Estudo do Protocolo Ipv6.

Continuando a serie sobre trabalhos acadêmicos:

Estudo do Protocolo Ipv6.

Antônio Cláudio Costa Alfonso¹, Elielson Cauper Viana¹

Curso de tecnologia em redes de computadores – Faculdade do Pará 66.050.350 – Belém – Pará – Brasil.
claudio.alfonso@bol.com.br, elielsonviana@hotmail.com

Resumo. Este artigo apresenta de forma sucinta, um estudo sobre o conceito, funcionamento, características, vantagens e desvantagens do protocolo IPv6.

Abstract. This article presents in summary form, a study on the concept, operation, features, advantages and disadvantages of the IPv6 protocol.

1.Introdução

Desde sua criação, a Internet sempre foi vista como um mundo de pontas. Entretanto, ela teve a sua arquitetura alterada ao longo dos anos devido ao esgotamento dos endereços IP, porém, a importância e criticidade adquirida pela Internet para a sociedade, motivou o desenvolvimento de uma nova fase desse extraordinária infra-estrutura de serviços eletrônicos

Com as experiências acumuladas ao longo de mais de vinte anos de sua existência, a própria Internet mostrou de forma muito clara a nova direção a ser seguida no desenvolvimento de sua Próxima Geração. O IP versão 6.

Ele deveria ser mais rápido, mais seguro, móvel e auto-configurável. Hoje o IPv6 é sinônimo de inovação devido às suas características, que permitirão de agora em diante uma grande liberdade no desenvolvimento de novas tecnologias interconectadas, através da Próxima Geração da Internet.

2.O que é IPv6?

A Internet, desde sua concepção até os dias atuais, tem sido uma ferramenta de extrema importância para o mundo dos negócios, além de contribuir para diversos outros, como científico, educacional e entretenimento. Porém, com a sua capacidade de endereçamento comprometida com o esgotamento do IP versão 4, ela passou a ser vista como um recurso já velho e ultrapassada.

Com o desenvolvimento do IPv6, a Internet ganhou uma nova visão e se tornou a chave para a inovação tecnológica, com novos modelos e cenários possíveis devido ao aumento de capacidade de endereçamento. Em linhas gerais o novo protocolo da Internet permite:

- Mais Performance
- Maior Segurança
- Conectividade P2P real
- Auto-configuração
- Mobilidade com eficiência

Este novo cenário permite a criação de diversas aplicações e novos produtos com muito mais eficiência e custos menores que os atuais. Aplicações que variam desde adicionar funcionalidades a dispositivos móveis, Vídeo On-demand baseada em Multicast IPv6 (e-Television®), Voz sobre IPv6 (VoSix®) até novos mecanismos de VPN baseados em IPSec (SINC®).

De acordo com o surgimento de novos dispositivos que necessitam de uma conexão IP para maior aplicabilidade e liberdade, reforça-se cada vez mais como tendência, o uso da capacidade atual da Internet, tornando necessário visualizar os novos horizontes tecnológicos, que permita uma liberdade de escolha entre o presente e o futuro previsto.

Diversas empresas ao redor do mundo já estão prontas para oferecer novos produtos e serviços baseados na Próxima Geração da Internet e a sua empresa não pode ser diferente. Conheça o IP versão 6 e veja como ele pode ajudar a sua empresa.

3.Características

3.1. Endereçamento composto por 128 Bits

Devido à principal proposta do IPng, que era fornecer mais endereços para a Internet, o IPv6 foi elaborado inicialmente para usar 160 bits em sua composição, logo sendo alterado para 128 bits, devido a uma convenção adotada entre IETF e o IEEE, o EUI-64 (Extended Unique Interface). 

O EUI-64 altera o endereço MAC dos novos dispositivos de rede fabricados, de 48 bits para 64 bits, permitindo ao IPv6 utilizar 64 bits na identificação das redes e 64 bits na identificação dos hosts.

O número total de dispositivos conectados a Internet utilizando o IPv6 pode chegar a 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456.

