CURSO IPv6 BSICO

Rodrigo Regis dos Santos

Antnio M. Moreiras

Ailton Soares da Rocha

Ncleo de Informao e Coordenao do ponto BR

So Paulo

2009

Santos, Rodrigo Regis dos Curso de IPv6 bsico / Rodrigo Regis dos Santos, Antonio Marcos Moreiras, Ailton Soares da Rocha. -- 1. ed. -- So Paulo : Comit Gestor da Internet no Brasil, 2009.

1. Sistemas de comunicao sem fio - Inovaes tecnolgicas 2. Telecomunicao 3. Telefones I. Moreiras, Antonio Marcos. II. Rocha, Ailton Soares da. III. Ttulo.

09-06849 CDD-621

Ncleo de Informao e Coordenao do Ponto BR

Diretor PresidenteDemi Getschko

Diretor AdministrativoHartmut Richard Glaser

Diretor de ServiosFrederico Neves

Diretor de Projetos Especiais e de DesenvolvimentoMilton Kaoru Kashowakura

Centro de Estudos e Pesquisas em Tecnologia de Redes e Operaes CEPTRO.brAntnio Marcos Moreiras

Coordenao Executiva e Editorial: Antnio Marcos Moreiras

Autores / Design / DiagramaoRodrigo Regis dos SantosAntnio Marcos MoreirasAilton Soares da Rocha

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)(Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

ndices para catlogo sistemtico:1. Telefonia e Protocolo IPv6 : Telecomunicaes 621

Sobre o Projeto IPv6.brO IPv6 a nova gerao do Protocolo Internet.

Ele j vem sendo utilizado h algum tempo. Mas agora sua implantao deve ser acelerada. Ela imprescindvel para a continuidade do crescimento e da evoluo da Internet!

O objetivo do projeto IPv6.br do NIC.br estimular a utilizao do novo protocolo na Internet e nas redes brasileiras. Para saber mais acesse o stio Internet www.ipv6.br ou entre em contato pelo e-mail ipv6@nic.br.

O CEPTRO.br- Centro de Estudos e Pesquisas em Tecnologia de Redes e Operaes do NIC.br responsvel por projetos que visam melhorar a qualidade da Internet no Brasil e disseminar seu uso, com especial ateno para seus aspectos tcnicos e de infraestrutura. Mais informaes podem ser obtidas no stio Internet www.ceptro.br.

Sobre os autoresRodrigo Regis dos Santos formado em Cincia da Computao pela Universidade Presbiteriana Mackenzie e atualmente Analista de Projetos no NIC.br. Rodrigo especialista em IPv6 e um dos responsveis pelo projeto IPv6.br, que tem por objetivo incentivar o uso do protocolo no pas.

Antnio M. Moreiras atua no NIC.br na coordenao de projetos relacionados infraestrutura da Internet e a seu desenvolvimento no Brasil. Est envolvido atualmente com a disseminao do IPv6 no Brasil, distribuio da Hora Legal via NTP, medies da qualidade da Internet no Brasil e estudos da Web brasileira. Engenheiro eletricista e mestre em engenharia pela POLI/USP, com MBA em Gesto Empresarial pela FACC/UFRJ, atualmente est especializando-se em Governana da Internet na Diplo Foundation e iniciando seu doutorado na POLI/USP, estudando a integrao das redes de sensores Internet.

Ailton Soares da Rocha Analista de Projetos no NIC.br, onde est envolvido com pesquisas e projetos relacionados infraestrutura da Internet no pas, com importante atuao nos projetos IPv6.br e NTP.br. Engenheiro eletricista e de telecomunicaes graduado pelo INATEL, atuou por mais de 10 anos na coordenao da rea de redes e Internet da instituio.

Sobre a licena

Para cada novo uso ou distribuio, voc deve deixar claro para outros os termos da licena desta obra.

No caso de criao de obras derivadas, os logotipos do CGI.br, NIC.br, IPv6.br e CEPTRO.br no devem ser utilizados.

Na atribuio de autoria, essa obra deve ser citada da seguinte forma:

Apostila Curso IPv6 bsico do NIC.br, disponvel no stio http://curso.ipv6.br ou atravs do e-mail ipv6@nic.br.

Qualquer uma destas condies podem ser renunciadas, desde que voc obtenha permisso do autor. Se necessrio, o NIC.br pode ser consultado atravs do email ipv6@nic.br.

Nada nesta licena prejudica ou restringe os direitos morais do autor.

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Neste mdulo de introduo, iniciaremos conhecendo um pouco da histria da Internet e do desenvolvimento do protocolo IP.

Entenderemos quais os problemas causados pela forma adotada inicialmente para distribuio dos endereos IP e pelo rpido crescimento da Internet, e quais as solues adotadas para resolver esses problemas. Seguindo este histrico, veremos como algumas dessas solues evoluram at se chegar a definio da verso 6 do protocolo IP, o IPv6.

Tambm veremos neste mdulo, atravs de dados estatsticos, a real necessidade da implantao do IPv6 nas redes de computadores, confrontando dados sobre o ritmo de crescimento da Internet e sobre a adoo e utilizao do IPv6. Tambm sero discutidas as consequncias da no implantao do novo protocolo IP e da larga utilizao de tcnicas tidas como paliativas, como por exemplo as NATs.

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Introduo

Mdulo 1

O Departamento de Defesa (DoD - Department of Defense) do governo estadunidense iniciou em 1966, atravs de sua Agencia de Pesquisas e de Projetos Avanados (ARPA - Advanced Research Projects Agency), um projeto para a interligao de computadores em centros militares e de pesquisa. Este sistema de comunicao e controle distribudo com fins militares recebeu o nome de ARPANET, tendo como principal objetivo terico formar uma arquitetura de rede slida e robusta que pudesse, mesmo com a queda de alguma estao, trabalhar com os computadores e ligaes de comunicao restantes. Em 1969, so instalados os primeiros quatro ns da rede, na Universidade de Los Angeles (UCLA), na Universidade da Califrnia em Santa Brbara (UCSB), no Instituto de Pesquisas de Standford (SRI) e na Universidade de Utah.

No incio, a ARPANET trabalhava com diversos protocolos de comunicao, sendo o principal o NCP (Network Control Protocol). No entanto, em 1/1/1983, quando a rede j possua 562 hosts, todas as mquinas da ARPANET passaram a adotar como padro os protocolos TCP/IP, permitindo o crescimento ordenado da rede e eliminando restries dos protocolos anteriores.

Definido na RFC 791, o protocolo IP possui duas funes bsicas: a fragmentao, que permite o envio de pacotes maiores que o limite de trfego estabelecido de um enlace, dividindo-os em partes menores; e o endereamento, que permite identificar o destino e a origem dos pacotes a partir do endereo armazenado no cabealho do protocolo. A verso do protocolo IP utilizada na poca e atualmente a verso 4 ou IPv4. Ela mostrou-se muito robusta, e de fcil implantao e interoperabilidade, entretanto, seu projeto original no previu alguns aspectos como:

O crescimento das redes e um possvel esgotamento dos endereos IP; O aumento da tabela de roteamento; Problemas relacionados a segurana dos dados transmitidos; Prioridade na entrega de determinados tipos de pacotes.

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1969 Incio da ARPANET

1981 Definio do IPv4 na RFC 791

1983 ARPANET adota o TCP/IP

1990 Primeiros estudos sobre o esgotamento dos endereos

1993 Internet passa a ser explorada comercialmente

Intensifica-se a discusso sobre o possvel esgotamento dos endereos livres e do aumento da tabela de roteamento.

A Internet e o TCP/IP

As especificaes do IPv4 reservam 32 bits para endereamento, possibilitando gerar mais de 4 bilhes de endereos distintos. Inicialmente, estes endereos foram divididos em trs classes de tamanhos fixos da seguinte forma:

Classe A: definia o bit mais significativo como 0, utilizava os 7 bits restantes do primeiro octeto para identificar a rede, e os 24 bits restantes para identificar o host. Esses endereos utilizavam a faixa de 1.0.0.0 at 126.0.0.0;

Classe B: definia os 2 bits mais significativo como 10, utilizava os 14 bits seguintes para identificar a rede, e os 16 bits restantes para identificar o host. Esses endereos utilizavam a faixa de 128.1.0.0 at 191.254.0.0;

Classe C: definia os 3 bits mais significativo como 110, utilizava os 21 bits seguintes para identificar a rede, e os 8 bits restantes para identificar o host. Esses endereos utilizavam a faixa de 192.0.1.0 at 223.255.254.0;

Embora o intuito dessa diviso tenha sido tornar a distribuio de endereos mais flexvel, abrangendo redes de tamanhos variados, esse tipo de classificao mostrou-se ineficiente. Desta forma, a classe A atenderia um nmero muito pequeno de redes, mas ocupava metade de todos os endereos disponveis; para enderear 300 dispositivos em uma rede, seria necessrio obter um bloco de endereos da classe B, desperdiando assim quase o total dos 65 mil endereos; e os 256 endereos da classe C no supriam as necessidades da grande maioria das redes.

Classe Formato Redes HostsA 7 Bits Rede, 24 Bits Host 128 16.777.216B 14 Bits Rede, 16 Bits Host 16.384 65.536C 21 Bits Rede, 8 Bits Host 2.562.097.152 256

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Esgotamento dos endereos IPv4

IPv4 = 4.294.967.296 endereos.

Poltica inicial de distribuio de endereos.

Classe A IBM HP AT&T MIT

Classe B Classe C Endereos reservados

DoD US Army USPS ........

Outro fator que colaborava com o desperdcio de endereos, era o fato de que dezenas de faixas classe A foram atribudas integralmente a grandes instituies como IBM, AT&T, Xerox, HP, Apple, MIT, Ford, Departamento de Defesa Americano, entre muitas outras, disponibilizando para cada uma 16.777.216 milhes de endereos. Alm disso, 35 faixas de endereos classe A foram reservadas para usos especficos como multicast, loopback e uso futuro.

Em 1990, j existiam 313.000 hosts conectados a rede e estudos j apontavam para um colapso devido a falta de endereos. Outros problemas tambm tornavam-se mais efetivos conforme a Internet evolua, como o aumento da tabela de roteamento.

Devido ao ritmo de crescimento da Internet e da poltica de distribuio de endereos, em maio de 1992, 38% das faixas de endereos classe A, 43% da classe B e 2% da classe C, j estavam alocados. Nesta poca, a rede j possua 1.136.000 hosts conectados.

Em 1993, com a criao do protocolo HTTP e a liberao por parte do Governo estadunidense para a utilizao comercial da Internet, houve um salto ainda maior na taxa de crescimento da rede, que passou de 2.056.000 de hosts em 1993 para mais de 26.000.000 de hosts em 1997.

Mais informaes: RFC 1287 - Towards the Future Internet Architecture. RFC 1296 - Internet Growth (1981-1991) Solensky F., Continued Internet Growth, Proceedings of the 18th Internet Engineering Task Force, Agosto 1990, http://www.ietf.org/proceedings/prior29/IETF18.pdf IANA IPv4 Address Space Registry - http://www.iana.org/assignments/ipv4-address-space/ipv4-address-space.xml RFC 3330 - Special-Use IPv4 Addresses.

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Data Hosts Domnios

1981 213 -1982 235 -1983 562 -1984 1.024 -1985 1.961 -1986 5.089 -1987 28.174 -1988 56.000 1.2801989 159.000 4.8001990 313.000 9.3001991 617.000 18.0001992 1.136.000 17.0001993 2.056.000 26.0001994 3.212.000 46.0001995 8.200.000 120.0001996 16.729.000 488.0001997 26.053.000 1.301.000

Esgotamento dos endereos IPv4

Crescimento exponencial da Internet.

