IPv6 e as Principais Mudanças em Relação ao IPv4

Tempo de leitura: 9 minutos

Neste artigo procuramos passar as principais diferenças entre as versões 4 e 6 do protocolo IP, ou seja, diferenças entre o IPv4 e IPv6.

Essas diferenças são importantes tanto para quem busca uma certificação em TI como para candidatos a vagas em concursos públicos, por isso leia tudo com muita atenção e se tiver dúvidas utilize no final do artigo os comentários que vamos ajudar.

Nesse artigo você vai aprender os seguintes assuntos:

  1. Faixa de endereçamento e cabeçalho
  2. Maneira de escrever os endereços IPv6
  3. Máscara de rede vira Prefixo
  4. IPv6 não tem broadcast e sim multicast (adeus ao ARP!)
  5. Autoconfiguração
  6. Autoconfiguração de prefixo de rede
  7. Faixas de endereçamento IPv6
  8. Endereços de Anycast
  9. ICMPv6
  10. Resolução de endereços de enlace
  11. Segurança
  12. Tráfego multimídia e QoS
  13. Protocolos de roteamento

Então chega de enrolação e vamos ao conteúdo! Boa leitura!

1. Faixa de endereçamento e cabeçalho

O endereçamento do IPv6 é de 128 bits, contra os 32 bits do IPv4. Esta é a mudança mais visível do IPv6 em relação ao IPv4.

Além disso, o cabeçalho do IPv6 ficou mais simplificado em relação ao IPv4, conforme figura abaixo.

ipv6 cabeçalho

2. Maneira de escrever os endereços IPv6

Devido a seu tamanho, os endereços IPv6 são escritos em hexadecimal, 8 palavras de 16 bits cada. Exemplo:

2002:00ab:dada:ff15:0000:0000:0000:0001

Algumas simplificações são permitidas para facilitar a escrita do endereço IPv6:

a) Seqüências de palavras 0000 podem ser omitidas e substituídas por “::” ou “:0:” e zeros à esquerda não precisam ser explicitados. Exemplo:

2002::0015:0000:0000:0000:0001 ou 2002::15:0:0:0:1
2002:0000:0000:0015::0001 ou 2002:0:0:15::1

b) Apenas uma seqüência de zeros pode ser simplificada para não gerar um endereço inválido:

2002::0015::0001 (inválido, qual a posição da palavra 0015 dentro do endereço? como o equipamento preencherá os espaços se existe mais de uma possibilidade de escolha?)

c) Os endereços IPv6 compatíveis com IPv4 tem uma escrita parcialmente compatível com IPv4:

xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:a.b.c.d

onde (a.b.c.d) é o endereço IPv4 expresso na tradicional notação decimal pontuada, que ocupa 32 bits. Os demais 96 bits de tais endereços são expressos em hexadecimal, da forma usual IPv6, com as mesmas possibilidades de simplificação.

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3. Máscara de rede vira Prefixo

Não existem mais as classes A, B e C como no IPv4, pois o IPv6 utiliza o conceito de CIDR onde um determinado número de bits corresponde ao prefixo da rede, e os bits restantes identificam o nó. Exemplo:

/64 – expressa um prefixo de rede de 64 bits.

4. IPv6 não tem broadcast e sim multicast (adeus ao ARP!)

Não existe broadcast em IPv6. As tarefas antes exercidas pelo broadcast são despachadas via multicast.

O multicast é inerentemente mais poderoso que o broadcast, mas boa parte desse poder depende de que os roteadores da Internet implementem os protocolos de roteamento de multicast.

5. Autoconfiguração

Toda interface IPv6 tem um endereço definido de forma automática, mesmo que o nó esteja completamente isolado, ou ligado a uma rede local isolada.

O endereço automático, denominado stateless, sempre possui o prefixo FE80::/10. Devido a isto, ele é válido apenas na rede local, e não é roteável. Nesse último aspecto, ele é análogo a um endereço 10.0.0.0/8 do IPv4.

A garantia da existência deste endereço simplifica consideravelmente protocolos como o DHCPv6 e evita o uso de broadcast. Lembrar que, em IPv4, uma máquina em processo de configuração via DHCP ainda não tem endereço IP e toda a comunicação tem de ser feita por broadcast.

Uma interface IPv6 pode responder por múltiplos endereços – as implementações são obrigadas a suportar essa multiplicidade.

O endereço stateless tipicamente será acumulado com outros definidos pelo administrador da rede ou atribuídos via DHCPv6.

Em IPv4, uma interface de rede pode ter mais de um IP (artifício conhecido como IP alias) porém o suporte a IP alias é opcional, e em algumas implementações seu uso causa problemas com a resolução ARP.

6. Autoconfiguração de prefixo de rede

Todo roteador IPv6 deve juntar-se a determinados grupos multicast e noticiar o prefixo de rede. Assim, os nós IPv6 podem obter o prefixo de rede e realizar a auto-configuração de endereços roteáveis na Internet.

Se o prefixo de rede for mudado, apenas o roteador precisa ser reconfigurado, sendo que os demais nós vão conhecer a mudança dinamicamente.

7. Faixas de endereçamento IPv6

Conforme foi dito anteriormente, o grande espaço de endereçamento visa a criação facilitada de classes de endereçamento.

