Visita Encydia-Wikilingue.com

IPv6

ipv6 - Wikilingue - Encydia

O protocolo Internet versão 6 (IPv6) é uma nova versão de IP (Internet Protocol), definida no RFC 2460 e desenhada para substituir à versão 4 (IPv4) RFC 791, que actualmente este implementado na grande mayoria de dispositivos que acedem a Internet.

Desenhado por Steve Deering de Xerox PARC e Craig Mudge, IPv6 está destinado a substituir a IPv4 , cujo limite no número de direcções de rede admissíveis está a começar a restringir o crescimento de Internet e seu uso, especialmente na China, Índia, e outros países asiáticos densamente povoados. Mas o novo regular melhorará o serviço globalmente; por exemplo, proporcionará a futuras celas telefónicas e dispositivos móveis suas direcções próprias e permanentes. Calcula-se que, actualmente, as duas terceiras partes das direcções que oferece IPv4 já estão atribuídas[cita requerida].

A princípios de 2010, ficavam menos de 10% de IPs sem atribuir.[1]


IPv4 possibilita 4.294.967.296 (232) direcções de rede diferentes, um número inadequado para dar uma direcção à cada pessoa do planeta, e muito menos à cada veículo, telefone, PDA, etcétera. Em mudança, IPv6 admite 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 (2128 ou 340 sixtillones de direcções) —cerca de 3.4 × 1020 (340 trillones de direcções) pela cada polegada quadrada (6.7 × 1017 ou 670 mil biliões de direcções/mm2) da superfície da Terra.

Outra via para a popularización do protocolo é a adopção deste por parte de instituições. O governo dos Estados Unidos ordenou o despliegue de IPv6 por todas suas agências federais no ano 2008[2]

Conteúdo

Motivação e origens

A primeira versão usada publicamente do protocolo Internet, a versão 4 (IPv4), provee um espaço de direcções de aproximadamente quatro mil milhões de direcções (232). Isto se considerou suficiente nas etapas iniciais de desenho da Internet, quando não se antecipou o crescimento explosivo e a proliferación mundial das redes que ocorreu depois.

Durante a primeira década de operação da Internet baseada em TCP/IP, a fins dos 80s, fez-se aparente que se precisava desenvolver métodos para conservar o espaço de direcções. A princípios dos 90s, inclusive após a introdução do redesenho de redes sem classe, fez-se claro que não seria suficiente para prevenir o agotamiento das direcções IPv4 e que se precisavam mudanças adicionais. A começos de 1992, circulavam várias propostas de sistemas e no final de 1992, a IETF anunciou o chamado para white papers (RFC 1550) e a criação dos grupos de trabalho de "IP de próxima geração" ("IP Next Generation") ou (IPng).

IPng foi proposto pela Internet Engineering Task Force (IETF) o 25 de julho de 1994 , com a formação de vários grupos de trabalho IPng. Até 1996, publicaram-se vários RFCs definindo IPv6, começando com o RFC 2460.

A discussão técnica, o desenvolvimento e introdução de IPv6 não foi sem controvérsia. Inclusive o desenho tem sido criticado pela falta de interoperabilidade com IPv4 e outros aspectos, por exemplo pelo cientista da computação D. J. Bernstein[cita requerida].

Acidentalmente, IPng não pôde usar a versão número 5 (IPv5) como sucessor de IPv4, já que esta tinha sido atribuída a um protocolo experimental orientado ao fluxo de streaming que tentava suportar voz, video e audio.

Espera-se amplamente que IPv4 seja suportado em conjunto com IPv6 no futuro próximo. Os nós sozinho-IPv4 não são capazes de se comunicar directamente com os nós IPv6, e precisarão ajuda de um intermediário; veja Mecanismos de Transição mais adiante.

