IPv6 - Guia rápido
O Internet Protocol versão 6 é um novo protocolo de endereçamento projetado para incorporar todo tipo de requisito da futura Internet, conhecido por nós como Internet versão 2. Este protocolo, como seu predecessor IPv4, funciona na Camada de Rede (Camada-3). Junto com a oferta de uma enorme quantidade de espaço de endereçamento lógico, este protocolo possui amplos recursos que abordam as deficiências atuais do IPv4.
Por que uma nova versão IP?
Até agora, o IPv4 provou ser um protocolo de endereçamento roteável robusto e serviu ao ser humano por décadas em seu mecanismo de entrega de melhor esforço. Ele foi projetado no início dos anos 80 e não sofreu grandes alterações depois disso. Na época de seu nascimento, a Internet estava limitada a apenas algumas universidades para suas pesquisas e ao Departamento de Defesa. O IPv4 tem 32 bits, o que oferece cerca de 4.294.967.296 (2 32 ) endereços. Esse espaço de endereço foi considerado mais do que suficiente naquela época. A seguir estão os principais pontos que desempenharam um papel fundamental no nascimento do IPv6:
A Internet cresceu exponencialmente e o espaço de endereçamento permitido pelo IPv4 está saturando. Existe um requisito de protocolo que pode satisfazer a necessidade de endereços de Internet futuros que se espera crescerem de maneira inesperada.
O uso de recursos como o NAT tornou a Internet descontínua, ou seja, uma parte que pertence à intranet usa principalmente endereços IP privados; que tem que passar por vários mecanismos para chegar à outra parte, a Internet, que está em endereços IP públicos.
O IPv4 por si só não fornece nenhum recurso de segurança vulnerável, já que os dados na Internet, que são de domínio público, nunca são seguros. Os dados devem ser criptografados com algum outro aplicativo de segurança antes de serem enviados pela Internet.
A priorização de dados no IPv4 não está atualizada. Embora o IPv4 tenha poucos bits reservados para Tipo de serviço ou Qualidade de serviço, eles não fornecem muitas funcionalidades.
Os clientes habilitados para IPv4 podem ser configurados manualmente ou precisam de algum mecanismo de configuração de endereço. Não existe nenhuma técnica que possa configurar um dispositivo para ter um endereço IP exclusivo globalmente.
Por que não IPv5?
Até a data, o protocolo da Internet foi reconhecido apenas como IPv4. As versões 0 a 3 foram usadas enquanto o próprio protocolo estava em desenvolvimento e processo experimental. Portanto, podemos presumir que muitas atividades em segundo plano permanecem ativas antes de colocar um protocolo em produção. Da mesma forma, a versão 5 do protocolo foi usada durante os experimentos com o protocolo de fluxo para internet. É conhecido por nós como Internet Stream Protocol, que usava o protocolo de Internet número 5 para encapsular seu datagrama. Embora nunca tenha sido levado ao uso público, mas já foi usado.
Aqui está uma tabela de versão de IP e seu uso:
Breve história
Após o desenvolvimento do IPv4 no início dos anos 80, o pool de endereços IPv4 disponíveis começou a diminuir rapidamente à medida que a demanda de endereços aumentava exponencialmente com a Internet. Tomando conhecimento da situação que poderia surgir, a IETF, em 1994, iniciou o desenvolvimento de um protocolo de endereçamento para substituir o IPv4. O progresso do IPv6 pode ser rastreado por meio do RFC publicado:
1998 - RFC 2460 - Protocolo Básico
2003 - RFC 2553 - API Basic Socket
2003 - RFC 3315 - DHCPv6
2004 - RFC 3775 - IPv6 móvel
2004 - RFC 3697 - Especificações de etiqueta de fluxo
2006 - RFC 4291 - Arquitetura de endereço (revisão)
2006 - RFC 4294 - Requisito de nó
06 de junho de 2012, alguns gigantes da Internet optaram por colocar seus servidores em IPv6. Atualmente eles estão usando o mecanismo Dual Stack para implementar IPv6 paralelo ao IPv4.
O sucessor do IPv4 não foi projetado para ser compatível com versões anteriores. Tentando manter as funcionalidades básicas do endereçamento IP, o IPv6 é totalmente redesenhado. Ele oferece os seguintes recursos:
Larger Address Space:
Em contraste com o IPv4, o IPv6 usa 4 vezes mais bits para endereçar um dispositivo na Internet. Essa quantidade de bits extras pode fornecer aproximadamente 3,4 x 10 38 combinações diferentes de endereços. Este endereço pode acumular a exigência agressiva de distribuição de endereço para quase tudo neste mundo. De acordo com uma estimativa, 1564 endereços podem ser alocados para cada metro quadrado desta terra.
