O objetivo deste trabalho é revelar as principais características do protocolo IPv6 - Internet Protocol versão 6, que é a nova versão do protocolo IP responsável pelo endereçamento da Internet. Este trabalho ainda visa apresentar alguns experimentos realizados em laboratório com a utilização do protocolo IPv6 e a implementação do IPv6 no Backbone Metropolitano da Rederio.
Introdução
A partir do modelo ISO/OSI, outros modelos foram desenvolvidos para serem utilizados de forma eficaz, entre eles o modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Como tal, a variação nas descrições do conjunto de protocolos TCP/IP é esperada.
Características e benefícios para o uso do IPv6
Essa grande quantidade de endereços permite que todos os equipamentos, incluindo computadores, telefones IP, televisões digitais, tenham endereços globais únicos, o que permitiria a acessibilidade ponta a ponta desses equipamentos sem a necessidade de processamento especial. Desta forma, os dispositivos conectados à rede não precisam de configuração manual ou servidores de endereços.
Formatação do Protocolo IPv6
Formato do Datagrama
Formato do cabeçalho base
Não há campo HEADER LENGTH no cabeçalho IPv6 básico exatamente porque ele tem um comprimento fixo. Possui 8 bits e o valor deste campo especifica o tipo de informação que segue o cabeçalho IPv6 padrão.
Cabeçalhos de extensão
Alternativamente, este cabeçalho de Extensão pode ser seguido por outro do tipo CABEÇALHO DE OPÇÕES DE DESTINO. Esses cabeçalhos de extensão são processados apenas no destino, onde são mesclados e transformados no pacote original.
Arquitetura dos endereços IPv6
Hierarquia dos endereços IPv6
As organizações que possuem IDs TLA usam identificadores NLA para criar uma estrutura de endereçamento hierárquica e identificar sites. Para endereços AGGREGATABLE GLOBAL UNICAST, os identificadores de interface de 64 bits devem ser feitos no formato IEEE EUI-64.
Endereçamento no 6Bone
Na prática para IPv6 sobre Ethernet, que são os casos mais comuns na Internet, existe uma combinação entre o endereço MAC e alguns dígitos característicos. Eles são chamados de pseudo identificador de agregação de nível superior e pseudo identificador de agregação de próximo nível, pTLA e pNLA, respectivamente.
Endereços IPv6 de Produção
Cada organização que recebe um prefixo Sub-TLA é responsável pelas alocações dentro de seus clientes ou afiliados. Para uma organização receber um prefixo Sub-TLA, ela deve ser um sistema AS – Autonomo, ou tornar-se um AS.
Tipos de Endereços IPv6
Endereços Unicast
Assim como os endereços do Site Local, esse tipo de endereço não deve ser enviado como fonte ou endereço de destino em pacotes. Este tipo de endereço é usado no IPv6 como um mecanismo de transição entre IPv6 e IPv4.
Endereços Anycast
Endereço Multicast
FF02::1 – Indica todas as interfaces de um escopo link-local, ou seja, todos os hosts do mesmo domínio de colisão. FF01::2 – Especifica todos os roteadores dentro de um escopo local, ou seja, todas as interfaces no mesmo roteador.
Operações Básicas
ICMPv6 Packet
Neighbor Discovery Protocol
Na área de dados, ele envia seu próprio endereço MAC e também uma solicitação do endereço MAC do vizinho. Para isso, ele envia uma mensagem com o valor 136 no campo tipo ICMP e transmite seu endereço MAC no campo dados.
Router Discovery
Para isso utiliza o valor 134 no campo type do ICMPv6 e possui as seguintes informações na área de dados: prefixo da rede para autoconfiguração, tipo de autoconfiguração, tempo de vida do prefixo informado e outras informações adicionais, como o MTU. A Router Solicitation utiliza o valor 133 no campo ICMPv6 type e é utilizada por hosts que ainda não possuem endereços IPv6 configurados.
Autoconfiguração
Desta forma, ele pode se configurar automaticamente com um endereço Global Unicast quando receber uma mensagem de anúncio de roteador, vinda do roteador em seu link. Outra forma de receber as informações necessárias para a autoconfiguração é o host enviar uma mensagem de requisição do roteador, conforme visto acima.
