Transição de IPv4 para IPv6

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Transição de IPv4 para IPv6
Existe uma metodologia óptima?
IPv4 to IPv6 transition
There is a great methodology?
Nuno Miguel Carvalho Galego
Escola de Comunicação, Arquitectura, Artes e Tecnologias
da Informação
Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias
Lisboa, Portugal
galego.nuno@hotmail.com
Pedro Maia Malta
Escola de Comunicação, Arquitectura, Artes e Tecnologias
da Informação
Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias
Lisboa, Portugal
pedro.malta@ulusofona.pt
Resumo - Neste trabalho pretende-se mostrar as técnicas
para uma transição de IPv4 para IPv6 tal como fazer uma
avaliação das suas vantagens e desvantagens. Segundo a
IANA (Internet Assigned Numbers Authorithy) os endereços
IPv4 estão quase esgotados, e a transição para IPv6 é a
única solução para o crescimento contínuo da Internet.
Contudo o IPv4 não é compatível com o IPv6 mas, ainda
existem bastantes redes a utilizar o IPv4 logo, é necessário
criar métodos de transição para que os protocolos funcio-
nem em simultâneo até que haja a possibilidade de realizar
uma transição total para o protocolo IPv6. A transição
terá de ser feita desta forma de modo a que a rede consiga
comunicar tanto com redes em IPv4 como IPv6.
É importante perceber que esta mudança não irá aconte-
cer da noite para o dia e vai ser um processo que irá demo-
rar algum tempo. Quem não fizer esta mudança atempa-
damente, no futuro poderá ter mais custos, pois não have-
rá tempo para preparar um plano de transição.
A transição de IPv4 para IPv6 é um processo complexo,
uma vez que envolve uma serie de mudanças na estrutura
da rede com o uso de novos endereços de IP. Para fazer
esta transição com sucesso é necessário escolher qual o
método de transição mais adequado para a empresa ou
organização de modo a fazer uma transição eficiente, com
foco nas vantagens do protocolo IPv6.
Palavras-chave - IPv4, IPv6, Transição
Abstract - This work will be shown the advantages of tech-
niques for a transition from IPv4 to IPv6 as an assessment
of their advantages and disadvantages. According to IANA
(Internet Assigned Numbers Authorithy) IPv4 addresses
are almost exhausted, and the transition to IPv6 is the only
solution to the continuing growth of the Internet.
However IPv4 is not compatible with IPv6 but, still there
are many IPv4 networks that use that protocol so, it is
necessary create a transition method and both protocols
work simultaneously until there is the possibility of mak-
ing a full transition to the IPv6 protocol. The transition
will have to be done this way so that the network can
communicate with both IPv4 and IPv6 networks.
It is important to realize that this change will not happen
overnight, and it's going to be a process that will take some
time. Those who do not make this change in time in the
future may have more costs because there will be no time
to prepare a transition plan.
The transition from IPv4 to IPv6 is a complex process,
since it involves a series of changes in the network struc-
ture with the use of new IP addresses. To do a successfully
transition is necessary choose the most appropriate meth-
od of transition for the company or organization to make
an efficient transition, focusing on IPv6 advantages.
Keywords Ipv4, IPv6, Transition
I. INTRODUÇÃO
Antes de iniciar este trabalho sobre transição entre redes
que utilizam o protocolo IPv4 (Internet Protocol Version 4)
para redes que utilizam o protocolo IPv6 (Internet Protocol
Version 6), é necessário relembrar alguns pontos sobre o fun-
cionamento das redes e, em especial, da Internet.
Uma rede pode ser definida como um conjunto de compu-
tadores e outros equipamentos interligados e capazes de co-
municar entre si utilizando um conjunto de regras, ou protoco-
los.
O IP (Internet Protocol), é um protocolo que foi projectado
para criar ligações entre diferentes redes, possibilitando a
comunicação entre dispositivos. O protocolo IP teve origem
no ano de 1970 pela ARPANET, esta rede foi sendo expandi-
da e interligada a outras formando em 1980 um vasto conjunto
que passou a ser conhecido por Internet.
O protocolo IP fornece um serviço que é usado por outros
protocolos de nível superior (camada 4 do modelo OSI), tais
como o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User
Datagram Protocol).
