IPv6
A nova versão do Protocolo IP
IPV6:UNIRP::2013:05:07
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A Internet e o TCP/IP
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Entendendo o esgotamento do IPv4
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Por que IPv6? O que melhorou?
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Nova estrutura do IPv6
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Técnicas de transição
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Oportunidades e desafios
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Cursos | Livros | Testes
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Antes de tudo...
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Modelo OSI Modelo TCP/IP
7 Apresentação 5 Aplicação 6 Sessão 5 Aplicação 4 Transporte 4 Transporte 3 Rede 3 Rede 2 Enlace 2 Enlace 1 Física 1 Física
IPv4/IPv6
A Internet e o TCP/IP
1966 - Criação da ArpaNet
1974 - Criação do protocolo IP (IPv4)
1983 – ArpaNet adota TCP/IP como protocolo padrão 1992 - IETF aponta que os endereços IPv4 serão insuficiente
1994 – IEFT criada um grupo para desenvolver uma solução
1996 – Primeiro Kernel Linux com suporte IPv6 1998 – Primeiro teste com IPv6 no Windows
2002 – Primeiro MacOS com suporte IPv6
2005 – Governo do EUA obriga adoção do IPv6 até 2008 2011 – Esgotamento dos IPv4 na IANA
Distribuição dos endereços IPv4
No início houve um grande desperdício de endereços. Os mesmos eram classificados em 5 classes:
A: 16 milhões de hosts - até 126.255.255.255
B: 65 mil de hosts - de 128.0.0.0 até 191.255.255.255 C: 256 endereços - de 192.0.0.0 até 223.255.255.255 D: Multicast - de 224.0.0.0 até 243.255.255.255
E: Reservados IANA - de 244.0.0.0 até 254.255.255.255
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Distribuição dos endereços IPv4
Exemplo:
Uma empresa cerca de 250 hosts recebia uma Classe C (256 hosts).
Uma outra empresa com cerca de 400 hosts recebia uma Classe B (65 mil endereços), porém menos de 1% destes endereços eram realmente utilizados.
Já uma empresa com mais de 65000 hosts, recebia uma
Classe A (16 milhões de endereços), algumas empresas
que receberão estas classes no início foram: Apple, HP, IBM, NASA, AT&T, Xerox e outras.
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Mal começou e já está acabando...
Um estudo realizado pelo ROAD (Routing and Addressing – IETF)em 1992, demonstrou que os endereços IPv4 se esgotariam rapidamente, devido à má distribuição dos endereços:
- 46 das 126 Classe A já estavam alocadas, restando apenas 81;
- 5467 das 16382 Classe B já estavam alocadas, restando apenas 10915;
O estudo também relatou que esta taxa de alocação de IPs dobraria anualmente, se as alocações continuassem de tal forma, os endereços IPv4 disponíveis se esgotariam em 15 meses.
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E agora...
O ROAD visando resolver esta limitação, criou um grupo de estudos que apresentou algumas propostas para resolver estas limitações.
RFC4632 – CIDR (Classless Inter-Domain Routing) RFC1918 – Address Allocation for Private Network RFC1631 – NAT (Network Address Translate)
RFC2131 – DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
Todas estas soluções contribuíram para retardar o esgotamento dos endereços IPv4 e permitir a evolução da Internet até os dias de hoje, até que um novo protocolo fosse desenvolvido.
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Qual a solução definitiva?
RFC1752 – The recomendation for the IP Next
Generation Protocol).
Em 1995 o IEEE Network recebeu 3 propostas:
CATNIP – concebido como um protocolo convergente,
que permitia qualquer protocolo da camada de transporte ser executado sobre qualquer protocolo de rede, como OSI, Novell e outros.
TUBA – criou um mecanismo de expansão do espaço de
endereçamento IPv4 através dos hosts e servidores DNS.
SIPP – concebido para ser uma etapa evolutiva do
IPv4, aumentando o espaço de endereçamento para 64 bits.
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Requisitos para o novo protocolo
O IPv6, teve seu primeiro draft oficial escrito pela RFC2460 em 1998. Onde foram apresentados os requisitos definitivos para o substituto do IPv4.
Expansão do espaço de endereçamento Simplificação do cabeçalho
Suportar expansões opcionais
Permitir TAG de identificação no cabeçalho Funções de autenticação e privacidade
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IPv6 – Cabeçalho
O cabeçalho IPv4 se tornou muito complexo ao passar dos anos, o que exige uma capacidade de processamento muito alta para os roteadores.
A proposta do cabeçalho IPv6 é de simplificá-lo, removendo alguns campos desnecessários.
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IPv6 – Endereçamento
O IPv4 utiliza 32 bits para endereçamento, agrupados em 4 octetos separados através de um ponto, utilizando endereços decimais.
Host IPv4: 200.156.127.254
Já o IPv6 utiliza 128 bits para endereçamento e é agrupado em 8 blocos separados por “dois pontos (:), além de utilizar caracteres Hexadecimais.