Experimento 1: Configuração do protocolo IPv6 em um segmento de rede
Refere-se ao formato do endereço a ser configurado – xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx – onde “x” são dígitos hexadecimais divididos em 8 grupos de 4 cada separados por “:” – Ex: 2000 ::1 (observe que os grupos somente zero podem ser simplificados). O comando show running-config é nativo do sistema operacional do roteador Cisco, que exibe as configurações atuais do dispositivo.
Experimento 2: Configuração do protocolo IPv6 em um segmento de rede com utilização do
Experimento 2: Configure o IPv6 em um segmento de rede usando o protocolo de roteamento. CISCO3 - Verificamos que a tabela de rotas é muito parecida com a tabela CISCO1, sendo as únicas diferenças os endereços de interface e a rota aprendida pelo RIPv6.
Experimento 3: Configuração do protocolo IPv6 em um segmento d e rede, utilizando interface
Show running-config é um comando existente nos roteadores Cisco que apresenta as configurações atuais do equipamento. CISCO3 – Confirmamos que a tabela de roteamento é muito parecida com a tabela CISCO1, as diferenças são apenas devido aos endereços de interface e a rota padrão.
Implementação na Rede Rio
O Projeto IPv6
O projeto IPv6 da Rederio teve início em julho de 2003, com o objetivo de participar do projeto RNP – Rede Nacional de Pesquisa, denominado Br6Bone – http://www.6bone.rnp.br. Porém, como o Rederio é um AS – Sistema Autônomo, ele deve ter um bloco de endereços próprio.
Conclusão
Ainda existem gargalos, como a compatibilidade com equipamentos antigos e aplicativos que utilizam apenas o IPv6. Este é talvez o ponto mais importante que precisa ser abordado neste momento para que o IPv6 seja adotado por mais e mais usuários.
Bibliografia
Datagrama IPv6 – com cabeçalhos de extensão
Datagrama IPv6 – sem cabeçalhos de extensão
Formato do cabeçalho Base IPv6
Este tipo de roteamento é utilizado quando há mais de uma opção de roteamento para os pacotes. Abaixo está a Tabela III que associa o tipo de endereço com seu prefixo FP em arquivos binários.
Formato dos cabeçalhos de Extensão do IPv6
Formato dos cabeçalhos de Extensão Hop by Hop Options e Destination Options
Opções dos cabeçalhos de Extensão Hop by Hop Options e Destination Options
Formato do cabeçalho de Extensão Routing Header
Formato do cabeçalho de Extensão Routing Header tipo 0
Desta forma, a origem divide o pacote em vários fragmentos, sendo que cada fragmento possui um cabeçalho base seguido de pelo menos uma extensão do tipo FRAGMENT HEADER. Cada fragmento deve ser um múltiplo de 8 octetos e cada FRAGMENT BUY indica se existem ou não outros fragmentos dos mesmos dados.
Formato do cabeçalho de Extensão Fragment Header
CABEÇALHO DE AUTENTICAÇÃO (valor = 51): Este cabeçalho é usado dentro do serviço IPSec - IP Security Protocol para fornecer autenticação e garantia de integridade para pacotes IPv6. A autenticação é fornecida por um cabeçalho adicional que suporta integridade de dados e autenticação de um pacote IP.
Formato do cabeçalho de Extensão Authentication Header
A Tabela III lista os tipos de endereço IPv6 usando FP - Format Prefix. Este tipo especial de endereço IPv6 é indicado pelos primeiros bits do endereço, conforme Tabela III - Atribuição de Endereço IPv6.
Estrutura do endereço IPv6
Estrutura do endereço Aggregatable Global Unicast Address
Mas só pode ser usado quando um nó envia um pacote para si mesmo. Este endereço não pode ser associado a uma interface física, seja como endereço de origem ou como endereço de destino, mas pode ser pensado como uma interface virtual, a interface de loopback.
Estrutura do endereço Site Local Unicast Address
Estrutura do endereço Site Local Unicast Address
Estrutura do endereço IPv6 compatible IPv4 Address
Estrutura do endereço Anycast
Um endereço vitalício permanente tem um parâmetro vitalício igual a enquanto um endereço temporário tem o mesmo parâmetro igual a. A faixa para este tipo de endereço tem os valores já definidos de e "E" (os demais estão reservados para o futuro, e a faixa F já está reservada para ser utilizada para alcance galáctico) para identificar um host, link, site , organização ou um escopo global, respectivamente.