Mudanças e novas características

Em muitos aspectos, IPv6 é uma extensão conservadora de IPv4. A maioria dos protocolos de transporte -e aplicação- precisam poucos ou nenhuma mudança para operar sobre IPv6; as excepções são os protocolos de aplicação que integram direcções de capa de rede, como FTP ou NTPv3.

IPv6 especifica um novo formato de pacote, desenhado para minimizar o processamento do encabeçado de pacotes. Como as cabeceiras dos pacotes IPv4 e IPv6 são significativamente diferentes, os dois protocolos não são interoperables.


Alguns das mudanças de IPv4 a IPv6 mais relevantes são:

Capacidade estendida de direccionamiento

Erro ao criar miniatura:
Uma ilustração de uma direcção IP (versão 6), em hexadecimal e binário.

O interesse dos desenhadores era que direcções mais longas permitem uma entrega hierárquica, sistémica e em definitiva melhor das direcções e uma eficiente agregación de rotas. Com IPv4, despregaram-se complexas técnicas de Classless Interdomain Routing (CIDR) para utilizar de melhor maneira o pequeno espaço de direcções. O esforço requerido para reassociar a numeração de uma rede existente com prefixos de rotas diferentes é muito grande, como se discute em RFC 2071 e RFC 2072. No entanto, com IPv6, mudando o prefixo anunciado por uns poucos routers é possível em princípio reassociar a numeração de toda a rede, já que os identificadores de nós (os 64 bits menos significativos da direcção) podem ser auto-configurados independentemente por um nó.

O tamanho de uma subred em IPv6 é de 264 (máscara de subred de 64-bit), o quadrado do tamanho da Internet IPv4 inteira. Assim, as taxas de utilização do espaço de direcções será provavelmente menor em IPv6, mas a administração das redes e o ruteo serão mais eficientes devido às decisões de desenho inherentes ao maior tamanho das subredes e a agregación hierárquica de rotas.

Autoconfiguración de direcções livres de estado

Os nós IPv6 podem configurar-se a si mesmos automaticamente quando são conectados a uma rede ruteada em IPv6 usando as mensagens de descoberta de routers de ICMPv6 . A primeira vez que são conectados a uma rede, o nó envia uma solicitação de router de link-local usando multicast (router solicitacion) pedindo os parámetros de configuração; e se os routers estão configurados para isto, responderão este requerimiento com um "anúncio de router" (router advertisement) que contém os parámetros de configuração de capa de rede.

Se a autoconfiguración de direcções livres de estado não é adequada para uma aplicação, é possível utilizar Dynamic Host Configuration Protocol para IPv6 (DHCPv6) ou bem os nós podem ser configurados em forma estática.

Os routers apresentam um caso especial de requerimientos para a configuração de direcções, já que muitas vezes são a fonte para informação de autoconfiguración, como anúncios de prefixos de rede e anúncios de router. A configuração sem estado para routers consegue-se com um protocolo especial de renumeração de routers.

Multicast

Multicast, a habilidade de enviar um pacote único a destinos múltiplos é parte da especificação baseie de IPv6. Isto é diferente a IPv4, onde é opcional (ainda que usualmente implementado).

IPv6 não implementa broadcast, que é a habilidade de enviar um pacote a todos os nós do enlace conectado. O mesmo efeito pode conseguir-se enviando um pacote ao grupo de multicast de enlace-local todos os nós (all hosts). Portanto, não existe o conceito de uma direcção de broadcast e assim a direcção mais alta da rede (a direcção de broadcast em uma rede IPv4) é considerada uma direcção normal em IPv6.

Muitos ambientes não têm, no entanto, configuradas suas redes para rutear pacotes multicast, pelo que nestas será possível fazer "multicasting" na rede local, mas não necessariamente em forma global.

