identidade do transmissor. Informações sobre o conteúdo Criptografado. Tabela 2 Tipos de cabeçalhos de extensão. Cada cabeçalho básico e de extensão contém um campo PRÓXIMO CABEÇALHO. O software em roteadores que precisa processar o datagrama deve usar o valor no campo PRÓXIMO CABEÇALHO de cada cabeçalho, para analisar o datagrama. [2] A figura 6 mostra os campos PRÓXIMO CABEÇALHO de três datagramas que contém zero, um e dois cabeçalhos de extensão. [2] Cabeçalho Básico PRÓXIMO=TCP (a) Segmento TCP Cabeçalho Básico PRÓXIMO=ROTA Cabeçalho de Rota PRÓXIMO=TCP (b) Segmento TCP Cabeçalho Básico Cabeçalho de Rota Cabeçalho de Autoridade PRÓXIMO=ROTA PRÓXIMO=AUTORIDADE PRÓXIMO=TCP (c) Segmento TCP Figura 6 (a) apenas um cabeçalho básico; (b) um cabeçalho básico e um de extensão; (c) um cabeçalho básico e dois de extensão. Outra novidade na versão 6 do IP é forma de fragmentação dos pacotes. Como o IPv4, o IPv6 planeja para que o destino final execute a remontagem do datagrama. O que difere nas duas versões é a fragmentação. O IPv4 requer que um roteador intermediário fragmente qualquer datagrama que seja grande demais para a MTU da rede a qual ela precise viajar. No IPv6, a fragmentação está restrita a própria origem. Antes de enviar tráfego, uma origem executa uma técnica de Descoberta de Caminho MTU para identificar a MTU mínima ao longo do caminho até o destino. Antes de enviar um datagrama, a origem o fragmenta de tal modo que cada fragmento seja menor do que a MTU mínima exigida em todo o caminho. Quando a fragmentação é necessária, a origem insere um cabeçalho de extensão após cada cabeçalho básico de cada fragmento. [2] A figura 7 mostra o conteúdo do cabeçalho de extensão de fragmento.
PRÓXIMO CABEÇALHO RESERVADO DESLOCAMENTO DE FRAGMENTO MF IDENTIFICAÇÃO DO DATAGRAMA Figura 7 Campos do cabeçalho Fragmentação 5. Endereçamento Uma das maiores vantagens apresentadas pelo IPv6 é o fato de o endereçamento ser feito com 128 bits, em oposição aos 32 bits utilizados no IPv4. Isto resolve o problema de falta de endereços, pois com 128 bits é possível endereçar um total de 2 128 (aproximadamente 3,4 x 10 38 ) hosts, a menos dos endereços reservados. Isto significa, por exemplo, que supondo uma população de 10 bilhões (10 10 ) de pessoas, há 3,4 x 10 28 endereços para cada habitante do planeta. Podemos perceber então que 128 bits nos fornecem um número de endereços mais do que suficiente para as próximas décadas. Esta grande quantidade de endereços possibilita que esses sejam agregados de acordo com a topologia da rede, utilizando parâmetros como posição geográfica, provedor de acesso, corporação entre outras. Dessa forma, as tabelas de roteamento tendem a diminuir, agilizando o roteamento. Uma outra vantagem é viabilizar o tratamento do problema da mobilidade, tal como ele é tratado atualmente. Um endereço fixo (home address) é atribuído para o nó móvel na sua rede padrão e outros endereços são fornecidos provisoriamente para cada rede visitada. Isso também requer uma quantidade de endereços bem maior do que atualmente o Ipv4 pode oferecer. 5.1 Notação: A notação escolhida para representar um endereço IPv6 consiste de agrupar os 128 bits em oito grupos de 16 bits. Cada grupo é representado por números hexadecimais de quatro algarismos, sendo os grupos separados entre si pelo símbolo de dois pontos (":"). Assim, um possível endereço IPv6 é: FEDC:0034:0000:0000:0000:0012:0ABC:00FF É de se esperar que, principalmente no início da utilização deste protocolo, muitos dos bits dos endereços apresentem valor zero, gerando algarismos '0' no endereço. Convencionou-se então que, dentro de um mesmo grupo, zeros à direita podem ser eliminados. O endereço apresentado acima ficaria então FEDC:34:0:0:0:12:ABC:FF.
