Limitações do IPv4 - UNIP

O IP atual (IPv4)
• Extremamente bem sucedida
• Dotou a Internet com a capacidade de:
conectar redes heterogêneas
suportar mudanças dramáticas de hardware
suportar o crescimento em escala da rede
Por que mudar?
• Limitado espaço de endereçamento
IP: 32 bits (acomoda milhões de rede)
• Crescimento exponencial da Internet
Encaminhamento cada vez mais difícil
Tendência: esgotamento de endereços
• Segurança não integrada
Por que mudar?
• IP atual não define um tipo de serviço que
possa ser usado para entrega de áudio e vídeo
em tempo real
• Capacidade para novos tipos de endereçamento
e de routing, que permitam implementar
técnicas de colaboração, capazes de suportar
comunicações entre um grupo de utilizadores
análogos como por exemplo em
teleconferências
O nome e o número da versão

IP atual: versão 4

novo IP: IP next generation (IPng)
muitas propostas com este nome: ambiguidade

Então Ipv5
já era o número da versão de um protocolo
experimental ST

Solução: IPv6
Objetivos do novo IP

Suporte a bilhões de hosts

Redução da tabela de roteamento

Protocolo passível de expansão, através do uso
de cabeçalhos de extensão

Simplificação do cabeçalho do protocolo,
diminuindo o tempo de processamento na análise
dos cabeçalhos, por parte de roteadores e hosts
Objetivos do novo IP

Garantia de mais segurança (autenticação e privacidade)

Criação de um campo que suporte mecanismos de
controle de qualidade de serviço, gerando maior
sensibilidade ao tipo de serviço, como, por exemplo,
serviços de tempo real

Melhorias no roteamento, inclusive no que tange a hosts
móveis
Objetivos do novo IP

Permissão para máquinas wireless mudarem fisicamente
de lugar sem mudança em seus endereços IP

Habilitação de máquinas se auto configurarem (número
IP, servidor de nome) ao serem ligadas na rede

Endereços anycast ,multicast e unicast

Coexistência das duas versões do protocolo por um bom
tempo!
IPv6
• Espaço de endereçamento muito maior (128 bits de
endereço)
• Endereçamento global, único e hierárquico
• Mecanismo para auto-configuração de interfaces de
rede
• Classes de serviço
• Encaminhamento mais eficiente
• Segurança Nativa (IPSec: AH e ESP)
• Mecanismos de autenticação e criptografia
• Mecanismos de transição IPv4 - IPv6
• Coexistência com IPv4
Endereçamento
• Número de endereços: 2128 ~ 3,40 x 1038
• Acredita-se que o espaço de endereçamento será
suficientemente grande para, no futuro,
responder à exigência de endereços:
Se a atribuição de endereços for à taxa de 1 milhão em
cada 1 microssegundo, serão necessários 1019 anos para
atribuir todos os endereços possíveis
• A superfície da terra tem aproximadamente
5,1x108 km2 , o que significa a existência de
6,6x1023 endereços por m2 (36.166 efetivos)
Notação de Endereços IPv6
• Os endereços de 128-bit escritos numa notação
decimal necessitam de 16 grupos separados por
pontos, ou seja, quatro vezes mais em relação ao
endereço IPv4
105.220.136.100.255.255.255.255.0.0.18.128.140.10.255.255
• Para facilitar usa-se uma notação hexadecimal com 8
grupos de 16 bits separados por “:”
8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF
Simplificações nos endereços IPv6
• Supressão de zeros à esquerda de cada grupo
1080:0:0:0:8:800:200C:417A
0:0:0:0:0:0:0:1
• Usa a notação “::” para representar múltiplos
grupos de 16 bits com zeros, só pode ser usado
uma vez em cada endereço
8000::123:567:89AB:CDEF
0:0:0:0:0:0:0:1 ou ::1
• Os endereços IPv6 que começam com 96 zeros
são interpretados como contendo endereços IPv4
nos 32 bits de mais baixa ordem
Endereçamento
• Unicast: identifica uma única interface IPv6
• Anycast :especifica um conjunto de
computadores com o mesmo prefixo; o
datagrama é encaminhado pelo caminho mais
curto para um deles
• Multicast: identifica um conjunto de interfaces.
Um pacote com um endereço de destino
multicast é enviado para todas as interfaces
identificadas por esse endereço multicast
Endereçamento
• Não existem endereços de broadcast em
IPv6
• Todos as interfaces têm pelo menos um
endereço unicast local
• A uma interface podem ser atribuídos
vários endereços IPv6 de qualquer tipo
(unicast, anycast, multicast)
Atribuição dos endereços IPv6
• Apenas 15% do espaço de endereçamento
será inicialmente atribuído
• Os restantes 85% são reservados para uso
futuro
Auto-configuração
• Um terminal deve ser capaz de obter a sua
informação de configuração automaticamente
• Deve ser possível alterar elementos de
configuração da rede e ter estas alterações
propagadas por todos os terminais
automaticamente
Auto-configuração
• Métodos de auto-configuração:
Stateless: configuração é determinada pela rede, o
endereço é gerado pelo terminal através informações locais
(endereço MAC) e por informações dos roteadores (prefixo)
Statefull: configuração é determinada pelo gestor de rede,
modelo cliente-servidor que utiliza DHCPv6 para atribuir os
endereços.
• Processo:
criação de um endereço link-local
verificação de unicidade do endereço link-local
determinação de informação a ser auto configurada
(endereços, gateways, …)
Pacote IPv6
O pacote IPv6 é composto por 3 partes:
•
Cabeçalho de base
Tamanho fixo de 40 octetos com 8 campos de informação.
•
Cabeçalhos de extensão
Campos de informações opcionais.
•
Informação
Cabeçalho do IPv4
Cabeçalho de base do IPv6
Diferenças
 Hlength eliminado (fixo);

