Endereçamento IPv4 e IPv6

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Endereçamento
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• Endereçamento IPv4
– Classes
– Subredes
• Endereçamento IPv6
– Estrutura
– v4 x v6
– Diferenças
• Migração IPv4 para IPv6
Objetivos
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• Protocolo IP padronizado em Set/81 pela 
IETF (Internet Engineering Task Force);
• todo dispositivo obrigatoriamente deveria ter 
um endereço de 32 bits único;
• IPv4 = 232 endereços (4.294.967.296);
• endereço sempre de uma interface, não do 
dispositivo - alguns possuem mais de uma 
interface (ex,: roteadores), mais de um IP;
• hosts normalmente possuem apenas uma 
interface.
Endereçamento IP
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• endereços divididos em duas partes 
específicas:
–número / prefixo de rede;
–host.
• notação decimal (ex.) - www.uol.com.br:
Endereçamento IP (cont.)
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• criadas classes de endereçamento;
• intuito de flexibilizar endereçamento e 
suporte;
• cada uma fixa seus próprios limites entre 
número de rede e número de host;
• cinco diferentes categorias:
– classe A – 1.0.0.0 a 127.255.255.255;
– classe B – 128.0.0.0 a 191.255.255.255
– classe C – 192.0.0.0 a 223.255.255.255
– classe D – 224.0.0.0 a 239.255.255.255
– classe E – 240.0.0.0 a 255.255.255.255
Endereçamento IP (cont.)
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• formato classes primárias (IPv4):
Endereçamento IP (cont.)
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• Classe A:
– máscara 255.0.0.0 ou /8;
– 50% do espaço total de endereços;
– número de rede de 8 bits (por isso /8);
• redes “0” e “1” reservadas;
– número de host de 24 bits ;
• 0.0.0.0 reservado: rota default;
• 127.0.0.0 reservado: loopback.
– 27-2 redes = 126 redes classe A;
– 224-2 hosts = 16.777.214 hosts.
Endereçamento IP (cont.)
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• Classe B:
– máscara 255.255.0.0 ou /16;
– 25% do espaço total de endereços;
– número de redes de 16 bits ;
– número de hosts de 16 bits ;
– 214 redes = 16.384 redes classe B;
– 216-2 hosts= 65.534 hosts;
• hosts “0” e “1” reservados.
Endereçamento IP (cont.)
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• Classe C:
– máscara 255.255.255.0 ou /24;
– 12,5% do espaço total de endereços;
– número de redes de 24 bits ;
– número de hosts de 8 bits ;
– 221 redes = 2.097.152 redes classe C;
• redes “0” e “1” reservadas;
– 28-2 hosts= 254 hosts;
• hosts “0” e “1” reservados.
Endereçamento IP (cont.)
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• Classe D:
– utilizado para multicast , mensagem / pacote 
enviado a várias redes.
• Classe E:
– endereços reservados para uso experimental.
• problemas:
– “apenas” 4.294.967.296 endereços (= 232), 
exaustão eventual dos endereços;
– várias empresas com grande faixa de IP’s;
– alocação ineficiente do conjunto de endereços
• classe C = 254 hosts
• classe B = 65.534 hosts
Endereçamento IP (cont.)
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• Subredes:
– RFC 950: subredes (1985);
– subdivisão da rede, qualquer das classes;
– divisão do campo hosts em dois;
– Prefixo Estendido de Rede – números de rede 
e de subrede;
– exemplo:
Endereçamento IP (cont.)
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• Subredes (cont.):
– necessário definir máscara subrede;
– parte da informação do host utilizada;
– avaliação do número de redes e de hosts 
necessário;
– número de rede permanece o mesmo;
– número de subrede visível apenas dentro da 
organização.
Endereçamento IP (cont.)
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• Subredes (cont.):
– exemplo:
• endereço classe B: 130.5.0.0;
• máscara 255.255.0.0 (ou /16);
• máscara com subrede: 255.255.255.0;
• 1 Byte para subrede : 28-2 (254) subredes;
• 1 Byte para hosts : 28-2 (254) hosts;
Endereçamento IP (cont.)
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• empresa possui a rede 193.1.1.0 / 24 e 
precisa implementar 5 subredes , mínimo de 
28 hosts em cada.
– qual classe de endereços a empresa possui?
– qual máscara de subrede deve ser 
implementada?
– qual o número de subredes e de hosts possível?
– qual o prefixo extendido utilizado?
Exercício
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• Solução:
– utiliza endereçamento Classe C (/24);
– estrutura:
– último Byte deve conter subrede e host:
• 3 bits para definir as 5 subredes;
• 5 bits definindo 25-2 (30) hosts possíveis.
Exercício (cont.)
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• Solução (cont.):
– máscara subrede 111 – 3 bits;
– máscara total: 255.255.255.224
– número de subredes possível: 23-2 (6);
– número de hosts possível: 25-2 (30)
– prefixo estendido utilizado:
11000001 00000001 00000001 10100000
Exercício (cont.)