3.2. Auto-Configuração

Em virtude da arquitetura da Internet e redes corporativas existentes hoje, uma das principais propostas de melhoria do IPv6 foi criar um mecanismo de auto-configuração, tornando a migração, administração e a implementação de novos dispositivos de rede mais fácil e menos trabalhosa.

3.3. Novo formato de endereço no IPv6

O endereço IPv6 é composto por 128 bits, agrupados em 16 bits que formam uma word e escrito no formato hexadecimal separado por dois pontos (:). Representados na seguinte forma:

x:x:x:x:x:x:x:x
Onde x representa o conjunto de 16 bits.

Endereço completo
fe80:0000:0000:0000:260:97ff:fefe:9ced

Endereço compactado
fe80:0:0:0:260:97ff:fefe:9ced
fe80::260:97ff:fefe:9ced

Localhost
::1

Não especificado
::

3.4. Simplificação no cabeçalho IPv6

O IPngWG, grupo responsável pela implementação do IPv6, verificou que alguns campos e funções do protocolo IPv4, executavam tarefas que não eram necessárias, tornando o trabalho do protocolo lento. Alguns campos foram removidos, outros renomeados e movidos de lugar e um outro adicionado.

O IPv6 já está em fase de utilização em muitos países da Europa e Ásia. Muitos governos estão dando incentivos fiscais, que é o caso do Japão e logo depois a Suécia, que deram isenção de impostos de 100% aos produtos que forem produzidos em seus países e que já estejam prontos para o novo padrão do protocolo de internet versão seis (IPv6). Na Europa o grupo de trabalho e administração das redes continentais, o RIPE junto com outras instituições como o 6Bone Europa, IPv6 Fórum e Kame no Japão, estimam que já foram gastos aproximadamente 200 bilhões de dólares, entre 1990 e 2000, em pesquisas e desenvolvimentos de formas de implementação e transição das redes IPv4 para Ipv6.

Nas Américas, o ARIN (América Registry Internet Number),  LACNIC (Latin American and Caribbean Internet Addresses Registry) e o LAC IPv6 TF(Latin América and Caribbean TaTaskorce IPv6) são as instituições responsáveis pela administração das redes continentais e já estão prontas para a venda dos blocos de endereços IPv6 para links de Internet.

Nos Estados Unidos, o NAv6TF (North American IPv6 Task Force), já está atuando diretamente com os diversos segmentos envolvidos na migração IPv6. Entretanto, em virtude de 68% dos endereços IPv4 estarem alocados na América do Norte, estima-se que as dificuldades encontradas no Estados Unidos sejam principalmente a falta de mão-de-obra especializada em tecnologia de redes e telecomunicações, tornando a migração um grande desafio para os norte-americanos até 2005.

No Brasil, o BR6BONE, filiado ao 6BONE europeu desde 1998, é uma instituição governamental que estuda e analisa o IPv6 para fins de pesquisas e aplicações governamentais. Grupos de trabalhos estão sendo formados para estudar as aplicações possíveis para o IPv6 no Brasil.

4.Comparativo entre os protocolos IPv4 e IPv6

Verificou-se que alguns campos e funções do protocolo IPv4 executavam tarefas que não eram necessárias.

Algumas diferenças entre os dois protocolos são evidentes quando são examinados os formatos dos cabeçalhos de ambos. Três diferenças bastante visíveis são:

- O tamanho do cabeçalho do IPv4 é variável devido as suas opções e campos de apoio. Já o tamanho do cabeçalho do IPv6 é fixo em 320 bits;
- O IPv4 apresenta 14 campos, enquanto o IPv6 apresenta apenas 8 campos. Cabe aqui ressaltar que, embora o cabeçalho do IPv4 apresente 14 campos, o mais comum é utilizarmos apenas 12 (o campo options – opções - raramente é utilizado e, em conseqüência, o campo preenchimento – padding - também não é utilizado);
- No campo de endereçamento do IPv4, tanto o endereço de origem (source address)

5.Endereçamento

Como já é de se supor, as mudanças no sistema de endereçamento é uma das inovações mais importantes do IPv6. Como já dito, este passa a ser de 128 bits (contra os 32 bits do IPv4). Teoricamente, o número de endereços pode chegar a 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, um valor absurdamente alto.