Simplified Header:
O cabeçalho do IPv6 foi simplificado movendo todas as informações e opções desnecessárias (que estão presentes no cabeçalho do IPv4) para o final do cabeçalho do IPv6. O cabeçalho IPv6 é apenas duas vezes maior que o IPv4, desde que o endereço IPv6 seja quatro vezes maior.
End-to-end Connectivity:
Cada sistema agora tem um endereço IP exclusivo e pode atravessar a Internet sem usar NAT ou outros componentes de tradução. Depois que o IPv6 é totalmente implementado, cada host pode acessar diretamente outro host na Internet, com algumas limitações envolvidas como Firewall, políticas da organização, etc.
Auto-configuration:
O IPv6 suporta o modo de configuração automática com e sem estado de seus dispositivos host. Desta forma, a ausência de um servidor DHCP não interrompe a comunicação entre segmentos.
Faster Forwarding/Routing:
O cabeçalho simplificado coloca todas as informações desnecessárias no final do cabeçalho. Todas as informações na primeira parte do cabeçalho são adequadas para um roteador tomar a decisão de roteamento, portanto, tomar a decisão de roteamento tão rapidamente quanto olhar para o cabeçalho obrigatório.
IPSec:
Inicialmente foi decidido que o IPv6 deveria ter segurança IPSec, tornando-o mais seguro que o IPv4. Este recurso agora se tornou opcional.
No Broadcast:
Embora Ethernet / Token Ring sejam considerados uma rede de broadcast porque oferecem suporte para Broadcasting, o IPv6 não tem mais suporte para Broadcast. Ele usa multicast para se comunicar com vários hosts.
Anycast Support:
Essa é outra característica do IPv6. O IPv6 introduziu o modo Anycast de roteamento de pacotes. Nesse modo, várias interfaces na Internet recebem o mesmo endereço IP Anycast. Os roteadores, durante o roteamento, enviam o pacote ao destino mais próximo.
Mobility:
O IPv6 foi projetado tendo em mente o recurso de mobilidade. Este recurso permite que hosts (como telefones celulares) circulem por diferentes áreas geográficas e permaneçam conectados com o mesmo endereço IP. O recurso de mobilidade IPv6 aproveita a configuração automática de IP e cabeçalhos de extensão.
Enhanced Priority support:
Onde IPv4 usava 6 bits DSCP (Ponto de Código de Serviço Diferencial) e 2 bits ECN (Notificação Explícita de Congestionamento) para fornecer Qualidade de Serviço, mas só poderia ser usado se os dispositivos ponta a ponta suportassem, ou seja, a origem e o destino dispositivo e rede subjacente devem suportá-lo.
No IPv6, a classe de tráfego e o rótulo de fluxo são usados para informar aos roteadores subjacentes como processar e encaminhar o pacote com eficiência.
Smooth Transition:
O esquema de endereço IP grande no IPv6 permite alocar dispositivos com endereços IP exclusivos globalmente. Isso garante que o mecanismo para salvar endereços IP, como NAT, não seja necessário. Assim, os dispositivos podem enviar / receber dados entre si, por exemplo, VoIP e / ou qualquer mídia de streaming pode ser usada de forma muito eficiente.
Outro fato é que o cabeçalho é menos carregado, de modo que os roteadores podem tomar decisões de encaminhamento e encaminhá-los assim que chegarem.
Extensibility:
Uma das principais vantagens do cabeçalho IPv6 é que ele é extensível para adicionar mais informações na parte opcional. O IPv4 fornece apenas 40 bytes para opções, enquanto as opções no IPv6 podem ter o tamanho do próprio pacote IPv6.
Em redes de computadores, o modo de endereçamento se refere ao mecanismo como endereçamos um host na rede. O IPv6 oferece vários tipos de modos pelos quais um único host pode ser endereçado, mais de um host pode ser endereçado de uma vez ou o host mais próximo pode ser endereçado.
Unicast
No modo unicast de endereçamento, uma interface IPv6 (host) é identificada exclusivamente em um segmento de rede. O pacote IPv6 contém os endereços IP de origem e destino. Uma interface de host é equipada com um endereço IP único nesse segmento de rede. Um switch ou roteador de rede, quando recebe um pacote IP unicast, destinado a um único host, envia para uma de suas interfaces de saída que se conecta a esse host específico.
Multicast
O modo multicast IPv6 é o mesmo do IPv4. O pacote destinado a vários hosts é enviado em um endereço multicast especial. Todos os hosts interessados nas informações de multicast precisam primeiro ingressar nesse grupo de multicast. Todas as interfaces que se juntaram ao grupo recebem o pacote multicast e o processam, enquanto outros hosts não interessados em pacotes multicast ignoram a informação multicast.