Cada dispositivo (o que inclui smartphones, e afins)
ligado à Internet possui um número de IP único, que serve
para identificar o computador na Internet.
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Actualmente a maior parte dos computadores utilizam o
protocolo IPv4 (Internet Protocol Version 4), mas este proto-
colo está a ficar esgotado e a falta de endereços IPv4 irá im-
plicar a mudança para um novo protocolo com mais capacida-
de de endereçamento.
Nos anos 90 foi criado o IPv6 que veio resolver vários
problemas do IPv4, entre eles a falta de endereços. A expecta-
tiva é que o IPv6 substitua gradualmente IPv4, de tal forma
que as duas versões possam coexistir durante o período de
transição.
Para acontecer uma passagem do protocolo IPv4 para o
protocolo IPv6 teremos de recorrer a métodos de transição que
funcionem com ambos os protocolos, já que vão continuar os
dois em funcionamento durante alguns anos. Alguns deles são:
Pilha dupla ou camada de IP dupla (Dual Stack);
Túneis IPv6 sobre IPv4 (Tunneling);
Tradução (Translation);
A utilização de cada um deles, ou eventualmente usar uma
combinação entre métodos, é um tema reconhecidamente
trabalhado em anteriores trabalhos científicos, com aplicação e
medição com métricas associadas. Neste sentido, esta investi-
gação ainda numa fase inicial, mais do que responder à ques-
pretende listar recomendações na utilização de cada método
pela comparação das suas implementações num determinado
ambiente, que possam servir de guião para futuras utilizações
dos mesmos.
II. ENQUADRAMENTO CONCEPTUAL
A. Revisão da literatura
Diversos autores (Amoss e Minoli, 2008; Blanchet, (2006;
Loshin, 2004) estudaram vários métodos de transição, mas ao
analisar trabalhos realizados na área e obras publicadas em
livros foi possível chegar à conclusão de que não há um méto-
do de transição ideal, e que tem de ser analisado cada caso
isoladamente. Visto cada caso ser um caso em que cada autor
tem o seu método de transição preferido o qual defende ser o
melhor em função de outros.
B. Protocolo IPv4 e IPv6
Protocolo IPv4
O IPv4 foi criado pela ARPANET (Advanced Research
And Projects Agency Network) e este protocolo funciona na
camada 3 do modelo OSI também conhecida por camada de
rede (Network) e utiliza endereços de 32 bits que são escritos
me forma de quatro octetos em base decimal separados por
pontos (exemplo: 192.168.2.128).
O espaço de endereçamento do IPv4 não é pequeno, visto
que existem 4 294 967 296 endereços que estão distribuídos
em 5 classes em que apenas 3 delas podem ser usadas:
Classe A - 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (prefixo 10/8)
Classe B - 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (prefixo 172.16/12)
Classe C - 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (prefixo
192.168/16)
Classe D 224.0.0.1 139.255.255.254 (reservados para
endereçamento Multicast)
Classe E 240.0.0.1 254.255.255.254 (reservados para uso
futuro/experimental)
Protocolo IPv6
O IPv6 foi criado nos anos 90, define-se como o protocolo
da nova geração para a Internet e foi criado para resolver o
problema que existia com o IPV4 que era a exaustão ou esgo-
tamento de endereços. O IPv6 é constituído por 128 bits em
vez dos 32 do IPv4 e destaca-se entre muitas outras coisas pela
eliminação do NAT.
A quantidade de endereços disponíveis pode chegar a
340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, o que
é um número absurdamente alto!
Os endereços passam a ser representados por números he-
xadecimais de 16 bits, e-
sentar as letras com maiúsculas ou minúsculas, e algumas
abreviações são possíveis, como a omissão de zeros à esquer-
da e a representação de um conjunto contínuo de zeros por
Os endereços IPv6 são escritos em oito grupos de quatro
dígitos hexadecimais (exemplo: 2001:0db8:85b3:1319:8c2e:
0370:7344).
C. Métodosde Transição
As transições de protocolos não são simples pois implicam
uma análise da situação no que toca a equipamentos, fazer
uma serie de estudos no que toca a endereçamento, disponibi-
lidade do ISP para fornecer um endereço IPv6, custos que a
transição venha a ter e no final fazer a respectiva transição.