Tais classes, mais apropriadamente denominadas de faixas de endereçamento, são registradas junto à IETF. Segue uma lista das principais faixas e os respectivos prefixos IPv6.

0000::/8 Reservado
0000::/96 Endereços IPv6 compatíveis com IPv4
::FFFF:0:0/96 Endereços IPv4 mapeados em IPv6
0200::/8 NSAP (obsoleto)
0400::/8 IPX (obsoleto)
2000::/3 Endereços roteáveis na Internet (prefixos 2xxx e 3xxx)
FE80::/10 Endereços da rede local (automáticos, estáticos ou stateless)
FEC0::/19 Endereços do site local
FF00::/8 Multicast

Aproximadamente 15% do espaço de endereçamento IPv6 foi alocado. Restam ainda 85%.

8. Endereços de Anycast

Um endereço anycast, assim como um endereço multicast, representa um agrupamento de nós de rede.

O anycast é em princípio uma novidade muito promissora, embora sua natureza orientada a pacotes impeça seu uso em protocolos de transporte orientados a conexão (a mesma limitação do multicast).

Um dos primeiros usos atribuídos ao anycast foi a autoconfiguração dos nós. Posteriormente, tais funções acabaram delegadas ao multicast. O uso prático do anycast é atualmente muito restrito. Uma possível aplicação futura é o Mobile IP.

9. ICMPv6

Uma das metas do IPv6 é não forçar alterações em protocolos de camadas superiores. De fato, o protocolo TCP roda sem qualquer modificação sobre IPv6. Porém, o protocolo ICMP foi alterado, por boas razões.

O ICMP continua exercendo as funções que tinha no IPv4 (ping, MTU discovery, notificações de erros etc.), mas foi estendido para absorver funções de outros protocolos. Isso é bom pois evita a multiplicidade de protocolos, o que aumenta a coerência e torna as implementações mais enxutas.

10. Resolução de endereços de enlace

O protocolo ARP não é utilizado em IPv6, pois não existe broadcast em IPv6 e o ARP baseia-se em broadcast. Em seu lugar, é utilizado o protocolo ICMPv6 e transmissão multicast.

11. Segurança

O protocolo padrão de segurança para IPv6 é o IPSEC, cuja implementação é mandatória em todos os nós IPv6.

Devido à complexidade do protocolo IPSEC, sua implementação tanto em IPv4 quanto em IPv6 ainda está em andamento ou em estado imaturo em muitas plataformas.

Então, apesar da obrigatoriedade teórica, um aplicativo IPv6 deve testar a presença de IPSEC antes de contar com ele.

12. Tráfego multimídia e QoS

O cabeçalho IPv6 possui campos de fluxo e prioridade, com uso potencial para aplicações que exijam fluxo com alguma garantia de qualidade (QoS). IPv4 possui apenas flags de prioridade.

A experiência com IPv4 revela, porém, que QoS na Internet é um problema por resolver, e a utilização desses campos é, hoje, quase nula.

O principal problema é que implementar garantias numa Internet pública induziria todo fluxo a requisitar garantia, mesmo quando desnecessária, e como os recursos da Internet são limitados, a grande maioria das requisições seria rejeitada, invalidando completamente a ideia.

A saída é cobrar taxas extras dos requisitantes de fluxos com garantias de serviço, para o que seria necessário estabelecer acordos de cobrança inter-provedores (pois um fluxo pode percorrer diversos provedores, e a garantia de fluxo só é efetiva se todos os provedores intermediários honram a garantia solicitada), bem como preparar os equipamentos de rede para implementar as garantias bem como registrá-las e tarifar o solicitante. Essa infraestrutura não existe hoje.

À época de projeto do IPv6, acreditava-se que todas estas questões logo estariam resolvidas, o que justificou a inclusão dos campos de fluxo cabeçalho principal. A visão atual é que esses campos deveriam ter sido previstos em um cabeçalho opcional.

Presumindo que o futuro resolva tais problemas, o candidato mais promissor a protocolo de reserva de qualidade é o RSVP.

É prudente lembrar que, embora a garantia de qualidade de serviço não exista na Internet atual, ele pode ser e de fato é utilizada numa rede ou inter-rede privada, e nesse caso os campos do cabeçalho IPv6 podem ser úteis.

13. Protocolos de roteamento

Para o IPv6 temos as seguintes opções como roteamento interno.

  • RIPng: semelhante ao RIP versão 2 do IPv4
  • OSPF v3: semelhante ao OSPF v2 do IPv4
  • EIGRP para IPv6: semelhante ao EIGRP para IPv4

Espero que vocês tenham gostado do artigo sobre IPv6 e até a próxima!

Ah, se você tiver qualquer dúvida, sugestão ou até mesmo quiser deixar um elogio é só utilizar a área de comentários no final da página!

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Sobre Marcelo B do Nascimento

Cofundador da DlteC do Brasil e 7Bit Tecnologia, graduado em Engenharia Eletrônica/Telecomunicações pela UTFPR e pós-graduado em Redes e Sistemas Distribuídos pela PUC-PR. Trabalha na área de Tecnologia da Informação e Telecomunicações desde 1996. Certificado ITIL Foundations, CCNA Routing & Switching, CCNA Voice, CCNA Security e CCNP Routing & Switching.