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IPv6 – Quantidade de endereços
O IPv4 é formado por 32 bits, o que resulta em pouco mais de 4 bilhões de endereços diferentes, ainda temos que desconsiderar as classes não utilizáveis, sendo assim, teremos cerca de 85% dos endereços disponíveis para uso de fato.
Classes reservadas que não podem ser utilizadas.
0.0.0.0/8 (endereços reservados pela IANA) 10.0.0.0/8 (endereços para redes privadas) 127.0.0.0/8 (endereços de Loopback)
172.16.0.0/12 (endereços para redes privadas) 192.2.0.0/24 (endereços para documentação)
192.168.0.0/16 (endereço para redes privadas) 224.0.0.0/4 (endereços Multicast)
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IPv6 – Quantidade de endereços
Já o IPv6, utiliza 128 bits de espaço para endereçamento.
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IPv6 – Quantidade de endereços
Em números absolutos isso significa:
340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
Colocando estes números em algumas comparações, temos:
Comparado ao IPv4: 4 bilhões de vezes maior (2^96) Por ser humano na Terra hoje: 56 octilhões
Por m² na Terra: 665 sextilhões
Atualmente a quantidade de dispositivos novos conectados à Internet cresce em uma razão exponencial, mantendo este crescimento, os estudos apontam que os endereços IPv6 irão se esgotar por volta de 2080.
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IPv6 – Tipos de endereços
UNICAST – identifica de maneira única uma interface
ou um nó IPv6. Este é o endereço mais conhecido e utilizado por nós.
MULTICAST – identifica um grupo de interfaces IPv6.
Os pacotes enviados para estes endereços são processados por todos os membros deste grupo.
ANYCAST – é um endereço que pode identificar mais
de uma única interface em múltiplos nós IPv6. Um pacote enviado para um IP ANYCAST será encaminhado para o nó ou interface mais próxima.
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IPv6 – Endereço UNICAST
A grande diferença entre o endereço unicast IPv4 e o IPv6 é que na nova versão do protocolo IP, utiliza três tipos diferentes de endereços:
GLOBAL LINK – é o endereço IPv6 equivalente aos
endereços públicos IPv4. São endereços roteáveis e acessíveis através da Internet. Correspondem aos IPv6 2000:: a 3fff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff.
LINK LOCAL – é um endereço atribuído automaticamente, ele é o substituto dos endereços IPv4 169.254.16.254. Não devem ser roteados e acessíveis via Internet.
UNIQUE LOCAL – são os endereços reservados para uso
em redes privadas, apesar de serem roteáveis, não são acessíveis via Internet. Substituirão os endereços 10.0.0.0, 172.16.0.0 e 192.168.0.0.
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IPv6 – Endereço MULTICAST
Uma outra alteração de grande peso introduzida no IPv6 é a remoção do BROADCAST. Todas as funções que exigiam endereços envio de pacotes do tipo broadcast utilizam pacotes do tipo multicast. Segue alguns exemplos:
Descoberta de vizinho (ARP) FF01::1 (all-nodes) Descoberta de roteadores FF01::2 (all-routers) Servidores NTP FF02::101
Agentes DHCP FF05::1:4
Descoberta de OSPF routers FF02::5 Descoberta de RIP routers FF02::6
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IPv6 – Autoconfiguração
Além da configuração de IP automática utilizando servidor DHCP, no IPv6 chamado de statefull autoconfiguration ou DHCPv6. A nova versão do
protocolo IP implantou uma segunda opção de
autoconfiguração, sem a necessidade de utilizar um Servidor DHCP, conhecida também como stateless
autoconfiguration.
Internet
RS all-routers
Reply RA Prefix IPv6
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IPv6 – Roteamento
O novo protocolo também afetou os protocolos de roteamento. Nem todos os protocolos conseguiram se adequar. Sem ter outra saída, foi necessário criar um novo para atender exclusivamente ao IPv6:
Static apenas foi atualizado
RIP foi desenvolvido o RIPng
OSPF foi desenvolvido o OSPFv3
IS-IS apenas foi atualizado
EIGRP foi densenvolvido o EIGRPv6
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IPv6 – Mobilidade
A função de mobilidade implantada no IPv6, permite mesmo que o host tenha se movido para outro local e recebido um outro endereço. O mesmo possa continuar acessível.
Internet
Mobile Node
Home address Home Agent
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IPv6 – Mobilidade
A função de mobilidade implantada no IPv6, permite mesmo que o host tenha se movido para outro local e recebido um outro endereço. O mesmo possa continuar acessível.
Internet
Home link
Mobile Node Home Agent
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IPv6 – Segurança - IPSec
Atualmente o valor das informações transmitidas pela Internet estão cada vez maiores. O aspecto de segurança é um ponto crítico para os acessos hoje. Como todos os hosts terão endereços públicos, o IPSEC, criptografia realizada no cabeçalho IP, foi implantado de forma nativa no IPv6.
Garantindo que todos os dados transmitidos sejam criptografos, apenas os endereços de origem e destino devem ser consultados durante o caminho do pacote.