Diante desse cenrio, a IETF (Internet Engineering Task Force) passa a discutir estratgias para solucionar a questo do esgotamento dos endereos IP e o problema do aumento da tabela de roteamento. Para isso, em novembro de 1991, formado o grupo de trabalho ROAD (ROuting and Addressing), que apresenta como soluo a estes problemas a utilizao do CIDR (Classless Inter-domain Routing).

Definido na RFC 4632 (tornou obsoleta a RFC 1519), o CIDR tem como idia bsica o fim do uso de classes de endereos, permitindo a alocao de blocos de tamanho apropriado a real necessidade de cada rede; e a agregao de rotas, reduzindo o tamanho da tabela de roteamento. Com o CIDR os blocos so referenciados como prefixo de redes. Por exemplo, no endereo a.b.c.d/x, os x bits mais significativos indicam o prefixo da rede. Outra forma de indicar o prefixo atravs de mscaras, onde a mscara 255.0.0.0 indica um prefixo /8, 255.255.0.0 indica um /16, e assim sucessivamente.

Outra soluo, apresentada na RFC 2131 (tornou obsoleta a RFC 1541), foi o protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Atravs do DHCP um host capaz de obter um endereo IP automaticamente e adquirir informaes adicionais como mscara de sub-rede, endereo do roteador padro e o endereo do servidor DNS local.

O DHCP tem sido muito utilizado por parte dos ISPs por permitir a atribuio de endereos IP temporrios a seus clientes conectados. Desta forma, torna-se desnecessrio obter um endereo para cada cliente, devendo-se apenas designar endereos dinamicamente, atravs de seu servidor DHCP. Este servidor ter uma lista de endereos IP disponveis, e toda vez que um novo cliente se conectar rede, lhe ser designado um desses endereo de forma arbitrria, e no momento que o cliente se desconecta, o endereo devolvido.

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Solues paliativas:

1992 - IETF cria o grupo ROAD (ROuting and ADdressing). CIDR (RFC 4632)

Fim do uso de classes = blocos de tamanho apropriado. Endereo de rede = prefixo/comprimento. Agregao das rotas = reduz o tamanho da tabela de rotas.

DHCP Alocaes dinmicas de endereos.

NAT + RFC 1918 Permite conectar toda uma rede de computadores usando

apenas um endereo vlido na Internet, porm com vrias restries.

Solues

A NAT (Network Address Translation), foi outra tcnica paliativa desenvolvida para resolver o problema do esgotamento dos endereos IPv4. Definida na RFC 3022 (tornou obsoleta a RFC 1631), tem como idia bsica permitir que, com um nico endereo IP, ou um pequeno nmero deles, vrios hosts possam trafegar na Internet. Dentro de uma rede, cada computador recebe um endereo IP privado nico, que utilizado para o roteamento do trfego interno. No entanto, quando um pacote precisa ser roteado para fora da rede, uma traduo de endereo realizada, convertendo endereos IP privados em endereos IP pblicos globalmente nicos.

Para tornar possvel este esquema, utiliza-se os trs intervalos de endereos IP declarados como privados na RFC 1918, sendo que a nica regra de utilizao, que nenhum pacote contendo estes endereos pode trafegar na Internet pblica. As trs faixas reservadas so:

A utilizao da NAT mostrou-se eficiente no que diz respeito a economia de endereos IP, alm de apresentar alguns outros aspectos positivos, como facilitar a numerao interna das redes, ocultar a topologia das redes e s permitir a entrada de pacotes gerados em resposta a um pedido da rede. No entanto, o uso da NAT apresenta inconvenientes que no compensam as vantagens oferecidas.

A NAT quebra o modelo fim-a-fim da Internet, no permitindo conexes diretas entre dois hosts, o que dificulta o funcionamento de uma srie de aplicaes, como P2P, VoIP e VPNs. Outro problema a baixa escalabilidade, pois o nmero de conexes simultneas limitado, alm de exigir um grande poder de processamento do dispositivo tradutor. O uso da NAT tambm impossibilita rastrear o caminho de pacote, atravs de ferramentas como traceroute, por exemplo, e dificulta a utilizao de algumas tcnicas de segurana como IPSec. Alm disso, seu uso passa uma falsa sensao de segurana, pois, apesar de no permitir a entrada de pacotes no autorizados, a NAT no realiza nenhum tipo de filtragem ou verificao nos pacotes que passa por ela.

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NAT Vantagens:

Reduz a necessidade de endereos pblicos; Facilita a numerao interna das redes; Oculta a topologia das redes; S permite a entrada de pacotes gerado em resposta a um

pedido da rede.

Desvantagens: Quebra o modelo fim-a-fim da Internet; Dificulta o funcionamento de uma srie de aplicaes; No escalvel; Aumento do processamento no dispositivo tradutor; Falsa sensao de segurana; Impossibilidade de se rastrear o caminho do pacote; Impossibilita a utilizao de algumas tcnicas de segurana

como IPSec.

Solues

10.0.0.0 a 10.255.255.255 /8 (16.777.216 hosts)

172.16.0.0 a 172.31.255.255 /12 (1.048.576 hosts)

192.168.0.0 a 192.168.255.255 /16 (65.536 hosts)

Embora estas solues tenham diminudo a demanda por IPs, elas no foram suficientes para resolver os problemas decorrentes do crescimento da Internet. A adoo dessas tcnicas reduziu em apenas 14% a quantidade de blocos de endereos solicitados IANA e a curva de crescimento da Internet continuava apresentando um aumento exponencial.

Essas medidas, na verdade, serviram para que houvesse mais tempo para se desenvolver uma nova verso do IP, que fosse baseada nos princpios que fizeram o sucesso do IPv4, porm, que fosse capaz de suprir as falhas apresentadas por ele.

Mais informaes:

RFC 1380 - IESG Deliberations on Routing and Addressing

RFC 1918 - Address Allocation for Private Internets

RFC 2131 - Dynamic Host Configuration Protocol

RFC 2775 - Internet Transparency

RFC 2993 - Architectural Implications of NAT

RFC 3022 - Traditional IP Network Address Translator (Traditional NAT)

RFC 3027 - Protocol Complications with the IP Network Address Translator

RFC 4632 - Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assignment and Aggregation Plan.

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Solues paliativas: Queda de apenas 14%

Solues

Deste modo, em dezembro de 1993 a IETF formalizou, atravs da RFC 1550, as pesquisas a respeito da nova verso do protocolo IP, solicitando o envio de projetos e propostas para o novo protocolo. Esta foi umas das primeiras aes do grupo de trabalho da IETF denominado Internet Protocol next generation (IPng). As principais questes que deveriam ser abordadas na elaborao da prxima verso do protocolo IP foram:

Escalabilidade;

Segurana;

Configurao e administrao de rede;

Suporte a QoS;

Mobilidade;

Polticas de roteamento;

Transio.

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Estas medidas geraram mais tempo para desenvolver uma nova verso do IP.

1992 - IETF cria o grupo IPng (IP Next Generation)

Principais questes:

Escalabilidade; Segurana; Configurao e administrao de rede; Suporte a QoS; Mobilidade; Polticas de roteamento; Transio.

Solues

Diversos projetos comearam a estudar os efeitos do crescimento da Internet, sendo os principais o CNAT, o IP Encaps, o Nimrod e o Simple CLNP. Destas propostas surgiram o TCP and UDP with Bigger Addresses (TUBA), que foi uma evoluo do Simple CLNP, e o IP Address Encapsulation (IPAE), uma evoluo do IP Encaps. Alguns meses depois foram apresentados os projetos Pauls Internet Protocol (PIP), o Simple Internet Protocol (SIP) e o TP/IX. Uma nova verso do SIP, que englobava algumas funcionalidades do IPAE, foi apresentada pouco antes de agregar-se ao PIP, resultando no Simple Internet Protocol Plus (SIPP). No mesmo perodo, o TP/IX mudou seu nome para Common Architecture for the Internet (CATNIP).

Em janeiro de 1995, na RFC 1752 o IPng apresentou um resumo das avaliaes das trs principais propostas:

CANTIP - foi concebido como um protocolo de convergncia, para permitir a qualquer protocolo da camada de transporte ser executado sobre qualquer protocolo de camada de rede, criando um ambiente comum entre os protocolos da Internet, OSI e Novell;

TUBA - sua proposta era de aumentar o espao para endereamento do IPv4 e torn-lo mais hierrquico, buscando evitar a necessidade de se alterar os protocolos da camada de transporte e aplicao. Pretendia uma migrao simples e em longo prazo, baseada na atualizao dos host e servidores DNS, entretanto, sem a necessidade de encapsulamento ou traduo de pacotes, ou mapeamento de endereos;

SIPP - concebido para ser uma etapa evolutiva do IPv4, sem mudanas radicais e mantendo a interoperabilidade com a verso 4 do protocolo IP, fornecia uma plataforma para novas funcionalidades da Internet, aumentava o espao para endereamento de 32 bits para 64 bits, apresentava um nvel maior de hierarquia e era composto por um mecanismo que permitia alargar o endereo chamado cluster addresses. J possua cabealhos de extenso e um campo flow para identificar o tipo de fluxo de cada pacote.

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Soluo definitiva:

Solues

Entretanto, conforme relatado tambm na RFC 1752, todas as trs propostas apresentavam problemas significativos. Deste modo, a recomendao final para o novo Protocolo Internet baseou-se em uma verso revisada do SIPP, que passou a incorporar endereos de 128 bits, juntamente com os elementos de transio e autoconfigurao do TUBA, o endereamento baseado no CIDR e os cabealhos de extenso. O CATNIP, por ser considerado muito incompleto, foi descartado.

Aps esta definio, a nova verso do Protocolo Internet passou a ser chamado oficialmente de IPv6.

Mais informaes:

RFC 1550 - IP: Next Generation (IPng) White Paper Solicitation

RFC 1752 - The Recommendation for the IP Next Generation Protocol

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As especificaes da IPv6 foram apresentadas inicialmente na RFC 1883 de dezembro de 1995, no entanto, em em dezembro de 1998, est RFC foi substituda pela RFC 2460. Como principais mudanas em relao ao IPv4 destacam-se:

Maior capacidade para endereamento: no IPv6 o espao para endereamento aumentou de 32 bits para 128 bits, permitindo: nveis mais especficos de agregao de endereos; identificar uma quantidade muito maior de dispositivos na rede; e implementar mecanismos de autoconfigurao. A escalabilidade do roteamento multicast tambm foi melhorada atravs da adio do campo "escopo" no endereo multicast. E um novo tipo de endereo, o anycast, foi definido;

Simplificao do formato do cabealho: alguns campos do cabealho IPv4 foram removidos ou tornaram-se opcionais, com o intuito de reduzir o custo do processamento dos pacotes nos roteadores;

Suporte a cabealhos de extenso: as opes no fazem mais parte do cabealho base, permitindo um roteamento mais eficaz, limites menos rigorosos em relao ao tamanho e a quantidade de opes, e uma maior flexibilidade para a introduo de novas opes no futuro;

Capacidade de identificar fluxos de dados: foi adicionado um novo recurso que permite identificar de pacotes que pertenam a determinados trfegos de fluxos, para os quais podem ser requeridos tratamentos especiais;

Suporte a autenticao e privacidade: foram especificados cabealhos de extenso capazes de fornecer mecanismos de autenticao e garantir a integridade e a confidencialidade dos dados transmitidos.