Anycast
O IPv6 introduziu um novo tipo de endereçamento, denominado endereçamento Anycast. Neste modo de endereçamento, várias interfaces (hosts) são atribuídos ao mesmo endereço IP Anycast. Quando um host deseja se comunicar com um host equipado com um endereço IP Anycast, envia uma mensagem Unicast. Com a ajuda de um mecanismo de roteamento complexo, essa mensagem Unicast é entregue ao host mais próximo do Remetente, em termos de custo de roteamento.
Vamos dar um exemplo de servidores da Web TutorialPoints.com, localizados em todos os continentes. Suponha que todos os servidores da Web tenham um único endereço IP IPv6 Anycast atribuído. Agora, quando um usuário da Europa deseja acessar TutorialsPoint.com, o DNS aponta para o servidor que está fisicamente localizado na própria Europa. Se um usuário da Índia tentar acessar Tutorialspoint.com, o DNS apontará para o servidor da Web fisicamente localizado apenas na Ásia. Os termos mais próximos ou mais próximos são usados em termos de custo de roteamento.
Na imagem acima, quando um computador cliente tenta acessar um servidor, a solicitação é encaminhada para o servidor com menor custo de roteamento.
Sistema numérico hexadecimal
Antes de introduzir o formato de endereço IPv6, examinaremos o sistema de numeração hexadecimal. Hexadecimal é um sistema de número posicional que usa raiz (base) de 16. Para representar os valores em formato legível, este sistema usa símbolos 0-9 para representar valores de zero a nove e o símbolo AF para representar valores de dez a quinze. Cada dígito em hexadecimal pode representar valores de 0 a 15.
Estrutura de Endereço
Um endereço IPv6 é composto por 128 bits divididos em oito blocos de 16 bits. Cada bloco é então convertido em números hexadecimais de 4 dígitos separados por dois pontos.
Por exemplo, abaixo está o endereço IPv6 de 128 bits representado em formato binário e dividido em oito blocos de 16 bits:
0010000000000001 0000000000000000 0011001000110100 1101111111100001 0000000001100011 0000000000000000 0000000000000000 1111111011111011
Cada bloco é então convertido em hexadecimal e separado pelo símbolo ':':
2001: 0000: 3238: DFE1: 0063: 0000: 0000: FEFB
Mesmo após a conversão para o formato hexadecimal, o endereço IPv6 permanece longo. O IPv6 fornece algumas regras para encurtar o endereço. Essas regras são:
Rule:1 Descartar Zero (es) inicial (es):
No Bloco 5, 0063, os dois 0s iniciais podem ser omitidos, como (5º bloco):
2001: 0000: 3238: DFE1: 63: 0000: 0000: FEFB
Rule:2 Se dois ou mais blocos contiverem zeros consecutivos, omita-os todos e substitua por dois pontos duplos ::, como (6º e 7º blocos):
2001: 0000: 3238: DFE1: 63 :: FEFB
Blocos consecutivos de zeros podem ser substituídos apenas uma vez por :: então, se ainda houver blocos de zeros no endereço, eles podem ser reduzidos a um único zero, como (2º bloco):
2001: 0: 3238: DFE1: 63 :: FEFB
ID da interface
O IPv6 tem três tipos diferentes de esquema de endereço Unicast. A segunda metade do endereço (últimos 64 bits) é sempre usada para ID de interface. O endereço MAC de um sistema é composto de 48 bits e representado em hexadecimal. O endereço MAC é considerado atribuído exclusivamente em todo o mundo. O ID da interface tira proveito dessa exclusividade dos endereços MAC. Um host pode configurar automaticamente seu ID de interface usando o formato de identificador exclusivo estendido do IEEE (EUI-64). Primeiro, um Host divide seu próprio endereço MAC em duas metades de 24 bits. Em seguida, o valor hexadecimal de 16 bits 0xFFFE é imprensado nessas duas metades do endereço MAC, resultando em ID de interface de 64 bits.
Endereço Unicast Global
Este tipo de endereço é equivalente ao endereço público IPv4. Os endereços Unicast globais em IPv6 são globalmente identificáveis e endereçáveis de forma exclusiva.
Prefixo de Roteamento Global: Os 48 bits mais significativos são designados como Prefixo de Roteamento Global, que é atribuído a um Sistema Autônomo específico. Os três bits mais significativos do prefixo de roteamento global são sempre definidos como 001.
Endereço local do link
O endereço IPv6 configurado automaticamente é conhecido como endereço Link-Local. Este endereço sempre começa com FE80. Os primeiros 16 bits do endereço local de link são sempre definidos como 1111 1110 1000 0000 (FE80). Os próximos 48 bits são definidos como 0, assim:
Os endereços locais de link são usados para comunicação entre hosts IPv6 em um link (segmento de transmissão) apenas. Esses endereços não são roteáveis, portanto, um roteador nunca encaminha esses endereços fora do link.
