Adeus IPv4... Olá IPv6!

Postado por leopedrini quarta-feira, 9 de novembro de 2011 08:14:00 Categories: Curso
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Você provavelmente já deve ter ouvido falar de IPv6. Essas letrinhas, cada vez mais conhecidas, trarão junto uma série de inovações e mudanças que deverão ocorrer gradualmente no mundo inteiro.

 

 

Mudanças que com certeza vão afetar você, de forma direta ou indireta – principalmente devido aos benefícios que a mesma proporcionará.

Na área de Telecomunicações, o universo relacionado a IPv6 também está cada vez mais em foco, e será com certeza assunto presente em um futuro bem próximo.

Então, vamos falar um pouco sobre esse assunto?

 

O que é IP?

Para começar, vamos antes relembrar um pouco sobre IP. De forma simples, IP (Internet Protocol) é o padrão que controla o roteamento e a estrutura dos dados transmitidos na Internet. É o protocolo que controla por exemplo como os computadores se comunicam em uma rede.

Para que dois dispositivos se comuniquem, cada um precisa ter uma identificação. Numa rede celular, cada celular tem número exclusivo (por exemplo de 8 dígitos).

 

Com os computadores temos o mesmo caso, só que o ‘número’ de identificação é um pouco diferente. Cada ‘número’ tem 4 partes, e cada parte pode ter até 3 dígitos (e ainda: cada parte pode variar de 0 a 255).

 

Da mesma forma que na rede celular não podemos ter dois aparelhos com o mesmo número, na rede de computadores, cada um precisa ter um IP único que o identifique.

Acontece que hoje em dia, não temos apenas computadores utilizando IP. E esse número finito de combinações possíveis já não é mais suficiente para suprir a grande demanda desses novos dispositivos.

E é aí que começam os problemas do IPv4...

 

IPv4

A versão ‘atual’ do IP é a versão 4, por isso, IPV4. É o formato que mostramos acima, e foi padronizado numa época em era mais do que suficiente para interligar Centros de Pesquisas e Universidades – o objetivo inicial da Internet.

Em termos mais técnicos, o IPv4 é uma sequência de 32 bits (ou quatro conjuntos de 8 bits). Os 8 bits podem variar de 0 a 255 (00000000 a 11111111), o que nos permite um total de até 4 Bilhões de IP’s diferentes (Ou mais precisamente 4.294.967.296 de IP’s).

Embora seja um número bem grande, já sabemos que está se esgotando.

Até o início dos anos 90 por exemplo, a maioria das conexões dos usuários com a Internet era feita através de modems dial-up. Atualmente, com a popularização da Internet, o cenário é bem diferente. Praticamente todos utilizam banda larga com conexões ‘Always-On’: O consumo de endereços cresce cada vez mais exponencialmente.

E aí, o que fazer?

 

Extendendo a vida do IPv4

Uma alternativa, que não é bem uma solução definitiva, é criar formas ou alternativas para se evitar conflitos.

Nesse caso, é comum o uso de técnicas ou artifícios para aumentar o número de endereços e permitir o setup tradicional cliente servidor, tais como:

  • NAT (Network Address Translation)
  • CIDR (Classless Interdomain Routing)
  • Designação de Endereços Temporários (como DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol)

Entretanto, essas técnicas não resolvem o problema, simplesmente ajudam temporariamente a minimizar o problema da limitação do IPv4. Isso porque elas não atendem aos principais requisitos da nova realidade de uma Rede Verdadeira e Mobilidade do Usuário.

As aplicações existentes requerem uma crescente quantidade de largura de banda, enquanto o NAT representa um considerável impacto na performance dos equipamentos da rede.

E como mencionamos antes, agora temos a necessidade de equipamentos ‘Always On’, ou seja, garantir que qualquer um possa ser conectado a qualquer momento. Essa necessidade é um fator impeditivo para essa conversão de endereços.

Também temos o problema dos equipamentos plug-and-play, cada vez mais numerosos, com requisitos de protocolo cada vez mais complicados.

Em resumo, o que acontece é que acabamos tendo um problema: precisamos escolher entre ‘permitir novos serviços’ ou ‘aumentar a rede’.

Mas nós precisamos dos dois, e então, o que fazer?