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1998 - Definido pela RFC 2460

128 bits para endereamento. Cabealho base simplificado. Cabealhos de extenso. Identificao de fluxo de dados (QoS). Mecanismos de IPSec incorporados ao protocolo. Realiza a fragmentao e remontagem dos pacotes apenas na origem e no destino. No requer o uso de NAT, permitindo conexes fim-a-fim. Mecanismos que facilitam a configurao de redes. ....

IPv6

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Alm disso, o IPv6 tambm apresentou mudanas no tratamento da fragmentao dos pacotes, que passou a ser realizada apenas na origem; permite o uso de conexes fim-a-fim, princpio que havia sido quebrado com o IPv4 devido a grande utilizao de NAT; trouxe recursos que facilitam a configurao de redes, alm de outros aspectos que foram melhorados em relao ao IPv4.

Mais informaes:

RFC 2460 - Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification

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Durante os ltimos dez anos, durante o desenvolvimento do IPv6, a Internet continuou apresentando um ritmo de crescimento cada vez mais acelerado. O nmero de hosts conectados Internet saltou de 30.000.000 para aproximadamente 625.000.000 nos dias de hoje, com um nmero cada vez maior de usurios e dispositivos conectados Rede.

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Por que utilizar IPv6 hoje?

A Internet continua crescendo

Quantidade de hosts na Internet

Esta expanso da Internet pode ser medida por diversos fatores, e inmeras pesquisas tm mostrado que este crescimento no ocorre de forma isolada.

Estima-se que existam no mundo 1.596.270.108 usurios de Internet, ou 23,8% da populao da Terra, o que representa, considerando os ltimos oito anos, um crescimento de 342,2%. Mantendo este ritmo de crescimento, dentro de dois anos sero dois bilhes de usurios, superando a previso de que este nmero s seria alcanado em 2015. A tabela a seguir detalha esses nmeros, apresentando a penetrao e o crescimento da Internet em cada regio do mundo.

RegiesPopulao

(em 2008)

Usurios de

Internet

(em 2000)

Usurios de

Internet

(atualmente)

% por

Regio

% no

mundo

Crescimento

2000-2008

frica 975.330.899 4.514.400 54.171.500 5,6 % 3,4 % 1.100,0 %sia 3.780.819.792 114.304.000 657.170.816 17,4 % 41,2 % 474,9 %Europa 803.903.540 105.096.093 393.373.398 48,9 % 24,6 % 274,3 %OrienteMdio

196.767.614 3.284.800 45.861.346 23,3 % 2,9 % 1.296,2 %

AmricaNorte

337.572.949 108.096.800 251.290.489 74,4 % 15,7 % 132,5 %

AmericaLatina/Caribe

581.249.892 18.068.919 173.619.140 29,9 % 10,9 % 860,9 %

Oceania 34.384.384 7.620.480 20.783.419 60,4 % 1,3 % 172,7 %TOTAL 6.710.029.070 360.985.492 1.596.270.108 23,8 % 100 % 342,2 %

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Por que utilizar IPv6 hoje?

A Internet continua crescendo

Mundo

1.596.270.108 usurios de Internet;

23,8% da populao;

Crescimento de 342,2% nos ltimos 8 anos.

Brasil

21% de domiclios com acesso Internet;

1,98 milhes de conexes em banda larga mvel;

9,83 milhes de conexes em banda larga fixa.

Crescimento de 45,9% em relao ao ano anterior (mvel+fixa).

Dados de 15/06/2009.

Seguindo esta tendncia, no Brasil o percentual de domiclios com acesso Internet, via computadores domsticos, aumentou de 11%, no segundo semestre de 2005, para os atuais 21%. O Brasil tambm alcanou, em dezembro de 2008, a marca de 1,98 milhes de conexes em banda larga mvel, crescendo 50,3% em um semestre. J o nmero de conexes atravs de banda larga fixa foi de 9,83 milhes. Somando o acesso mvel ao acesso fixo, alcanamos um crescimento de 45,9% em apenas um ano.

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Como conseqncia deste crescimento, a demanda por endereos IP tambm cresce consideravelmente. Apenas em 2008, 14 blocos /8 foram distribudos pela IANA aos RIRs, restando, no momento, 26 blocos no-alocados dos 256 /8 possveis, ou seja, 10% do total. Este ndice, refora a projeo da IANA para 2010 como data para o esgotamento de seus blocos de endereos IPv4, principalmente porque o nmero de solicitaes de blocos de endereos aumenta a cada ano.

Em setembro de 2008, os RIRs chegaram a um acordo quanto poltica que ser adotada pela IANA quando sua reserva de endereos atingir o limite de 5 blocos /8. Estes ltimos /8 sero imediatamente atribudos a cada RIR, que os atribuiro entre os ISPs e Registros Nacionais. Caso o estoque da IANA ocorra em 2010 como previsto, o nmero de endereos IPv4 disponveis s se esgotar quando as reservas regionais terminarem, o que poder ocorrer dois ou trs anos aps o fim das reservas da IANA.

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Por que utilizar IPv6 hoje?

E a demanda por endereos IPv4 tambm cresce Hoje existem apenas 26 blocos /8 livres na IANA, ou seja, apenas 10% do

total;

Previses atuais apontam para um esgotamento desses blocos em 2010;

O estoque dos RIRs deve durar 2 ou 3 anos a mais.

Evoluo do estoque de blocos IP na IANA.

Mais informaes:

http://www.internetworldstats.com/stats.htm

http://cetic.br/usuarios/ibope/tab02-04.htm

http://www.cisco.com/web/BR/barometro/barometro.html

https://www.isc.org/solutions/survey

http://www.nro.net/statistics

23

Por que utilizar IPv6 hoje?

E a demanda por endereos IPv4 tambm cresce

Quantidade de blocos (/8) IPv4 solicitados anualmente pelos RIRs.

Embora todos os nmeros confirmem a necessidade mais endereos IP, questo essa que prontamente resolvida com a adoo do IPv6, o ritmo de implantao da nova verso do protocolo IP no est ocorrendo da forma que foi prevista no incio de seu desenvolvimento, que apontava o IPv6 como protocolo padro da Internet aproximadamente dez anos aps sua definio, ou seja, se isso realmente tivesse ocorrido, o objetivo desse curso provavelmente seria outro.

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Como est a implantao do IPv6?

A previso inicial era que fosse assim:

Ainda h muitos debates em torno da implantao do IPv6 e alguns fatores tm atrasado a implantao do novo protocolo.

Tcnicas como NAT e o DHCP, apesar de dar-nos tempo para desenvolver o IPv6, colaboraram para a demora em sua adoo. Aliado a isso, h o fato de o IPv4 no apresentar graves problemas de funcionamento.

Tambm preciso destacar que at o momento, a utilizao do IPv6 est ligada principalmente a rea acadmica, e para que a Internet passe a utilizar IPv6 em grande escala, necessrio que a infraestrutura dos principais ISPs seja capaz de transmitir trfego IPv6 de forma nativa. No entanto, sua implantao em redes maiores tem encontrado dificuldades devido, entre outras coisas, ao receio de grandes mudanas na forma de se gerenci-las, na existncia de gastos devido a necessidade de troca de equipamentos como roteadores e switches, e gastos com o aprendizado e treinamento para a rea tcnica.

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Mas a previso agora est assim:

Como est a implantao do IPv6?

Diversos estudos esto sendo realizados buscando mensurar a quantidade de informao que trafega na Internet sobre o protocolo IPv6. Anlises sobre o nmero de ASs anunciando IPv6, anlise de consultas a servidores DNS e a quantidade de pginas na Internet usando IPv6, so alguns exemplos de como tem se tentado medir a evoluo da implantao da verso 6 do Protocolo Internet.

Um desses estudos, realizado pela Arbor Networks, buscou medir a quantidade de trfego IPv6 na Internet analisando durante um ano dados de mais de 90 ISPs, coletando informaes de 2.393 roteadores de peering e backbone, juntamente com 278.797 interfaces de clientes e peering, totalizando 4 Tbps de trfego interdomnio na Internet. Arbor Networks analisou tanto o trfego IPv6 nativo quanto encapsulado, em ISPs da Europa, da sia e principalmente dos EUA. Dos 4 Tbps medidos em todo o perodo, apenas 600 Mbps de trfego IPv6 foi coletado, o que representa 0,0026% do total do trfego IPv4. No entanto, possvel observar um crescimento no volume de trfego IPv6 desde o comeo do estudo, iniciando em 50 Mbps, at atingir 150 Mbps em julho de 2008.

A Google tem realizado uma avaliao do estado atual do uso de IPv6 por usurios comuns, coletando informaes fornecidas pelos navegadores de uma parcela de usurios de servios da Google. Com isso, foi possvel determinar que aproximadamente 0,2% de seus clientes IPv6 ativado, e que a quantidade de acessos utilizando IPv6 subiu de 0,189% em agosto de 2008, para 0,261% em janeiro de 2009.

Outros dados interessantes apontam que apenas 5% dos ASs trabalham sobre IPv6. Destaca-se tambm que 39,1% dos servidores de DNS reverso que respondem a consultas sobre endereos IPv6 so acessveis via IPv6, e que da lista das 500 pginas mais populares da Internet,apenas uma utiliza a nova verso do protocolo IP.

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Trfego IPv6 na Internet corresponde a 0,0026%

~0,2% de clientes da Google possuem IPv6 ativado

5% dos ASs trabalham sobre IPv6

39,1% dos servidores de DNS reverso IPv6 so acessveis via IPv6

das 500 pginas mais populares da Internet apenas uma utiliza IPv6

Trfego IPv6 observado

Como est a implantao do IPv6?

Blocos de endereos IPv6 vm sendo alocados pelos RIRs h aproximadamente dez anos. No entanto, o fato dos RIRs alocarem endereos aos Registros Nacionais ou aos ISPs, no significa que estes endereos estejam sendo utilizados. Ao cruzar os dados sobre a quantidade de blocos /32 IPv6 j alocados com o nmero de rotas anunciadas na tabela de roteamento, nota-se que apenas 2,9% desses recursos esto sendo efetivamente utilizados, isto , dos 73.000 blocos j alocados, apenas 2.117 esto presentes na tabela global de roteamento.

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Como est a implantao do IPv6?

Dos ~73.000 blocos /32 j alocados pelos RIR, apenas 2,9% so efetivamente utilizados.

Alocaes feitas pelos RIRs

Entradas IPv6 na tabela de rotas globalDados de 28/08/2009

No Brasil, e em toda a Amrica Latina, a situao similar.

O LACNIC, RIR que atua na Amrica Latina e Caribe, j alocou aproximadamente 200 blocos /32 IPv6, o que corresponde a aproximadamente 0,3% do total de blocos j alocados mundialmente. Destes, 25,6% esto alocados no Brasil, porm, apenas 27,4% esto sendo efetivamente utilizado.

Mais informaes:

http://www.arbornetworks.com/IPv6research

https://sites.google.com/site/ipv6implementors/conference2009/agenda/10_Lees_Google_IPv6_User_Measurement.pdf

http://bgp.he.net/ipv6-progress-report.cgi

http://portalipv6.lacnic.net/pt-br/ipv6/estat-sticas

http://bgp.potaroo.net/v6/as2.0/index.html

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Como est a implantao do IPv6 no Brasil?

Os blocos alocados para o LACNIC correspondem a apenas 0,3% dos j alocados mundialmente;

Destes 0,3%, 25,6% esto alocados para o Brasil;

Porm, dos blocos alocados para o Brasil, apenas 27,4% esto sendo efetivamente utilizados.