Informação de fragmentação: cabeçalhos de extensão

TTL mudou para hop limit

Service Type mudou para Flow Label

O campo protocolo passou a ser o campo next header
(próximo header)

Campo Checksum do cabeçalho eliminado,pois assumese que a detecção de erros é efetuada nas camadas
superiores ou inferiores
Campos do cabeçalho IPv6

Version: número da versão

Priority: identifica a prioridade de entrega
desejada de pacotes, relativos a outros pacotes
do mesmo remetente

Flow label: rotula os pacotes para que
respondam a manipulações especiais dos
roteadores e identifica os pacotes de um mesmo
fluxo
Campos do cabeçalho IPv6

Payload Length: tamanho do payload. O dado (sem o
header) transportado

Next header: se existir header de extensão especifica o
seu tipo, caso contrário identifica o protocolo acima do
IP, mesmos valores do IPv4

Hop Limit: Número máximo de hops pelos quais o
pacote pode trafegar, descartado quando chega em 0

Source Address (128 bits)

Destination Address (128 bits)
Cabeçalhos de extensão

Informação opcional do IPv6 - cabeçalhos
separados, denominados por cabeçalhos de
extensão

Colocados entre o cabeçalho de base do IPv6
e o cabeçalho do protocolo de transporte

Um pacote IPv6 pode transportar 0, 1, ou
mais cabeçalhos de extensão

Devem ser processados na ordem em que
aparecem
Cabeçalhos de extensão


a) cabeçalho base + dados
b) cabeçalho base + cab. Roteamento + dados
Tipo de cabeçalhos de extensão

Opções nó-a-nó

Encaminhamento

Fragmentação

Opções de Destino

Autenticação

Privacidade
Tipos de cabeçalho de extensão

Hop-by-Hop (nó-a-nó):Usado para carregar
informações opcionais que devem ser examinados
por todos os nós até o destino (único que é
processado por nós intermediários)
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
|
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+
|
|
.
.
.
Next Header
|
Hdr Ext Len
Options
.
.
.
|
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Tipos de cabeçalho de extensão

Routing (encaminhamento): usado por um
remetente para listar um ou mais nós
intermediários para serem visitados no
caminho
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Next Header
|
Hdr Ext Len
| Routing Type=0| Segments Left |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Reserved
|
Strict/Loose Bit Map
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
+
|
Address[1]
|
+
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
.
.
.
.
.
.
.
.
.
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
+
|
|
Address[n]
+
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Tipo de cabeçalhos de extensão

Fragment (fragmentação): usado por uma
remetente para enviar pacotes maiores do
que caberiam no MTU.

A fragmentação é realizada pelos remetente,
diferentemente do IPv4. Os roteadores só
fazem descartar os datagramas maiores que o
MTU
Pacote Original
+----------------+-------------+-------------+--//--+----------+
| Unfragmentable |
|
Part
|
first
|
second
|
fragment
|
fragment
|
last
|
| .... | fragment |
+----------------+-------------+-------------+--//--+----------+
Pacotes do Fragmento
+------------------+--------+--------------+
|
Unfragmentable
|Fragment|
|
Part
| Header |
first
|
fragment
|
+------------------+--------+--------------+
+------------------+--------+--------------+
|
Unfragmentable
|Fragment|
second
|
|
Part
| Header |
fragment
|
+------------------+--------+--------------+
o
+------------------+--------+----------+
|
Unfragmentable
|
Part
|Fragment|
last
|
| Header | fragment |
+------------------+--------+----------+
MTU no IPv6

O transporte do IPv6 requer que todas as ligações
ao longo de um percurso, tenham um MTU mínimo
de 1280 octectos

Um pacote que exceda o MTU de uma ligação é
descartado e uma mensagem ICMP é enviada para o
nó de origem

O nó de origem precisa determinar o MTU mínimo
do percurso até ao destino (Path MTU Discovery –
RFC 1981)

Fragmentação dos pacotes efetuada apenas no nó
de origem

Os nós que não implementam Path MTU Discovery
usam o MTU=1280
O Propósito de vários headers

Economia
não é necessário que o header contenha todas as
informações de todas as potencialidades
isso reduz consumo de largura de banda

Capacidade de Expansão
IPv4: header fixo - mudanças “caras”
IPv6: novas funções facilmente “adicionáveis”. Basta
criar um novo header p/ ela.
Desempenho nos Roteadores
• Não há cálculo do tamanho do cabeçalho
• Não há cálculo do checksum do cabeçalho
• Não há procedimentos de fragmentação/montagem
6Bone - o que é?

Rede internacional de testes IPv6

Operacional desde Julho de 1996, hoje
participam mais de 53 países

Serve de suporte a testes de implementação
do protocolo IPv6 em diversas plataformas

No Brasil, foi criado o BR-6Bone, um backbone
IPv6 ligado ao 6bone coordenado pela RNP
6Bone - Objetivos
• Introdução dos mecanismos de transporte e
encaminhamento na rede global Internet, através da
rede 6Bone.
• Geração
de
RFC’s
informativos
sobre
os
conhecimentos obtidos com a experimentação e
utilização de diversas tecnologias IPv6.
• Colaboração com os grupos IETF ligados ao IPv6.
• Desenvolvimento de técnicas e mecanismos de
transição para IPv6.
• Desenvolvimento de técnicas e mecanismos de
encaminhamento sobre IPv6.