Graças a isso, determinados equipamentos poderão ter mais de um IP. Assim, será possível fazer com que certos serviços sejam executados simultaneamente numa mesma máquina e para cada um haverá uma conexão exclusiva.

Para o uso de mais de um IP em um mesmo dispositivo, foram criados os seguintes esquemas:
- Unicast: neste esquema, um determinado dispositivo pode ter mais de um endereço. Para tanto, tais endereços são divididos em grupos;
- Multicast: neste esquema, uma único dispositivo consegue identificar várias interfaces na rede, permitindo o envio individual de pacotes;
- Anycast: este tipo é uma variação do multicast, onde o endereço IP pode estar atribuído a mais de uma interface, ao invés de uma individual.

O endereço IP da versão 6 é composto por grupos de 16 bits em formato hexadecimal e separados por 2 pontos (:). Assim, o IP do InfoWester pode ser, por exemplo, fe80:0000:0000:0000:2601:97ff:fefe:9ced. Mas é importante salientar que é possível usar endereços compactados, ou seja, na prática, menores.

6.Migração do IPv4 para IPv6

Há pouco mais de um ano, a complementação das especificações IPv6 foi estimada em 70% e que já, no inicio de 97, os fabricantes de software começariam a desenvolver seus sistemas incluindo o novo protocolo.

Estima-se também que, a partir do inicio de 1998, começará o processo de migração do IPv4 para o IPv6, colocando-se em pratica as estrategias de transição. Tecnicamente, foram definidas varias delas:
Inicialmente, todos os servidores de nomes deverão ser migrados para suportar a nova representação IP e todas as modificações inerentes ao novo protocolo. Por exemplo, o registro DNS "A" do IPv4 passara' a ser "AAAA" no IPv6;
A estrategia principal exigida pelo grupo de trabalho IPv6 é a implementação do TCP/IP com pilha dupla (IPv6 e IPv4) nos hosts e roteadores da rede;

O IPv6 já possui representação de endereço prevendo sua utilização como mecanismo de transição;

Foi incluído um recurso para que pacotes IPv6 trafeguem em redes IPv4. Isso permite que dois hosts IPv6 se comuniquem através da infra-estrutura existente de roteadores (IPv4);
Também foi incluído mecanismo para que pacotes IPv4 trafeguem em redes puramente IPv6. Isso permitir á às organizações que não queiram fazer a transição, deixar suas redes IPv4 intactas, sem perder a conectividade com a Internet.

Há várias outras questões e observações sobre o processo de transição que devem ser consideradas como: planejamento de alocação de endereços, requisitos de software (sistemas operacionais e aplicativos), requisitos de hardware (memoria e CPU), velocidade dos links, recursos financeiros, etc. Todos estes fatores serão imprescindíveis para o exito de um plano de transição

7.QoS no IPv6

O serviço QoS – Quality of Service é tratado em IPv6 da mesma maneira que é tratado em IPv4, possuindo suporte por classe de serviço através do campo de tráfego e do modelo DiffServ - Differentiated Services. Entretanto, o cabeçalho IPv6 tem um novo campo chamado flow label, que pode conter um rótulo identificando um fluxo específico de dados. Desta forma, o nó fonte gera uma rota de fluxo com rótulo, disponibilizando QoS nesse caminho, onde cada roteador do caminho toma ações baseadas por esse rótulo.

8.Segurança

As especificações do IPv6 definiram dois mecanismos de seguranca: a autenticação de cabeçalho (authentication header, [RFC1826]) ou autenticação IP, e a segurança do encapsulamento IP (encrypted security payload, [RFC1827]).

A autenticação de cabeçalho assegura ao destinatário que os dados IP são realmente do remetente indicado no endereço de origem, e que o conteúdo foi entregue sem modificações A autenticação utiliza um algoritmo chamado MD5 (Message Digest 5), especificado em [RFC1828].

A seguranca do encapsulamento IP permite a autenticação dos dados encapsulados no pacote IP, através do algoritmo de criptografia DES (Data Encryption Standard) com chaves de 56 bits, definida em [RFC1829].