Blocos /32 alocados para o Brasil versus blocos /32 roteados

Dados de 28/08/2009

Abaixo, segue a lista das redes s quais j foram alocados endereos IPv6 no Brasil:

Bloco Data da alocao Nome

2001:1280::/32 2007-12-19 TIVIT TECNOLOGIA DA INFORMAO S.A.

2001:1284::/32 2007-12-19 Companhia Paranaense de Energia - COPEL

2001:1288::/32 2007-12-19 VIPWay Servios de Telecomunicaes Ltda

2001:128c::/32 2007-12-28 Sul Americana Tecnologia e Informtica Ltda.

2001:1290::/32 2008-01-29 CTBC MULTIMIDIA DATA NET S/A

2001:1291::/32 2008-06-10 COMPANHIA DE TELECOMUNICACOES DO BRASIL CENTRAL

2001:1294::/32 2008-02-11 TeleSA Telecomunicacoes S.A

2001:1298::/32 2008-04-08 Acessa Telecomunicaes Ltda

2001:129c::/32 2008-06-10 Durand do Brasil Ltda

2001:12a0::/32 2008-06-10 ENGEPLUS INFORMATICA LTDA

2001:12a4::/32 2008-06-27 IBERIA BRASIL TELECOMUNICACOES

2001:12a8::/32 2008-07-28 Brasil Telecom S/A

2001:12ac::/32 2008-07-29 Onda Internet

2001:12b0::/32 2008-08-08 LINKTEL TELECOMUNICACOES DO BRASIL LTDA

2001:12b4::/32 2008-08-27 Americana Digital Ltda.

2001:12b8::/32 2008-09-08 UNOTEL TELECOM S/A

2001:12bc::/32 2008-09-08 Terremark do Brasil Ltda.

2001:12c0::/32 2008-10-31 Terra Networks Brasil S.A.

2001:12c4::/32 2008-11-10 INTERNEXO LTDA.

2001:12c8::/32 2006-08-09 DUALTEC INFORMATICA LTDA

2001:12d0::/32 2006-01-31 UNIVERSIDADE DE SAO PAULO

2001:12d8::/32 2006-01-12 FAPESP

2001:12e0::/32 2004-07-02 Telefonica Data S.A.

2001:12e8::/32 2004-07-26 Comdominio Solues de Tecnologia S/A.

2001:12f0::/32 2003-10-27 Associao Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

2001:12f8::/48 2007-12-19 Ncleo de Informao e Coordenao do Ponto BR

2001:12f8:1::/48 2008-10-09 Ncleo de Informao e Coordenao do Ponto BR

2001:12fe::/32 2007-12-19 Ncleo de Informao e Coordenao do Ponto BR

2001:12ff::/32 2003-07-28 Ncleo de Informao e Coordenao do Ponto BR

2801:80::/48 2008-12-01 Confederao Int. das Coop. Ligadas ao SICREDI

2801:80:10::/48 2008-12-01 USINA COLOMBO S/A - ACAR E LCOOL

2801:80:20::/44 2009-06-22 Ncleo de Informao e Coordenao do Ponto BR

2801:80:30::/48 2009-05-08 Comunidade Evangelica Luterana - ULBRA

2801:80:40::/48 2009-06-01 Universidade Federal do Rio Grande do Sul

2804::/32 2008-12-01 Universidade Federal do Rio Grande do Sul

2804:4::/32 2009-01-26 Network Telecomunicaes LTDA

2804:8::/32 2009-01-26 SIM Telecomunicaes S/A

2804:c::/32 2009-01-26 Wik-Tel Servios de Telecomunicaes Ltda

2804:10::/32 2009-01-26 Cyberweb Networks Ltda

2804:14::/32 2009-03-27 WKVE Asses. em Serv. de Inform. e Telecom Ltda

2804:18::/32 2009-04-09 Vivo S.A.

2804:1c::/32 2009-04-14 NEWSITE INTERNET LTDA

2801:20::/32 2009-04-14 Intelig Telecomunicaes Ltda.

2804:24::/32 2009-05-08 Sermatel Compercio e Serv. De Telecomunicaes Ltda.

2804:28::/32 2009-06-02 IBL Telecomunicaes Ltda.

2804:2c::/32 2009-06-22 Greco Comunicaes e Servios LTDA

2804:30::/32 2009-06-26 Visao Tecnologia em Transmissao de Dados Ltda

2804:34::/32 2009-07-06 TCNet Informtica e Telecomunicaes LTDA

2804:38::/32 2009-07-17 Dedalus.com Ltda

2804:3c::/32 2009-07-20 ITIBR - Instituto de Tecnologia Informacao Brasil

2804:40::/32 2009-07-20 MD Brasil - Tecnologia em Informao S/C Ltda

2804:44::/32 2009-07-22 ITM Tecnologia de Redes Ltda

2804:48::/32 2009-07-27 Com NT Provedor Internet Ltda

2804:4c::/32 2009-08-04 Value4Net do Brasil Servios de Informtica Ltda

2804:50::/32 2009-08-13 Dominio BR Consultoria em Informatica LTDA

2804:54::/32 2009-08-13 CABO SERVICOS DE TELECOMUNICACOES LTDA

2804:58::/32 2009-08-14 ULTRAWAVE SERVIOS DE TELECOMUNICAES LTDA

2804:5c::/32 2009-08-25 RobyNet Connections Ltda.

2804:60::/32 2009-08-26 VETORIALNET INFORMATICA E SERVICOS DE COMUNICACAO

2804:64::/32 2009-08-26 NipCable do Brasil Telecom

2804:68::/32 2009-09-02 T-Systems Telecomunicaes e Servios Ltda.

2804:6c::/32 2009-09-09 GD SERVIOS INTERNET LTDA

2804:70::/32 2009-09-09 Jop Comunicao Virtual Ltda

2804:74::/32 2009-09-09 Net Botanic Internet Inteligente Ltda

2804:78::/32 2009-09-11 Net New Ltda

2804:7c::/32 2009-09-17 NLINK Comrcio e Servios Ltda

2804:80::/32 2009-09-21 INTERPIRA INTERNET SERVICE PROVIDER LTDA

2804:84::/32 2009-09-28 BC Conectividade Ltda

2804:88::/32 2009-10-13 ASSOCIAO NACIONAL PARA INCLUSO DIGITAL ANID

2804:8c::/32 2009-10-13 Host Revenda Ltda

2804:90::/32 2009-10-14 CILNET Comunicacao e Informatica LTDA.

2804:94::/32 2009-10-14 Netjacarei Telecon Ltda

2804:98::/32 2009-10-14 CM Informatica Ltda

2804:9c::/32 2009-10-20 Centronet Internet Ltda.

2804:a0::/32 2009-10-20 Lanis Ltda

2804:a4::/32 2009-10-27 HL TELECOM LTDA ME

2804:a8::/32 2009-11-09 EMBRATEL-EMPRESA BRASILEIRA DE TELECOMUNICAES SA

2804:ac::/32 2009-11-13 Picture Informtica Ltda

2804:b0::/32 2009-11-13 ABASE - ALIACA BRASIL ASSIST. SOC. E EDUCACIONAL

2804:b4::/32 2009-11-17 Minas Gerais Telecomunicaes Ltda ME

Dados de 17/11/2009.

importante observar que, embora a utilizao do IPv6 ainda no tenha tanta representatividade, todos os dados apresentados mostram que sua penetrao nas redes tem aumentado gradativamente. No entanto, preciso avanar ainda mais. Adiar por mais tempo a implantao do IPv6 pode trazer diversos prejuzos para o desenvolvimento de toda a Internet.

Como vimos, existe hoje uma demanda muito grande por mais endereos IP, e mesmo que a Internet continue funcionando sem novos endereos, ela ter muita dificuldade para crescer. A cada dia surgem novas redes, graas a expanso das empresas e ao surgimento de novos negcios; iniciativas de incluso digital tem trazido muitos novos usurios para a Internet; e o crescimento das redes 3G, e a utilizao da Internet em dispositivos eletrnicos e eletrodomsticos so exemplos de novas aplicaes que colaboram com seu crescimento.

A no implantao do IPv6 provavelmente impedira o desenvolvimento de todas essas reas, e alm disso, com o IPv6 elimina-se a necessidade da utilizao de NATs, favorecendo o funcionamento de vrias aplicaes. Deste modo, o custo de no se utilizar, ou adiar ainda mais a implantao do protocolo IPv6, ser muito maior do que o de utiliz-lo.

Para os Provedores Internet, importante que estes ofeream novos servios a seus clientes, e principalmente, porque inovar a chave para competir e manter-se frente da concorrncia.

31

Quais os riscos da no implantao do IPv6?

Embora ainda seja pequena, a utilizao do IPv6 tem aumentado gradativamente;

Porm precisa avanar ainda mais; A no implementao do IPv6 ir:

Impedir o surgimento de novas redes;

Diminuir o processo de incluso digital o reduzindo o nmero de novos usurios;

Dificultar o surgimento de novas aplicaes;

Aumentar a utilizao de tcnicas como a NAT.

O custo de no implementar o IPv6 poder ser maior que o custo de implement-lo;

Provedores Internet precisam inovar e oferecer novos servios a seus clientes.

32

A partir desse ponto, iniciaremos o estudo das principais caractersticas do IPv6, comeando pela anlise das mudanas ocorridas na estrutura de seu cabealho, apresentando as diferenas entre os cabealhos IPv4 e IPv6, e de que forma essas mudanas aprimoraram o funcionamento do protocolo. Tambm ser detalhado o funcionamento dos cabealhos de extenso, mostrando porque sua utilizao pode melhorar o desempenho dos roteadores.

33

Cabealho IPv6

Mdulo 2

O cabealho IPv4 composto por 12 campos fixos, podendo conter ou no opes, fazendo com que seu tamanho possa variar entre 20 e 60 Bytes. Estes campos so destinados transmitir informaes sobre:

a verso do protocolo;

o tamanho do cabealho e dos dados;

a fragmentao;

o tipo de dados;

o tempo de vida do pacote;

o protocolo da camada seguinte (TCP, UDP, ICMP);

a integridade dos dados;

a origem e o destino do pacote.

34

Cabealho IPv4

O cabealho IPv4 composto por 12 campos fixos, podendo conter ou no opes, fazendo com que seu tamanho possa variar entre 20 e 60 Bytes.

Algumas mudanas foram realizadas no formato do cabealho base do IPv6 de modo a torn-lo mais simples, com apenas oito campos e com tamanho fixo de 40 Bytes, alm de mais flexvel e eficiente, prevendo sua extenso por meio de cabealhos adicionais que no precisam ser processados por todos os roteadores intermedirios. Estas alteraes permitiram que, mesmo com um espao para endereamento de 128 bits, quatro vezes maior que os 32 bits do IPv4, o tamanho total do cabealho IPv6 seja apenas duas vezes maior que o da verso anterior.

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Cabealho IPv6

Mais simples 40 Bytes (tamanho fixo). Apenas duas vezes maior que o da verso anterior.

Mais flexvel Extenso por meio de cabealhos adicionais.

Mais eficiente Minimiza o overhead nos cabealhos. Reduz o custo do processamento dos pacotes.

Entre essas mudanas, destaca-se a remoo de seis campos do cabealho IPv4, visto que suas funes no so mais necessrias ou so implementadas pelos cabealhos de extenso.

No IPv6, as opes adicionais agora fazem parte dos cabealhos de extenso do IPv6. Deste modo, os campos Opes e Complementos puderam ser removidos.

O campo Tamanho do Cabealho tambm foi removido, porque o tamanho do cabealho IPv6 fixo.

