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IPv6 Próxima geração do endereçamento de rede

Por que um novo IP? Exaustão do espaço de endereçamento IPv4 Crescimento excessivo do tamanho das tabelas de roteamento nos roteadores de backbone Novos dispositivos precisarão ser endereçados: Aparelhos de TV Dispositivos móveis (celulares, PDAs, laptops, etc.) Geladeiras, etc. Outras questões: Segurança Qualidade de serviço

Solução de momento CIDR – Classless Interdomain Routing Eliminar endereçamento baseado em classes Atribuir endereços em potências de 2: Agrupar vários endereços classe C num único endereço Atribuir aos provedores grandes blocos de endereços contíguos. Anunciar aos roteadores vizinhos grupos de redes, ao invés de redes individuais (roteamento hierárquico).

Sobrevida CIDR ajudou a: Usar os endereços classe C com inteligência Reduzir a necessidade por endereços classe B (esgotados) Agregação de rotas De qualquer maneira, o espaço de endereçamento se esgotará em alguns anos (5 anos?) Tamanho das tabelas de roteamento ainda é um problema.

Objetivos Endereçar bilhões de hosts Reduzir o tamanho das tabelas de roteamento Permitir que os roteadores processem os pacotes com maior rapidez Mais segurança: autenticação e privacidade Mais importância ao tipo de serviço, principalmente para dados em tempo real Permitir multicast Autoconfiguração

Principais características Endereços de 128 bits – 3.10 38 endereços. Cabeçalho simplificado: 8 campos, contra 13 do IPv4 – permite o processamento dos pacotes com maior rapidez. Melhor qualidade das opções oferecidas. O que antes era obrigatório, agora é opcional. Segurança – autenticação e criptografia. Tipo de serviço.

Endereçamento IPv6 Espaço de endereçamento alocado para: Agregação global de endereços unicast Endereços privados Endereços de multicast (fim do broadcast) Endereços OSI e IPX 15% previamente alocado

Notação Hexadecimal – 8 grupos de 16 bits. 1080:0:0:0:8:800:200C:417A Otimizações: Zeros à esquerda podem ser omitidos Grupos consecutivos de zeros podem ser substituídos por um par de “dois pontos”: 12AB:0:0:CD3:0:0:0:0  12AB::CD3:0:0:0:0 Ou  12AB:0:0:CD3::

Endereços IPv6 Abandona a idéia de classes Baseia-se em prefixos binários 1/256 Multicast 1111 1111 1/1024 Endereços unicast link-local 1111 1110 11 1/1024 Endereços unicast site-local 1111 1110 10 1/8 Endereços unicast globais 001 1/128 Endereços IPX do Novell NetWare 0000 010 1/128 Endereços OSI NSAP 0000 001 1/256 Reservado (incluindo IPv4) 0000 0000 Fração Uso Prefixo (binário)

Endereços unicast Identificam uma única interface Tipos de endereços unicast: Aggregatable Global Unicast Addresses Unspecified Address Loopback Address Embedded IPv4 Addresses Local-Use IPv6 Address

Endereços IPv6 unicast globais Único endereço que será globalmente usado na Internet – prefixo 001 Hierarquia muito forte, permitindo resumos de rotas em diferentes níveis. TLA – Top Level Agregation – Agregação de mais alto nível. RES – Reservado NLA – Next Level Agregation – Próximo nível de agregação. SLA – Site Level Agregation – Agregação de mais baixo nível. Identificador da Interface

Endereços Unicast não-especificados e Endereço de Loopback Unicast não especificado: 0:0:0:0:0:0:0:0 ou simplesmente :: Indica ausência de endereço Estação inicializando Endereço de Loopback 0:0:0:0:0:0:0:1 ou simplesmente ::1 Usado quando um host envia um datagrama para si mesmo.

Endereço IPv4 Embarcado Endereço IPv6 com um endereço IPv4 embutido. Dois tipos: IPv4-compatible IPv6 Address 96 primeiros bits iguais a zero Representação  ::192.168.10.150 Fornece um mecanismo de transição para hosts e roteadores "tunelarem" pacotes IPv6 sobre roteamento IPv4. IPv4-mapped IPv6 Address Hosts sem suporte à IPv6 80 primeiros bits iguais a zero, próximos 16 bits iguais a um Representação  ::FFFF:192.168.10.150

Endereços NSAP e IPX Endereços NSAP: endereço de 121 bits identificado pelo prefixo 0000001  suporte para endereçamento OSI NSAP ( Network Service Access Point ) em redes IPv6. Endereços IPX: endereço de 121 bits identificado pelo prefixo 0000010  mecanismo de mapeamento de endereços IPX para endereços IPv6. Os endereços IPX ( Internal Packet eXchange ) são utilizados em redes Novell.

Endereços IPv6 de uso local Endereços de site-local e endereços de enlace-local só têm importância local. Podem ser reutilizados em diferentes organizações, sem qualquer conflito, e não podem ser propagados fora dos limites da organização. Por essa razão, interessam às organizações que utilizam firewalls para mantê-las protegidas do restante da Internet. Roteadores não devem repassar pacotes cujos endereços de origem ou destino sejam endereços site-local ou link-local . Site-local: identificados pelo prefixo de 10 bits 1111111011 Link-local: identificados pelo prefixo de 10 bits 1111111010

Endereços Multicast Identificam um grupo de interfaces. Um pacote destinado a um endereço multicast é enviado para todas as interfaces do grupo. Bits de flags diferenciam grupos permanentes de grupos provisórios. O escopo permite que um multicast seja limitado a um enlace, a um site, a uma organização ou a um planeta. Esses quatro escopos ocupam 16 valores para permitir que novos escopos venham a ser acrescentados. GROUP ID identifica se o grupo de multicast é permanente ou não dentro do escopo.