Os algoritmos de autenticação e criptografia citados acima utilizam o conceito de associação de seguranca entre o transmissor e o receptor. Assim, o transmissor e o receptor devem concordar com uma chave secreta e com outros parâmetros relacionados à seguranca, conhecidos apenas pelos membros da associação Para gerenciar as chaves provavelmente sera' utilizado o IKMP (Internet Key Management Protocol), desenvolvido pelo grupo de trabalho em Segurança IP.

9.Roteamento

O roteamento no IPv6 é quase idêntico ao roteamento no IPv4, exceto pelo fato de que os endereços são de 128 bits, ao invés dos 32 bits do IPv4. Com extensões muito claras, todos os algoritmos do IPv4 (OSPF, RIP, IDRP, ISIS, etc.) ainda pode ser usados.

O IPv6 inclui extensões de roteamento simplificadas que suportam nova funcionalidades poderosa, quais sejam:
Provider Selection: seleção de provedor, baseada em políticas, desempenho, custo, etc.

Host Mobility: roteamento até a localização atual do host, quando este pode se deslocar.
Auto-Readdressing: roteamento para um novo endereço.

A nova funcionalidade de roteamento é obtida criando seqüências de endereços IPv6 usando a opção Routing. Essa opção é usada por um equipamento de origem para listar um ou mais nós intermediários (ou grupos de nós) a serem visitados no caminho de destino de um pacote do protocolo. Esta função é muito similar em funcionalidade às opções Loose Source e Record Route do IPv4.

A fim fazer as seqüências de endereços uma função geral, os hosts IPv6 invertem, na maioria de casos, as rotas de um pacote recebido (se o pacote for autenticado com sucesso usando o cabeçalho de autenticação do IPv6) que contenha seqüências de endereços, a fim retornar o pacote ao equipamento de origem.

Esta aproximação é feita para permitir que as implementações do hosts IPv6 suporte, desde o princípio, o tratamento e inversão de rotas de origem. Esta é a chave para permitir que eles interoperem com os hosts que contém as novas funcionalidades, tais como a seleção de provedor ou endereços estendidos.

10.Considerações finais

Muitas das comparações entre os protocolos IPv4 e IPv6 se focam no tamanho dos endereços permitidos pelos dois (32 versus 128 bits). No entanto, como tem mostrado a experiência com o atual protocolo IPv4, não basta simplesmente aumentar a quantidade de endereços disponíveis. É necessário organizar o espaço de endereçamento de forma hierárquica, com o objetivo de prover a maior eficiência possível no roteamento.

Sem tal preocupação, o tamanho das tabelas de rotas da Internet se tornaria tão elevado, que não seria possível a expansão da rede. Com isso em mente, os projetistas do IPv6 tiveram como uma de suas principais preocupações criar um espaço de endereçamento que permitisse, eficientemente, o particionamento em uma hierarquia global de roteamento.

Os endereços IPv6 de produção podem ser obtidos junto aos Regional Internet Registries. No caso do Brasil, o RIR responsável pela distribuição de endereços é a ARIN ( http://www.arin.net ). O tamanho mínimo dos prefixos alocados é /35, o que torna o processo de alocação um tanto burocrático e cheio de exigências, uma vez que esse é considerado um bloco grande de endereços. Atualmente, não existem provedores nacionais, sendo inviável, portanto, a obtenção de blocos de endereços de menor escopo.


11.Referências

http://www.rnp.br/newsgen/9706/n2-1.html, 02/03/2009, ÁS 08:04h
http://www.ipv6dobrasil.com.br/index.php?id_pagina=3, 03/03/2009, ÁS 20:41h
http://www.infowester.com/printversion/ipv6.php, 03/03/2009, ás 20:55h
http://www.rnp.br/newsgen/0103/end_ipv6.html, 04/03/2009, ÁS 21:08h
http://cidao.com.br/portal/index.php?option=com_content&task=view&id=25
&Itemid=2, 04/03/2009, ÁS 20:45h
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialipv6/pagina_3.asp, 05/03/2009, ÀS 10:07h