Nesta fase de transição é necessário que ambos os protoco-
los funcionem de simultâneo, pois mesmo que dois nós este-
jam a funcionar com o protocolo IPv6 é necessário que haja
interoperabilidade com o protocolo IPv4 pois pode haver o
caso de algumas empresas ou organizações não terem proce-
dido à mudança e ser necessário comunicar também com es-
tas. Para que os protocolos IPv4 e IPv6 funcionem em simul-
tâneo existem vários mecanismos, entre os quais:
Pilha dupla ou camada de IP dupla (Dual Stack);
Túneis IPv6 sobre IPv4 (Tunneling);
Tradução (Translation);
Prevê-se que ambos os protocolos funcionem lado a lado du-
rante algum tempo, mas a médio ou longo prazo o IPv6 substi-
tuirá o IPv4.
o Pilha Dupla
Com uma configuração em pilha dupla (RFC 2893), os
protocolos IPv4 e o IPv6 são executados em simultâneo. O
IPv4 é usado para comunicar com redes em IPv4 e o IPv6 é
usado para se comunicar com redes em IPv6. As decisões
sobre o fluxo no nó são com base no cabeçalho IP para onde
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os pacotes são recebidos a partir das camadas mais baixas.
Quando implementado em hosts, switches e routers na rede,
estes também devem executar ambos os protocolos para que
possa haver comunicação.
Os tipos de endereço normalmente vêm das pesquisas de
DNS, a pilha adequada é escolhida em resposta dos tipos de
registo DNS.
Se a resposta DNS contém um endereço IPv4, então o nó
usará IPv4, onde irá ser retornado um registo tipo A.
Se a resposta DNS contém um endereço IPv6, em seguida,
o nó usará IPv6, onde irá ser retornado um registo tipo
AAAA.
O registo AAAA faz o mapeamento do nome de um host
para um endereço IPv6, sendo equivalente ao registo A do
IPv4.
Muitos sistemas operativos já funcionam em pilha dupla,
como por exemplo, Microsoft Windows XP® e seguintes e o
Windows Server® 2003 e seguintes já implementam o que é
chamado de próxima geração de Transmission Control Proto-
col / Internet Protocol (TCP / IP), que incorpora a arquitectura
pilha dupla.
Fig.1 Método de transição com pilha dupla
o Túneis
A técnica dos túneis é muitas vezes usada para sobrepor
um novo protocolo como o IPv6 sobre uma rede em IPv4, sem
necessidade de realizar qualquer mudança nos routers, encap-
sulando o conteúdo do pacote IPv6 num pacote IPv4, mas
também pode ser usada para encapsular pacotes IPv4 em IPv6,
este tipo de túneis irá ser usado numa fase mais avançada da
transição quando o protocolo IPv6 estiver implementado na
maior parte das redes.
ndependentemente do ponto de ent ada e de aída do tú-
nei , ambo o ponto têm de te um ende eço v4 e um
ende eço v6. im, em qualque ca o, o ponto de ent ada e
de aída do túnei têm de te up te v4 e v6.
Os túneis podem ser criados manualmente ou de forma au-
tomática, em que os que sejam criados de forma manual re-
querem intervenção nos dois extremos e requer ter total co-
nhecimento sobre a rede em questão. Os túneis manuais são
uma boa solução do ponto de vista de gestão em que sabe-se o
que está do outro lado do extremo.
Os túneis automáticos não precisam de grandes configura-
ções manuais e podem variar entre os mecanismos 6TO4
(RFC3056), ISATAP (RFC4214) e Teredo (RFC4380) e
Tunnel Broker (RFC3053).
Túneis Manuais - Um túnel configurado de forma ma-
nual é equivalente a uma ligação permanente entre dois
nós IPv6 através de um backbone IPv4, onde existe um
conhecimento prévio da rede e é pouco provável que
venha a haver alterações sem aviso prévio. Para túneis
manuais, os endereços IPv4 e IPv6 são configurados
manualmente no túnel de origem e o túnel de destino.
A determinação de quais os pacotes para túnel é feita
através de uma tabela de roteamento nas extremidades
do túnel.