 

IPv6

A solução é bem natural: criar um novo formato, maior que o atual, para suprir a futura demanda. E esse novo formato, ou nova versão é a 6. Daí, IPv6 – a Nova Geração de Protocolo de Internet. Inclusive esse IP também é conhecido por Ipng (next generation).

Embora a ‘solução’ seja aparentemente simples, sua implementação não é. Infelizmente, as coisas não são tão fáceis assim para se fazer essa mudança. Com certeza, muito trabalho ainda deve ser feito, mas o problema maior fica mesmo por conta dos responsáveis pelas configurações, ou Administradores de Redes.

Existe muita polêmica sobre quando o mundo estará pronto para receber o IPv6, mas com certeza é o caminho que deverá ser seguido. Devemos ter provavelmente um episódio do tipo ‘Bug do Milênio’, no ano 2000, onde algumas pessoas previam um caos na rede de computadores.

Mas voltando a falar do novo formato, ele é agora uma sequência de 128 bits. Utilizando o mesmo cálculo utilizado acima, chegamos a um total de 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 combinações diferentes de IP.

Agora sim, um número ‘bem’ grande: Para se ter uma idéia, é 4 bilhões de vezes maior que o número de IP’s do formato IPv4 atual!

Para diminuir um pouco o enorme formato, agora será utilizada notação hexadecimal, ao invés da decimal utilizada no IPv4. O novo formato será semelhante a este:

FDEC:239A:BB26:7311:3A12:FFA7:4D88:1AFF

Perceba que mesmo assim é um endereço muito grande, e possivelmente surja uma forma de abreviá-lo.

 

Vantagens do IPv6

Para ficar mais claro as vantagens do IPv6, vamos então enumerar algumas delas.

* Muito mais Endereços

A principal das vantagens do IPv6 é a mais simples de ser entendida: muito mais endereços disponíveis!

 

* Mobilidade!

No IPv4 Móvel, a transmissão de pacotes de dados baseia-se geralmente num roteamento triangular, onde os pacotes são enviados a um servidor proxy antes de chegar ao seu destino final.

No IPv6 o grau de conectividade é melhorado (já que cada um possui seu IP único), e cada dispositivo pode comunicar-se diretamente com outros dispositivos, tornando esse tipo de comunicação muito mais eficiente.

 

* Auto Configuração

Uma nova feature padrão no IPv6 (não existente no IPv4) permite que os hosts IPv6 se configurem de forma automatica entre si. É o SLAAC.

O SLAAC (Stateless Address Auto Configuration) ajuda nos projetos das redes, tornando as configurações remotas bem mais simplificadas.

 

* Formato de Pacote mais simples

Embora o IPv6 seja bem mais complexo que o IPv4 em diversos outros aspectos, o formato do Pacote é mais simples no IPv6 – tem tamanho fixo do cabeçalho, e menor número de campos.

Assim, os processos de redirecionamento de pacotes por exemplo acabam sendo mais simples, o que aumenta a eficiência dos roteadores.

 

* Jumbogramas

O fluxo de dados em uma rede não é contínuo: é feito através de pacotes de forma discreta. Dependendo da informação a ser transmitida, vários pacotes são necessários. Como cada pacote precisa levar outras informações que não propriamente os dados, acabamos tendo um ‘desperdício’ de tráfego com essas informações de controle, como as usadas para roteamento e verificação de erros.

No IPv4, há um limite de payload de 65.535 octetos (relembrando, octeto é um grupo de 8 bits, por exemplo 11111111).

Hoje em dia, esse limite de 64kB é extremamente baixo comparado às grandezas transmitidas. Por exemplo, na transmissão de um simples vídeo, milhares de pacotes deve ser transmitidos – cada um com seu ‘tráfego extra’.

No IPv6, esse limite é muito maior: 4,294,967,295 octetos.

Ou seja, podemos enviar até 4 GB num único pacote, os Jumbogramas!

 

* Multicasting Nativo, Anycast

A transmissão de pacotes para para múltiplos destinos numa única operação de envio é uma das especificações básicas do IPv6.

No IPv4, essa implementação é opcional.