Endereço Local Único
Este tipo de endereço IPv6, embora único globalmente, deve ser usado na comunicação local. Este endereço tem a segunda metade da ID da interface e a primeira metade é dividida entre Prefixo, Bit Local, ID Global e ID da Sub-rede.
O prefixo é sempre definido como 1111 110. L bit, que é definido como 1 se o endereço for atribuído localmente. Até agora, o significado de L bit para 0 não foi definido. Portanto, o endereço IPv6 local exclusivo sempre começa com 'FD'.
Escopo dos endereços Unicast IPv6:
O escopo do endereço local do link é limitado ao segmento. O endereço local exclusivo, embora localmente global, não é roteado pela Internet, limitando seu escopo aos limites de uma organização. Os endereços Global Unicast são globalmente únicos e reconhecíveis. Eles farão a essência do endereçamento da Internet v2.
A versão 6 tem uma estrutura ligeiramente complexa de endereço IP do que a do IPv4. IPv6 reservou poucos endereços e notações de endereço para fins especiais. Veja a tabela abaixo:
Endereços especiais:
Conforme mostrado na tabela acima, 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0/128 endereço não especifica nada e é considerado um endereço não especificado. Depois de simplificar, todos os 0s são compactados em :: / 128.
No IPv4, o endereço 0.0.0.0 com máscara de rede 0.0.0.0 representa a rota padrão. O mesmo conceito também se aplica ao IPv6, endereço 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 com máscara de rede todos os 0s representam a rota padrão. Depois de aplicar a regra de simplificação do IPv6, este endereço é compactado para :: / 0.
Os endereços de loopback no IPv4 são representados pelas séries 127.0.0.1 a 127.255.255.255. Mas no IPv6, apenas 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 1/128 o endereço representa o endereço de loopback. Após simplesmente inserir o endereço de loopback, ele pode ser representado como :: 1/128.
Endereço multicast reservado para protocolos de roteamento:
A tabela acima mostra os endereços multicast reservados usados pelo protocolo de roteamento interno.
Todos os endereços são reservados de maneira semelhante ao IPv4
Endereço multicast reservado para roteadores / nós:
Esses endereços ajudam os roteadores e hosts a se comunicarem com os roteadores e hosts disponíveis em um segmento sem serem configurados com um endereço IPv6. Os hosts usam a configuração automática baseada em EUI-64 para autoconfigurar um endereço IPv6 e, em seguida, se comunicar com os hosts / roteadores disponíveis no segmento por meio desses endereços.
A maravilha do IPv6 está em seu cabeçalho. O endereço IPv6 é 4 vezes maior que o IPv4, mas o cabeçalho IPv6 é apenas 2 vezes maior que o IPv4. Os cabeçalhos IPv6 têm um cabeçalho fixo e zero ou mais cabeçalhos opcionais (extensão). Todas as informações necessárias que são essenciais para um roteador são mantidas em Cabeçalho Fixo. Cabeçalho de extensão contém informações opcionais que ajudam os roteadores a entender como lidar com um pacote / fluxo.
Cabeçalho Fixo
O cabeçalho fixo IPv6 tem 40 bytes e contém as seguintes informações.
| SN | Campo e Descrição |
|---|---|
| 1 | Version (4 bits): representa a versão do protocolo da Internet, ou seja, 0110. |
| 2 | Traffic Class(8 bits): Esses 8 bits são divididos em duas partes. Os 6 bits mais significativos são usados para Tipo de serviço, que informa ao roteador quais serviços devem ser fornecidos a esse pacote. Os 2 bits menos significativos são usados para Notificação Explícita de Congestionamento (ECN). |
| 3 | Flow Label(20 bits): Este rótulo é usado para manter o fluxo sequencial dos pacotes pertencentes a uma comunicação. A fonte rotula a sequência que ajuda o roteador a identificar que esse pacote pertence a um fluxo específico de informações. Este campo ajuda a evitar a reordenação de pacotes de dados. Ele é projetado para streaming / mídia em tempo real. |
| 4 | Payload Length(16 bits): Este campo é usado para informar aos roteadores quanta informação este pacote contém em sua carga útil. A carga útil é composta de cabeçalhos de extensão e dados da camada superior. Com 16 bits, até 65535 bytes podem ser indicados, mas se os Cabeçalhos de Extensão contiverem Cabeçalho de Extensão Hop-by-Hop, a carga útil pode exceder 65535 bytes e este campo é definido como 0. |
| 5 | Next Header(8 bits): Este campo é usado para indicar o tipo de cabeçalho de extensão ou, se o cabeçalho de extensão não estiver presente, ele indica a PDU de camada superior. Os valores para o tipo de PDU de camada superior são os mesmos do IPv4. |
| 6 | Hop Limit(8 bits): Este campo é usado para interromper o pacote de loop na rede infinitamente. É o mesmo que TTL no IPv4. O valor do campo Hop Limit é diminuído em 1 conforme ele passa por um link (roteador / salto). Quando o campo chega a 0, o pacote é descartado. |
| 7 | Source Address (128 bits): Este campo indica o endereço do originador do pacote. |
| 8 | Destination Address (128 bits): Este campo fornece o endereço do destinatário pretendido do pacote. |
Cabeçalhos de extensão
No IPv6, o Cabeçalho Fixo contém apenas as informações necessárias e evita as informações desnecessárias ou raramente utilizadas. Todas essas informações são colocadas entre o cabeçalho fixo e o cabeçalho da camada superior na forma de cabeçalhos de extensão. Cada cabeçalho de extensão é identificado por um valor distinto.