Fig.2 Esquema de túnel manual
6TO4 - O mecanismo de transição 6to4 prevê a interli-
gação de redes em IPv6 através de túneis automáticos
em IPv4. A motivação para este método é permitir que
as redes em IPv6 consigam comunicar com outras re-
des em IPv6 através de uma rede em IPv4. O encapsu-
lamento automático, neste caso, é conseguido por meio
de um router, denominado Router 6to4, na fronteira do
domínio IPv6 e anexado ao IPv4. Cada router tem con-
figurado uma conexão à rede IPv4 e a capacidade para
criar de forma automática Túneis 6to4 em toda a rede
IPv4 para interligar à rede IPv6.
Fig.3 Esquema de túnel 6to4
ISATAP A principal função do ISATAP (Intra-Site
Automatic Tunnel Addressing Protocol) é permitir que
redes IPv4 comuniquem com redes IPv6 de forma au-
tomática através de um túnel. Embora o mecanismo de
encapsulamento ISATAP seja semelhante a outros tú-
neis automáticos, ISATAP foi projectado para o trans-
porte de pacotes IPv6 dentro de um local onde uma in-
fra-estrutura nativa IPv6 ainda não está disponível.
ISATAP é semelhante ao mecanismo de 6to4 na medi-
da em que utiliza o IPv4 como uma camada de ligação
dos nós IPv6, criando uma ligação virtual através da
rede IPv4. A principal diferença é que, ao contrário
6to4, ISATAP faz não assume uma infra-estrutura IPv4
multicast, o que torna-o ligeiramente mais complexo
que o mecanismo 6to4.
Fig.4 Esquema de túnel ISATAP
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Teredo Teredo é uma técnica de transição automática
que permite que nós localizados atrás de Network
Address Translations (NAT), obtenham conectividade
IPv6 utilizando túneis em IPv4, usando o protocolo
UDP. Existem dois elementos importantes no Teredo,
o Teredo Server e o Teredo Relay. A conexão é reali-
zada através de um Teredo Server, que a inicia após
determinar o tipo de NAT usado na rede do cliente. Em
seguida, caso o nó destino possua IPv6 nativo, um Te-
redo Relay é utilizado para criar uma interface entre o
cliente e o nó destino. A sua utilização não é recomen-
dada, dado que não é muito eficiente, tem alta taxa de
falhas e algumas considerações de segurança. Contudo,
é importante conhecê-la bem, já que está implementada
e é utilizada de forma automática em algumas versões
do Windows.
Fig.5 Esquema de túnel Teredo
Tunnel Broker - É um serviço que permite que dispo-
sitivos numa rede IPv6 e ou IPv4, obtenham conecti-
vidade por meio de um túnel com um serviço de
Tunnel Broker na Internet a uma rede em IPv6.
O Tunnel Broker tem uma forma de funcionamen-
to simples, semelhante ao 6to4, porém com algumas
diferenças. Primeiro tem de se registar num serviço
de Tunnel Broker e fazer as respectivas configurações
e após a instalação, de seguida o software liga-se
através de um Tunnel Setup Protocol ao Tunnel Bro-
ker, após a autenticação o túnel solicita um novo tú-
nel ao Tunnel Server e o utilizador consegue aceder a
qualquer rede em IPv6.
Existem três grandes fornecedores de serviços de
Tunnel Broker na Internet, sendo eles:
SixXS - http://www.sixxs.net
Hurricane Electric Tunnel - http://www.he.net
ou https://tunnelbroker.net/
Freenet6 - http://gogo6/Freenet6
Fig.6 Esquema de Tunnel Broker
o Tradução
Os mecanismos de tradução permitem que equipamentos
que usem IPv4 consigam comunicar com outros que usam
IPv6, e vice-versa por meio da conversão dos pacotes.
São normalmente utilizados para permitir que redes que uti-
lizam o protocolo IPv4 e que não possuam suporte para o pro-
tocolo IPv6 consigam comunicar entre si com recurso a um
mecanismo de tradução que irá fazer a transição de IPv6 para
IPv4 e vice-versa. Existem dois métodos de tradução com IPv6
que normalmente são utilizados, sendo eles o NAT-PT
(RFC2766) e o SIIT (RFC 2765).