O multicast IPv6 compartilha protocolos e características comuns com IPv4, mas também incorpora mudanças e melhoras. Inclusive quando se lhe atribua a uma organização o mais pequeno dos prefixos de ruteo global IPv6, esta também recebe a possibilidade de usar um dos 4.2 biliões de grupos multicast IPv6 ruteables de fonte específica para os atribuir para aplicações multicast intra-domínio ou entre-domínios (RFC 3306). Em IPv4 era muito difícil para uma organização conseguir inclusive um único grupo multicast ruteable entre-domínios e a implementação das soluções entre-domínios eram antiquadas (RFC 2908). IPv6 também suporta novas soluções multicast, incluindo Embedded Rendezvous Point (RFC 3956), o que simplifica o despliegue de soluções entre domínios.


Segurança de Nível de Rede obrigatória

Internet Protocol Security (IPsec), o protocolo para criptografado e autenticação IP faz parte integral do protocolo baseie em IPv6. O suporte IPSec é obrigatório em IPv6; a diferença de IPv4, onde é opcional (mas usualmente implementado). No entanto, actualmente não se está a usar normalmente IPSec excepto para securizar o tráfico entre routers de BGP IPv6.

Processamento simplificado nos routers

Fizeram-se várias simplificações na cabeceira dos pacotes, bem como no processo de reenvio de pacotes para fazer o processamento dos pacotes mais simples e por isso mais eficiente. Em concreto,

Mobilidade

A diferença de IPv4 móvel, IPv6 móvel (MIPv6) evita o ruteo triangular e portanto é tão eficiente como o IPv6 normal. Os routers IPv6 podem suportar também Mobilidade de Rede (NEMO, por Network Mobility) (RFC 3963), que permite que redes inteiras se movam a novos pontos de conexão de routers sem reasignación de numeração. No entanto, nem MIPv6 nem MIPv4 ou NEMO são amplamente difundidos hoje, pelo que esta vantagem é mayormente teórica.

Suporte melhorado para as extensões e opções

As mudanças na maneira em que se codifican as opções da cabeceira IP permitem limites menos rigorosos na longitude de opções, e maior flexibilidade para introduzir novas opções no futuro.

Jumbogramas

IPv4 limita os pacotes a 64 KiB de ónus útil. IPv6 tem suporte opcional para pacotes sobre este limite, os chamados jumbogramas, que podem ser de até 4 GiB. O uso de jumbogramas pode melhorar muito o desempenho em redes de altos MTU. O uso de jumbogramas está indicado no encabeçado opcional Jumbo Payload Option.

Direccionamiento IPv6

A mudança maior de IPv4 a IPv6 é a longitude das direcções de rede. As direcções IPv6, definidas no RFC 2373 e RFC 2374, são de 128 bits; isto corresponde a 32 dígitos hexadecimales, que se utilizam normalmente para escrever as direcções IPv6, como se descreve na seguinte secção.

O número de direcções IPv6 possíveis é de 2128 ≈ 3.4 x 1038. Este número pode também se representar como 1632, com 32 dígitos hexadecimales, a cada um dos quais pode tomar 16 valores (se veja combinatoria).

Em muitas ocasiões as direcções IPv6 estão compostas por duas partes lógicas: um prefixo de 64 bits e outra parte de 64 bits que corresponde ao identificador de interface, que quase sempre se gera automaticamente a partir da direcção MAC da interface à que está atribuída a direcção.

Anotação para as direcções IPv6

As direcções IPv6, de 128 bits de longitude, escrevem-se como oito grupos de quatro dígitos hexadecimales. Por exemplo, 

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334

é uma direcção IPv6 válida.

Pode-se comprimir um grupo de quatro dígitos se este é nulo (isto é, toma o valor "0000"). Por exemplo, 

2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344
               ----
  2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344

Seguindo esta regra, se mais de dois grupos consecutivos são nulos, também podem se comprimir como "::". Se a direcção tem mais de uma série de grupos nulos consecutivos a compressão só se permite em um deles. Assim, as seguintes são representações possíveis de uma mesma direcção: 

2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab
2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab
2001:0DB8:0::0:1428:57ab
2001:0DB8::1428:57ab

são todas válidas e significam o mesmo, mas 

2001::25de::cade
    --    --

não é válida porque não fica claro quantos grupos nulos há na cada lado.