Quando os cabeçalhos de extensão são usados, o campo Próximo cabeçalho do cabeçalho fixo IPv6 aponta para o primeiro cabeçalho de extensão. Se houver mais um cabeçalho de extensão, o primeiro campo 'Próximo cabeçalho' do cabeçalho de extensão aponta para o segundo e assim por diante. O campo 'Next-Header' do último cabeçalho de extensão aponta para o cabeçalho da camada superior. Assim, todos os cabeçalhos apontam para o próximo em uma forma de lista vinculada.
Se o campo Próximo Cabeçalho contiver o valor 59, indica que não há cabeçalho após este cabeçalho, nem mesmo Cabeçalho da Camada Superior.
Os seguintes cabeçalhos de extensão devem ser suportados de acordo com RFC 2460:
A sequência dos cabeçalhos de extensão deve ser:
Esses cabeçalhos:
1. Deve ser processado pelo primeiro e subsequentes destinos.
2. Deve ser processado por Destino Final.
Os cabeçalhos de extensão são organizados um após o outro em uma forma de lista vinculada, conforme ilustrado no diagrama abaixo:
No IPv4, um host que deseja se comunicar com algum outro host na rede, precisa primeiro ter um endereço IP adquirido por meio de DHCP ou por configuração manual. Assim que um host estiver equipado com algum endereço IP válido, ele poderá se comunicar com qualquer host da sub-rede. Para se comunicar na camada 3, um host também deve saber o endereço IP do outro host. A comunicação em um link é estabelecida por meio de endereços MAC embutidos no hardware. Para saber o endereço MAC do host cujo endereço IP é conhecido, um host envia uma transmissão ARP e, na reversão, o host pretendido envia de volta seu endereço MAC.
No IPv6, não há mecanismo de transmissão. Não é obrigatório para um host habilitado para IPv6 obter um endereço IP de DHCP ou configurado manualmente, mas ele pode configurar automaticamente seu próprio IP. Então, como um host se comunicaria com outros em uma rede habilitada para IPv6?
O ARP foi substituído pelo protocolo de descoberta de vizinho ICMPv6.
Protocolo de descoberta de vizinho
Um host na rede IPv6 é capaz de se autoconfigurar com um endereço local de link exclusivo. Assim que é equipado com um endereço IPv6, ele se junta a vários grupos multicast. Todas as comunicações relacionadas a esse segmento acontecem apenas nesses endereços multicast. Um host passa por uma série de estados no IPv6:
Neighbor Solicitation: Depois de configurar todos os IPv6 manualmente, por servidor DHCP ou por configuração automática, o host envia uma mensagem de solicitação de vizinho para o endereço multicast FF02 :: 1/16 de todos os seus endereços IPv6 para saber que ninguém mais ocupa o mesmo endereços.
DAD (Duplicate Address Detection): Quando o host não escuta nada do segmento em relação à sua mensagem de Solicitação de Vizinho, ele assume que não existe nenhum endereço duplicado no segmento.
Neighbor Advertisement: Depois de atribuir os endereços às suas interfaces e colocá-los em funcionamento, o host mais uma vez envia uma mensagem de anúncio de vizinho dizendo a todos os outros hosts do segmento que atribuiu esses endereços IPv6 às suas interfaces.
Depois que um host conclui a configuração de seus endereços IPv6, ele faz o seguinte:
Router Solicitation: Um host envia um pacote multicast de solicitação de roteador (FF02 :: 2/16) em seu segmento para saber a presença de qualquer roteador neste segmento. Isso ajuda o host a configurar o roteador como seu gateway padrão. Se o roteador do gateway padrão cair, o host pode mudar para um novo roteador e torná-lo o gateway padrão.
Router Advertisement: Quando um roteador recebe uma mensagem de Solicitação de Roteador, ele responde ao host que anuncia sua presença naquele link.
