Endereçamento no IPv6

1. Introdução

Nos últimos anos o núme ro de dispositivos conectados à internet vem crescendo rapidamente, principalmente devido ao uso de dispositivos móveis. O protocolo de comunicação mais usado na internet hoje em dia é o IPv4, porém seu iminente esgotamento fez com que o IETF iniciasse no início dos anos 90 um esforço para desenvolver seu sucessor o protocolo IPv6.

O datagrama IPv6 trouxe mudanças importantes como um cabeçalho aprimorado e uma capacidade de endereçamento muito maior que o seu antecessor IPv4, deixando descartada a chance de no futuro haver um esgotamento de endereços no protocolo IPv6.

Este trabalho visa mostrar como funciona o processo de endereçamento no IPv6.

2. Motivos para a implementação do IPv6

Enquanto o IPv4 permite a atribuição de 2³² endereços o IPv6 2128 endereços, com o aumento do número de dispositivos conectados à internet, o IPv4 em breve não será capaz de suportar esse número, por isso o IETF começou a trabalhar num novo protocolo que suportasse um número de hosts muito maior, e além disso fosse capaz de resolver outros problemas oferecer mais segurança, reduzir o tamanho das tabelas de roteamento, simplificar o protocolo, de modo a permitir que os roteadores processem os pacotes com mais rapidez, e permitir que um host mude de lugar sem que precise mudar de endereço.

3. Representação dos endereços em IPv6

Os endereços são escritos em oito grupos de quatro números hexadecimais e separados por dois pontos. Por exemplo: .
• 2001:0DB8:AD1F:25E2:CADE:CAFE:F0CA:84C1 Existem ainda algumas regras de abreviação, aplicáveis para facilitar a escrita. Apenas 15 % dos endereços IPv6 estão alocados, sendo os 85 % restantes para uso futuro, portanto é comum uma longa sequência de zeros. É permitido omitir esses zeros a esquerda de blocos de 16 bits além de substituir uma sequência longa de zeros por ”::” . É permitido usar tanto caracteres maiúsculos como minúsculos. .

Pode se ainda representar os prefixos de rede. A notação é “endereço IPv6/tamanho do prefixo”, tamanho do prefixo é um valor inteiro que representa a quantidade de bits contíguos a esquerda do endereço. .

4. Tipos de endereços IPv6

Existem três tipos de endereços definidos no protocolo IPv6: Unicast, Anycast e Multicast. Diferente do protocolo IPv4 não existe não existe no IPv6 endereço Broadcast, responsável por direcionar um determinado datagrama a todos os dispositivos de um domínio, os endereços Multicast ficaram responsáveis por tal processo.

4.1. Unicast

Cada endereço corresponde a um dispositivo, são utilizados para comunicação entre dois nós por exemplo comunicação entre computadores em uma rede privada, telefones VoIPv6. Um pacote destinado a um endereço unicast é enviado diretamente para a interface associado ao endereço. Os principais endereços de Unicast são: Global unicast, Link local unicast e site-local unicast. .

Global Unicast: Equivalente aos endereços públicos IPv4, são os endereços globalmente utilizáveis na internet, compõe-se de três partes: prefixo de roteamento global, identificação da sub-rede e a identificação da interface. .

Cada endereço foi criado para utilizar os primeiros 64 bits para identificar a rede e os últimos 64 para identificação da interface. .

Link local unicast: tem como característica os primeiros 10 bits (1111111010), serve para uso interno de um enlace, utiliza-se link local quando um nó se comunica com nós vizinhos, possui funções como auto-configuração de endereços e descoberta de vizinhos quando não há roteador, os roteadores não repassam pacotes cujo endereço ou destino seja deste tipo. .

Site-local unicast: tem como característica os primeiros 10 bits (1111111011), serve para uso interno de uma organização que não se comunicará com a internet, os roteadores não repassam pacotes cujo endereço ou destino seja deste tipo.

4.2. Anycast

Um pacote enviado para um endereço anycast, é enviado para a interface de menor distância do emissor, essa menor distância é calculada pelo protocolo de roteamento usado. .

Os endereços anycast estão na mesma faixa de endereços do unicast e não existe diferença sintática entre eles, isto é, um endereço unicast atribuído a mais de uma interface se torna anycast. Este tipo de endereçamento é muito utilizado por serviços de rede como servidores DNS e proxies HTTP. .

4.3. Multicast

Utilizados para identificar grupos de interfaces e cada interface pode pertencer a mais de um grupo. Cada pacote enviado a um endereço multicast é enviado a todas as interfaces do grupo. .

Seu funcionamento é similar ao Broadcast, a única diferença é que na transmissão broadcast todos os dispositivos da rede sem exceção recebem o pacote, e na transmissão multicast apenas os dispositivos que pertencem a um grupo recebem o pacote. .