Os campos Identificao, Flags e Deslocamento do Fragmento, foram removidos porque as informaes referentes a fragmentao so indicadas agora em um cabealho de extenso apropriado.

Com o intuito de aumentar a velocidade do processamento dos roteadores, o campo Soma de Verificao foi retirado, pois esse clculo j realizado pelos protocolos das camadas superiores.

36

Cabealho IPv6

Seis campos do cabealho IPv4 foram removidos.

Outra mudana refere-se a alterao do nome e do posicionamento de outros quatro campos.

Esses reposicionamentos foram definidos para facilitar o processamento dessas informaes pelos roteadores.

IPv4 IPv6

Tipo de Servio Classe de TrfegoTamanho Total Tamanho dos DadosTempo de Vida (TTL) Limite de EncaminhamentoProtocolo Prximo Cabealho

37

Cabealho IPv6

Seis campos do cabealho IPv4 foram removidos. Quatro campos tiveram seus nomes alterados e seus posicionamentos modificados.

1 12

2

3

3 4

4

Tambm foi adicionado um novo campo, o Identificador de Fluxo, acrescentado um mecanismo extra de suporte a QoS ao protocolo IP. Mais detalhes sobre este campo e de como o protocolo IPv6 trata a questo do QoS sero apresentados nos prximos mdulos deste curso.

38

Cabealho IPv6

Seis campos do cabealho IPv4 foram removidos. Quatro campos tiveram seus nomes alterados e seus posicionamentos modificados. O campo Identificador de Fluxo foi acrescentado.

Os campo Verso, Endereo de Origem e Endereo de Destino foram mantidos, alterando apenas o tamanho do espao reservado para o endereamento que passa a ter 128 bits.

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Cabealho IPv6

Seis campos do cabealho IPv4 foram removidos. Quatro campos tiveram seus nomes alterados e seus posicionamentos modificados. O campo Identificador de Fluxo foi acrescentado. Trs campos foram mantidos.

Vamos conhecer um pouco sobre cada campo do cabealho base do IPv6:

Verso (4 bits) - Identifica a verso do protocolo IP utilizado. No caso do IPv6 o valor desse campo 6.

Classe de Trfego (8 bits) - Identifica e diferencia os pacotes por classes de servios ou prioridade. Ele continua provendo as mesmas funcionalidades e definies do campo Tipo de Servio do IPv4.

Identificador de Fluxo (20 bits) - Identifica e diferencia pacotes do mesmo fluxo na camada de rede. Esse campo permite ao roteador identificar o tipo de fluxo de cada pacote, sem a necessidade de verificar sua aplicao.

Tamanho do Dados (16 bits) - Indica o tamanho, em Bytes, apenas dos dados enviados junto ao cabealho IPv6. Substituiu o campo Tamanho Total do IPv4, que indica o tamanho do cabealho mais o tamanho dos dados transmitidos. Os cabealhos de extenso tambm so includos no calculo do tamanho.

Prximo Cabealho (8 bits) - Identifica cabealho que se segue ao cabealho IPv6. Este campo foi renomeado (no IPv4 chamava-se Protocolo) refletindo a nova organizao dos pacotes IPv6, pois agora este campo no contm apenas valores referentes a outros protocolos, mas tambm indica os valores dos cabealhos de extenso.

Limite de Encaminhamento (8 bits) - Indica o nmero mximo de roteadores que o pacote IPv6 pode passar antes de ser descartado, sendo decrementado a cada salto. Padronizou o modo como o campo Tempo de Vida (TTL) do IPv4 tem sido utilizado, apesar da definio original do campo TTL, dizer que este deveria indicar, em segundos, quanto tempo o pacote levaria para ser descartado caso no chegasse ao seu destino.

Endereo de origem (128 bits) - Indica o endereo de origem do pacote.

Endereo de Destino (128 bits) - Indica o endereo de destino do pacote.

40

Cabealho IPv6

Diferente do IPv4, que inclui no cabealho base todas as informaes opcionais, o IPv6 trata essas informaes atravs de cabealhos de extenso. Estes cabealhos localizam-se entre o cabealho base e o cabealho da camada imediatamente acima, no havendo nem quantidade, nem tamanho fixo para eles. Caso existam mltiplos cabealhos de extenso no mesmo pacote, eles sero adicionados em srie formando uma cadeia de cabealhos.

As especificaes do IPv6 definem seis cabealhos de extenso: Hop-by-Hop Options, Destination Options, Routing, Fragmentation, Authentication Header e Encapsulating Security Payload.

A utilizao cabealhos de extenso do IPv6, visa aumentar a velocidade de processamento nos roteadores, visto que, o nico cabealho de extenso processado em cada roteador o Hop-by-Hop; os demais so tratados apenas pelo n identificado no campo Endereo de Destino do cabealho base. Alm disso, novos cabealhos de extenso podem ser definidos e usados sem a necessidade de se alterar o cabealho base.

41

Cabealhos de Extenso

No IPv6, opes adicionais so tratadas por meio de cabealhos de extenso. Localizam-se entre o cabealho base e o cabealho da camada de transporte. No h nem quantidade, nem tamanho fixo para estes cabealhos.

Cabealho IPv6

Prximo Cabealho = 6

Cabealho TCP Dados

Cabealho Routing

Prximo Cabealho = 6

Cabealho TCP Dados

Cabealho TCP DadosCabealho Routing

Prximo Cabealho = 44

CabealhoFragmentation

PrximoCabealho = 6

Cabealho IPv6

Prximo Cabealho = 6

Cabealho IPv6

Prximo Cabealho = 43

Identificado pelo valor 0 no campo Prximo Cabealho, o cabealho de extenso Hop-by-Hop deve ser colocado imediatamente aps o cabealho base IPv6. As informaes carregadas por ele devem ser examinadas por todos os ns intermedirios ao longo do caminho do pacote at o destino. Na sua ausncia, o roteador sabe que no precisa processar nenhuma informao adicional e assim pode encaminha o pacote para o destino final imediatamente.

As definies de cada campo do cabealho so as seguintes:

Prximo Cabealho (1 Byte): Identifica o tipo de cabealho que segue ao Hop-by-Hop.

Tamanho do Cabealho (1 Byte): Indica o tamanho do cabealho Hop-by-Hop em unidades de 8 Bytes, excludo o oito primeiros.

Opes: Contem uma ou mais opes e seu tamanho varivel. Neste campo, o primeiro Byte contem informaes sobre como estas opes devem ser tratadas no caso o n que esteja processando a informao no a reconhea. O valor dos primeiros dois bits especifica as aes a serem tomadas:

00: ignorar e continuar o processamento. 01: descartar o pacote. 10: descartar o pacote e enviar uma mensagem ICMP Parameter Problem para

o endereo de origem do pacote. 11: descartar o pacote e enviar uma mensagem ICMP Parameter Problem para

o endereo de origem do pacote, apenas se o destino no for um endereo de multicast.

O terceiro bit deste campo especifica se a informao opcional pode mudar de rota (valor 01) ou no (valor 00).

42

Cabealhos de Extenso

Hop-by-Hop Options

Identificado pelo valor 0 no campo Prximo Cabealho. Carrega informaes que devem ser processadas por todos os

ns ao longo do caminho do pacote.

Opes

Tam. cab. deextenso

PrximoCabealho

At o momento existem dois tipos definidos para o cabealho Hop-by-Hop: a Router Alert e a Jumbogram.

Router Alert: Utilizado para informar aos ns intermedirios que a mensagem a ser encaminhada exige tratamento especial. Est opo utilizada pelos protocols MLD (Multicast Listener Discovery) e RSVP (Resource Reservation Protocol).

Jumbogram: Utilizado para informa que o tamanho do pacote IPv6 maior do que 64KB.

Mais informaes: RFC 2711 - IPv6 Router Alert Option

43

Identificado pelo valor 60 no campo Prximo Cabealho, o cabealho de extenso Destination Options carrega informaes que devem ser processadas pelo n de destino do pacote, indicado no campo Endereo de Destino do cabealho base. A definio de seus campos igual as do cabealho Hop-by-Hop e um exemplo de usa utilizao.

Este cabealho utilizado no suporte a mobilidade do IPv6 atravs da opo Home Address, que contem o Endereo de Origem do N Mvel quando este est em transito.

44

Cabealhos de Extenso

Destination Options

Identificado pelo valor 60 no campo Prximo Cabealho. Carrega informaes que devem ser processadas pelo n de

destino do pacote.

Opes

Tam. cab. deextenso

PrximoCabealho

Identificado pelo valor 43 no campo Prximo Cabealho, o cabealho de extenso Routing foi desenvolvido inicialmente para listar um ou mais ns intermedirios que deveriam ser visitados at o pacote chegar ao destino, semelhante s opes Loose Source e Record Route do IPv4. Esta funo, realizada pelo cabealho Routing Type 0, tornou-se obsoleta pela RFC5095 devido a problemas de segurana.

Um novo cabealho Routing, o Type 2, foi definido para ser utilizado como parte do mecanismo de suporte a mobilidade do IPv6, carregando o Endereo de Origem do N Mvel em pacotes enviados pelo N Correspondente.

As definies de cada campo do cabealho so as seguintes:

Prximo Cabealho (1 Byte): Identifica o tipo de cabealho que segue ao cabealho Routing.

Tamanho do Cabealho (1 Byte): Indica o tamanho do cabealho Routing em unidades de 8 Bytes, excludo o oito primeiros.

Routing Type (1 Byte): Identifica o tipo de cabealho Routing. Atualmente apenas o Type 2 est definido.

Saltos restantes: Definido para ser utilizado com o Routing Type 0, indica o nmero de saltos a serem visitados antes do pacote atingir seu destino final.

Endereo de Origem: Carrega o Endereo de Origem de um N Mvel.

Mais informaes: RFC 3775 - Mobility Support in IPv6 - 6.4. Type 2 Routing Header RFC 5095 - Deprecation of Type 0 Routing Headers in IPv6

45

Cabealhos de Extenso

Routing

Identificado pelo valor 43 no campo Prximo Cabealho. Desenvolvido inicialmente para listar um ou mais ns

intermedirios que deveriam ser visitados at o pacote chegar ao destino.

Atualmente utilizado como parte do mecanismo de suporte a mobilidade do IPv6.

Endereo de Origem

Tam. cab. deextenso

PrximoCabealho Saltos restantes

Tipo de Routing

Reservado

Identificado pelo valor 44 no campo Prximo Cabealho, o cabealho de extenso Fragmentation utilizado quando o pacote IPv6 a ser enviado maior que o Path MTU.

As definies de cada campo do cabealho so as seguintes:

Prximo Cabealho (1 Byte): Identifica o tipo de cabealho que segue ao cabealho Fragmentation.

Deslocamento do Fragmento (13 bits): Indica, em unidades de oito Bytes, a posio dos dados transportados pelo fragmento atual em relao ao incio do pacote original.

Flag M (1 bit): Se marcado com o valor 1, indica que h mais fragmentos. Se marcado com o valor 0, indica que o fragmento final.

Identificao (4 Bytes): Valor nico, gerado pelo n de origem, para cada identificar o pacote original original. utilizado para detectar os fragmentos de um mesmo pacote.

O processo de fragmentao de pacotes do IPv6 ser detalhado nos prximos mdulos.

46

Cabealhos de Extenso

Fragmentation

Identificado pelo valor 44 no campo Prximo Cabealho. Carrega informaes sobre os fragmentos dos pacotes IPv6.

ReservadoPrximo

Cabealho ResDeslocamento do

Fragmento

Identificao

M

Os cabealhos de extenso Authentication Header e Encapsulating Security Payload, indicados respectivamente pelos valores 51 e 52 no campo Prximo Cabealho, fazem parte do cabealho IPSec.