O NAT-PT (Network Address Translation with Pro-
tocol Translation) é semelhante ao NAT do IPv4,
mas com tradução do protocolo, o que permite a co-
municação entre redes em IPv6 com IPv4. O NAT do
IPv4 traduz um endereço privado IPv4 num endereço
público o que permite comunicar com uma rede em
IPv4, já com o NAT-PT, a tradução é diferenteem
que um endereço em IPv6 pode comunicar com um
endereço em IPv4. O NAT-PT deve ser usado com o
DNS-Application Level Gateway (DNS-ALG), isto
porque o NAT-PT funciona apenas num só sentido
em que apenas é possível a comunicação no sentido
de IPv6 para IPv4, mas com o DNS-ALG é possível
configura-lo para que funcione de forma bidireccio-
nal. O NAP-PT devido aos inúmeros problemas, foi
tornado obsoleto pela RFC 4966 tendo passado a
O SIIT (Stateless IP/ICMP Translation Algorithm)
veio para substituir o NAT-PT visto este mecanismo
de tradução ter muitos problemas, a única diferença é
que pode ser usado para traduzir endereços IPv6 para
IPv4 e vice-versa.
Fig.7 Esquema do NAT-PT e SIIT
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III. METODOLOGIA
No sentido de propor recomendações na utilização de cada
método de transição de IPv4 para IPv6, a abordagem inicial
será quantitativa, pois o foco está na recolha de factos e no
estudo da relação entre eles.
Prevendo-se como resultado desta abordagem inicial, um
mapa comparativo dos principais mecanismos de transição,
realçando pontos fortes e fracos de cada método, usaremos
uma abordagem qualitativa para analisar os dados recolhidos e
propor as recomendações necessárias na utilização de cada
um.
A investigação usa por isso uma abordagem mista, na qual
usaremos procedimentos simultâneos, convergindo dados
quantitativos e qualitativos, com o fim de fornecer uma análise
abrangente do problema em pesquisa. Pretendemos recolher
dados, numa primeira fase de forma quantitativa onde o ins-
trumento é a utilização de métricas para aferir dos pontos
fortes e fracos de cada método, numa segunda fase de forma
qualitativa, onde o instrumento é um questionário, que acom-
panha o mapa de resultados da fase anterior (Creswell 2003).
Os resultados desta pesquisa serão os resultados da compa-
ração dos principais mecanismos de transição, com posterior
comparação dos prós e contras, para propor com base na análi-
se qualitativa, recomendações na utilização de cada método,
sempre tendo em conta a realidade da empresa ou organiza-
ção, já que não existe uma melhor solução, nem o processo de
transição deve ser específico para cada caso.
Neste sentido, e dada a revisão de literatura feita, para fa-
zer uma avaliação de todos os métodos de transição foi utili-
zado o software GNS3 para testar os 3 métodos de transição
de IPv4 para IPv6 (Pilha Dupla, Túneis e Tradução).
Tanto os métodos de transição de pilha dupla, túneis e tra-
dução, são boas formas de fazer uma transição suave, mas é
importante ter a noção que cada caso é um caso.
À primeira vista o método de pilha dupla seria a melhor op-
ção isto porque funciona com os dois protocolos em simultâ-
neo, mas tem algumas desvantagens como por exemplo o in-
vestimento para atualizar os equipamentos e adquirir novos
caso seja necessário. Tendo em conta os tempos de crise que
vivemos em muitas empresas este investimento apenas será
possível caso não haja outra alternativa.
Para empresas ou organizações que não possuam nenhum
endereço de IPv4 publico e apenas possuam um endereço IPv6
(Como é o caso da Asia onde já não existem endereços IPv4
públicos) as técnicas de tradução e túneis são as únicas solu-
ções para comunicar. Estas duas técnicas têm uma clara des-
vantagem em relação à técnica de pilha dupla que é o atraso
provocado na rede pelo encapsulamento dos pacotes e pela
tradução.
