R dd C td Redes de Computadores - Inf

Introdução
ç
Insttituto d
de Info
ormátic
ca - UF
FRGS
R d de
Redes
d Computadores
C
t d
• Problema de esgotamento dos endereços IPv4
• Em 1996 : 100% dos endereços classe A, 62% dos endereços classe B, 37% dos
endereços classe C alocados (Fonte: ARIN)
• Soluções para o problema do esgotamento
Aula 19
Algo precisava ser feito!!
• Criação de um novo protocolo (IPv6)
• Paliativas: NAT e CIDR
• Sobrevida da capacidade de endereçamento (NAT e CIDR)
• Redução das tabelas de roteamento (CIDR)
• Efeito colateral (desvantagem): tiraram a “pressão” para adoção do IPv6
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Internet Protocol version 6 (IPv6)
• Entretanto, Internet continuou vítima de seu sucesso
• Esgotamento de endereçamento IPv4: 2011!! (Isso mesmo, 2011)
• Estoques da IANA distribuídos para as autoridades regionais (RIR)
Não há como escapar: IPv6 é inevitável!
2
Redes de Computadores
Internet Protocol version 6 (IPv6)
(
)
Endereço
ç IPv6
128 bits
• Hexadecimal: oito quartetos de quatro dígitos hexadecimais (32 nibbles)
• Ex.: 2001:0DB1:AB11:521E:1213:0FAC:6531:0AB1
• Definido em uma série de RFCs
Redes de Computadores
2128 = 340.282.366.920.938.463.374.607.431.768.211.456 endereços
27 end. IPv6 p
((340 undecilhões ou cerca de 3,4x10
,
por ppessoa no mundo – 10 bi))
• Notação
Suportar
S
t bilhões
bilhõ de
d nós
ó (mesmo
(
com desperdício)
d
dí i )
Reduzir tamanho de tabelas de roteamento
Simplificar o protocolo (melhorar desempenho de roteadores)
Oferecer autenticação e privacidade
Suporte a qualidade de serviços
Melhorar capacidade de multidifusão (multicast)
Permitir evolução do protocolo
P ibilit a convivência
Possibilitar
i ê i de
d protocolos
t l novos com antigos
ti
3
• Possível omitir zeros a esquerda em qualquer grupo (ex: 00FA → FA)
• Quartetos com zeros consecutivos podem ser representados pela
sequência “::”
:: (uma única vez) → sempre tem que ter 8 quartetos
• Ex.: ::1 (loopback), 2001::DB8:1511, 2001::, 2011:DB8:1214::
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•
•
•
•
•
•
•
•
Institu
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A. Ca
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• Solução para “suprir” a demanda de endereços IPs e de novos serviços
• Objetivos do IPv6
• Mista: empregada
p g
ppara endereços
ç IPv4 em IPv6
• Ex.: ::143.54.13.13
• CIDR para identificar a parte do prefixo
• (Ex.:
(E 2801:80:40::/48
2801 80 40 /48 = bl
bloco IP
IPv66 destinado
d ti d à UFRGS)
Redes de Computadores
4
Tipos
p de endereços
ç IPv6
Endereços
ç IPv6: formação
ç
• IPv6
IP 6 não
ã tem
t conceito
it de
d classes,
l
apenas dde prefixo
fi (bl
(blocos))
• Unicast
64
• Identifica uma única interface de rede (comunicação um-para-um)
• Multicast
M lti t
32
• Identifica um conjunto
de interfaces ((comunicação
j
ç um-para-um-de-muitos).
p
)
• Critério de distância é caminho de menor custo (em termos de roteamento)
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• Anycast
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• Identifica um conjunto de interfaces (comunicação um-para-muitos)
• Suporte obrigatório em IPv6
5
Redes de Computadores
64
64
Prefixo*
Sufixo
*Campos do prefixo depende do tipo de endereço IPv6
6
• Endereços com prefixo zerado (especiais)
•
•
•
•
FFFE
16
24
expandido MAC e para 64 bits (padrão EUI-64)
manualmente
automaticamente de forma randômica
atribuído por DHCP (versão 6)
Outros métodos no futuro (ex.: com auxílio de chave de cifragem pública)
7
Loopback (::1/128)
Nã especificado
Não
ifi d ((::/128)
/128)
IPv4 mapeado em IPv6 (::FFFF/96)
IPv4 compatível com IPv6 (::/96)
• Endereços com prefixo
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Não se usa para definir sub-redes!!!