Estrutura do endereço Anycast
FF02::2 – Indica todos os roteadores dentro do alcance de um link local, ou seja, todos os roteadores conectados entre si pelo mesmo link. FF05::2 – Indica todos os roteadores dentro de um intervalo site-local, ou seja, todos os roteadores com o mesmo site ID.
Estrutura do endereço Anycast
FF02::1:FFxx:xxxx - Um endereço especial chamado endereço Multicast do nó solicitado, onde xx:xxxx representa os últimos 24 bits do endereço Unicast IPv6 do host.
Estrutura do Pacote ICMPv6
Quando o vizinho recebe a mensagem para o grupo Multicast, ele a identifica como endereçada a ele e responde à requisição utilizando a mensagem Neighbor Advertisement, que nada mais é do que uma mensagem de resposta à requisição enviada.
Processo de Neighbor Discovery
Processo de Router Discovery
Conforme visto acima, a mensagem de anúncio do roteador informa o prefixo da rede e o endereço do roteador que serão utilizados na configuração da rota padrão. Para que o host possa utilizar as informações de anúncio do roteador para autoconfiguração, o prefixo de rede informado deve ser de 64 bits, caso contrário o host não conseguirá realizar tal operação.
Processo de Autoconfiguração
Configuração do Equipamento - descreve os comandos utilizados para configurar os equipamentos envolvidos em cada experimento e exibe a configuração dos roteadores envolvidos em cada experimento através do comando SHOW RUNNING-CONFIG;. Abaixo estão os resultados do comando show running-config para os roteadores usados neste experimento, é importante observar as interfaces habilitadas e anunciadas no processo RIPv6.
Mapa de Distribuição da Rederio
Estrutura física da Rederio
A partir desse momento iniciou-se um estudo sobre as características do protocolo IPv6, as necessidades de um backbone metropolitano como a Rederio, o investimento no estudo e capacitação de profissionais para este fim e a viabilidade de tal protocolo que efetivamente fosse implementado na espinha. Hoje, a Rederio configurou todo o seu backbone metropolitano (pontos de presença - UFRJ, PUC-RJ, CBPF) com o protocolo IPv6 e possui link com a RNP como saída nacional e internacional, através de um túnel IPv6 sobre IPv4.
Atual estágio do Backbone Ipv6 da Rederio
Modelo de referência ISO/OS
O modelo de camada ISO/OSI acabou sendo uma mera base para praticamente todos os protocolos desenvolvidos pela indústria. A aceitação mundial do conjunto de protocolos TCP/IP deveu-se principalmente à versão Berkeley UNIX, que, além de incluir esses protocolos, os colocou em situação de domínio público onde qualquer organização através de sua equipe técnica poderia modificá-los e garantir seu desenvolvimento.
Comparação entre o modelo TCP/IP e o modelo de referência ISO/OSI
Ele também define um conjunto de endereços que permite que aplicativos e protocolos de camada superior se comuniquem em redes heterogêneas sem conhecer as diferenças entre seus endereços de camada inferior. Essa subdivisão das classes de endereço é feita pela máscara de rede, que é um identificador de endereço na Internet.
Tabela de Alocação de endereços IPv6
O identificador SLA é usado por uma organização individual, que é responsável por definir a estrutura de endereço do espaço SLA. Os prefixos de formato de produção TLA e NLA são simulados dentro do intervalo de endereços 6Bone.
Tabela de distribuição dos endereços IPv6 de Produção
A estrutura deste tipo de endereço é dividida em 4 níveis, o primeiro é o FP - Format Prefix, que indica justamente que é um endereço do tipo Global Unicast, este FP deve ser sempre 001, conforme vimos na Tabela III - Alocação de endereços IPv6, na seção anterior. Esse tipo especial de endereço multicast é usado para mensagens de solicitação de vizinho, que auxiliam o protocolo de descoberta de vizinho e serão abordados com mais detalhes na próxima seção.