Embora as funcionalidades do IPSec sejam idnticas tanto no IPv4 quanto no IPv6, sua utilizao com IPv6 facilitada pelo fato de seu principais elementos serem parte integrante da nova verso do protocolo IP. Outros aspectos tambm facilitam essa utilizao, como o fato de no se utilizar NAT com IPv6, no entanto essa questo ser detalhada nos prximos mdulos, juntamente com o detalhamento dos cabealhos de extenso AH e ESP.

47

Cabealhos de Extenso

Authentication Header

Identificado pelo valor 51 no campo Prximo Cabealho. Utilizado pelo IPSec para prover autenticao e garantia de

integridade aos pacotes IPv6.

Encapsulating Security Payload

Identificado pelo valor 52 no campo Prximo Cabealho. Tambm utilizado pelo IPSec, garante a integridade e

confidencialidade dos pacotes.

Alguns aspectos sobre os cabealhos de extenso devem ser observados.

Primeiramente importante destacar que, para evitar que os ns existentes ao longo do caminho do pacote tenham que percorrer toda a cadeia de cabealhos de extenso para conhecer quais informaes devero tratar, estes cabealhos devem ser enviados respeitando um determinada ordem. Geralmente, os cabealhos importantes para todos os ns envolvidos no roteamento devem ser colocados em primeiro lugar, cabealhos importantes apenas para o destinatrio final so colocados no final da cadeia. A vantagem desta seqncia que o n pode parar de processar os cabealhos assim que encontrar algum cabealho de extenso dedicado ao destino final, tendo certeza de que no h mais cabealhos importantes a seguir. Com isso, possvel melhorar significativamente o processamento dos pacotes, porque, em muitos casos, apenas o processamento do cabealho base ser suficiente para encaminhar o pacote. Deste modo, a sequncia a ser seguida :

Hop-by-Hop Options

Routing

Fragmentation

Authentication Header

Encapsulating Security Payload

Destination Options

Tambm vale observar, que se um pacote for enviado para um endereo multicast, os cabealhos de extenso sero examinados por todos os ns do grupo.

Em relao flexibilidade oferecida pelos cabealhos de extenso, merece destaque o desenvolvido o cabealho Mobility, utilizado pelos ns que possuem suporte a mobilidade IPv6.

48

Cabealhos de Extenso

Quando houver mais de um cabealho de extenso, recomenda-se que eles apaream na seguinte ordem:

Hop-by-Hop Options

Routing

Fragmentation

Authentication Header

Encapsulating Security Payload

Destination Options

Se o campo Endereo de Destino tiver um endereo multicast, os cabealhos de extenso sero examinados por todos os ns do grupo.

Pode ser utilizado o cabealho de extenso Mobility pelos ns que possurem suporte a mobilidade IPv6.

49

O protocolo IPv6 apresenta como principal caracterstica e justificativa maior para o seu desenvolvimento, o aumento no espao para endereamento. Por isso, importante conhecermos as diferenas entre os endereos IPv4 e IPv6, saber reconhecer a sintaxe dos endereos IPv6 e conhecer os tipos de endereos IPv6 existentes e suas principais caractersticas.

50

Endereamento IPv6

Mdulo 3

No IPv4, o campo do cabealho reservado para o endereamento possui 32 bits. Este tamanho possibilita um mximo de 4.294.967.296 (232 ) endereos distintos. A poca de seu desenvolvimento, est quantidade era considerada suficiente para identificar todos os computadores na rede e suportar o surgimento de novas sub-redes. No entanto, com o rpido crescimento da Internet, surgiu o problema da escassez dos endereos IPv4, motivando a a criao de uma nova gerao do protocolo IP.

O IPv6 possui um espao para endereamento de 128 bits, sendo possvel obter 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 endereos (2128 ). Este valor representa aproximadamente 79 octilhes (7,9x1028 ) de endereos a mais do que no IPv4 e representa, tambm, mais de 56 octilhes (5,6x1028 ) de endereos por ser humano na Terra, considerando-se a populao estimada em 6 bilhes de habitantes.

51

Endereamento

Um endereo IPv4 formado por 32 bits.

232 = 4.294.967.296

Um endereo IPv6 formado por 128 bits.

2128 = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456

~ 56 octilhes (5,6x1028 ) de endereos IP por ser humano.~ 79 octilhes (7,9x1028 ) de endereos a mais do que no IPv4.

Os 32 bits dos endereos IPv4 so divididos em quatro grupos de 8 bits cada, separados por ., escritos com dgitos decimais. Por exemplo: 192.168.0.10.

A representao dos endereos IPv6, divide o endereo em oito grupos de 16 bits, separando-os por :, escritos com dgitos hexadecimais (0-F). Por exemplo:

2001:0DB8:AD1F:25E2:CADE:CAFE:F0CA:84C1

Na representao de um endereo IPv6, permitido utilizar tanto caracteres maisculos quanto minsculos.

Alm disso, regras de abreviao podem ser aplicadas para facilitar a escrita de alguns endereos muito extensos. permitido omitir os zeros a esquerda de cada bloco de 16 bits, alm de substituir uma sequncia longa de zeros por ::. Por exemplo, o endereo 2001:0DB8:0000:0000:130F:0000:0000:140B pode ser escrito como 2001:DB8:0:0:130F::140B ou 2001:DB8::130F:0:0:140B. Neste exemplo possvel observar que a abreviao do grupo de zeros s pode ser realizada uma nica vez, caso contrrio poder haver ambigidades na representao do endereo. Se o endereo acima fosse escrito como 2001:DB8::130F::140B, no seria possvel determinar se ele corresponde a 2001:DB8:0:0:130F:0:0:140B, a 2001:DB8:0:0:0:130F:0:140B ou 2001:DB8:0:130F:0:0:0:140B.

Esta abreviao pode ser feita tambm no fim ou no incio do endereo, como ocorre em 2001:DB8:0:54:0:0:0:0 que pode ser escrito da forma 2001:DB8:0:54::.

52

Endereamento

A representao dos endereos IPv6, divide o endereo em oito grupos de 16 bits, separando-os por :, escritos com dgitos hexadecimais.

2001:0DB8:AD1F:25E2:CADE:CAFE:F0CA:84C1

Na representao de um endereo IPv6 permitido: Utilizar caracteres maisculos ou minsculos; Omitir os zeros esquerda; e Representar os zeros contnuos por ::.

Exemplo: 2001:0DB8:0000:0000:130F:0000:0000:140B2001:db8:0:0:130f::140b

Formato invlido: 2001:db8::130f::140b (gera ambiguidade)

2 Bytes

Outra representao importante a dos prefixos de rede. Em endereos IPv6 ela continua sendo escrita do mesmo modo que no IPv4, utilizando a notao CIDR. Esta notao representada da forma endereo-IPv6/tamanho do prefixo, onde tamanho do prefixo um valor decimal que especifica a quantidade de bits contguos esquerda do endereo que compreendem o prefixo. O exemplo de prefixo de sub-rede apresentado a seguir indica que dos 128 bits do endereo, 64 bits so utilizados para identificar a sub-rede.

Esta representao tambm possibilita a agregao dos endereos de forma hierrquica, identificando a topologia da rede atravs de parmetros como posio geogrfica, provedor de acesso, identificao da rede, diviso da sub-rede, etc. Com isso, possvel diminuir o tamanho da tabela de roteamento e agilizar o encaminhamento dos pacotes.

Com relao a representao dos endereos IPv6 em URLs (Uniform Resource Locators), estes agora passam a ser representados entre colchetes. Deste modo, no haver ambiguidades caso seja necessrio indicar o nmero de uma porta juntamente com a URL. Observe os exemplos a seguir:

http://[2001:12ff:0:4::22]/index.html

http://[2001:12ff:0:4::22]:8080

53

Endereamento

Representao dos Prefixos

Como o CIDR (IPv4) endereo-IPv6/tamanho do prefixo

Exemplo:

Prefixo 2001:db8:3003:2::/64Prefixo global 2001:db8::/32ID da sub-rede 3003:2

URL http://[2001:12ff:0:4::22]/index.html http://[2001:12ff:0:4::22]:8080

Prefixo 2001:db8:3003:2::/64 Prefixo global 2001:db8::/32 ID da sub-rede 3003:2

Existem no IPv6 trs tipos de endereos definidos:

Unicast este tipo de endereo identifica uma nica interface, de modo que um pacote enviado a um endereo unicast entregue a uma nica interface;

Anycast identifica um conjunto de interfaces. Um pacote encaminhado a um endereo anycast entregue a interface pertencente a este conjunto mais prxima da origem (de acordo com distncia medida pelos protocolos de roteamento). Um endereo anycast utilizado em comunicaes de um-para-um-de-muitos.

Multicast tambm identifica um conjunto de interfaces, entretanto, um pacote enviado a um endereo multicast entregue a todas as interfaces associadas a esse endereo. Um endereo multicast utilizado em comunicaes de um-para-muitos.

Diferente do IPv4, no IPv6 no existe endereo broadcast, responsvel por direcionar um pacote para todos os ns de um mesmo domnio. No IPv6, essa funo foi atribuda tipos especficos de endereos multicast.

54

Endereamento

Existem no IPv6 trs tipos de endereos definidos:

Unicast Identificao Individual

Anycast Identificao Seletiva

Multicast Identificao em Grupo

No existe mais Broadcast.

Os endereos unicast so utilizados para comunicao entre dois ns, por exemplo, telefones VoIPv6, computadores em uma rede privada, etc., e sua estrutura foi definida para permitir agregaes com prefixos de tamanho flexvel, similar ao CIDR do IPv4.

Existem alguns tipos de endereos unicast IPv6: Global Unicast; Unique-Local; e Link-Local por exemplo. Existem tambm alguns tipos para usos especiais, como endereos IPv4 mapeados em IPv6, endereo de loopback e o endereo no-especificado, entre outros.

Global Unicast - equivalente aos endereos pblicos IPv4, o endereo global unicast globalmente rotevel e acessvel na Internet IPv6. Ele constitudo por trs partes: o prefixo de roteamento global, utilizado para identificar o tamanho do bloco atribudo a uma rede; a identificao da sub-rede, utilizada para identificar um enlace em uma rede; e a identificao da interface, que deve identificar de forma nica uma interface dentro de um enlace.

Sua estrutura foi projetada para utilizar os 64 bits mais a esquerda para identificao da rede e os 64 bits mais a direita para identificao da interface. Portanto, exceto casos especficos, todas as sub-redes em IPv6 tem o mesmo tamanho de prefixo, 64 bits (/64), o que possibilita 264 = 18.446.744.073.709.551.616 dispositivos por sub- rede.

Atualmente, est reservada para atribuio de endereos a faixa 2000::/3 (001), que corresponde aos endereos de 2000:: a 3fff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff. Isto representa 13% do total de endereos possveis com IPv6, o que nos permite criar 2(643) = 2.305.843.009.213.693.952 (2,3x1018 ) sub-redes (/64) diferentes ou 2(483) = 35.184.372.088.832 (3,5x1013 ) redes /48.

55

Endereamento

Unicast

Global Unicast

2000::/3

Globalmente rotevel (similar aos endereos pblicos IPv4);

13% do total de endereos possveis;

2(45) = 35.184.372.088.832 redes /48 distintas.