Endereços multicast não devem ser usados como endereço de origem em um pacote. Esses endereços derivam de FF00::/8, o prefixo FF representa multicast, os demais 112 bits servem para identificar o grupo multicast a que pertencem.

5. Cabeçalho do Datagrama IPv6

O formato do datagrama é mostrado na figura abaixo: .

O datagrama IPv6 possui uma estrutura mais simples e aprimorada do que a do IPv4, seu processamento por roteadores é mais rápido. .

Os seguintes campos são definidos no IPv6:
Versão: Campo de 4 bits, a sequência 0110 é usada para IPv6.
Classe de tráfego: Campo de 8 bits usado para identificar tipo de serviço.
Rótulo de Fluxo: Campo de 20 bits que tem por objetivo marcar pacotes de um fluxo específico, com o objetivo de diferenciar esses pacotes na camada de rede. .
Comprimento de carga útil: Possui 16 bits e indica o tamanho total da área de dados do pacote. .
Próximo cabeçalho: Possui 8 bits e indica o tipo de informação que segue o cabeçalho base do IPv6. Como por exemplo o protocolo usado na camada de transporte: UDP ou TCP. .
Limite de saltos: Possui 8 bits e indica o número máximo de roteadores que um pacote pode passar até ser descartado. Em cada roteador que o pacote passa o valor é decrementado em uma unidade.

6. Fragmentação dos datagramas IPv6

No protocolo IPv4 o responsável pela fragmentação dos datagramas era o roteador, já no protocolo IPv6 o responsável por tal processo são os próprios hosts, os roteadores apenas descartam os pacotes maiores que o MTU da rede, ou seja, descartam datagramas maiores do que a rede pode transmitir. O MTU considerado será o menor MTU suportado entre as diferentes redes entre origem e destino de um determinado pacote.

Para descobrir o MTU mínimo vários pacotes ICMP de diferentes tamanhos são enviados ao destino, o maior destes pacotes que chega ao destino é o MTU mínimo, todos os pacotes a serem transmitidos são fragmentados no tamanho deste pacote.

7. Tunelamento IPv6

O IPv6 não foi projetado para ser um complemento do IPv4, mas sim um substituto. Embora não haja interoperabilidade entre eles, ambos os protocolos podem funcionar simultaneamente nos mesmo equipamentos, isso possibilita que a transição de IPv4 para IPv6 seja feita de forma gradual.

Para fazer a transição entre IPv4 e IPv6 existem várias técnicas, a principal delas é o tunelamento. Esse mecanismo consiste em transmitir um datagrama IPv6 encapsulado como um datagrama IPv4. Dessa forma duas interfaces IPv6 podem se comunicar atráves de uma rede que só suporte IPv4.

As técnicas de tunelamento são as mais utilizadas na fase inicial de transição e são tratadas na RFC 4213. Os túneis podem ser configurados do seguinte modo:

• Roteador-a-roteador
• Roteador-a-host
• Host-a-host
O encapsulamento se dá da seguinte maneira, o nó de entrada do túnel, cria um cabeçalho IPv4 com o pacote IPv6 encapsulado e o transmite através da rede IPv4. O nó de saída recebe o pacote encapsulado, retira o cabeçalho IPv4 e processa o pacote recebido.

As principais técnicas de tunelamento são:

• 6to4
• Tunnel Broker
• Teredo
• ISATAP

8. Conclusão

Com o crescimento rápido do número de dispositivos conectados a internet, o IPv4 está com os dias contados e será substituído pelo IPv6 que possui uma quantidade de endereços disponíveis muito maior, além de possuir várias outras vantagens. A transição de protocolos será de forma gradual, o que não irá gerar problemas pois as técnicas de transição estão cada vez mais avançadas.

Outro fator importante a ser ressaltado é a segurança em IPv6 que possibilita criptografia e autenticação na camada de rede, diferente do IPv4. Essas vantagens e outras farão o IPv6 substitua num futuro próximo o IPv4 de forma definitiva.

9. Bibliografia

• Tanenbaum, A.S.: “Computer Networks 4th Edition”, Prentice Hall, 2003
• KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet: uma nova abordagem. Tradução de Arlete Simille Marques. São Paulo: Addison Wesley, 2003
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• http://www.gta.ufrj.br/grad/99_2/eric/enderecamento.htm
• http://penta2.ufrgs.br/ipv6/tutorial/representacao_do_enderecamento_ipv6.htm
• http://ipv6.br/entenda/enderecamento/
• http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialipv6/pagina_2.asp
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• Normas da ABNT. Citações e Referências Bibliográficas. Disponível em http://www.leffa.pro.br/textos/abnt.htm#5.9.1.1