Redes - IPv6 Teoria

1 IPv6 - IPng Luiz Arthur

O IPv6 é a próxima geração do protocolo da camada de rede (modelo OSI)
projetado pela Internet Enginnering Task Force (IETF) para substituir a versão
atual do Internet Protocol (IP) versão 4. O IPv6 também é conhecido como
Internet Protocol New Generation (IPng).

Antes de iniciar os estudos é bom ter-se em mente que o IPv6 pode ser
implementado em pouco tempo na Internet, ou mesmo, nunca ser
implementado! Então, o objetivo deste estudo é refletir sobre o processo
evolucionário em andamento e examinar um dos mais importantes esforços de
engenharia já empreendidos, que é a mudança de um protocolo que engrena a
rede mundial de computadores.

Porém, uma coisa é certa o protocolo IPv4 atual tem de ser melhorado para
adaptar-se ao mundo atual globalizado, já que este o mundo atualmente necessita
de mais endereços representados na Internet e principalmente mais segurança, o
que não é o foco do IPv4.

Por que mudar o TCP/IP e a Internet?

A tecnologia TCP/IP funcionou bem durante décadas. Então vem a pergunta “Por
que deveria mudar?”

Em tese, os desenvolvimentos que estimulam a evolução do TCP/IP e da
arquitetura da Internet recaem em quatro categorias.

Após descrever cada uma delas passaremos a examinar uma nova versão proposta,
de IP, e verificar de que modo cada categoria afetou o projeto.

1. Novas tecnologias de computadores e de comunicações

A exemplo da maioria dos grupos orientados pelo desenvolvimento tecnológico, os
pesquisadores e engenheiros que trabalham em protocolos TCP/IP mantêm um
vívido interesse pelas novas tecnologias e com a disponibilidade de sistemas de
computadores de alta velocidade.

Assim, o protocolo IP deve estar apto a utilizar da melhor forma possível tais
tecnologias, necessitando assim, que o IP seja renovado a medida que essas novas
tecnologias surjam.

2. Novos Aplicativos

Na Internet surgem novos aplicativos todo dia, aplicativos estes freqüentemente
criam uma demanda por recursos ou serviços que os protocolos de redes
atuais não podem oferecer.

Por exemplo, um surto de interesse na multimídia criou a demanda por
protocolos que pudessem transferir o som e imagens com eficácia.

De modo semelhante, o interesse pela comunicação de áudio e vídeo em tempo
real criou a demanda por protocolos que pudessem garantir a entrega de
informações dentro de um retardo fixo de transmissão, bem como protocolos
que pudessem sincronizar correntes de dados de vídeo e áudio.

3. Aumentos em tamanhos e da carga

A Internet global experimentou muitos anos de crescimento exponencial
ininterrupto, duplicando em tamanho a cada nove meses, ou mais rápido ainda.

O aumento no tráfego pode ser atribuído a várias causas.

Primeiro, a população da Internet está deixando de ser formada apenas por
acadêmicos e cientistas e se abrindo para o publico em geral.

Segundo, os novos aplicativos que transferem mídias em tempo real necessita
de mais largura de banda.

Terceiro, as ferramentas de busca automática geram um volume substancial de
tráfego, à medida que, inexoravelmente, esquadrinham os sites da Internet para
buscar dados.

4. Novas políticas

À medida que a Internet se expande dentro de novos mercados de trabalho e
novos países, ela se transforma de uma maneira fundamental: ganha novas
jurisdições administrativas. E alguns esforços estão ligados a estas políticas
para que cada grupo administrativo na Internet possa gerenciar suas
necessidades, deixando a Internet um pouco mais segura.

Motivação para mudar o IPv4

A versão 4 do Internet Protocol (IPv4) fornece o mecanismo básico de
comunicação da pilha TCP/IP e da Internet global. Essa versão permaneceu quase
inalterada desde o seu início, no final da década de 70.

