LIMITAÇÕES DE IPV4

O IPv4 ainda está em uso hoje. Este tópico é sobre o IPv6, que eventualmente substituirá o IPv4. Para entender melhor por que você precisa conhecer o protocolo IPv6, é útil conhecer as limitações do IPv4 e as vantagens do IPv6.

Ao longo dos anos, protocolos e processos adicionais foram desenvolvidos para enfrentar novos desafios. No entanto, mesmo com as mudanças, o IPv4 ainda tem três problemas principais:

• Esgotamento do endereço IPv4 – O IPv4 tem um número limitado de endereços públicos exclusivos disponíveis. Embora existam aproximadamente 4 bilhões de endereços IPv4, o número crescente de novos dispositivos habilitados para IP, conexões sempre ativas e o crescimento potencial de regiões menos desenvolvidas aumentaram a necessidade de mais endereços.
• Falta de conectividade ponta a ponta – Network Address Translation (NAT) é uma tecnologia comumente implementada em redes IPv4. O NAT oferece uma maneira de vários dispositivos compartilharem um único endereço IPv4 público. No entanto, como o endereço IPv4 público é compartilhado, o endereço IPv4 de um host de rede interno fica oculto. Isso pode ser problemático para tecnologias que requerem conectividade ponta a ponta.
• Aumento da complexidade da rede – Embora o NAT tenha estendido a vida útil do IPv4, ele pretendia apenas ser um mecanismo de transição para o IPv6. O NAT em suas várias implementações cria complexidade adicional na rede, criando latência e tornando a solução de problemas mais difícil.

VISÃO GERAL IPV6

No início dos anos 1990, a Internet Engineering Task Force (IETF) ficou preocupada com os problemas do IPv4 e começou a procurar um substituto. Esta atividade levou ao desenvolvimento do IP versão 6 (IPv6). O IPv6 supera as limitações do IPv4 e é um aprimoramento poderoso com recursos que se adaptam melhor às demandas de rede atuais e previsíveis.

As melhorias que o IPv6 oferece incluem o seguinte:

• Maior espaço de endereçamento – Os endereços IPv6 são baseados no endereçamento hierárquico de 128 bits, em oposição ao IPv4 com 32 bits.
• Manipulação de pacotes aprimorada – O cabeçalho IPv6 foi simplificado com menos campos.
• Elimina a necessidade de NAT – Com um número tão grande de endereços IPv6 públicos, o NAT entre um endereço IPv4 privado e um IPv4 público não é necessário. Isso evita alguns dos problemas induzidos pelo NAT experimentados por aplicativos que exigem conectividade ponta a ponta.

O espaço de endereço IPv4 de 32 bits fornece aproximadamente 4.294.967.296 endereços exclusivos. O espaço de endereço IPv6 fornece 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, ou 340 undecilhões de endereços. Isso é aproximadamente equivalente a cada grão de areia da Terra.

A figura fornece um visual para comparar o espaço de endereço IPv4 e IPv6.

COMPARAÇÃO DE ESPAÇO DE ENDEREÇO ​​IPV4 E IPV6

Nome do Número	Notação científica	Número de Zeros
1 Mil	10^3	1,000
1 Milhão	10^6	1,000,000
1 Bilhão	10^9	1,000,000,000
1 Trilhão	10^12	1,000,000,000,000
1 Quatrilhão	10^15	1,000,000,000,000,000
1 Quintilhão	10^18	1,000,000,000,000,000,000
1 Sextilhão	10^21	1,000,000,000,000,000,000,000
1 Septilhão	10^24	1,000,000,000,000,000,000,000,000
1 Octillion	10^27	1,000,000,000,000,000,000,000,000,000
1 Nonilhão	10^30	1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000
1 Decilhão	10^33	1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000
1 Undecillion	10^36	1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000

Lenda

• Existem 4 bilhões de endereços IPv4
• Existem 340 undecilhões de endereços IPv6

CAMPOS DE PACKET HEADER IPV4 NO PACKET HEADER IPV6

Uma das principais melhorias de design do IPv6 sobre IPv4 é o cabeçalho IPv6 simplificado.