Prefixo de roteamento global ID da sub-rede

n 64 - n 64

Identificador da interface

Link Local podendo ser usado apenas no enlace especfico onde a interface est conectada, o endereo link local atribudo automaticamente utilizando o prefixo FE80::/64. Os 64 bits reservados para a identificao da interface so configurados utilizando o formato IEEE EUI-64. Vale ressaltar que os roteadores no devem encaminhar para outros enlaces, pacotes que possuam como origem ou destino um endereo link-local;

56

Endereamento

Unicast

Link local

FE80::/64

Deve ser utilizado apenas localmente;

Atribudo automaticamente (autoconfigurao stateless);

Identificador da interfaceFE80 0

Unique Local Address (ULA) endereo com grande probabilidade de ser globalmente nico, utilizado apenas para comunicaes locais, geralmente dentro de um mesmo enlace ou conjunto de enlaces. Um endereo ULA no deve ser rotevel na Internet global.

Um endereo ULA, criado utilizado um ID globa alocado pseudo-randomicamente, composto das seguintes partes:

Prefixo: FC00::/7. Flag Local (L): se o valor for 1 (FD) o prefixo atribudo localmente. Se o

valor for 0 (FC), o prefixo deve ser atribudo por uma organizao central (ainda a definir).

Identificador global: identificador de 40 bits usado para criar um prefixo globalmente nico.

Identificador da Interface: identificador da interface de 64 bits.

Deste modo, a estrutura de um endereo ULA FDUU:UUUU:UUUU:: onde U so os bits do identificador nico, gerado aleatoriamente por um algoritmo especfico.

Sua utilizao permite que qualquer enlace possua um prefixo /48 privado e nico globalmente. Deste modo, caso duas redes, de empresas distintas por exemplo, sejam interconectadas, provavelmente no haver conflito de endereos ou necessidade de renumerar a interface que o esteja usando. Alm disso, o endereo ULA independente de provedor, podendo ser utilizado na comunicao dentro do enlace mesmo que no haja uma conexo com a Internet. Outra vantagem, que seu prefixo pode ser facilmente bloqueado, e caso um endereo ULA seja anunciado acidentalmente para fora do enlace, atravs de um roteador ou via DNS, no haver conflito com outros endereos.

57

Endereamento

Unicast

Unique local

FC00::/7

Prefixo globalmente nico (com alta probabilidade de ser nico);

Utilizado apenas na comunicao dentro de um enlace ou entre um conjunto limitado de enlaces;

No esperado que seja roteado na Internet.

Identificador globalID da

sub-rede Identificador da interfacePref. L

7

Os identificadores de interface (IID), utilizados para distinguir as interfaces dentro de um enlace, devem ser nicos dentro do mesmo prefixo de sub-rede. O mesmo IID pode ser usado em mltiplas interfaces em um nico n, porm, elas dever estar associadas a deferentes sub-redes.

Normalmente utiliza-se um IID de 64 bits, que pode ser obtido de diversas formas. Ele pode ser configurado manualmente, a partir do mecanismo de autoconfigurao stateless do IPv6, a partir de servidores DHCPv6 (stateful), ou formados a partir de uma chave pblica (CGA). Estes mtodos sero detalhados no decorrer deste curso.

Embora eles possam ser gerados randomicamente e de forma temporria, recomenda-se que o IID seja construdo baseado no endereo MAC da interface, no formato EUI-64.

Mais informaes:

RFC 3986 - Uniform Resource Identifier (URI): Generic Syntax

RFC 4291 - IP Version 6 Addressing Architecture

RFC 4193 - Unique Local IPv6 Unicast Addresses

RFC 5156 - Special-Use IPv6 Addresses

RFC 3587 - IPv6 Global Unicast Address Format

Internet Protocol Version 6 Address Space - http://www.iana.org/assignments/ipv6-address-space

58

Endereamento

Unicast

Identificador da Interface (IID)

Devem ser nicos dentro do mesmo prefixo de sub-rede. O mesmo IID pode ser usado em mltiplas interfaces de um nico

n, desde que estejam associadas a sub-redes diferentes. Normalmente utiliza-se um IID de 64 bits, que pode ser obtido:

Manualmente Autoconfigurao stateless DHCPv6 (stateful) A partir de uma chave pblica (CGA)

IID pode ser temporrio e gerado randomicamente. Normalmente basado no endereo MAC (Formato EUI-64).

Um IID baseado no formato EUI-64 criado da seguinte forma:

Caso a interface possua um endereo MAC de 64 bits (padro EUI-64), basta complementar o stimo bit mais a esquerda (chamado de bit U/L Universal/Local) do endereo MAC, isto , se for 1, ser alterado para 0; se for 0, ser alterado para 1. Caso a interface utilize um endereo MAC de 48 bits (padro IEEE 802), primeiro adiciona-se os dgitos hexadecimais FF-FE entre o terceiro e quarto Byte do endereo MAC (transformando no padro EUI-64), e em seguida, o bit U/L complementado. Por exemplo:

Se endereo MAC da interface for:

48-1E-C9-21-85-0C

adiciona-se os dgitos FF-FE na metade do endereo:

48-1E-C9-FF-FE-21-85-0C

complementa-se o bit U/L:

48 = 01001000

01001000 010010 10

01001010 = 4A

IID = 4A-1E-C9-FF-FE-21-85-0C

Um endereo link local atribudo essa interface seria FE80::4A1E:C9FF:FE21:850C.

Mais informaes:

Guidelines for 64-bit Global Identifier (EUI-64) Registration Authority - http://standards.ieee.org/regauth/oui/tutorials/EUI64.html

59

Endereamento

Unicast

EUI-64

Endereo MAC

Endereo EUI-64

Identificador da Interface

Bit U/L

48 1E C9 21 85 0C

0C

0C

85

85

21

21

C9

C9

1E

1E

48

0 1 0 0 1 0 0 0

0 1 0 0 1 0 1 0

4A

FF FE

FF FE

Existem alguns endereos IPv6 especiais utilizados para fins especficos: Endereo No-Especificado (Unspecified): representado pelo endereo

0:0:0:0:0:0:0:0 ou ::0 (equivalente ao endereo IPv4 unspecified 0.0.0.0). Ele nunca deve ser atribudo a nenhum n, indicando apenas a ausncia de um endereo. Ele pode, por exemplo, ser utilizado no campo Endereo de Origem de um pacote IPv6 enviado por um host durante o processo de inicializao, antes que este tenha seu endereo exclusivo determinado. O endereo unspecified no deve ser utilizado como endereo de destino de pacotes IPv6;

Endereo Loopback: representado pelo endereo unicast 0:0:0:0:0:0:0:1 ou ::1 (equivalente ao endereo IPv4 loopback 127.0.0.1). Este endereo utilizado para referenciar a prpria mquina, sendo muito utilizado para teste internos. Este tipo de endereo no deve ser atribudo a nenhuma interface fsica, nem usado como endereo de origem em pacotes IPv6 enviados para outros ns. Alm disso, um pacote IPv6 com um endereo loopback como destino no pode ser enviado por um roteador IPv6, e caso um pacote recebido em uma interface possua um endereo loopback como destino, este deve ser descartado;

Endereos IPv4-mapeado: representado por 0:0:0:0:0:FFFF:wxyz ou ::FFFF:wxyz, usado para mapear um endereo IPv4 em um endereo IPv6 de 128-bit, onde wxyz representa os 32 bits do endereo IPv4, utilizando dgitos decimais. aplicado em tcnicas de transio para que ns IPv6 e IPv4 se comuniquem. Ex. ::FFFF:192.168.100.1.

60

Endereamento

Unicast

Endereos especiais Localhost - ::1/128 (0:0:0:0:0:0:0:1) No especificado - ::/128 (0:0:0:0:0:0:0:0) IPv4-mapeado - ::FFFF:wxyz

Faixas Especiais 6to4 - 2002::/16 Documentao - 2001:db8::/32 Teredo - 2001:0000::/32

Obsoletos Site local - FEC0::/10 IPv4-compatvel - ::wxyz 6Bone 3FFE::/16 (rede de testes desativada em 06/06/06)

Algumas faixas de endereos tambm so reservadas para uso especficos: 2002::/16: prefixo utilizado no mecanismo de transio 6to4; 2001:0000::/32: prefixo utilizado no mecanismo de transio TEREDO; 2001:db8::/32: prefixo utilizado para representar endereos IPv6 em textos e

documentaes.

Outros endereos, utilizados no incio do desenvolvimento do IPv6 tornaram-se obsoletos e no devem mais ser utilizados:

FEC0::/10: prefixo utilizado pelos endereos do tipo site local, desenvolvidos para serem utilizados dentro de uma rede especfica sem a necessidade de um prefixo global, equivalente aos endereos privados do IPv4. Sua utilizao foi substituda pelos endereos ULA;

::wxyz: utilizado para representar o endereo IPv4-compatvel. Sua funo a mesma do endereo IPv4-mapeado, tornando-se obsoleto por desuso;

3FFE::/16: prefixo utilizado para representar os endereos da rede de teste 6Bone. Criada para ajudar na implantao do IPv6, est rede foi desativada em 6 de junho de 2006 (06/06/06).

Mais informaes:

RFC 3849 - IPv6 Address Prefix Reserved for Documentation

RFC 3879 - Deprecating Site Local Addresses

61

Um endereo IPv6 anycast utilizado para identificar um grupo de interfaces, porm, com a propriedade de que um pacote enviado a um endereo anycast encaminhado apenas a interface do grupo mais prxima da origem do pacote.

Os endereos anycast so atribudos a partir da faixa de endereos unicast e no h diferenas sintticas entre eles. Portanto, um endereo unicast atribudo a mais de uma interface transforma-se em um endereo anycast, devendo-se neste caso, configurar explicitamente os ns para que saibam que lhes foi atribudo um endereo anycast. Alm disso, este endereo deve ser configurado nos roteadores como uma entrada separada (prefixo /128 host route).

Este esquema de endereamento pode ser utilizado para descobrir servios na rede, como servidores DNS e proxies HTTP, garantindo a redundncia desses servios. Tambm pode-se utilizar para fazer balanceamento de carga em situaes onde mltiplos hosts ou roteadores provem o mesmo servio, para localizar roteadores que forneam acesso a uma determinada sub-rede ou para localizar os Agentes de Origem em redes com suporte a mobilidade IPv6.

Todos os roteadores devem ter suporte ao endereo anycast Subnet-Router. Este tipo de endereo formado pelo prefixo da sub-rede e pelo IID preenchido com zeros (ex.: 2001:db8:cafe:dad0::/64). Um pacote enviado para o endereo Subnet-Router ser entregue para o roteador mais prximo da origem dentro da mesma sub-rede.

Tambm foi definido um endereo anycast para ser utilizado no suporte a mobilidade IPv6. Este tipo de endereo formado pelo prefixo da sub-rede seguido pelo IID dfff:ffff:ffff:fffe (ex.: 2001:db8::dfff:ffff:ffff:fffe). Ele utilizado pelo N Mvel, quando este precisar localizar um Agente Origem em sua Rede Original.

Mais informaes:

Internet Protocol Version 6 Anycast Addresses - http://www.iana.org/assignments/ipv6-anycast-addresses

62

Endereamento

Anycast

Identifica um grupo de interfaces

Entrega o pacote apenas para a interface mais perto da origem.

Atribudos a partir de endereos unicast (so sintaticamente iguais).

Possveis utilizaes:

Descobrir servios na rede (DNS, proxy HTTP, etc.);

Balanceamento de carga;

Localizar roteadores que forneam acesso a uma determinada sub-rede;

Utilizado em redes com suporte a mobilidade IPv6, para localizar os Agentes de Origem...