Redirect: Esta pode ser a situação em que um roteador recebe uma solicitação de solicitação de roteador, mas sabe que não é o melhor gateway para o host. Nessa situação, o roteador envia de volta uma mensagem de redirecionamento informando ao host que há um roteador de 'próximo salto' melhor disponível. O próximo salto é para onde o host enviará seus dados com destino a um host que não pertence ao mesmo segmento.
No IPv4, os endereços eram criados em classes. Os endereços IPv4 classful definem claramente os bits usados para prefixos de rede e os bits usados para hosts nessa rede. Para criar uma sub-rede no IPv4, usamos a máscara de rede classful padrão, que nos permite pegar emprestado o bit de hosts para ser usado como bits de sub-rede. Isso resulta em várias sub-redes, mas menos hosts por sub-rede. Isto é, quando tomamos emprestado o bit do host para criar uma sub-rede que nos custa em bits menores para ser usado para endereços de host.
Os endereços IPv6 usam 128 bits para representar um endereço que inclui bits a serem usados para sub-redes. A segunda metade do endereço (64 bits menos significativos) é sempre usada apenas para hosts. Portanto, não há compromisso se dividirmos a rede em sub-redes.
16 bits de sub-rede são equivalentes à rede Classe B do IPv4. Usando esses bits de sub-rede, uma organização pode ter mais de 65 mil sub-redes, o que é, de longe, mais do que suficiente.
Assim, o prefixo de roteamento é / 64 e a porção do host é de 64 bits. No entanto, podemos criar sub-redes na rede além de 16 bits de ID de sub-rede, pegando emprestado o bit de hosts, mas é recomendado que 64 bits sempre sejam usados para endereços de hosts porque a configuração automática requer 64 bits.
A sub-rede IPv6 funciona com o mesmo conceito que a máscara de sub-rede de comprimento variável no IPv4.
O prefixo / 48 pode ser alocado a uma organização, proporcionando a ela o benefício de ter até / 64 prefixos de sub-rede, ou seja, 65535 sub-redes, cada uma com 2 64 hosts. Um prefixo / 64 pode ser atribuído a uma conexão ponto a ponto onde há apenas dois hosts (ou dispositivos habilitados para IPv6) em um link.
Um problema na transição completa do IPv4 para o IPv6 é que o IPv6 não é compatível com versões anteriores. Isso resulta em uma situação em que um site está no IPv6 ou não. Ao contrário de uma implementação de nova tecnologia em que a mais nova é compatível com versões anteriores, de modo que o sistema mais antigo ainda pode funcionar com a mais nova sem quaisquer alterações adicionais.
Para superar essa lacuna, existem poucas tecnologias que podem ser usadas na transição lenta e suave de IPv4 para IPv6:
Roteadores Dual Stack
Um roteador pode ser instalado com endereços IPv4 e IPv6 configurados em suas interfaces apontando para a rede do esquema IP relevante.
No diagrama acima, um servidor com endereços IPv4 e IPv6 configurados agora pode falar com todos os hosts na rede IPv4 e rede IPv6 com a ajuda do Roteador Dual Stack. O Roteador Dual Stack pode se comunicar com ambas as redes e fornece um meio para os hosts acessarem o servidor sem alterar sua respectiva versão de IP.
Tunelamento
Em um cenário em que existem diferentes versões de IP no caminho intermediário ou na rede de trânsito, o encapsulamento fornece uma solução melhor onde os dados do usuário podem passar por uma versão de IP não suportada.
O diagrama acima descreve como duas redes IPv4 remotas podem se comunicar via túnel, onde a rede de trânsito estava em IPv6. O inverso também é possível quando a rede de trânsito está em IPv6 e os sites remotos que pretendem se comunicar estão em IPv4.
Tradução do protocolo NAT
Este é outro método importante de transição para IPv6 por meio de um dispositivo habilitado para NAT-PT (Network Address Translation - Protocol Translation). Com a ajuda do dispositivo NAT-PT, a conversão real acontece entre pacotes IPv4 e IPv6 e vice-versa. Veja o diagrama abaixo:
Um host com endereço IPv4 envia uma solicitação ao servidor habilitado para IPv6 na Internet que não entende o endereço IPv4. Nesse cenário, o dispositivo NAT-PT pode ajudá-los a se comunicar. Quando o host IPv4 envia um pacote de solicitação ao servidor IPv6, o dispositivo / roteador NAT-PT remove o pacote IPv4, remove o cabeçalho IPv4 e adiciona o cabeçalho IPv6 e o transmite pela Internet. Quando uma resposta do servidor IPv6 chega ao host IPv4, o roteador faz o contrário.
Quando um host é conectado a um link ou rede, ele adquire um endereço IP e toda a comunicação ocorre usando esse endereço IP nesse link. Assim que o mesmo host muda sua localização física, isto é, muda para alguma área / sub-rede / rede / link diferente, seu endereço IP muda de acordo e toda a comunicação que acontece no host usando o endereço IP antigo é desativada.