Endereços Anycast O anycast é uma espécie de multicast em que o destino é um grupo de endereços. No entanto, em vez de entregar o pacote em todos os endereços, o pacote é entregue em apenas um, normalmente o mais próximo. Um dos possíveis uso deste tipo de endereço seria identificar um conjunto de roteadores pertencentes a um provedor de Internet, permitindo determinar a rota pela qual seus pacotes trafegam. Ou então, identificar um conjunto de roteadores conectados a uma sub-rede, ou ainda identificar os roteadores provendo entrada para um domínio de roteamento específico. Na prática, a experiência com endereços anycast na Internet ainda é muito incipiente.

Pacote IPv6 Cabeçalho de tamanho fixo com 40 bytes. Cabeçalhos de extensão opcionais

Pacote IPv6 Versão (4 bits) - versão do protocolo. Classe de tráfego (8 bits) – prioridade do pacote. 0-7  pacotes que podem ter a velocidade reduzida 8-15  taxa de transmissão constante (áudio e vídeo) Identificador de fluxo (20 bits) – identifica um fluxo de datagramas, uma seqüência de pacotes enviados da origem para o destino exigindo tratamento especial pelos roteadores, como largura de banda garantida (voz e vídeo). Tamanho dos dados – tamanho do conjunto de dados. Próximo cabeçalho – identifica o cabeçalho que foi anexado e/ou o protocolo da camada superior (TCP/UDP). Limite de saltos – número máximo de saltos que um pacote pode dar. Endereços de origem e destino (16 bytes)

Comparação pacotes IPv4 x IPv6

Comparação pacotes IPv4 x IPv6 Campo de tamanho do cabeçalho eliminado no IPv6. Cabeçalho tem tamanho fixo. Campo protocolo do IPv4 substituído pelo campo Próximo cabeçalho. Fragmentação removida. Roteadores não mais têm autorização para fragmentar pacotes. É uma tarefa do host de origem. A tarefa de fragmentação foi colocada como um cabeçalho opcional. Campo Checksum removido – camadas de enlace e de transporte já fazem somas de checagem

Cabeçalhos de extensão Roteamento – Este cabeçalho informa um conjunto de roteadores que devem ser visitados no caminho para o destino. Fragmentação – Este cabeçalho permite a fragmentação de grandes pacotes em pacotes menores. Gerencia a fragmentação da mesma maneira que o IPv4. Roteadores não mais fragmentam os pacotes. Hop-by-Hop – no momento, somente suporte a jumbogramas. Jumbogramas são pacotes importantes para aplicações de supercomputador, que devem transferir gigabytes de dados pela Internet com eficiência. Autenticação e Criptografia Opções

Autoconfiguração Autoconfiguração stateless Um host cria um endereço de uso local quando inicializado (64 bits). Hosts aprendem os endereços de rede a partir de anúncios do roteador. Autoconfiguração statefull DHCPv6

Segurança IPv6 adiciona três serviços de segurança: Autenticação de pacotes Integridade de pacotes Confidencialidade dos pacotes Implementados usando os cabeçalhos de extensão Authentication e Encapsulation Security Payload.

Cabeçalho de autenticação Provê autenticação criptográfica e/ou validação de integridade. Permite que o cliente e servidor validem suas identidades. Permite que o cliente e servidor confirmem que os dados no pacote não foram alterados. Por default, o algoritmo MD5 (Message Digest 5) é usado.

Cabeçalho ESP Provê criptografia dos dados no pacote. Usa dois modos de operação Túnel ESP – todo o datagrama IP original é criptografado. Transporte ESP – somente os dados são criptografados.

Mecanismos de transição Deve ser simples e sem problemas para usuários e administradores. Não deve interromper a Internet. Deve permitir a interoperação com a base IPv4 instalada. Deve permitir a atualização incremental de hosts e roteadores para o IPv6 com poucas ou nenhuma dependência.

Mecanismos de transição Durante as primeiras fases: Duas pilhas de protocolos (IPv4 e IPv6) Nó habilitado a enviar e receber tanto datagramas IPv4 quanto IPv6. Necessita auxílio do serviço de nomes para interagir com nós IPv4 ou IPv6. Tunelamento de pacotes IPv6. Pacotes IPv6 são encapsulados em pacotes IPv4. Ao longo do tempo... Tradução de endereços IPv4 para IPv6 Finalmente, somente hosts e endereços IPv6.

Considerações Finais IPv6 está demorando para decolar “ Um processo de 15 anos” – Brian Carpenter, antigo diretor do Internet Architecture Board. Protocolos da camada de rede são difíceis de serem substituídos. Substituir protocolos da camada de rede é como substituir as fundações de uma casa – é difícil de fazer sem demolir a casa inteira ou, no mínimo, retirar temporariamente os moradores da residência.

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