Os zeros iniciais em um grupo também se podem ignorar: 

2001:0DB8:02de::0e13
2001:DB8:2de::e13

Se a direcção é uma direcção IPv4 empotrada, os últimos 32 bits podem escrever-se em base decimal, assim: 

::ffff:192.168.89.9
::ffff:c0a8:5909

Não se deve confundir com: 

::192.168.89.9
::c0a8:5909

O formato ::ffff:1.2.3.4 denomina-se direcção IPv4 mapeada, e o formato ::1.2.3.4 direcção IPv4 compatível.

As direcções IPv4 podem ser transformadas facilmente ao formato IPv6. Por exemplo, se a direcção decimal IPv4 é 135.75.43.52 (em hexadecimal, 0x874B2B34), pode ser convertida a 0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34 ou ::874B:2B34. Então, um pode usar a anotação mista direcção IPv4 compatível, em cujo caso a direcção deveria ser ::135.75.43.52. Este tipo de direcção IPv4 compatível quase não está a ser utilizada na prática, ainda que os estándares não a declararam obsoleta.

Identificação dos tipos de direcções

Os tipos de direcções IPv6 podem identificar-se tomando em conta os primeiros bits da cada direcção.

::
A direcção com todo zeros se utiliza para indicar a ausência de direcção, e não se atribui nenhum nó.
::1
A direcção de loopback é uma direcção que pode usar um nó para se enviar pacotes a si mesmo (corresponde com 127.0.0.1 de IPv4). Não pode atribuir a nenhuma interface física.
::1.2.3.4
A direcção IPv4 compatível usa-se como um mecanismo de transição nas redes duales IPv4/IPv6. É um mecanismo que não se usa.
::ffff:0:0
A direcção IPv4 mapeada usa-se como mecanismo de transição em terminais duales.
fé80::
O prefixo de enlace local (em inglês link local) específica que a direcção só é válida no enlace físico local.
fec0::
O prefixo de localização local (em inglês site-local prefix) específica que a direcção só é válida dentro de uma organização local. A RFC 3879 declarou-o obsoleto, estabelecendo que os sistemas futuros não devem implementar nenhum suporte para este tipo de direcção especial. Devem-se substituir por direcções Local IPv6 Unicast.
ff00::
O prefixo de multicast. Usa-se para as direcções multicast.

Há que realçar que não existem as direcções de difusão (em inglês broadcast) em IPv6, ainda que a funcionalidade que prestam pode emularse utilizando a direcção multicast FF01::1, denominada todos os nós (em inglês all nodes)

Pacote IPv6

Um pacote em IPv6 está composto principalmente de duas partes: a cabeceira (que tem uma parte fixa e outra com as opções) e o ónus útil (os dados).

Cabeceira Fixa

Os primeiros 40 bytes (320 bits) são a cabeceira do pacote e contém os seguintes campos:

Offset do Octeto 0 1 2 3
Bit Offset 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 0 Versão Classe de Tráfico Etiqueta de Fluxo
4 32 Longo do Ónus Útil Cabeceira Seguinte Limite de Saltos
8 64 Direcção de Origem
C 96
10 128
14 160
18 192 Direcção de Destino
1C 224
20 256
24 288


Há duas versões de IPv6 levemente diferentes. A agora obsoleta versão inicial, descrita no RFC 1883, difere da actual versão proposta de regular, descrita no RFC 2460, em dois campos: há 4 bits que têm sido reassociados desde "etiqueta de fluxo" (flow label) a "classe de tráfico" (traffic class). O resto de diferenças são menores.