Espaço
p ç de endereçamento
ç
de IPv6
• Identificador de interface
Redes de Computadores
16
Redes de Computadores
Endereço MAC da placa de rede (EUI-64)
48
•
•
•
•
•
16
Sufixo
• Prefixo
• Permite a existência de 264 redes distintas (18.446.744.073.709.551.616 )
• Dividido
Di idid em: provider
id id (/32),
(/32) subscriber
b ib id (/48) e subnet
b t id (/64)
• O sufixo é sempre de 64 bits
• Serve para identificar uma interface IPv6 em um enlace
Sufixo IPv6
• Identifica
Id tifi uma interface
i t f
em um enlace
l
• Tipicamente é um número de 64 obtido
64
Prefixo*
•
•
•
•
Global unicast (2000::/3)
Link local (FE80::/10)
Unique local (FC00::/7)
M lti t (FE80::/10)
Multicast
(FE80 /10)
Redes de Computadores
8
Resumo: espaço
p ç de endereçamento
ç
do IPv6
Endereços
de eços espec
especiais:
a s não
ão espec
especificado,
cado, rota
ota pad
padrão
ão e loopback
oopbac
Alocação
Endereços
de eços espec
especiais
as
Reserved by IETF
Reserved by IETF
Reserved by IETF
Porção
1/256
/ 56
1/256
1/128
1/64
0800::/5
Reserved by IETF
1/32
1000::/4
Reserved by IETF
1/16
2000::/3
Global Unicast
1/8
4000::/3
Reserved by IETF
1/8
6000::/3
Reserved by IETF
1/8
8000::/3
Reserved by IETF
1/8
Prefixo IPv6
Alocação
Porção
A000::/3
Reserved by IETF
1/8
C000::/3
Reserved by IETF
1/8
E000::/4
Reserved by IETF
1/16
F000::/5
Reserved by IETF
1/32
F800::/6
Reserved by IETF
1/64
FC00::/7
Unique Local Unicast
1/128
FE00 /9
FE00::/9
R
Reserved
d bby IETF
1/512
FE80::/10
Link Local Unicast
1/1024
FEC0::/10
FF00::/8
Reserved by IETF
Multicast
1/1024
1/256
Redes de Computadores
•
•
• Sub-bloco de um único endereço (::0/128 ou ::/128)
• Usado na inicialização para indicar a ausência de um endereço atribuído
R t padrão:
Rota
dã
• Endereço ::/0 (corresponde ao 0.0.0.0/0 do IPv4)
Loopback
• Sub-bloco de um único endereço (::1/128 ou ::1)
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Prefixo IPv6
0000::/8
0000
/8
0100::/8
0200::/7
0400::/6
• Derivados do bloco reservado 0000::/8
• Endereço não especificado
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• Dividido em vários blocos de tamanhos diferentes
• Cada bloco tem um objetivo especial
• Maioria dos blocos ainda estão não atribuídos (uso futuro)
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Link Local Address
Endereços especiais: mapeado e documentação
• Bloco FE80::/10 (prefixo)
• Transição de IPv4 a IPv6
• Sufixo é determinado diretamente através do MAC address (EUI-64)
• Endereço mapeado: comunicação entre nós IPv4 e IPv6
• Endereço
E d
especial
i l usado
d para comunicação
i ã apenas no enlace
l
llocall
• Bloco
Bl
0000
0000::FFFF/96
FFFF/96 ((ex.: 0000
0000::FFFF:143.54.13.13/96)
FFFF 143 54 13 13/96)
Endereço compatível: comunicação de nós IPv4 sobre estrutura IPv6
• Bloco 0000::/96 bits (ex: 0000::143
0000::143.54.13.13/96)
54 13 13/96)
• Interfaces no mesmo enlace (computadores ou roteadores)
• Não deve “vazar”
vazar para Internet
• Reservado ppara ser usado em textos, documentos e aulas
• Objetivo é não expor nenhum endereço público em material técnico/didático
• Curiosidade: existe no IPv4 o endereço 203.0.113.0/32 com a mesma
finalidade.