A longevidade da versão 4 mostra que o projeto é flexível e poderoso. Porém
desde o lançamento do IPv4 a mundo e principalmente a Internet mudou muito,
saindo de alguns poucos hosts para milhões de hosts.

Assim, um dos primeiros fatores a influenciar a troca do protocolo é a
necessidade de se ter mais endereços de hosts representados na Internet.

Embora a necessidade de um espaço maior esteja forçando uma mudança
imediata no IP, outros fatores estão também contribuindo para o projeto.

Tal como, comunicação segura, ou seja, um novo protocolo IP deve prover
recursos que tornem possível validar o transmissor.

O caminho para um nova versão do IP

Durante vários anos, grupos da IETF vêm trabalhando para formular uma nova
versão do IP.

Já que se empenham a produzir padrões abertos, a IETF convidou a
comunidade inteira a participar do processo de padronização e todos eles
especificam seus requisitos para o próximo IP e é claro, todos teceram
comentários sobre propostas específicas.

Muitos projetos foram propostos para atender a uma finalidade especial ou a
determinada comunidade.

Sendo que:

Um deles teria tornado o IP mais sofisticado à custa do aumento da
complexidade e do overhead de processamento.

Um outro projeto propôs a utilização de uma modificação do protocolo OSI
CLNS.

Um terceiro projeto importante propôs reter a maioria das idéias no IP, mas
fazendo simples extensões para conciliar endereços maiores.


O projeto, conhecido como SIP (Simple IP), tornou-se a base para um proposta
ampliada que incluiu idéias de outros protocolos.

A versão estendida de SIP foi chamada Simple IP Plus (SIPP) e posteriormente
aflorou como o projeto selecionado como uma base para o próximo IP.

Porém, escolher tal protocolo não é fácil, já que com a popularidade da Internet e
o mercado atual trabalhando com produtos IP, o mundo inteiro fica vacilante ao
sucesso deste novo protocolo. Em decorrência disso, as discussões geraram
calorosos argumentos.

Características do IPv6

O protocolo IPv6 proposto mantém muitas das características que
contribuíram para o sucesso do IPv4. Na verdade, os projetista dotaram o IPv6
basicamente com as mesmas características do IPv4, com algumas
modificações.

Por exemplo, o IPv6 ainda aceita:

● Entrega sem conexão, isto é, permite que cada datagrama seja roteado
independentemente;
● Permite que o transmissor escolha o tamanho de um datagrama;
●Requer que o transmissor especifique o número máximo de passos da rota que
um datagrama pode fazer antes de ser concluído;
● Recursos para fragmentação de datagramas;
● Roteamento de origem.

A apesar das muitas semelhanças conceituais, o IPv6 muda a maioria dos
detalhes do protocolos. Por exemplo, o IPv6 usa endereços maiores e revisa
completamente o formato de datagrama, substituindo o campo de opções de
comprimento variável do IPv4 por uma série de cabeçalhos de formato
fixo.

Desta forma, vamos examinar os detalhes após considerar as principais mudanças
e a motivação básica para cada uma delas.

As mudanças introduzidas pelo IPv6 podem ser agrupadas em cinco categorias:

●Endereços Maiores: O novo tamanho de endereço é a mudança mais visível. O
IPv6 quadruplica o tamanho de um endereço de IPv4, de 32 para 128 bits. O
espaço de endereço de IPv6 é tão grande que não pode ser consumido em um
futuro previsível.

●Formato flexível de cabeçalho: O IPv6 usa um formato de datagrama
inteiramente novo e incompatível. A contrário do IPv4, que usa um cabeçalho
de datagrama de formato fixo onde todos os campos, exceto o de opções, ocupam
um número fixo de octetos com um deslocamento fixo, o IPv6 usa um conjunto de
cabeçalhos opcionais.

●Opções aprimoradas: Como o IPv4, o IPv6 permite que um datagrama inclua
informações de controle opcionais. O IPv6 inclui novas opções que oferecem
recursos adicionais não disponíveis no IPv4.