Em IPv6 a fragmentação realiza-se só no nó origem do pacote, ao invés que em IPv4 em onde os routers podem fragmentar um pacote. Em IPv6, as opções também desaparecem da cabeceira regular e são especificadas pelo campo "Cabeceira Seguinte" (Next Header), similar em funcionalidade em IPv4 ao campo Protocolo. Um exemplo: em IPv4 um acrescentaria a opção "rota fixada desde origem" (Strict Source and Record Routing) à cabeceira IPv4 se quer forçar uma verdadeira rota para o pacote, mas em IPv6 um modificaria o campo "Cabeceira Seguinte" indicando que vem uma cabeceira de encaminamiento. A cabeceira de encaminamiento poderá então especificar a informação adicional de encaminamiento para o pacote, e indicar que, por exemplo, a cabeceira TCP será a seguinte. Este procedimento é análogo ao de AH e ESP em IPsec para IPv4 (que aplica a IPv6 de igual modo, por suposto).

Cabeceiras de extensão

O uso de um formato flexível de cabeceiras de extensão opcionais é uma ideia inovadora que permite ir acrescentando funcionalidades de forma paulatina. Este desenho contribui grande eficácia e flexibilidade já que podem-se definir em qualquer momento à medida que vão-se precisando entre a cabeceira fixa e o ónus útil.

Até o momento, existem 8 tipos de cabeceiras de extensão, onde a cabeceira fixa e as de extensão opcionais incluem o campo de cabeceira seguinte que identifica o tipo de cabeceiras de extensão que vem a seguir ou o identificador do protocolo de nível superior. Logo as cabeceiras de extensão vão-se encadeando utilizando o campo de cabeceira seguinte que aparece tanto na cabeceira fixa como na cada uma das citadas cabeceiras de extensão. Como resultado da sequência anterior, ditas cabeceiras de extensão se têm que processar na mesma ordem no que aparecem no datagrama. A Cabeceira principal, tem ao invés que a cabeceira da versão IPv4 um tamanho fixo de 40 octetos.

Todas ou parte destas cabeceiras de extensão têm que se localizar no datagrama na ordem especificada:

Cabeceira de Extensão Tipo Tamanho Descrição RFC
Opções salto a salto (Hop-By-Hop Options) 0 variável contém dados que devem ser examinados pela cada nó através da rota de envio de um pacote. RFC 2460
Ruteo (Routing) 43 variável Métodos para especificar a forma de rutear um datagrama. (Usado com IPv6 móvel) RFC 2460, RFC 3775, RFC 5095
Cabeceira de fragmentação (Fragment) 44 64 bits Contém parámetros para a fragmentação dos datagramas. RFC 2460
Cabeceira de autenticação (Authentication Header (AH)) 51 variável Contém informação para verificar a autenticação da maior parte dos dados do pacote (Ver IPsec) RFC 4302
Encapsulado de segurança do ónus útil (Encapsulating Security Payload (ESP)) 50 variável leva a informação criptografada para comunicação segura (Ver IPsec). RFC 4303
Opções para o destino (Destination Options) 60 variável informação que precisa ser examinada somente pelos nós destino do pacote. RFC 2460
Não Next Header 59 vazio Indica que não há mais cabeceiras RFC 2460

A cada cabeceira de extensão deve aparecer quando muito uma sozinha vez, salvo a cabeceira de opção destino, que pode aparecer quando muito duas vezes, uma dantes da cabeceira ruteo e outra dantes da cabeceira da capa superior.

Ónus Útil

O ónus útil do pacote pode ter um tamanho de até 64 KB em modo regular, ou maior com uma opção de ónus jumbo (jumbo payload) no encabeçado opcional Hop-By-Hop.

A fragmentação é manejada somente no host que envia a informação em IPv6: os routers nunca fragmentan um pacote e os hosts se espera que utilizem o Path MTU discovery.