A mobilidade IPv6 fornece um mecanismo que equipa um host com a capacidade de se movimentar entre diferentes links sem perder nenhuma comunicação / conexão e seu endereço IP.
Várias entidades estão envolvidas nesta tecnologia:
Mobile Node: O dispositivo que precisa de mobilidade IPv6.
Home Link: Este link é configurado com o prefixo da sub-rede inicial e é aqui que o dispositivo IPv6 móvel obtém seu endereço residencial.
Home Address: Este é o endereço que o Mobile Node adquire do Home Link. Este é o endereço permanente do Nó Móvel. Se o Nó Móvel permanecer no mesmo Home Link, a comunicação entre as várias entidades acontece normalmente.
Home Agent: Este é um roteador que atua como registrador para nós móveis. O Home Agent está conectado ao Home Link e mantém informações sobre todos os nós móveis, seus endereços residenciais e seus endereços IP atuais.
Foreign Link: Qualquer outro link que não seja o link inicial do nó móvel.
Care-of Address: Quando um nó móvel se conecta a um link externo, ele adquire um novo endereço IP da sub-rede desse link externo. O agente doméstico mantém as informações do endereço residencial e do endereço comercial. Vários endereços de atendimento podem ser atribuídos ao nó móvel, mas em qualquer instância apenas um endereço de atendimento tem vinculação com o endereço residencial.
Correspondent Node: Qualquer dispositivo habilitado para IPv6 que pretenda se comunicar com o Nó Móvel.
Operação de Mobilidade
Quando o nó móvel permanece em seu link residencial, todas as comunicações acontecem em seu endereço residencial. Como mostrado abaixo:
Quando o Mobile Node deixa seu Home Link e é conectado a algum Foreign Link, o recurso Mobilidade do IPv6 entra em ação. Depois de se conectar ao Link Estrangeiro, o Nó Móvel adquire um endereço IPv6 do Link Estrangeiro. Esse endereço é denominado Endereço de atendimento. O Nó móvel envia a solicitação de vinculação ao seu agente doméstico com o novo endereço de atendimento. O Home Agent liga o endereço residencial do nó móvel ao endereço de cuidado, estabelecendo um túnel entre ambos.
Sempre que um Nó Correspondente tenta estabelecer conexão com o Nó Móvel (em seu Endereço de Casa), o Agente Doméstico intercepta o pacote e o encaminha para o Endereço de Cuidado do Nó Móvel sobre o Túnel que já foi estabelecido.
Otimização de rota
Quando um nó correspondente inicia a comunicação enviando pacotes para o nó móvel no endereço residencial, esses pacotes são encaminhados para o nó móvel pelo agente doméstico. No modo de otimização de rota, quando o nó móvel recebe o pacote do nó correspondente, ele não encaminha as respostas ao agente doméstico. Em vez disso, ele envia seu pacote diretamente para o nó correspondente usando o endereço residencial como endereço de origem. Este modo é opcional e não é usado por padrão.
Os conceitos de roteamento permanecem os mesmos no caso do IPv6, mas quase todos os protocolos de roteamento foram redefinidos de acordo. Vimos em Comunicação no segmento IPv6, como um host fala com seu gateway. O roteamento é um processo para encaminhar dados roteáveis, escolhendo a melhor rota entre várias rotas disponíveis ou caminho para o destino. Um roteador é um dispositivo que encaminha dados que não são explicitamente destinados a ele.
Existem duas formas de protocolos de roteamento
Distance Vector Routing Protocol: Um roteador executando o protocolo do vetor de distância anuncia suas rotas conectadas e aprende novas rotas de seus vizinhos. O custo de roteamento para chegar a um destino é calculado por meio de saltos entre a origem e o destino. Um roteador geralmente depende de seu vizinho para a seleção do melhor caminho, também conhecido como “roteamento por rumores”. RIP e BGP são protocolos de vetor de distância.
Link-State Routing Protocol: Este protocolo reconhece o estado de um Link e anuncia aos seus vizinhos. As informações sobre novos links são obtidas de roteadores de mesmo nível. Depois que todas as informações de roteamento foram convergidas, o protocolo de roteamento de estado de link usa seu próprio algoritmo para calcular o melhor caminho para todos os links disponíveis. OSPF e IS-IS são protocolos de roteamento de estado de link e ambos usam o algoritmo Shortest Path First de Dijkstra.
Os protocolos de roteamento podem ser divididos em duas categorias:
Interior Routing Protocol: Os protocolos nestas categorias são usados dentro de um sistema autônomo ou organização para distribuir rotas entre todos os roteadores dentro de seus limites. Exemplos: RIP, OSPF.
Exterior Routing Protocol: Considerando que um protocolo de roteamento externo distribui informações de roteamento entre dois sistemas autônomos ou organizações diferentes. Exemplos: BGP.