Outro caso onde a tradução pode ser útil é caso seja preten-
dido implementar uma transição de IPv4 para IPv6, mas é
impossível faze-la quer seja por causa de routers mais antigos
que não têm memória suficiente ou software compatível para
funcionar com as últimas tecnologias, como por exemplo IPv6
a tradução é a solução ideal para este tipo de casos.
Com base nas informações a partir da revisão de literatura,
testes e pesquisa, foi apresentada uma visão geral de alguns
métodos de transição. Cada técnica possui atributos individuais
e desempenha um papel importante no processo de transição
Abaixo está a tabela que contem as vantagens e desvanta-
gens para os três principais métodos de transição.
Vantagens Desvantagens
Pilha
Dupla
- Fácil de imple-
mentar;
- Redes podem
comunicar com
redes IPv4 e IPv6
directamente;
- Mais rápido que
os métodos de tran-
sição de tradução e
túneis, pois os pa-
cotes são transferi-
dos directamente;
- Duas tabelas de rotea-
mento, o que irá consu-
mir mais memória nos
routers e computadores;
- Pode requerer algum
investimento caso os
equipamentos existentes
não suportem o IPv6;
- Precisa de update do
servidor de DNS;
- Políticas de segurança e
de firewall têm de ser
para os protocolos IPv4 e
IPv6;
Túneis
- Basta configurar
os endpoints;
- Não necessita de
gestão adicional;
- Os pacotes são encapsu-
lados, o que irá causar
lentidão e atrasos na
entrega;
- Maior utilização do
CPU, pois o processo de
encapsulamento gera
mais esforço no CPU;
Tradução
- Permite que redes
em IPv4 comuni-
quem com redes
IPv6 e vice-versa
sem update dos
equipamentos;
- Resolve facilmen-
te o problema da
incompatibilidade
dos protocolos;
- Os pacotes precisam de
ser traduzidos, o que
causará lentidão e atrasos
na entrega;
- Redução da largura de
banda de rede, visto estar
a ser utilizada para tra-
duzir o protocolo;
Este exemplo é ilustrativo do trabalho que se pretende fa-
zer, onde numa fase posterior à identificação de vantagens e
desvantagens, se propõe recomendações na utilização de cada
método, por exemplo na implementação de processos de co-
municação de dados de suporte numa organização ou mesmo
num sector do mercado.
IV. CONCLUSÃO
Com o esgotamento dos endereços IPv4 é imperativo fazer
uma transição das redes existentes para um novo protocolo, o
IPv6, e para esse mesmo efeito existe um vasto conjunto de
ferramentas de transição disponíveis em que cada uma delas
tem as suas vantagens e desvantagens mas, não existe uma
única melhor solução. O plano de transição é específico para
cada caso.
Começamos por abordar os protocolos IPv4 e IPv6 e de-
pois de uma forma um pouco mais detalhada alguns dos me-
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canismos de transição do protocolo IPv4 para o protocolo IPv6
e vice-versa. Com a exposição de um exemplo, podemos ob-
servar algumas vantagens e desvantagens de cada um deles.
A investigação segue no sentido de implementar/testar os
métodos de transição num determinado ambiente, no sentido
de recomendar a utilização de cada um de forma mais adequa-
da, quer tendo em conta os requisitos de negócio, quer os de
tecnologias de informação.
As organizações poderão ter um guia para a decisão de uti-
lizar um ou mais métodos na eventualidade de estrategicamen-
te estar definida a migração dos seus sistemas de comunica-
ções de IPv4 para IPv6.
V. LIMITAÇÕES E TRABALHO FUTURO
Ficaram por discutir no presente trabalho os protocolos as-
sociados ao IPv6 tais como o DHCPv6, ICMPv6, os tipos de
endereçamento IPv6 e os protocolos de roteamento para IPv6.
De igual modo ficaram por abordar as ameaças de segu-
rança que possam vir associadas ao uso do IPv6 ficando para
trabalho futuro um estudo sobre a segurança no protocolo IPv6
e a sua transição de IPv4 para IPv6 e todos os problemas de
segurança que poderão vir a acontecer visto que os problemas
de segurança que existem no IPv4 também existem no IPv6 e
ainda as novas vulnerabilidades exclusivas do IPv6.
Outro possível tema para uma futura investigação é um es-
tudo sobre o IPv6 em redes móveis.
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