●Suporte para alocação de recursos: O IPv6 substitui a especificação de tipo
de serviço do IPv4 por um mecanismo que permite pré-alocação de recursos
de rede. Particularmente, o novo mecanismo aceita aplicativos tais como vídeo
em tempo real, que requer garantias de largura de banda e retardo de
transmissão.

●Provisão para extensão do protocolo: Talvez a mudança mais significativa no
IPv6 seja uma transição de um protocolo que especifica inteiramente todos os
detalhes, para um protocolo que pode permitir recursos adicionais. A
capacidade de extensão tem o potencial para permitir que a IETF adapte o
protocolo a mudanças no hardware de rede considerado ou a novos aplicativos.

Formato geral de um datagrama IPv6

O IPv6 muda completamente o formato de datagrama, ficando com um cabeçalho
básico de tamanho fixo seguido de zero, ou mais cabeçalhos de extensão seguidos
de dados.

{ opcional }
Cabeçalho Cabeçalho Cabeçalho
... Dados...
básico de Extensão 1 de Extensão N

Formato do cabeçalho básico do IPv6

Curiosamente, embora deva acomodar endereços maiores, um cabeçalho básico
IPv6 contém menos informações do que um cabeçalho IPv4.

As opções e alguns dos campos fixos que aparecem em um cabeçalho de
datagrama IPv4 foram removidos para cabeçalhos de extensão no IPv6.

Em geral, as mudanças no cabeçalho de datagrama refletem mudanças no
protocolo:

O alinhamento de comprimento de múltiplos de 32 bits para múltiplos de 64 bits.
●

●O campo de comprimento de cabeçalho foi eliminado e o campo de comprimento
de datagrama foi substituído por um campo COMPRIMENTO DO PAYLOAD.

●O tamanho dos campos de endereços de origem e de destino foi aumentado para
16 octetos cada.

●As informações de fragmentação foram retiradas de campos fixos do cabeçalho
básico, para um cabeçalho de extensão.

●O campo TEMPO DE VIDA foi substituído por um campo chamado LIMITE DE
PASSOS DA ROTA.

O campo TIPO DE SERVIÇO foi substituído por um campo RÓTULO DE FLUXO.
●

●O campo PROTOCOLO foi substituído por um campo que especifica o tipo do
próximo cabeçalho.

0 4 16 24 32

Versão RÓTULO DE FLUXO
COMPRIMENTO DO PAYLOAD PRÓXIMO CABEÇALHO LIM. PASSOS ROTA

ENDEREÇO DE ORIGEM

ENDEREÇO DE DESTINO


Vários campos de um cabeçalho básico do IPv6 correspondem
diretamente aos campos de um cabeçalho do IPv4.

Como no IPv4, o campo inicial VERSÃO de 4 bits especifica a versão
do protocolo; VERSÃO sempre contém 6 em um datagrama IPv6.

Os campos ENDEREÇOS DE ORIGEM e ENDEREÇO DE DESTINO
especificam os endereços do transmissor e do destinatário pretendido,
no entanto cada endereço requer 16 octetos (128 bits cada).

O campo LIMITE DE PASSOS DA ROTA (HOP LIMIT) corresponde
ao campo de TEMPO DE VIDA (TIME TO LIVE) do IPv4.

Ao contrário do IPv4, que interpreta um tempo de vida como uma
combinação de contagem de passos da rota e do tempo máximo, o IPv6
interpreta o valor atribuído limite escrito ao número máximo de passos
da rota que um datagrama pode fazer antes de ser descartado.


O IPv6 trata as especificações de comprimento de datagrama de um
modo novo.

Primeiro, visto que o tamanho do cabeçalho básico é fixado em 40
octetos, o cabeçalho básico não inclui um campo para o comprimento
do cabeçalho.

Segundo, o IPv6 substitui o campo de comprimento de datagrama do
IPv4 por um campo COMPRIMENTO DE CARGA (PAYLOAD) de 16
bits que especifica o número de octetos transportados em um
datagrama, excluindo o próprio cabeçalho. Assim, um datagrama do
IPv6 pode conter 64k de octetos de dados.