Protocolos de roteamento
RIPng
RIPng significa Routing Information Protocol Next Generation. Este é um protocolo de roteamento interno e é um protocolo de vetor de distância. RIPng foi atualizado para suportar IPv6.
OSPFv3
BGPv4
BGP significa Border Gateway Protocol. É o único protocolo de gateway externo de padrão aberto disponível. O BGP é um protocolo de vetor de distância que usa o sistema autônomo como métrica de cálculo, em vez do número de roteadores como salto. BGPv4 é uma atualização do BGP para oferecer suporte ao roteamento IPv6.
A versão 3 do Open Shortest Path First é um protocolo de roteamento interno modificado para oferecer suporte ao IPv6. Este é um protocolo de estado de link e usa o algoritmo Shortest Path First do Djikrasta para calcular o melhor caminho para todos os destinos.
Protocolos alterados para oferecer suporte a IPv6:
ICMPv6: Internet Control Message Protocol versão 6 é uma implementação atualizada do ICMP para acomodar os requisitos IPv6. Este protocolo é usado para funções de diagnóstico, mensagem de erro e informação, fins estatísticos. O Neighbour Discovery Protocol do ICMPv6 substitui o ARP e ajuda a descobrir vizinhos e roteadores no link.
DHCPv6: Dynamic Host Configuration Protocol versão 6 é uma implementação de DHCP. Embora os hosts habilitados para IPv6 não exijam nenhum servidor DHCPv6 para adquirir o endereço IP, pois eles podem ser configurados automaticamente. Eles também não precisam do DHCPv6 para localizar o servidor DNS porque o DNS pode ser descoberto e configurado por meio do protocolo de descoberta de vizinho ICMPv6. Ainda assim, o servidor DHCPv6 pode ser usado para fornecer essas informações.
DNS: Não houve nenhuma nova versão do DNS, mas agora está equipado com extensões para fornecer suporte para a consulta de endereços IPv6. Um novo registro AAAA (quad-A) foi adicionado para responder a mensagens de consulta IPv6. Agora o DNS pode responder com ambas as versões de IP (4 e 6) sem qualquer alteração no formato da consulta.
IPv4 desde 1982, é um líder indiscutível da Internet. Com o esgotamento do espaço de endereço do IPv4, o IPv6 agora está assumindo o controle da Internet, que é chamada de Internet2.
O IPv4 é amplamente implantado e a migração para o IPv6 não seria fácil. Até agora, o IPv6 pode penetrar no espaço de endereços do IPv4 em menos de 1%.
O mundo celebrou o 'Dia Mundial do IPv6' em 08 de junho de 2011 com o objetivo de testar o endereço IPv6 na Internet por completo. Em 6 de junho de 2012, a comunidade da Internet lançou oficialmente o IPv6. Nesse dia, todos os ISPs que ofereciam IPv6 deveriam habilitá-lo em domínio público e mantê-lo habilitado. Todos os fabricantes de aparelhos também participaram para oferecer IPv6 habilitado por padrão nos aparelhos.
Este foi um passo no sentido de encorajar a comunidade da Internet a migrar para o IPv6.
As organizações têm várias maneiras de migrar do IPv4 para o IPv6. Além disso, a organização, disposta a testar o IPv6 antes de migrar completamente, pode executar IPv4 e IPv6 simultaneamente. Redes de diferentes versões de IP podem se comunicar e os dados do usuário podem ser canalizados para caminhar até o outro lado.
Futuro do IPv6
A versão 2 da Internet habilitada para IPv6 substituirá a Internet habilitada para IPv4 de hoje. Quando a Internet foi lançada com IPv4, os países desenvolvidos como os EUA e a Europa ocuparam o espaço maior do IPv4 para a implantação da Internet em seus respectivos países, mantendo as necessidades futuras em mente. Mas a Internet explodiu em todos os lugares, alcançando e conectando todos os países do mundo, aumentando a necessidade de espaço de endereço IPv4. Como resultado, até hoje os EUA e a Europa têm muito espaço de endereçamento IPv4 sobrando e países como Índia e China são obrigados a atender seus requisitos de espaço IP por meio da implantação do IPv6.
A maior parte da implantação do IPv6 está sendo feita fora dos Estados Unidos, Europa. Índia e China estão avançando para mudar todo o seu espaço para IPv6. A China anunciou um plano de implantação de cinco anos denominado China Next Generation Internet.
Depois de 6 de junho de 2012, todos os principais ISPs foram migrados para IPv6 e os demais ainda estão se movendo.
O IPv6 oferece amplo espaço de endereço e foi projetado para expandir os serviços de Internet atuais. A versão 2 da Internet habilitada para IPv6 rica em recursos pode oferecer mais do que o esperado.