No entanto, alguns grupos consecutivos podem vir a ser constituídos apenas por zeros. Quando isto ocorrer, estes grupos podem ser substituídos por "::". Assim, o exemplo ficaria FEDC:34::12:ABC:FF. Quanto aos endereços IPv4, estes continuarão válidos. A versão IPv6 desses endereços será obtida completando todos os 96 bits à esquerda dos 32 bits do endereço IPv4 com '0'.. A notação utilizada atualmente poderá ser mantida. Assim, um endereço IPv4 e o seu equivalente IPv6 são: 146.164.47.129 0:0:0:0:0:0:146.164.47.129 ou ::146.164.47.129 5.2 TIPOS DE ENDEREÇO: Este protocolo apresenta três tipos de endereço: unicast, multicast e anycast. O tipo Broadcast foi eliminado pois se trata de um caso particular de multicast. O unicast é o novo nome que se deu ao endereçamento ponto-a-ponto tradicional. Um pacote destinado a um endereço unicast é entregue apenas àquela interface que possui o endereço especificado. O multicast é um tipo de endereçamento que pode ser acrescentado ao IPv4, mas que já é nativo no IPv6. Um pacote destinado a um endereço multicast é entregue a todas as interfaces que fazem parte daquele grupo de endereços. O IPv6 não usa os termos difusão (broadcast) ou difusão direta para se referir à entrega a todos os computadores de uma rede física ou sub-rede lógica IP. Em vez disso, usa o termo multicast e trata difusão como uma forma especial de multicast. O anycast é um novo tipo de endereçamento, que envia o pacote a um de vários servidores especificados por dado endereço anycast. O sistema de roteamento entrega o pacote ao servidor mais próximo, de acordo com o custo de sua rota. Isto é interessante, por exemplo, para servidores DNS. 5.3 Atribuição do espaço de endereço do IPv6 proposto: A questão de como compartilhar o espaço de endereço tem gerado muita polêmica. Há dois pontos centrais: como gerenciar a atribuição de endereços e como mapear os endereços em rotas. O primeiro ponto focaliza o problema prático de delinear uma hierarquia de autoridade. Ao contrário da Internet atual, que usa uma hierarquia de 2 níveis (prefixo de rede e sufixo de host), o grande espaço de endereço no IPv6 permite uma hierarquia de vários níveis ou várias hierarquias. O segundo ponto focaliza a eficácia computacional.
O grande espaço de endereçamento possibilita a redução das tabelas de roteamento, desde que a divisão dos endereços seja feita de forma inteligente. A tabela 3 abaixo mostra uma proposta de atribuição de classes de endereços para o IPv6: Prefixo básico Tipo de endereço Parte do espaço de end. 0000 0000 Reservado (compatível IPv4) 1/256 0000 0001 Reservado 1/256 0000 001 0000 010 Endereços NSAP Endereços IPX 1/128 1/128 0000 011 Reservado 1/128 0000 110 Reservado 1/128 0000 100 Reservado 1/128 0000 101 Reservado 1/128 0000 110 Reservado 1/128 0000 111 Reservado 1/128 0001 Reservado 1/16 001 Reservado 1/8 010 Provedor unicast atribuído 1/8 011 Reservado 1/8 100 Reservado para Geográfico 1/8 101 Reservado 1/8 110 Reservado 1/8 1110 Reservado 1/16 1111 0 Reservado 1/32 1111 10 Reservado 1/64 1111 110 Reservado 1/128 1111 1110 Disponível para uso local 1/256 1111 1111 Usado para multicast 1/256 Tabela 3 - Tabela extraída de COMER, Douglas [1995], Internetworking with TCP/IP Mais de 72% do espaço foi reservado para uso futuro, sem incluir a seção reservada para endereços geográficos. Embora o prefixo 0000 0000 tenha o rótulo reservado, os projetistas planejam usar nessa seção uma parte de endereços para codificar endereços de IPv4. Em particular, qualquer endereço que comece com 80 bits zeros seguidos de 16 bits um ou 16 bits zero contém um endereço de IPv4 nos 32 bits de ordem baixa. Abaixo, uma proposta de hierarquia para endereçamento baseada nos provedores:
Figura 8 Proposta de hierarquia de endereçamento IPv6 6. TRANSIÇÃO: IPV4 IPV6 A palavra chave na transição entre as duas versões do protocolo IP é interoperação. As duas versões devem poder se comunicar entre si sem problemas já que não se pode fazer a mudança do protocolo em todos os hosts da Internet de uma só vez. Para permitir a sua intercomunicação, dois mecanismos foram trabalhados: Dual-stack: Estabelece que nós IPv6 devem ter internamente as duas pilhas TCP/IP, a da versão 6 e a da versão 4. Ao receber um pacote, decide qual a pilha processará o datagrama. Da mesma forma que dependendo com quem queira se comunicar, utiliza uma das duas pilhas para processar o pacote a ser enviado. Esse mecanismo permite que nós IPv6 se comuniquem com nós IPv4 e realizem roteamento de pacotes IPv4. Conversor: Ao invés de ter implementado os dois protocolos, um host pode se utilizar um conversor para se comunicar com outro host, que não rode a mesma versão só protocolo IP que a sua. Nesse caso, por exemplo, um computador IPv6 gera um datagrama que contenha a codificação IPv6 do endereço destino IPv4 e manda para o conversor, que converte o datagrama para IPv4 e envia para o destino. O destino responde em IPv4 também para o conversor, que faz o contrário, traduzindo o datagrama para IPv6 e o reenvia para o destino final. Esse método poderia falhar visto que os protocolos de camadas mais altas verificam a integridade do endereço IP. Em particular, o TCP e o UDP fazem uma soma de verificação que inclui os endereços IP de origem e de destino. Assim a mudança de tais endereços poderia alterar esse valor, comprometendo a integridade aos olhos do TCP ou do UDP. Entretanto, a codificação escolhida para mapear os endereços IPv4 em IPv6 não altera essa soma de verificação, enganando-a. Um outro problema seria a necessidade de enviar pacotes IPv6 por uma rede IPv4. Nesse caso, os roteadores de borda fariam um tunelamento do IPv6 sob o IPv4, como explicado abaixo.