Subnet-Router

Endereos multicast so utilizados para identificar grupos de interfaces, sendo que cada interface pode pertencer a mais de um grupo. Os pacotes enviados para esses endereo so entregues a todos as interfaces que compe o grupo.

No IPv4, o suporte a multicast opcional, j que foi introduzido apenas como uma extenso ao protocolo. Entretanto, no IPv6 requerido que todos os ns suportem multicast, visto que muitas funcionalidades da nova verso do protocolo IP utilizam esse tipo de endereo.

Seu funcionamento similar ao do broadcast, dado que um nico pacote enviado a vrios hosts, diferenciando-se apenas pelo fato de que no broadcast o pacote enviado a todos os hosts da rede, sem exceo, enquanto que no multicast apenas um grupo de hosts receber esse pacote. Deste modo, a possibilidade de transportar apenas uma cpia dos dados a todos os elementos do grupo, a partir de uma rvore de distribuio, pode reduzir a utilizao de recurso de uma rede, bem como otimizar a entrega de dados aos hosts receptores. Aplicaes como videoconferncia, distribuio de vdeo sob demanda, atualizaes de softwares e jogos on-line, so exemplos de servios que vm ganhando notoriedade e podem utilizar as vantagens apresentadas pelo multicast.

Os endereos multicast no devem ser utilizados como endereo de origem de um pacote. Esses endereos derivam do bloco FF00::/8, onde o prefixo FF, que identifica um endereo multicast, precedido por quatro bits, que representam quatro flags, e um valor de quatro bits que define o escopo do grupo multicast. Os 112 bits restantes so utilizados para identificar o grupo multicast.

63

Endereamento

Multicast

Identifica um grupo de interfaces.

O suporte a multicast obrigatrio em todos os ns IPv6.

O endereo multicast deriva do bloco FF00::/8.

O prefixo FF seguido de quatro bits utilizados como flags e mais quatro bits que definem o escopo do endereo multicast. Os 112 bits restantes so utilizados para identificar o grupo multicast.

Identificador do grupo multicastFFFlags0RPT Escopo

8 4 4 112

As flags so definidas da seguinte forma:

O primeiro bit mais a esquerda reservado e deve ser marcado com 0;

Flag R: Se o valor for 1, indica que o endereo multicast carrega o endereo de um Ponto de Encontro (Rendezvous Point). Se o valor for 0, indica que no h um endereo de Ponto de Encontro embutido;

Flag P: Se o valor for 1, indica que o endereo multicast baseado em um prefixo de rede. Se o valor for 0, indica que o endereo no baseado em um prefixo de rede;

Flag T: Se o valor for 0, indica que o endereo multicast permanente, ou seja, atribudo pela IANA. Se o valor for 1, indica que o endereo multicast no permanente, ou seja, atribudo dinamicamente.

Os quatro bits que representam o escopo do endereo multicast, so utilizados para delimitar a rea de abrangncia de um grupo multicast. Os valores atribudos a esse campo so o seguinte:

1 - abrange apenas a interface local;

2 - abrange os ns de um enlace;

3 - abrange os ns de uma sub-rede

4 - abrange a menor rea que pode ser configurada manualmente;

5 - abrange os ns de um site;

8 - abrange vrios sites de uma mesma organizao;

E - abrange toda a Internet;

0, F - reservados;

6, 7, 9, A, B, C, D - no esto alocados.

Deste modo, um roteador ligado ao backbone da Internet no encaminhar pacotes com escopo menor do que 14 (E em hexa), por exemplo. No IPv4, o escopo de um grupo multicast especificado atravs do campo TTL do cabealho.

64

Endereamento

Multicast

Flags

EscopoValor (4 bits hex) Descrio

1 Interface 2 Enlace 3 Sub-rede 4 Admin

5 Site 8 Organizao E Global

(0, F) Reservados (6, 7, 9, A, B, C, D) No-alocados

Flag Valor (binrio) Descrio

Primeiro bit 0 Marcado como 0 (Reservado para uso futuro) R 1 Endereo de um Ponto de Encontro (Rendezvous Point)

R 0 No representa um endereo de Ponto de Encontro P 1 Endereo multicast baseado no prefixo da redeP 0 Endereo multicast no baseado no prefixo da redeT 1 Endereo multicast temporrio (no alocado pela IANA)T 0 Endereo multicast permanente (alocado pela IANA)

A lista abaixo apresenta alguns endereos multicast permanentes:

Endereo Escopo Descrio

FF01::1 Interface Todas as interfaces em um n (all-nodes)FF01::2 Interface Todos os roteadores em um n (all-routers)

FF02::1 Enlace Todos os ns do enlace (all-nodes)FF02::2 Enlace Todos os roteadores do enlace (all-routers)FF02::5 Enlace Roteadores OSFPFF02::6 Enlace Roteadores OSPF designadosFF02::9 Enlace Roteadores RIPFF02::D Enlace Roteadores PIMFF02::1:2 Enlace Agentes DHCPFF02::FFXX:XXXX Enlace Solicited-node

FF05::2 Site Todos os roteadores em um siteFF05::1:3 Site Servidores DHCP em um siteFF05::1:4 Site Agentes DHCPem um site

FF0X::101 Variado NTP (Network Time Protocol)

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Endereamento

Multicast

Endereo Escopo Descrio

FF01::1 Interface Todas as interfaces (all-nodes)FF01::2 Interface Todos os roteadores (all-routers)

FF02::1 Enlace Todos os ns (all-nodes)FF02::2 Enlace Todos os roteadores (all-routers)FF02::5 Enlace Roteadores OSFPFF02::6 Enlace Roteadores OSPF designadosFF02::9 Enlace Roteadores RIPFF02::D Enlace Roteadores PIMFF02::1:2 Enlace Agentes DHCPFF02::FFXX:XXXX Enlace Solicited-node

FF05::2 Site Todos os roteadores (all-routers)FF05::1:3 Site Servidores DHCP em um siteFF05::1:4 Site Agentes DHCP em um site

FF0X::101 Variado NTP (Network Time Protocol)

O endereo multicast solicited-node identifica um grupo multicast que todos os ns passam a fazer parte assim que um endereo unicast ou anycast lhes atribudo. Um endereo solicited-node formado agregando-se ao prefixo FF02::1:FF00:0000/104 os 24 bits mais a direita do identificador da interface, e para cada endereo unicast ou anycast do n, existe um endereo multicast solicited-node correspondente.

Em redes IPv6, o endereo solicited-node utilizado pelo protocolo de Descoberta de Vizinhana para resolver o endereo MAC de uma interface. Para isso, envia-se uma mensagem Neighbor Solicitation para o endereo solicited-node. Com isso, apenas as interfaces registradas neste grupo examinam o pacote. Em uma rede IPv4, para se determinar o endereo MAC de uma interface, envia-se uma mensagem ARP Request para o endereo broadcast da camada de enlace, de modo que todas as interfaces do enlace examinam a mensagem.

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Endereamento

Multicast

Endereo Solicited-Node

Todos os ns devem fazer parte deste grupo;

Formado pelo prefixo FF02::1:FF00:0000/104 agregado aos 24 bits mais a direita do IID;

Utilizado pelo protocolo de Descoberta de Vizinhana (Neighbor Discovery).

Com o intuito de reduzir o nmero de protocolos necessrios para a alocao de endereos multicast, foi definido um formato estendido de endereo multicast, que permite a alocao de endereos baseados em prefixos unicast e de endereos SSM (source-specific multicast).

Em endereos baseados no prefixo da rede, a flag P marcada com o valor 1. Neste caso, o uso do campo escopo no altera, porm, o escopo deste endereo multicast no deve exceder o escopo do prefixo unicast carregado junto a ele. Os 8 bits aps o campo escopo, so reservados e devem ser marcados com zeros. Na sequncia, h 8 bits que especificam o tamanho do prefixo da rede indicado nos 64 bits que os seguem. Caso o prefixo da rede seja menor que 64 bits, os bits no utilizados no campo tamanho do prefixo, devem ser marcados com zeros. O campo identificador do grupo utiliza os 32 bits restantes. Note que, em um endereo onde a flag P marcada com o valor 1, a flag T tambm deve ser marcada com o valor 1, pois este no representa um endereo definido pela IANA.

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Endereamento

Multicast

Endereo multicast derivado de um prefixo unicast

Flag P = 1

Flag T = 1

Prefixo FF30::/12

Exemplo: prefixo da rede = 2001:DB8::/32endereo = FF3E:20:2001:DB8:0:0:CADE:CAFE

ReservadoFFFlags0RPT Escopo

8 4 4

Tamanho do Prefixo

ID do Grupo

8 64 32

Prefixo da Rede

8

No modelo tradicional de multicast, chamado de any-source multicast (ASN), o participante de um grupo multicast no controla de que fonte deseja receber os dados. Com o SSM, uma interface pode registrar-se em um grupo multicast e especificar as fontes de dados. O SSM pode ser implementado utilizando o protocolo MLDv2 (Multicast Listener Discovery version 2).

Para um endereo SSM, as flags P e T so marcadas com o valor 1. Os campos tamanho do prefixo e o prefixo da rede so marcados com zeros, chegando ao prefixo FF3X::/32, onde X o valor do escopo. O campo Endereo de Origem do cabealho IPv6 identifica o dono do endereo multicast. Todo endereo SSM tem o formato FF3X::/96.

Os mtodos de gerenciamento dos grupos multicast sero abordados no prximo mdulo deste curso.

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Endereamento

Multicast

Endereos Multicast SSM

Prefixo: FF3X::/32

Formato do endereo: FF3X::/96

Tamanho do prefixo = 0

Prefixo = 0

Exemplo: FF3X::CADE:CAFE/96onde X o escopo e CADE:CAFE o identificador dogrupo.

Tambm importante destacar algumas caractersticas relacionadas ao endereo apresentadas pela nova arquitetura do protocolo IPv6. Assim como no IPv4, os endereos IPv6 so atribudos s interfaces fsicas, e no aos ns, de modo que cada interface precisa de pelo menos um endereo unicast. No entanto, possvel atribuir a uma nica interface mltiplos endereos IPv6, independentemente do tipo (unicast, multicast ou anycast) ou sub-tipo (loopback, link local, 6to4, etc.). Deste modo um n pode ser identificado atravs de qualquer endereo das suas interfaces, e com isso, torna-se necessrio escolher entre seus mltiplos endereos qual utilizar como endereo de origem e destino ao estabelecer uma conexo.

Para resolver esta questo, foram definidos dois algoritmos, um para selecionar o endereo de origem e outro para o de destino. Esses algoritmos, que devem ser implementados por todos os ns IPv6, especificam o comportamento padro desse ns, porm no substituem as escolhas feitas por aplicativos ou protocolos da camada superior.

Entre as regras mais importantes destacam-se:

Pares de endereos do mesmo escopo ou tipo tm preferncia;

O menor escopo para endereo de destino tem preferncia (utiliza-se o menor escopo possvel);

Endereos cujo tempo de vida no expirou tem preferncia sobre endereos com tempo de vida expirado;

Endereos de tcnicas de transio (ISATAP, 6to4, etc.) no podem ser utilizados se um endereo IPv6 nativo estiver disponvel;

Se todos os critrios forem similares, pares de endereos com o maior prefixo comum tero preferncia;

Para endereos de origem, endereos globais tero preferncia sobre endereos temporrios;

Em um N Mvel, o Endereo de Origem tem preferncia sobre um Endereo Remoto.

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Endereamento

Do mesmo modo que no IPv4, os endereos IPv6 so atribudos a interfaces fsicas e no aos ns.

Com o IPv6 possvel atribuir a uma nica interface m