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• Endereçamento Privado:
– endereços 127.0.0.0 (local host) não podem ser 
utilizados em máquinas conectadas à Internet;
– faixas reservadas para usos em redes locais / 
Intranet:
• 10.0.0.0 a 10.255.255.255;
• 172.16.0.0 a 172.31.255.255;
• 192.168.0.0 a 192.168.255.255.
Endereçamento IP (cont.)
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• Curiosidades:
– endereços Classe A:
• 12.0.0.0 (/8) = AT&T
• 13.0.0.0 (/8) = Xerox
– endereços classe B:
• 129.188.0.0 (/16) = Motorola
Endereçamento IP (cont.)
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Endereçamento IP (cont.)
• Resumo:
Classe Endereço Redes Hosts
A (/8) 0.0.0.0 a 127.255.255.255 126 > 16Milhões
B (/16) 128.0.0.0 a 191.255.255.255 16.382 65.534
C (/24) 192.0.0.0 a 223.255.255.255 > 2 Milhões 254
D 224.0.0.0 a 239.255.255.255 multicast n/a
E 240.0.0.0 a 247.255.255.255 uso futuro n/a
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• novo sistema de endereçamento numérico, 
sucessor do IPv4;
• denominação IPv6, liberado em 1999;
– curiosidade: IPv5 existe, mas apenas como 
plataforma de teste e homologação.
• principal objetivo: ampliar oferta de 
endereços IP;
– de 232 (~4,3.109) para 2128 (~3,4.1038)
• funcionalidade da Internet permanece 
inalterada.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• principais objetivos de IPv6:
– suporte a bilhões de hosts;
– redução das tabelas de roteamento;
– simplificação do protocolo;
– segurança melhorada;
– ToS (Type of Service);
– roaming;
– evolução;
– convivência.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• tamanho de 128 bits (x 32 bits IPv4);
• autoconfiguração (“Plug & Ping”);
• IPsec obrigatório;
• suporte a mobile IP melhorado;
– 3G preparado (3GPP rel5);
• cabeçalho otimizado:
– fixo de 40 octetos;
– maior velocidade de processamento;
– priorização diferenciada em função do fluxo.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• endereços em hexadecimal:
2001:0DB8:0000:0023:0000:0000:A891:AABB
• zeros à esquerda podem ser truncados:
2001:0DB8:0000:0023:0000:0000:A891:AABB
2001:DB8:0:23:0:0:A891:AABB
• blocos vazios contínuos podem ser 
representados pelos caracteres :: (quatro 
pontos) uma única vez no endereço;
2001:0DB8:0000:0023:0000:0000:A891:AABB
2001:DB8:0:23::A891:AABB
• caracteres maiúsculos ou minúsculos.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• notação com oito grupos de 4 dígitos;
• duplo-octetos ou hexadecatetos;
• cada dígito possui 4 bits (grupo = 16 bits);
• dígitos hexadecimais;
• prefixos identificam diferentes tipos de 
endereço:
– Unicast → identificação individual
– Anycast → identificação seletiva
– Multicast → identificação em grupo
não existe Broadcast !!
Endereçamento IPv6 (cont.)
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Endereçamento IPv6 (cont.)
IPv4 IPv6
disponibilizado 1981 1999
endereçamento 32-bit 128-bit
endereço notação decimal notação hexadecimal
notação 10.175.8.1 /8 3FDE:B255:0123:AC0B:0122:3589:A891:AAB B
endereçamento 232 2128
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• Datagrama IPv6:
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• Datagrama IPv6 (cont.):
– versão (version) = 4 bits;
– classe de tráfego (traffic class) = 8 bits;
• priorização;
– rótulo de fluxo (flow label): 20 bits;
• identifica fluxo de datagramas;
– compr. de carga útil (payload lenth) = 16 bits;
• tamanho máximo de 65.535 octetos (216-1);
– próximo cabeçalho (next header) = 8bits;
• protocolo que o datagrama será entregue;
• ou cabeçalhos de extensão;
• mesmos valores de IPv4
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• Datagrama IPv6 (cont.):
– limite de saltos (hop limit) = 8 bits
• decremento de uma unidade a cada salto;
• descartado quando valor alcança zero ;
– end. de origem (source address) = 128 bits;
– end. de destino (dest. address) = 128 bits;
– dados .
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• endereços IPv6 possuem escopo local ou 
global;
• endereços locais possuem:
– prefixos de 10 bits: 1111111010;
– 54 zeros;
– 64 bits para identificação da interface
• baseada no endereço MAC do nó;
– FE80::19E6:AC6B:E6E2:63ED é um endereço 
de escopolocal.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• endereços de escopo global Unicast tem o 
formato típico:
– 48 bits ou mais – prefixo de roteamento;
– 16 bits ou menos – identificação da subrede;
– 64 bits – identificador da interface;
• identificação obtida:
– aleatoriamente;
– manualmente (DHCP);
– gerada a partir do MAC Address.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• endereços Multicast típicos:
– iniciam com prefixo FF, seguidos de um FLAG 
de 4 bits e um delimitador de escopo de 4 bits;
– endereços de rede seguem convenção CIDR;
• ::1 /128 – endereço de loopback;
• FE80:: /10 – endereço Unicast de escopo 
local;
• FC00:: /7 – endereços locais únicos, 
análogos aos privados em IPv4.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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• sequencia de alocação
– IANA (Internet Assigned Numbers Authority);
– RIR’s (Regional Internet Registries);
• LACNIC para América Latina;
• recebem grandes blocos: /12 até /23;
– Local Internet Registries (NIC-BR);
• recebem blocos /19 até /32
– ISP’s
• clientes recebem blocos /48;
• podem criam 65.536 redes (2(64-48)=216),
• cada com 264 endereços.