IPv6 e o Sistema de Nomes de Domínio

As direcções IPv6 representam-se no Sistema de Nomes de Domínio (DNS) mediante registos AAAA (também chamados registos de quad-A , por ter uma longitude quatro vezes a dos registos A para IPv4)

O conceito de AAAA foi uma das duas propostas ao mesmo tempo em que estava a desenhar-se a arquitectura IPv6. A outra proposta utilizava registos A6 e outras inovações como as etiquetas de corrente de bits (bit-string labels) e os registos DNAME.

Enquanto a ideia de AAAA é uma simples generalização do DNS IPv4, a ideia de A6 foi uma revisão e posta a ponto do DNS para ser mais genérico, e daí sua complexidade.

A RFC 3363 recomenda utilizar registos AAAA até tanto prove-se e estude exaustivamente o uso de registos A6. A RFC 3364 realiza uma comparação das vantagens e desventajas da cada tipo de registo.

Mecanismos de transição a IPv6

Ante o agotamiento das direcções IPv4, o altero para IPv6 já tem começado. Espera-se que convivam ambos protocolos durante 20 anos e que a implantação de IPv6 seja paulatina. Existe uma série de mecanismos que permitirão a convivência e a migração progressiva tanto das redes como das equipas de utente. Em general, os mecanismos de transição podem classificar-se em três grupos:

A pilha dual faz referência a uma solução de nível IP com pilha dual (RFC 4213), que implementa as pilhas de ambos protocolos, IPv4 e IPv6, na cada nó da rede. A cada nó de pilha dual na rede terá duas direcções de rede, uma IPv4 e outra IPv6.

Os túneis permitem ligar-se a redes IPv6 "saltando" sobre redes IPv4. Estes túneis trabalham encapsulando os pacotes IPv6 em pacotes IPv4 tendo como seguinte capa IP o protocolo número 41, e daí o nome proto-41. Desta maneira, podem-se enviar pacotes IPv6 sobre uma infra-estrutura IPv4. Há muitas tecnologias de túneis disponíveis. A principal diferença está no método que usam os nós encapsuladores para determinar a direcção à saída do túnel.

A tradução é necessária quando um nó que só suporta IPv4 tenta comunicar com um nó que só suporta IPv6. Os mecanismos de tradução podem-se dividir em dois grupos baseados em se a informação de estado está guardada ou não:

Despliegue de IPv6

Vários dos mecanismos mencionados mais acima implementaram-se para acelerar o despliegue de IPv6. Os diferentes serviços de controle de Internet têm ido incorporando suporte para IPv6, bem como os controladores dos domínios de nível superior (ou ccTLD, em inglês).

Anúncios importantes sobre IPv6


Veja-se também

Enlaces externos

Referências

  1. ↑ Number Resource Organization document, A NRO é a encarregada de atribuir IPs aos 5 registos internacionais.
  2. ↑ The source for IPV6 information, trainig, consulting and hardware Página do governo de USA para a implementação de IPV6
  3. ↑ ICANN (20 de Julio 2004). «Next-generation IPv6 Address Added to the Internet's Root DNS Zone» (em inglês). Consultado o 3 de Janeiro de 2010.
  4. ↑ AFNIC (16 de Setembro 2003). «IPv6 fully integrated in the Production System of AFNIC from October, the 1st 2003» (em inglês) (pdf). Consultado o 3 de Janeiro de 2010.
  5. ↑ ICANN (29 de Janeiro 2008). «IPv6 Addresses for the Root Servers» (em inglês). Consultado o 3 de Janeiro de 2010.
  6. ↑ Apple Inc. (2009). «Mac VOS X Server Snow Leopard - Networking» (em inglês). Consultado o 3 de Janeiro de 2010.
  7. ↑ Microsoft Inc. (10 de Julio 2007). «Perguntas mais frequentes sobre o protocolo IPv6 para a família Windows Server 2003» (em espanhol). Consultado o 3 de Janeiro de 2010.

Obtido de http://ks312095.kimsufi.com../../../../articles/a/t/e/Ate%C3%ADsmo.html"