IPv6

O que é IPv6?

IPv6 (Internet Protocol Version 6) é a segunda geração de protocolos padrão para protocolos da camada de rede, também conhecida como IPng (IP Next Generation). Ele fornece serviços de transmissão de dados sem conexão na camada de rede em que reside. IPv6 é uma versão atualizada do IPv4 pelo IETF. Ele aborda muitas das deficiências do IPv4 atual. A diferença significativa entre IPv6 e IPv4 é que o comprimento do endereço IP foi atualizado dos 32 bits originais para 128 bits. O IPv6 será vibrante na competição futura no mercado com seu formato simplificado de cabeçalho de mensagem, amplo espaço de endereços, estrutura hierárquica de endereços, cabeçalho de extensão flexível e mecanismo aprimorado de descoberta de vizinhos.

Por que IPv6?

IP (Internet Protocol) é o protocolo da camada de rede na família de protocolos TCP/IP. A principal função do protocolo da camada de rede é lidar com a transmissão de datagramas IP pela rede com a ajuda de tabelas de roteamento. O protocolo IPv4 é o protocolo de Internet amplamente implantado atualmente. No início do desenvolvimento da Internet, o IPv4 foi rapidamente desenvolvido devido ao seu protocolo simples, fácil implementação e boa interoperabilidade. No entanto, com o rápido crescimento da rede e o problema da escassez de endereços, a IETF havia proposto quatro rascunhos, como IPv6, IPv7, IPv8 e IPv9, e esperava que um desses protocolos pudesse substituir o IPv4. Após uma discussão minuciosa, a IETF finalmente escolheu o IPv6 e substituiu o IPv4, e IPv7, IPv8, IPv9 desapareceram desde então.

Benefícios do IPv6

IPv6 tem uma estrutura de endereço de 128 bits que fornece amplo espaço de endereçamento. Afirma-se que é capaz de atribuir um endereço IP a cada grão de areia na Terra.

A agregação hierárquica melhora a eficiência do roteamento. O IPv6 pode fornecer um prefixo de rede muito maior do que o IPv4, e a mesma organização pode usar apenas um prefixo em sua rede. Para os ISPs, está disponível um espaço de endereços muito maior. Isso permite que os ISPs agreguem todos os clientes para formar um único prefixo e distribuí-lo. A agregação hierárquica resulta em um pequeno número de entradas na tabela de roteamento global e em encaminhamento mais eficiente.

O IPv6 tem a capacidade de atribuir automaticamente endereços IP aos usuários, permitindo redes plug-and-play.

Maior segurança: o IPSec é uma parte essencial do IPv6, que realiza a alta segurança da rede IPv6 por meio do cabeçalho de extensão AH (Authentication Header) e ESP (Encapsulating Security Payload).

Oferece suporte à qualidade de serviço: a nova rotulagem de fluxo no IPv6 permite que os usuários da rede exijam comunicação de qualidade.

IPv4 vs IPv6

IPv4 e IPv6 são bastante diferentes em muitos aspectos. Este capítulo explicará as diferenças entre IPv4 e IPv6 em relação a espaço de endereços, formatos de cabeçalho, endereçamento, endereçamento automático, segurança, QoS e escalabilidade.

Espaço de endereços: o comprimento do endereço IPv4 de 32 bits tem 2^32 endereços atribuíveis, o que equivale a cerca de 4,3 bilhões, enquanto o comprimento do endereço IPv6 é estendido dos 32 bits do IPv4 para 128 bits, com 2^128 endereços.

Formato do cabeçalho: o IPv6 tem uma estrutura de cabeçalho de dados mais simples em comparação com o IPv4, o que reduz significativamente o tempo necessário para processar cabeçalhos.

A codificação de endereços IPv6 adota uma estrutura hierárquica semelhante ao CIDR, e sua composição é semelhante à de um número de telefone. Por exemplo, a composição de um telefone é "código do país ou da área + código de área + número de telefone", e a codificação de endereço IPv6 é "ID de agregação de nível superior + ID de agregação secundária + ID de agregação em nível de site", ambos compostos por três códigos diferentes em níveis diferentes. Como o prefixo de rede IPv6 pode ser subdividido ainda mais em vários níveis da rede, sua estrutura de endereçamento hierárquico é muito flexível, pode realizar a agregação de endereços de forma eficaz, simplificar o roteamento, reduzindo assim o número de entradas da tabela de roteamento que o roteador deve manter e acelerando a convergência das rotas.