Um novo mecanismo no IPv6 aceita a reserva de recursos e permite
que um roteador associe cada datagrama a uma dada alocação de
recursos.

A abstração considerada, um fluxo, consiste e um caminho através de
uma interligação em redes, ao longo do qual os roteadores
intermediários garantem uma qualidade específica de serviços.


Por exemplo, dois aplicativos que precisem enviar vídeos podem
estabelecer um fluxo no qual o retardo da transmissão e a largura de
banda sejam garantidos. Reciprocamente, um provedor de rede pode
exigir que um assinante especifique a qualidade de serviço desejada e
que, a seguir, use um fluxo para limitar o tráfego que um computador
específico ou um aplicativo.

O campo RÓTULO DE FLUXOS do cabeçalho básico contém
informações que os roteadores usam para associar um datagrama a
um fluxo e prioridade específicos. O campo está dividido em dois
sub-campos.
4 BITS 24 BITS

CLASSE T IDENTIFICADOR DE FLUXO

Dentro do rótulo de fluxo, o campo de 4 bits CLASSET especifica a
classe de tráfego para o datagrama. Valores de 0 a 7 são usados para
especificar a sensibilidade ao tempo do tráfego controlado por fluxo.
Valores de 8 a 15 são usados para especificar uma prioridade para
tráfego não controlado por fluxo.

O campo restante, de 24 bits, contém um IDENTIFICADOR DE FLUXO. A
origem escolhe um identificador de fluxo ao estabelecer um fluxo (isto é feito
aleatoriamente). Não há conflito potencial entre computadores porque um
roteador usa a combinação de endereço de origem de datagrama e o identificador
de fluxo, ao associar um datagrama a um fluxo específico.

Para resumir, cada datagrama do IPv6 começa por um cabeçalho básico de 40
octetos que inclui campos para os endereços de origem e destino, o limite máximo
de passos de rota, o rótulo de fluxo e o tipo do próximo cabeçalho. Assim, um
datagrama do IPv6 deve conter no mínimo 40 octetos, além dos dados.

Cabeçalho de extensão do IPv6

O paradigma de um cabeçalho básico fixo, seguido de um conjunto de cabeçalhos
de extensão opcionais, foi escolhido como uma acomodação entre a
generalidade e a eficiência. Para ser totalmente geral, o IPv6 precisa incluir
mecanismos a fim de aceitar funções como fragmentação, roteamento de origem e
autenticação.


A opção por alocar campos fixos no cabeçalho de datagrama para
todos os mecanismos não é eficaz, porque a maioria dos datagramas
não usa todos os mecanismos; o grande tamanho de endereço de
IPv6 exacerba a ineficiência. Por exemplo, ao envia um datagrama
através de uma única rede local, um cabeçalho que contenha campos
de endereços vazios pode ocupar uma parcela substancial de cada
quadro. Mais importante, os projetistas verificam que ninguém pode
prever quais recursos serão necessários.

O paradigma de cabeçalho de extensão do IPv6 funciona de forma
semelhante às opções do IPv4 - um transmissor pode optar por
escolher quais cabeçalhos de extensão inclui em determinado
datagrama e quais omitir. Assim, os cabeçalhos de extensão
fornecem flexibilidade.

Resumindo:

Os cabeçalhos de extensão do IPv6 são semelhantes às opções do IPv4.
Cada datagrama inclui cabeçalhos de extensão para aqueles recursos
que o datagrama usa.


Análise de um datagrama do IPv6

Cada cabeçalho básico e de extensão contém um campo PRÓXIMA
CABEÇALHO.

O software em roteadores intermediários e no destino final que precisa
processar o datagrama deve usar o valor no campo PRÓXIMO
CABEÇALHO de cada cabeçalho, para analisar o datagrama.

Para extrair todas as informações de cabeçalho de datagrama do IPv6,
é necessária uma pesquisa seqüencial através dos cabeçalhos.