finalidade
Redes de Computadores
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• Roteadores não repassam destinos com esse endereço
• Funcionalidade
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• Bloco 2001:DB8::/32
A. Ca
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•
10
Redes de Computadores
• Autoconfiguração
• Descoberta de vizinhos
Redes de Computadores
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Unique
q Local Address
Global Unique
q Address
• Bloco FC00:/7 (prefixo)
• Bloco 2000::/3
• Equivalente aos endereços privativos do IPv4
• Subdivido
S bdi id em ddois
i grupos
• Equivale aos endereços públicos IPv4, isso é, roteáveis
• São
Sã os endereços
d
atribuídos
t ib íd pelos
l RIRs
RIR (NIC)
• FC00::/8: atribuídos por uma autoridade Internet
• Divididos em 3 partes em função da politica de distribuição
• Entidades: prefixo global (48 bits)
bits), sub-rede
sub rede (16 bits) e sufixo (64 bits)
• Usuários finais: prefixo global (56 bits), sub-redes (8 bits) e sufixo (64 bits)
• Atualmente dividido em 512 blocos /12, mas só seis são usados
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• FD00::/8: atribuídos localmente
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• Questionável: ainda está “aberto” no mundo IPv6
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Redes de Computadores
•
•
•
•
•
APNIC
ARIN
AfriNIC
LACNIC
Ripe NCC
• Um mesmo endereço unicast atribuido a mais de uma interface
• São derivados do bloco de unicast
• Roteadores
R t d
devem
d
ter
t suporte
t a anycastt (anycast
(
t subnet-router)
b t t )
Prefixo
P
fi (8 bit
bits):
) F000
F000::/8
/8
Flag (4 bits): grupo permanente (0000) ou temporário (1111)
Escopo (4 bits): local a nó
nó, enlace
enlace, site
site, organização ou global
Identificador do grupo (112 bits)
• Prefixo da sub-rede e identificador da interface zerado
• Solicited node
• Multicast all-nodes
• Multicast all-routers
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• Critério de menor custo
• Nós devem ser configurados
g
explicitamente
p
e as rotas devem ser /128
• Usos do anycast
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• Roteadores selecionam a qual dos vários o pacote é encaminhado
• Suporte
p
obrigatório
g
em nós IPv6
• Grupos especiais
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Endereços
ç anycast
y
• Bloco FF00::/8
• Endereço de multicast é dividido em quatro partes
Redes de Computadores
Há um sexto bloco para “Diversos”
Redes de Computadores
Endereço
ç multicast
•
•
•
•
2400::/12
2600::/12
2C00::/12
2800::/12
2A00::/12
•
•
•
•
Descoberta de serviços na rede (DNS, proxy HTTP, etc)
Localização de recursos na rede
Balanceamento de carga
Mobilidade IPv6
Redes de Computadores
16
ICMPv6
ICMPv6: Descoberta de vizinhos
• Solicitação
S li it ã de
d roteador
t d e anúncio
ú i dde roteador
t d
similar ao IPv4
• Descoberta do roteador padrão (default gateway)
• Solicitação de vizinho e anúncio de vizinho
novidades do IPv6
Redes de Computadores
• Similar ao ARP (dado um IPv6, qual é o MAC associado)
• Solicitação reversa de vizinho e anúncio reverso de vizinho
• Dado um endereço MAC do vizinho, qual é o IPv6 associado
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Relatórios
R
l tó i dde erro
Informativas
Descoberta de vizinhos
Participação em grupo
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•
•
•
•
• Permite encontrar roteadores IPv6 e endereços de enlace dos vizinhos
• Dividida em quatro subgrupos:
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• Engloba as funcionalidades do ICMP, ARP e IGMP do IPv4
• Mensagens são divididas em quatro grupos
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• Redirecionamento
• Funcionamento
F i
t idê
idêntico
ti ao ddo IP
IPv44
ICMPv6: Participação
p ç em ggrupo
p
Autoconfiguração
g ç
• Similar ao IGMP do IPv4
• O IPv6 oferece suporte a auto-configuração
• Mecanismo que permite a atribuição de endereços unicast aos nós IPv6 com
• Consulta a participação em grupo
• Relatório
R l tó i dde participação
ti i ã em grupo
interferência mínima
• Dois tipos:
19
• Autoconfiguração
g ç stateless
• Autoconfiguração statefull