A agregação de rotas IPv4 geralmente se baseia nos mesmos prefixos IP, portanto, em comparação com IPv6, há duas deficiências no método de agregação: primeiro, se o endereço IP não for consecutivo, ele não poderá ser agregado; segundo, ele não poderá ser agregado de acordo com vários níveis como no IPv6. Ao usar a agregação IPv6 para agregação de endereços, um roteador de backbone central de uma rede corporativa teoricamente precisa manter no máximo 8192 entradas de tabela, enquanto, se a agregação IPv4 for usada para agregação de endereços, o número de entradas de tabela a serem mantidas pelo roteador chegará a dezenas de milhares ou até mais de cem mil. Isso pode ser observado pelo método de agregação do IPv6, que reduz significativamente a sobrecarga de endereçamento e armazenamento do roteador. O método de agregação IPv6 reduz significativamente a sobrecarga de endereçamento e armazenamento do roteador.

Endereçamento automático, O IPv6 fornece dois tipos de configuração de endereço:

Dynamic Host Configuration Protocol, que herda o protocolo IPv4, ou seja, configuração de endereço com estado configurada por meio de um servidor DHCP.

O IPv6 tem o recurso exclusivo de plug-and-play e, em cenários em que um servidor DHCP não está disponível, o endereço da interface pode ser obtido por meio da configuração de endereço sem estado.

Na configuração de endereço sem estado, hosts no mesmo link configuram automaticamente a interface com um endereço IPv6 apropriado para o link (chamado de endereço link-local) ou um endereço IPv6 derivado de um prefixo anunciado pelo roteador local, usando o protocolo de descoberta de vizinhos.

O processo de configuração sem estado de um endereço link-local leva apenas um segundo. Em contraste, um host IPv4 usando DHCP teria que abandonar a configuração DHCP em caso de falha do DHCP e então configurar um endereço IPv4 por conta própria, um processo que leva um minuto inteiro.

O IPv6 usa mecanismos de segurança integrados para autenticar e criptografar pacotes do protocolo IP como forma de proteger o tráfego de dados definido do protocolo IP. Atualmente, o IPv6 oferece suporte aos mecanismos AH (Authentication Header) e ESP (Encapsulated Security Payload).O IPv6 fornece serviços de autenticação e criptografia para pacotes na camada de rede. O mecanismo de autenticação permite que o receptor confirme a verdadeira identidade do remetente e se os dados foram adulterados durante a transmissão. A autenticação permite que o receptor verifique a verdadeira identidade do remetente e se os dados foram adulterados durante a transmissão. O mecanismo de criptografia codifica os dados para garantir sua confidencialidade; o IPv4 não fornece um mecanismo de segurança semelhante na camada de rede.

QoS (Qualidade de Serviço) é uma técnica usada para lidar com latência e congestionamento de rede. A QoS em IPv4 usa principalmente o campo Tipo de Serviço, que define 3 bits e 8 prioridades. Em IPv6, o campo Classe de Tráfego é usado em seu lugar, definindo um total de 4 bits e 16 prioridades, e o IPv6 adiciona um campo Rótulo de Fluxo adicional de 20 bits. Dispositivos intermediários de encaminhamento podem reconhecer diretamente diferentes rótulos de fluxo predefinidos sem passar pelo cabeçalho e podem identificar o nó de destino de acordo com o rótulo de fluxo. Atualmente, a aplicação do Rótulo de Fluxo do IPv6 ainda está em fase experimental.

Escalabilidade: IPv6 é altamente escalável e novos recursos podem ser adicionados ao cabeçalho de extensão que segue o cabeçalho IPv6.Embora o cabeçalho IPv4 possa suportar opcionalmente no máximo 60 bytes, o tamanho do cabeçalho de extensão IPv6 é limitado apenas pelo número máximo de bytes de todo o pacote IPv6.