 

Além disso, o IPv6 define um novo tipo de serviço, o Anycast. Assim como o Multicast, possui grupos de nós que recebem e enviam pacotes. A diferença é que quando um pacote é enviado para um grupo anycast, ele é entregue a apenas um dos membros do grupo.

 

* Mais Segurança na Camada de Rede

No IPv4, o IPsec, um protocolo de Autenticação e Encriptação da Camada de Rede não é requirido, e nem sempre é implementado.

Já no IPv6, que possui suporte nativo para o Ipsec, essa implementação é obrigatória.

 

Ou seja, VPN’s e redes seguras serão muito mais fácil de construir e gerenciar no futuro.

O IPv6 também não se baseia, ou não tem aquela necessidade de campos do tipo ‘checksum’ para assegurar que a informação foi transmitida corretamente. Agora a verificação de erros fica sob a responsabilidade das camadas de transporte (protocolos como UDP e TCP), e um dos motivos é que a infraestrutura atual é bem mais robusta e confiável que a vários anos atrás, ou seja, temos menos ocorrência de erros durante a transmissão.

O resultado disso: mais fácil de se implementar, facilitando bastante o desenvolvimento de sistemas como os de aparelhos já habilitado para a rede em residências.

 

Transição do IPv4 para IPv6

A transição do IPv4 para o IPv6 deve acontecer aos poucos, e gradativamente. E só vai terminar quando não houver mais nenhum dispositivo IPv4. Ou seja, essa transição deverá levar anos.

O IPv6 não foi planejado para substituir o IPv4, e sim para resolver os problemas do mesmo. Ele não possui interoperabilidade com o IPv4, ou seja, eles são ‘incompatíveis’, mas ambos vão existir em paralelo por um bom tempo.

 

Então, um dos principais desafios será em relação à comunicação entre as redes, que deverá aproveitar a infra-estrutura IPv4 existente.

Embora o IPv4 não tenha interoperabilidade com o IPv6, os mesmos precisam de alguma forma se comunicar, ou seja, o IPv6 precisa de certa ‘compatibilidade’ com a versão anterior.

Imagine que dois hosts IPv6 desejem se comunicar, mas entre eles só existam hosts IPv4. E então, o que fazer?

Uma técnica que poderá ser utilizada é a de tunelamento, como vemos na figura abaixo.

 

Nesse caso, os pacotes IPv6 são re-empacotados no formato IPv4, enviados através dos hosts IPv4, e desempacotados quando atingirem o seu destino IPv6.

Naturalmente, nesse exemplo, não teremos por exemplo como ter as facilidades de prioridade e controle de fluxo.

De qualquer forma, esta foi apenas uma técnica, e muita coisa já mudou desde que o IPv6 foi concebido. A medida que mais pessoas passarem a lidar com o IPv6, é possível que soluções melhores apareçam.

 

Teste seu IPv6

Se você deseja saber se já está preparado para o IPv6, um bom site é o indicado abaixo.

http://test-IPv6.com/

Nele você poderá ter uma idéia da sua conectividade IPv6, através de uma série de testes realizados automaticamente, como mostrado abaixo.

 

 

Conclusão

Hoje vimos um breve resumo sobre o IPv6, a a Nova Geração de Protocolo de Internet.

Mas agora, uma observação muito importante: o IPv6 não é totalmente diferente do IPv4, ou em outras palavras, tudo aquilo que você aprendeu sobre IPv4 vai muito útil quando começar a lidar com IPv6.

O IPv6 traz inúmeras novas features, em comparação com o protocolo atual IPv4.

Em resumo o IPv6 é bem melhor que o IPv4 em relação a endereçamento, roteamento, segurança, tradução de endereço de rede, tarefas de administrativas e projetos, e suporte para dispositivos móveis.

É claro que numa primeira análise, o IPv6 parece ser a solução de todos os problemas. Mas lembre-se que a sua implementação vai requerer ainda muito trabalho. Prevendo esse cenário, o IPv6 tem ainda uma última facilidade, a definição de um conjunto de migrações e planos de transição possíveis – um dos maiores desafios a ser enfretado num futuro breve.

As explicações acima representam apenas um resumo simplificado desse protocolo, para que você possa ter uma idéia do que vem por aí.

Espero que tenham gostado!