Tunneling: esse mecanismo consiste em transmitir um datagrama IPv6 como parte de dados de um datagrama IPv4, a fim de que dois nós IPv6 possam se comunicar através de uma rede que só suporte IPv4. A rede IPv4 é vista como um túnel e o endereço IPv4 do nó da outra extremidade deste túnel consta como destino do datagrama IPv4. Neste nó, o cabeçalho IPv4 é retirado e o pacote IPv6 volta a trafegar normalmente a seu destino. Os nós das duas extremidades do túnel devem, obviamente, ser capazes de falar IPv4 e IPv6 já que têm uma interface ligada a uma rede IPv4 e outra ligada a uma rede IPv6. Figura 9 Exemplo de interoperabilidade de redes IPv6 e IPv4 7. Conclusão Um esforço para definir a próxima geração do Internet Protocol (IPng) tem produzido muitas propostas e discussões. Em consenso a proposta conhecida como Simple IP Plus foi eleita como a nova versão do IPv4, conhecido como IPv6. O IPv6 mantém muitos conceitos básicos do IPv4, porém seu formato é completamente diferente. A nova versão do IP utiliza o conceito de cabeçalho básico e fixo e cabeçalhos de extensão, dando agilidade ao protocolo. Além disso, com um comprimento de 128 bits, IPv6 resolve o problema de esgotamento do espaço de endereço, e restringindo a fragmentação a origem, não exige recursos desnecessários nos nós intermediários da conexão. Constantemente são mantidos esforços para manter a tecnologia de transmissão de dados através da Internet em evolução para atender a expectativa da convergência dos serviços de voz, vídeo e dados em um único nó da rede, e esta nova versão do IP foca na otimização do protocolo a garantia para atender a viabilidade de todos esses serviços. O IPv6 é uma evolução natural de um já antigo protocolo, criado para um cenário específico diferente de onde vem sendo usado ultimamente. Surge então a necessidade de adaptá-lo para que seja capaz de responder às novas necessidades, e algumas novas funcionalidades a serem implementadas na camada de rede. O protocolo está condizente com a tendência mundial da Internet de simplificar cada vez mais todo o processamentos grandes backbones, a fim de agilizar a
comunicação entre os hosts, cabendo a estes então todos os serviços que exigem mais processamento, que passam a ser implementados então nas camadas superiores. A implementação dos cabeçalhos de extensão, além de contribuir com essa agilidade já que permite implementar determinados serviços apenas quando necessário diminuindo overhead desnecessários, dá grande flexibilidade e provavelmente longevidade ao novo protocolo, pois permite que novos serviços sejam implementados na camada de rede sem a necessidade de se alterar todo o protocolo. Por fim, apesar de sua especificação estar completa e consolidada (inclusive com uma RFC de revisão 3 anos após a primeira especificação), a Internet ainda está implementada usando IPv4. Isso ocorre principalmente pelo custo que essa mudança acarretaria sem um fator motivador forte o suficiente para impulsioná-la. Isso se deve principalmente às soluções de contorno (uso de endereços falsos através do NAT) dadas ao problema de esgotamento de endereços. O mais provável é que em algum momento essa mudança seja forçada pelos responsáveis dos grandes backbones da Internet através de incentivos como a priorização dos pacotes utilizando o novo protocolo. Referências Bibliográficas [1] TANENBAUM, Andrew S. - Redes de Computadores Tradução de Computer Networks - 4 Edição Elsevier 2003 - ISBN 85-352-1185-3 [2] COMER, Douglas E. Interligação em Rede com TCP/IP - Tradução de Intenetworking with TCP/IP Campus - Rio de Janeiro, 1998 - ISBN 85-352- 0270-6. [3] FERREIRA, Rubem E. Linux Guia do Administrador do Sistema - Novatec Editora Ltda. [4] KLENSIN, John C., A Policy Look at IPv6: A Tutorial Paper, Workshop Document WSIPv6-3, 16 April 2002. [5] O REILLY, Silva Hagen, Integrating IPv6 into Your IPv4 Network IPv6 - ISBN: 0-596-00-125-8 Sites consultados: www.cisco.com www.ipv6forum.org www.ipv6dobrasil.com.br www.ietf.org