Por exemplo, o cabeçalho IPv4 consiste em um cabeçalho de comprimento variável de 20 octetos (até 60 bytes se o campo Opções for usado) e 12 campos de cabeçalho básicos, sem incluir o campo Opções e o campo Preenchimento.

Para o IPv6, alguns campos permaneceram os mesmos, alguns campos mudaram de nome e posição e alguns campos do IPv4 não são mais obrigatórios, conforme destacado na figura.

IPV4 PACKET HEADER

A figura mostra os campos do cabeçalho do pacote IPv4 que foram mantidos, movidos, alterados, bem como aqueles que não foram mantidos no cabeçalho do pacote IPv6.

Em contraste, o cabeçalho IPv6 simplificado mostrado na próxima figura consiste em um cabeçalho de comprimento fixo de 40 octetos (em grande parte devido ao comprimento dos endereços IPv6 de origem e destino).

O cabeçalho simplificado IPv6 permite um processamento mais eficiente de cabeçalhos IPv6.

IPV6 PACKET HEADER

A figura mostra os campos do cabeçalho do pacote IPv4 que foram mantidos ou movidos junto com os novos campos do cabeçalho do pacote IPv6.

IPV6 PACKET HEADER

O diagrama do cabeçalho do protocolo IP na figura identifica os campos de um pacote IPv6.

CAMPOS NO CABEÇALHO DO PACOTE IPV6

Os campos no cabeçalho do pacote IPv6 incluem o seguinte:

• Versão – Este campo contém um valor binário de 4 bits definido como 0110 que identifica isso como um pacote IP versão 6.
• Traffic Class – Este campo de 8 bits é equivalente ao campo IPv4 Differentiated Services (DS).
• Etiqueta de fluxo – Este campo de 20 bits sugere que todos os pacotes com a mesma etiqueta de fluxo recebem o mesmo tipo de tratamento pelos roteadores.
• Comprimento da carga útil – Este campo de 16 bits indica o comprimento da porção de dados ou carga útil do pacote IPv6. Isso não inclui o comprimento do cabeçalho IPv6, que é um cabeçalho fixo de 40 bytes.
• Próximo cabeçalho – Este campo de 8 bits é equivalente ao campo do protocolo IPv4. Ele indica o tipo de carga útil de dados que o pacote está carregando, permitindo que a camada de rede passe os dados para o protocolo da camada superior apropriado.
• Limite de salto – Este campo de 8 bits substitui o campo TTL IPv4. Esse valor é diminuído em um valor de 1 por cada roteador que encaminha o pacote. Quando o contador chega a 0, o pacote é descartado e uma mensagem ICMPv6 Time Exceeded é encaminhada ao host de envio. Isso indica que o pacote não atingiu seu destino porque o limite de saltos foi excedido. Ao contrário do IPv4, o IPv6 não inclui uma soma de verificação do cabeçalho IPv6, porque essa função é executada nas camadas inferior e superior. Isso significa que a soma de verificação não precisa ser recalculada por cada roteador quando diminui o campo Hop Limit, o que também melhora o desempenho da rede.
• Endereço IPv6 de origem – Este campo de 128 bits identifica o endereço IPv6 do host de envio.
• Endereço IPv6 de destino – Este campo de 128 bits identifica o endereço IPv6 do host receptor.

Um pacote IPv6 também pode conter cabeçalhos de extensão (EH), que fornecem informações opcionais da camada de rede. Os cabeçalhos de extensão são opcionais e são colocados entre o cabeçalho IPv6 e a carga útil. EHs são usados ​​para fragmentação, segurança, suporte à mobilidade e muito mais.

Ao contrário do IPv4, os roteadores não fragmentam pacotes IPv6 roteados.

VÍDEO – EXEMPLO DE CABEÇALHOS IPV6 NO WIRESHARK

Clique em Reproduzir na figura para ver uma demonstração de como examinar os cabeçalhos IPv6 em uma captura do Wireshark.