Naturalmente, analisar um datagrama do IPv6 que tem apenas um
cabeçalho básico e dados é tão eficiente quanto analisar um datagrama
do IPv4.

Mais os roteadores intermediários raramente precisam processar todos
os cabeçalhos de extensão.


Cabeçalho Básico
Segmento TCP
PRÓXIMO=TCP

Cabeçalho Básico Cabeçalho de Rota
Segmento TCP
PRÓXIMO=ROTA PRÓXIMO=TCP

Cabeçalho Básico Cabeçalho de
Cabeçalho de Rota
PRÓXIMO= Autoridade Segmento TCP
PRÓXIMO=TCP
Autoridade PRÓXIMO=ROTA

Três datagramas com (a) apenas um cabeçalho básico, (b) um cabeçalho básico e
um de extensão e (c) um cabeçalho básico mais dois de extensão.

O campo PRÓXIMO CABEÇALHO, em cada cabeçalho, especifica o tipo do
cabeçalho seguinte.

Fragmentação e remontagem do IPv6

Como o IPv4, o IPv6 planeja para que o destino final execute a remontagem do
datagrama. Entretanto, os projetistas tomaram uma decisão inusitada sobre a
fragmentação. Lembre-se que o IPv4 requer que um roteador intermediário
fragmente qualquer datagrama que seja grande demais para a MTU da rede sobre
a qual precise viajar.

No IPv6, a fragmentação está restrita à própria origem. Antes de enviar
tráfego, uma origem precisa executar uma técnica de Descoberta de Caminho
MTU para identificar a MTU mínima ao longo do caminho até o destino.

Antes de enviar um datagrama, a origem o fragmenta de tal modo que cada
fragmento seja menor do que a MTU do Caminho. Assim, a fragmentação é fim-
a-fim. Nenhuma fragmentação necessita ocorrer em roteadores
intermediários.

O cabeçalho básico do IPv6 não contém campos análogos aos campos usados para
fragmentação em um cabeçalho do IPv4. Em vez disso, quando a fragmentação é
necessária, a origem insere um pequeno cabeçalho de extensão após o
cabeçalho básico de cada fragmento.


O IPv6 retém grande parte da fragmentação do IPv4. Cada fragmento
precisa ser um múltiplo de 8 octetos. Um bit no campo MF marca o
último fragmento como o bit MAIS FRAGMENTOS do IPv4; e o campo
IDENTIFICAÇÃO DE DATAGRAMA transporta uma única ID que o
receptor usa para agrupar fragmentos.
0 8 16 29 31

PROX. CAB RESERVADO DESLOCAMENTO DE FRAG MF

IDENTIFICAÇAO DE DATAGRAMA

A conseqüência da fragmentação fim-a-fim

A motivação para o uso da fragmentação fim-a-fim reside em sua
habilidade para reduzir o overhead em roteadores e permitir que
cada roteador lide com mais datagramas por unidade de tempo.

Na realidade, o overhead de CPU, requerido para a fragmentação do
IPv4, pode ser significativo – em um roteador convencional, a CPU
pode chegar a 100% de utilização se o roteador fragmentar muitos ou
todos os datagramas que recebe. Entretanto, a fragmentação fim-a-fim
tem uma conseqüência importante: muda um pressuposto fundamental
sobre a Internet.

Para compreender a conseqüência da fragmentação fim-a-fim, lembre-se de que o
IPv4 é projetado para permitir que as rotas mudem a qualquer momento. A
principal vantagem de tal sistema é a flexibilidade – o tráfego pode ser roteado ao
longo de um caminho alternativo, sem interromper os serviços e sem informar a
origem ou destino.

No IPv6, entretanto, as rotas não podem ser mudadas tão facilmente, pois
uma mudança em uma deles pode também mudar a MTU de Caminho. Se a MTU
de Caminho ao longo de uma nova rota for menor do que a MTU de Caminho ao
longo da rota original, há duas alternativas: ou um roteador intermediário deve
fragmentar o datagrama ou a origem deve ser informada.