Endereçamento IPv6 (cont.)
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Endereçamento IPv6 (cont.)
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• roteadores não fragmentam pacotes;
– mais rápidos;
– retornam mensagem de erro à fonte;
– fonte responsável pela fragmentação;
• sem soma de verificação (FCS);
– redes atuais mais confiáveis;
– mais rápido;
• com opções;
– pode conter próximo cabeçalho (extensão) após 
o de padrão IPv6.
Diferenças IPv6
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Diferenças IPv6
Cabeçalho de Extensão Descrição
opções de salto hop by hop options miscelânia para routeadores
opções de 
destino destination options info adicional ao destino
roteamento routing
lista macro de routeadores a 
verificar
fragmentação fragmentation gerência de fragmentação
autenticação authentication verificação de identidade
carga de 
encriptação
encrypted security 
payload
info sobre conteúdo 
encriptado
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• crescimento no endereçamento apresenta 
custo operacional;
• diferenças no formato e notação;
• impacto no roteamento e aplicações;
• desafios em identificar impactos, planejar e 
executar transição;
• maior relevância em redes abertas 
(públicas) e acessos externos (Internet);
• experiência existente na Ásia.
Migração
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• IPv4 e IPv6 incompatíveis, necessária 
tecnologia especifica que permita convivência 
das duas versões;
• típicas estratégias disponíveis:
– Pilha Dupla (Dual Stack): configuração dos 
dispositivos / nós de rede para suportar ambos 
protocolos (v4 e v6);
– Tunelamento (Tunneling): encapsulamento de 
pacotes v6 em pacotes v4 para transmissão;
– Conversão (Translation): conversão de 
endereçamento / porta via codificação (host ou 
router) ou gateway;
Migração (cont.)
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• implementação depende da efetiva 
coordenação de:
– mapeamento, gerência e alocação das redes e 
subredes existentes e planejadas;
– estratégias de assignação de endereços: 
estáticos, autoconfiguração, DHCP...
– configuração de DNS, incluindo tunelamento e 
conversão;
– compatibilidade de infraestrutura (tecnologia 
escolhida);
– gateways.
Migração (cont.)
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• Dual Stack :
– configuração / implementação de ambos 
protocolos nos dispositivos (ex.: usuário final, 
routers, etc);
– obtenção de endereço IP segundo estratégia 
(ex.: DHCP para v4 e autoconfiguração para v6);
– idealmente só a camada de rede deve ser 
dualizada (demais sem alterações);
– algumas soluções podem exigir configurações 
redundantes (ex.: MS XP – Transporte e Rede);
– outras, duplicidade total, incluindo interface de 
rede – estratégia indicada para servidores.
Migração (cont.)
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• Tunneling :
– várias tecnologias disponíveis;
– ambos os sentidos (v4 para v6 e viceversa);
– dois principais módulos:
• configurado - predefinido ou
• automático – criado / configurado “on the fly”;
– em geral, IPv6: adição de cabeçalho (header) 
IPv4;
– realizado pelo ponto de entrada do túnel 
(normalmente, um router);
– campo de protocolo (IPv4) configurado como 41
(decimal) – indica IPv6 encapsulado.
Migração (cont.)
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• Translation :
– conversão entre versões em camada específica;
– tipicamente realizada na camada de Rede;
– ocorre modificação do pacote de dados;
– recomendada para ambientes em que nós 
falando IPv6 somente se comunicam com nós que 
apenas falam IPv4.
Migração (cont.)
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• IPv4:
– endereçamento de 32 bits;
– notação decimal;
– 5 classes
• Classe A /8 – Classe B /16 – Classe C /24;
– subredes: prefixo extendido;
– endereçamento público x privado;
Pontos Chave
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• IPv6:
– endereçamento de 128 bits;
– notação hexadecimal;
• oito grupos de quatro dígitos;
– cabeçalho e routeamento otimizados;
– IPSec obrigatório;
– prefixos identificam os diferentes tipos de 
endereços;
Pontos Chave (cont.)
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• IPv6 (cont.):
– estrutura do datagrama
Pontos Chave (cont.)
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• Migração v4 para v6
– Pilha Dupla (Dual Stack): configuração dos 
dispositivos / nós de rede para suportar ambos 
protocolos (v4 e v6);
– Tunelamento (Tunneling): encapsulamento de 
pacotes v6 em pacotes v4 para transmissão;
– Conversão (Translation): conversão de 
endereçamento / porta via codificação (host ou 
router) ou gateway;
Pontos Chave (cont.)
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Fim