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A. Ca
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• Usado em conjunto com os protocolos de multicast
Redes de Computadores
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Redes de Computadores
Redes de Computadores
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Autoconfiguração
g ç stateless
Autoconfiguração
g ç statefull
• Empregada nas seguintes situações
• Sem configuração manual dos nós (estações)
• Sem servidores adicionais ((ex. DHCP))
• Procedimento
• Gera um unique link local address a partir do identificador da interface
• Controle mais rígido dos endereços IPv6 atribuídos
• Fornecer opções de configuração da rede
• Definir endereços
ç qque não são baseados em MAC
• Definir políticas de atribuição de endereços
• Empregada quando
• Não é encontrado nenhum roteador para fornecer prefixo
• Mensagens router advertisement indicam esse método
• Baseado na existência de um servidor DHCPv6
• Cliente se comunica com servidor usando um endereço link-local
• Servidor DHCP pertence ao grupo multicast FF02::1:2 ou FF05::1.3
• Contém o prefixo da sub-rede
• Gera um gglobal unicast address concatenando o pprefixo com o identificador da
interface
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• Mensagem para o grupo de multicast all-routers
• Roteador responde com mensagem ICMPv6 (router advertisement)
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• Prefixo FE80::/64 + identificador da interface
• Envia mensagem ICMPv6 (router solicitation) para o roteador do enlace local
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Redes de Computadores
Mecanismos de transição
ç IPv4 ppara IPv6
• Já vem sendo atribuídos no mundo inteiro
• Cada RIR possui um bloco /12
• Máquinas possuem duas pilhas de protocolo: IPv4 e IPv6
• “Falam”
“F l ” os dois
d i protocolos
t l ddependendo
d d ddo iinterlocutor
t l t (IP
(IPv44 ou IP
IPv6)
6)
• LACNIC recebeu
b o bl
bloco 2800
2800::/12
/12 e o NIC
NIC.br
b é um /16 ddeste
t bl
bloco
• Tunelamento
• Utilização e demanda é medida em número de blocos e não por
quantidade de endereços como no IPv4
• Tradução
ç de pprotocolo
• Transforma datagramas IPv4 em pacotes IPv6 ou vice-versa
• Várias técnicas: SIIT (RFC 2765), NAT-PT (RFC 2766, 4966), BIS (RFC
2767) e BIA (RFC 3338) mais
i extensões
t õ no DNS (RFC 3596)
23
• Todas as redes (inclui sub-redes) acabam por ter um prefixo de 64 bits
• Abordagens
g
• One size fits all: baseada na atribuição de blocos /48 para todos usuários
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• Encapsula um datagrama IPv4 em um pacote IPv6 ou vice
vice-versa
versa
• Várias técnicas: 6to4 (RFC 3056), Teredo (RFC 4380), ISATAP (RFC 5214)
A. Ca
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Políticas de alocação
ç de endereços
ç IPv6
• Pilha dupla
Redes de Computadores
• Existência de relayy DHCP,, se servidor estiver fora do enlace
• Serviço diferente do DHCPv4
• RFC 3177 dá uma série de recomendações
• Conservadora: blocos de /56 para usuários domésticos e PMEs
Redes de Computadores
24
Alocação
ç de endereços
ç IPv6
Bloco/12
RIR
Provedor
Bloco/48
48
A. Ca
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Bloco/32
16
64
• Capítulo 5, seção 5.6.8
• Carissimi,
C i i i A.;
A Rochol,
R h l J;
J G
Granville,
ill LL.Z;
Z Redes
R d de
d Computadores.
C
t d
Sé i
Série
Livros Didáticos. Bookman 2009.
• Capítulo 5, seção5.5.3
Bloco/64
Bloco/56
Para uma única
interface
Permite
216 sub-redes
56
Redes de Computadores
• Tanenbaum, A. Redes de Computadores (4a ed.), bookman, 2003.
Prefixos alocados aos RIRs
 Afrinic 2C00::/12
 APNIC 2400::/12
 ARIN 2600::/12
 LACNIC: 2800::/12
 RIPE NCC: 2A00::/12
Permite
28 sub-redes
8
64
25
• Muito material da Internet, mas a referência de base é:
• http://www.ipv6.br
• http://curso.ipv6.br
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
IANA
Institu
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 Distribuição de forma hierárquica
 Solicitação no Brasil é para o NIC.br
 http://registro.br/info/cidr.html
http://registro br/info/cidr html
 UFRGS: 2801:80:40::/48
Leituras complementares
p
Redes de Computadores
26