Resumindo:

Um protocolo de interligação em redes que usa a fragmentação fim-a-fim requer
que um transmissor descubra a MTU de Caminho para cada destino e fragmente
qualquer datagrama de partida que seja maior do que a MTU de Caminho. A
fragmentação fim-a-fim não concilia mudanças de rota.


Para solucionar o problema de mudança de rota que afetam a MTU de Caminho, o
IPv6 permite que os roteadores intermediários passem por IPv6 através de IPv6.

Quando um roteador intermediário precisa fragmentar um datagrama, o roteador
não insere um cabeçalho de extensão de fragmento, nem muda campos do
cabeçalho básico.

Em vez disso, o roteador intermediário cria um datagrama inteiramente novo que
encapsula o datagrama original como dados.

O roteador divide o novo datagrama em fragmentos, repetindo o cabeçalho básico
e inserindo um cabeçalho de extensão de fragmento em cada um deles.

Finalmente, o roteador envia cada fragmento ao destino final.

Ali, o datagrama original pode ser formado reunindo-se em um datagrama os
fragmentos chegados e extraindo-se a parte dos dados.

fim

Cabeçalho
Dados
Básico

F1 F2 F3

Cabeçalho Cabeçalho
F1
Básico Frag1

F2
Básico Frag2

F3
Básico Frag3

Endereçamento IPv6

Em IPv6, cada endereço ocupa 16 octetos, quatro vezes o tamanho de um
endereço IPv4.

O espaço grande de endereço garante que o IPv6 pode tolerar qualquer esquema
razoável de atribuição de endereço.

De fato, se posteriormente os projetistas decidirem mudar o esquema de
endereçamento, o espaço de endereço será suficientemente grande para
acomodar uma nova atribuição.

Embora o Ipv6 solucione os problemas de capacidade insuficiente, o tamanho
grande do endereço cria um problema novo e interessante problema: as pessoas
que mantêm interligações em redes precisam ler, dar entrada e manipular tais
endereços.

Obviamente, anotação binária é indefensável. Contudo, a notação decimal
pontuada, usada para IPv4, também não torna tais endereços suficientemente
compactos. Para compreender por que, considere um número de 128 bits, como
um exemplo, expresso na notação decimal pontuada:

104.230.140.100.233.233.233.233.0.0.17.128.150.10.255.255

Para ajudar o endereço a tornar-se ligeiramente mais compacto e mais fácil de dar
entrada, os projetistas do IPv6 propõem o uso da notação hexadecimal de dois
pontos, na qual o valor de cada conjunto de 16 bits é representado em
hexadecimal separado por dois pontos.

Por exemplo, quando o valor mostrado anteriormente em notação decimal
pontuada tiver sido convertido em notação hexadecimal de dois pontos e impresso
usando o mesmo espaçamento, ele se tornará:

68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF

A notação hexadecimal de dois pontos tem a vantagem óbvia de requerer menos
dígitos e menos caracteres separados do que a decimal pontuada. Além disso, a
notação hexadecimal de dois pontos inclui duas técnicas que a tornam
extremamente útil.

Primeiro, a notação hexadecimal de dois pontos permite a compressão de zero, em
que um string de zeros repetidos é substituído por um par de dois pontos. Por
exemplo o endereço:

FF05:0:0:0:0:0:0B3

pode ser escrito:

FF01::B3

Para assegurar que a compressão de zero produz uma interpretação não-ambígua,
a proposta determina que ela pode ser aplicada apenas um vez em qualquer
endereço.

A compressão de zero é especialmente útil quando usada com o esquema zero
contíguos.

Segundo, a notação hexadecimal de dois pontos incorpora sufixos de notação
hexadecimal pontuada. Veremos que tais combinações destinam-se ao uso durante
a transição do IPv4 para IPv6. Por exemplo, o string a seguir é uma notação
hexadecimal válida, de dois pontos:

0:0:0:0:0:0:128.10.2.1

Observe que, embora os números separados cada um por dois pontos
especifiquem o valor de uma quantidade de 16 bits, cada número de parte de
notação hexadecimal pontuada especifica o valor de um octeto.