Legal, muito bom! Mas... e o que acontece com os
Firewall, IDS, IPS e demais soluções de controle de acesso?
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IPv6 – Outras funcionalidades
Até agora foram exibidas as principais alterações e melhorias do protocolo, porém existem muitas outras:
MTU Discovery
Header opcionais no cabeçalho
Removido o checksum do cabeçalho IP Qualidade de serviço
Não utiliza broadcast
Protocolo ARP foi substituído
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IPv6 – Transição || Coexistência
O IPv6 não irá substituir o IPv4 completamente, pelo menos nos próximos 10 ou 15 anos a versão 4 do protocolo ainda será utilizado. O período de implantação do IPv6 irá demorar alguns anos e a Internet não pode parar. Por isso ambos irão coexistir nas redes.
As três principais técnicas utilizadas são:
PILHA DUPLA TUNELAMENTO TRADUÇÃO
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IPv6 – Pilha dupla
Considerada pelos mais estudiosos e otimistas, esta opção seria a mais fácil e transparente para realizar a implantação do IPv6. Porém exige que todos os dispositivos da rede tenham suporte nativo ao IPv6.
E isto requer investimento...
Host IPv4: 192.168.0.240 IPv6: 2001:CB0:100::F4C4 Switch Gateway IPv4: 192.168.0.1 IPv6: 2001:CB0:100::1 Internet IPv4/IPv6 Facebook.com IPv4: 31.13.85.16 IPv6: 2a03:2880:2110:cf01:face:b00c:0:9 DNS AAAA www.facebook.com DNS 2a03:2880:2110:cf01:face:b00c:0:9 HTTP request www.facebook.com via IPv6
HTTP reply via IPv6
www.likedin.com
IPv4: 31.13.85.16 IPv6: none
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IPv6 – Pilha dupla
Considerada pelos mais estudiosos e otimistas, esta opção seria a mais fácil e transparente para realizar a implantação do IPv6. Porém exige que todos os dispositivos da rede tenham suporte nativo ao IPv6.
E isto requer investimento...
Host IPv4: 192.168.0.240 IPv6: 2001:CB0:100::F4C4 Switch Gateway IPv4: 192.168.0.1 IPv6: 2001:CB0:100::1 Internet IPv4/IPv6 Facebook.com IPv4: 31.13.85.16 IPv6: 2a03:2880:2110:cf01:face:b00c:0:9 DNS AAAA www.linkedin.com
DNS AAAA sem resposta
HTTP request www.linkedin.com via IPv4 HTTP reply via IPv4
www.likedin.com
IPv4: 31.13.85.16 IPv6: none DNS A www.linkedin.com
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IPv6 – Tunelamento
A técnica de tunelamento é a técnica mais indicada para iniciar os testes com IPv6. Atualmente existem várias operadoras que oferecem túneis gratuitamente na Internet. Esta técnica não exige que todos os equipamentos suportem IPv6. A grande maioria dos provedores de acesso, ainda disponibiliza conexão IPv6 para clientes residenciais.
Switch Facebook.com IPv4: 31.13.85.16 IPv6: 2a03:2880:2110:cf01:face:b00c:0:9 Internet IPv6 Internet IPv4 Gateway IPv4: 192.168.0.1 IPv6: 2001:CB0:100::1 Servidor Broker IPv4: 31.16.254.15 IPv6: 2001:B50:23::67AB Host IPv4: 192.168.0.240 IPv6: 2001:CB0:100::F4C4
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IPv6 – Tradução (NAT64)
Esta técnica é similar ao NAT utilizado no IPv4, porém é feita uma tradução completa do protocolo. Este escopo será utilizado em último caso, visto que é a técnica que requer maior complexidade para configuração e utiliza muito processamento e memória.
Host IPv6 IPv6: 2001:CB0:100::F4C4 Switch Gateway IPv4 (NAT): 192.168.0.1 IPv6: 2001:CB0:100::1 Internet IPv4/IPv6 Facebook.com IPv4: 31.13.85.16 IPv6: 2a03:2880:2110:cf01:face:b00c:0:9 www.likedin.com IPv4: 31.13.85.16 IPv6: none
Conexão IPv6 Conexão IPv4
Acesso via IPv4 (tradução)
Conexão IPv6
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FAQ sobre o IPv6
A implantação do IPv6 será feita gradualmente. Considerando que o esgotamento do IPv4 é uma realidade, o IPv6 já está totalmente desenvolvido e grande parte das aplicações, sistemas operacionais e dispositivos novos já suportam a nova versão do protocolo.
Algumas questões que dificultam a implantação do IPv6:
- Adaptação dos fabricantes
- Investimento de infraestrutura - Pouco conteúdo ou pouco acesso? - Falta de capacitação técnica
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Alguns números sobre o IPv6
O PTT é um projeto mantido pelo Nic.br que incentiva a troca de tráfego nas regiões de todo o Brasil. Em São Paulo o PTT é responsável por boa parte do tráfego nacional.
Os gráficos abaixo mostram exatamente qual é a comparação entre tráfego IPv4 e IPv6.
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Saiba mais...
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