Novas exigências: o caminho para o IPv6

A esmagadora maioria dos serviços utilizados sobre a Internet são de acesso a servidores e iniciados pelo utilizador. Até há pouco tempo o tipo de acesso à Internet era dominado pela utilização de modems através da rede pública de voz (dial-up). Actualmente emerge outro tipo de aplicações que requer a comunicação directa entre utilizadores extremo-a-extremo (ausência de servidores). Existe mesmo a necessidade de ligações à

Internet permanentes (serviços always-on), o que exclui a possibilidade de usar a tradução

de endereços pelos mecanismos NAT/PAT e a partilha de endereços através da atribuição temporária.

O problema da falta de endereços IP e do tamanho das tabelas de encaminhamento na Internet foi identificado e discutido no âmbito do IETF (Internet Engineering Task

Force) no início da década de 90. Desde então, tem sido definido e implementado um

conjunto de soluções para minimizar (ou adiar) o problema, tais como, o CIDR, DHCP e NAT referidos anteriormente. No entanto, a solução encontrada para resolver o problema a longo termo foi desenvolver um novo protocolo que, além de estender o espaço de endereçamento, colmatasse algumas limitações do IPv4. Neste contexto, foi criado um grupo de trabalho [IPv6a] para definir uma nova versão do IP, o IPv6 .

O IPv6 [Deer98] apresenta um conjunto de características que o diferenciam do IPv4:

Serviços Multimédia Sobre Redes Heterogéneas

52

¾ Simplificação do Formato de Cabeçalho;

¾ Melhor Suporte para Cabeçalhos de Extensão e Opções; ¾ Capacidade de identificação de fluxos;

¾ Capacidades de Autenticação e Privacidade; ¾ Capacidades de auto-configuração.

O IPv6 aumenta o espaço de endereçamento de 32 bits para 128 bits permitindo não só definir um maior número de endereços, mas também mais níveis hierárquicos de endereçamento. O objectivo é maximizar a agregação da informação de endereçamento e, consequentemente, limitar a expansão das tabelas de encaminhamento.

Um pacote IPv6 (Figura 3) pode conter uma série de cabeçalhos seguidos da informação do utilizador (campo de dados). Um pacote começa sempre por um cabeçalho de base que pode ser seguido por outros, chamados cabeçalhos de extensão. Estes cabeçalhos de extensão são opcionais e transportam informação que não é estritamente necessária a todos os dispositivos de encaminhamento (routers) ao longo do percurso de um pacote na rede. Deste modo, reduzem-se os campos de informação do cabeçalho de base (contém apenas os endereços origem e destino e mais 6 campos de informação), fazendo que o seu processamento nos routers seja mais eficiente.

Além disso, os cabeçalhos de extensão trazem uma maior flexibilidade e permitem a introdução futura de novas opções não previstas até à data.

A fragmentação, que no caso do IPv4 é permitida em qualquer ponto da rede, no IP6 apenas pode ser efectuada na origem, recorrendo para o efeito a um cabeçalho de extensão. Assim, o processo de encaminhamento é mais rápido pois evita que os routers desperdicem recursos neste tipo de tarefas. No IPv6 estão previstos mecanismos que permitem a descoberta do MTU (Maximum Transmission Unit) mínimo para um dado segmento do percurso de um pacote na rede, permitindo desta forma formatar o tamanho máximo do pacote logo à partida.

Outra diferença significativa que melhora o desempenho do IPv6 na rede é a ausência de cálculo do Checksum nos routers intermédios ao longo de um percurso de um pacote na rede. No IPv6, não existe nenhum campo no cabeçalho para o Checksum a fim de verificar a integridade dos dados. No IPv4, em cada salto, o Checksum é calculado antes do pacote ser encaminhado. A decisão da sua eliminação prendeu-se com o facto de ser

Suporte de Serviços em Redes Heterogéneas

53

uma tarefa relativamente pesada e desnecessária já que, quer a camada inferior (ligação lógica) quer principalmente a superior (protocolos de transporte), asseguram essa mesma integridade. Evita-se desta forma trabalho que seria redundante.

Versão (4 bits) Classe de Tráfego (8 bits) Próximo cabeçalho (8 bits) Etiqueta de fluxo (20 bits) Comprimento do campo de dados

(16 bits) Endereço da origem (128 bits) Endereço do destino (128 bits) Cabeçalho de Extensão 1 (n x 32 bits) Cabeçalho de Extensão N (n x 32 bits) (...) Limite de saltos (8 bits) Cabeçalhos de Extensão (opcionais) Cabeçalho de Base

Informação das camadas superiores

(n bits) Dados

Figura 3: Pacote IPv6

Também no que respeita à segurança, o IPv4 e o IPv6 têm abordagens diferentes. Nas redes IPv4 a segurança foi deixada apenas a cargo das aplicações. Entretanto, tornou- se cada vez mais premente ter mecanismos de autenticação, integridade e confidencialidade dos dados, em particular na Internet. Neste sentido, foi definido e desenvolvido um protocolo de segurança, o IPSec (IP SECurity) [IPSE], capaz de funcionar conjuntamente com IPv4. Contrariamente ao que acontece com o IPv4, no IPv6, o suporte de IPSec é nativo ao próprio protocolo. A sua implementação é suportada por dois campos de extensão que foram definidos para esse efeito.

Em termos de suporte de qualidade de serviço, à semelhança daquilo que acontece em IPv4, o IPv6 oferece essencialmente duas abordagens para que a rede possa

Serviços Multimédia Sobre Redes Heterogéneas

54

disponibilizar QoS extremo-a-extremo aos seus utilizadores: Serviços Integrados (Integrated Services – IntServ) [Brad94] e os Serviços Diferenciados (Differentiated

Services – DiffServ) [Carl98] (Estes e outros modelos de fornecimento de QoS serão

detalhados no próximo capítulo). Em relação ao IPv4, o IPv6 apresenta um campo de 20 bits chamado Etiqueta de Fluxo (FlowLabel). Este campo poderá ser utilizado para efeitos de QoS, quer em termos de IntServ quer de DiffServ, para uma classificação dos fluxos mais eficiente. A forma de utilização desse campo é actualmente uma das questões mais discutidas nos grupos de IPv6, pelo que ainda nada definitivo está definido.

Resumindo, há alguns aspectos que podem contribuir para que os pacotes IPv6 tenham um tratamento mais expedito e eficiente nos nós de rede: a não fragmentação dos pacotes nos nós intermédios, a ausência de cálculo do Checksum, a diminuição do tamanhos das tabelas de encaminhamento e a simplificação do cabeçalho dos pacotes IPv6.

Finalmente, outra vantagem do IPv6 diz respeito às capacidades de auto- configuração. A configuração de endereços é um problema complexo em qualquer organização e a auto-configuração inerente ao IPv6 surge como um método eficaz de atribuição ou reconfiguração automática de endereços.