Naturalmente, a compressão de zero pode ser usada com o número acima a fim de
produzir um string equivalente de notação hexadecimal de dois pontos que parece
ser totalmente semelhante a um endereço de IPv4:

::128.10.2.1

Três tipos básicos de endereço do IPv6

Como o IPv4, o IPv6 associa um endereço a uma conexão de rede específica, não a
um computador específico.

Assim, atribuições de endereço são semelhantes a IPv4: um roteador IPv6 tem
dois ou mais endereços, e um host IPv6 com uma conexão de rede precisa de
apenas um endereço.

O IPv6 também retem (e estende) a hierarquia de endereço de IPv4 em que um
prefixo é atribuído a uma rede física. Entretanto, para facilitar a atribuição e a
modificação de endereço, o IPv6 permite que vários prefixos sejam atribuídos a
determinada rede e permite que um computador tenha vários endereços
simultâneos atribuídos a determinada interface.

Além de permitir vários endereços simultâneos por conexão de rede, o IPv6
expande e, em alguns casos, unifica endereços especiais do IPv4.

Geralmente, um endereço de destino de um datagrama situa-se em uma das três
categorias a seguir:

Unicast: O endereço de destino especifica um único computador (host ou
roteador); o datagrama deverá ser roteado para o destino ao longo do caminho
mais curto possível;

Cluster (anycast): O destino é um conjunto de computadores que juntos dividem
um único prefixo de endereço (ex. vinculam-se à mesma rede física). O datagrama
deverá ser roteado para o grupo ao longo de um caminho o mais curto possível e,
então, entregue a exatamente um membro do grupo (ex: o membro mais próximo).

Multicast: O destino é um conjunto de computadores, possivelmente em diversos
locais. Uma cópia do datagrama será entregue a cada membro do grupo usando
hardware multicast ou broadcast, conforme o caso

A dualidade de difusão e multicast

O IPv6 não usa os termos difusão (broadcast) ou difusão direta para se referir à
entrega a todos os computadores de uma rede física ou sub-rede lógica IP. Em vez
disso, usa o termo multicast e trata difusão com uma forma especial de multicast.

De fato, um engenheiro de hardware envia um pacote de multicast a todos os
computadores de uma rede, exatamente como um pacote broadcast, e o hardware
de interface de cada computador filtra todos os pacotes de multicast, exceto
aqueles que o software tenha instruído o hardware de interface a aceitar.

Na teoria, a escolha entre multicast e formas limitadas de difusão é irrelevante,
visto que uma pode ser simulada com a outra. Isto é difusão e multicast são duplos
de uma outra que oferece a mesma funcionalidade.

Atribuição do espaço de endereço do IPv6 proposto

A questão de como compartilhar o espaço de endereço tem gerado muita
polêmica.

Há dois pontos centrais: como gerenciar as atribuições de endereço e como
mapear um endereço para uma rota.

O primeiro ponto focaliza o problema prático de delinear uma hierarquia de
autoridade. Ao contrário da Internet atual, que usa uma hierarquia de dois níveis
de prefixo de rede (atribuído pela autoridade da Internet) e de sufixo de host
(atribuído pela organização), o grande espaço de endereço no IPv6 permite uma
hierarquia de vários níveis ou várias hierarquias.

O segundo ponto focaliza a eficácia computacional. Independente da hierarquia de
autoridade que atribui endereços, um roteador deve examinar cada datagrama e
escolher um caminho para o destino. Para manter baixo o custo de roteadores de
alta velocidade, o tempo de processamento exigido para escolher um caminho
deve ser mantido curto.

Prefixo binário Tipo de endereço Parte do espaço de
endereço
0000 0000 Reservado (compatível com IPv4) 1/256
0000 0001 Reservado 1/256
0000 001 Endereços NSAP 1/128
0000 010 Endereços IPX 1/128
0000 011 Reservado 1/128
0000 110 Reservado 1/128
0000 111 Reservado 1/128
0001 Reservado 1/16
001 Reservado 1/8
010 Provedor – Unicast Atribuído 1/8
011 Reservado 1/8
100 Reservado para Geográfico 1/8
101 Reservado 1/8
110 Reservado 1/8
1110 Reservado 1/16
1111 0 Reservado 1/32
1111 10 Reservado 1/64
1111 110 Reservado 1/128
1111 1110 Disponível para Uso Local 1/256
1111 1111 Usado para Multicast 1/256

Os projetistas propõem a atribuição de classes de endereços de modo semelhante
ao esquema usado para IPv4.

Embora os primeiros oito bits de um endereço sejam suficientes para identificar
seu tipo, o espaço de endereço não é partilhado em seções de igual tamanho.

Codificação e transição do endereço IPv4

Mais de 72% do espaço foi reservado para uso futuro, sem incluir a seção
reservada para endereços geográficos.

Embora o prefixo 0000 0000 tenha o rótulo reservado, os projetistas planejam
usar nessa seção uma pequena fração de endereços para codificar endereços de
IPv4.

Em particular, qualquer endereço que comece com 80 bits zero (0) seguidos de 16
bits um (1) ou 16 bits zero (0) contém um endereço IPv4 para IPv6, por duas
razões.

Primeira, um computador pode escolher uma atualização de software do IPv4 para
IPv6 antes que lhe tenha sido atribuído um endereço válido do IPv6. Segundo, um
computador que execute o software do IPv6 pode ter necessidade de se comunicar
com outro que execute apenas o software do IPv4.

Dispor de uma forma de codificar um endereço IPv4 em um endereço de IPv6 não
soluciona o problema de tornar as duas versões inter-operacionais.

Além da codificação de endereço, a conversão é necessária. Para usar um
conversor, um computador IPv6 gera um datagrama que contenha a codificação
do IPv6 do endereço de destino do IPv4.

O computador do IPv6 envia o datagrama para um conversor que usa IPv4 para se
comunicar com o destino.

Quando o conversor recebe uma resposta do destino, converte o datagrama do
IPv4 para IPv6 e o devolve à origem do Ipv6.

Provedores, assinantes e hierarquia de endereços

Um exemplo ajudará a esclarecer como os projetistas imaginam o uso de
endereços de IPv6. Considere um provedor de acesso a rede (NAP). Determinada
companhia oferece a conexão à Internet a clientes a quem vamos chamar de
assinantes.

Para permitir que tais provedores aloquem endereços, a autoridade da Internet
atribui a cada um deles um único identificador. O provedor pode, assim, atribuir
um bloco de endereços. O assinante então atribui um único ID a cada rede física e
um único ID de nó a cada computador de cada rede.


010 ID Provedor ID do Assinante ID Sub-Rede ID do HOST

Prefixo do Provedor

Prefixo do Assinante

Prefixo da sub-rede

Assim, cada prefixo sucessivamente mais tem um nome. O string inicial 010 identifica o
endereço como o tipo atribuído ao provedor. Para tais endereços, o prefixo do provedor
inclui o tipo de endereço, mais a ID do provedor. O prefixo do assinante abrange o prefixo do
provedor mais a ID do assinante. Finalmente, o prefixo da sub-rede inclui o prefixo do
assinante mais as informações da sub-rede.

Os projetistas recomendam que o campo ID de nó contenha ao menos 48 bits, para permitir
que sejam usados os endereços estilho 802 da IEEE. Assim, será possível que um nó do IPv6
use seu endereço da Ethernet como sua ID de nó.

Embora o formato de endereço mostrado anteriormente implique uma hierarquia de 4 níveis,
uma organização pode apresentar níveis adicionais, dividindo o campo ID de sub-rede em
vários campos. Já que o grande espaço de endereço de IPv6 permite a divisão em muitas
partes.

fim

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