Artigo sobre IPv6

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Artigo Ipv6 do curso de Comunicação de dados da Faciplac - Faculdades Integradas da União Educacional do Planalto Central. 
Gama, DF- 1º semestre de 2017
IPv6 – Protocolo de Internet versão 6
IPv6 - Internet Protocol version 6
Pablo Rafael Oliveira de Araújo
FACIPLAC - Faculdades Integradas da União Educacional do Planalto Central
rafanet.live@gmail.com
Resumo 
O número de dispositivos conectados a internet vem aumentando a cada dia, as pessoas estão mais conectadas e o crescimento da internet das coisas está se tornando realidade no nosso dia-a-dia. Cada dispositivo conectado a internet possui uma identidade, também chamada de IP em sua versão 4, o número de endereços que lhe foi atribuído chegou ao seu limite, sendo adotado algumas técnicas de uso até que seu sucessor IPv6 que possui um número maior de endereços, possa ser implantado nos diversos tipos de dispositivos. O presente artigo visa informar o leitor a respeito da evolução do protocolo IP em sua versão 6, mostrando suas características, implantação e motivo pelo qual o IPv6 pode ser a solução para o esgotamento de endereços IPv4.
Palavras chave: IPv6, Esgotamento de IP, IPv4.
Abstract 
The number of devices connected to the internet is increasing every day, people are more connected and the growth of the internet of things is becoming a reality in our daily lives. Each device connected to the Internet has an identity, also called TCP/IP protocol in its version 4, the number of addresses assigned to it has reached its limit, being adopted some techniques of use until its successor IPv6 that has a greater number of addresses be implemented in the diverse types of devices. This article aims to inform the reader about the evolution of the Internet Protocol in your version 6, showing its features, deployment and why IPv6 is the solution to the IPv4 address exhaustion.
Key words: IPv6, Exhaustion of IPv4, IPv4.
Introdução
No ano de 1966 a Agência de Pesquisas e de Projetos Avançados (ARPA Advanced Research Projects Agency) do Departamento de Defesa do governo dos Estados Unidos, iniciou um projeto para estabelecer comunicação entre computadores, projeto esse que visou criar uma arquitetura de rede para manter sólida a comunicação nos centros militares e de pesquisas, mesmo depois de um ataque a uma de suas centrais, essa rede deveria ser uma rede auto configurável e robusta.
Batizada de ARPANET, a rede de comunicação da ARPA utilizava no início vários protocolos para a comunicação entre as redes de computadores, possuindo assim vários problemas de comunicação e compatibilidade, em 1983 com o esgotamento de número de hosts a ARPANET começou a utilizar o modelo de referência TCP/IP que faz a junção dos Protocolos de Controle de Transmissão (TCP - Transmission Control Protocol) e de Internet (IP - Internet Protocol) 	seguindo o modelo de referência ISO/OSI o TCP/IP trabalha com um conjunto de protocolos em sua pilha, possui 4 camadas sendo elas: camada de aplicação, transporte, internet e acesso a rede.
O Protocolo IP funciona como uma identidade para que dispositivos se conectem a internet. O principal objetivo do protocolo IP é estabelecer a comunicação na rede, endereçando e encaminhando pacotes que são divididos em duas partes: o cabeçalho que contém informações do destinatário, e o dado que são as informações que serão transmitidas, encapsulados os pacotes forma o que é nomeado de datagrama. 
O protocolo IP foi divida em várias versões a versão atual é a 4 que já alcançou seu limite de endereços IPs, a implementação de uma nova versão nomeada de IPv6 é uma proposta que veio para suprir a carência de endereços e oferecer soluções para problemas apresentados pelo seu antecessor.
Esgotamento dos Endereços IPv4
Em sua versão atual o IPv4 possui um tamanho de 4 sequência de 8 bits total de 32 bits tendo como tamanho 4.294.967.296 IP disponíveis para uso, mas sua distribuição é feita em classes sendo elas A, B, C e as D multicasts e E multicast reservado. A classe A pode possuir 126 redes e 16.777.216 hosts e cada um desses IP que são distribuídos tem que começar com um número fixo e os três últimos com números variáveis, o problema é que uma grande parte dos endereços da classe A é ocupado por grandes empresas como IBM, Apple, Departamento de Defesa americano e outras empresas. Não somente a má distribuição é uma das causas do esgotamento do endereço de IPv4, em 1997 já possuía 26.053.000 hosts ocupados, com o crescimento da internet, surgimento de novas tecnologias e dispositivos esse número foi cada vez aumentando, chegando ao seu esgotamento total.
	Data
	Hosts
	Domínios
	1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
	213
235
562
1.024
1.961
5.089
28.174
56.000
159.000
313.000
617.000
1.136.000
2.056.000
3.212.000
8.200.000
16.729.000
26.053.000
	-
-
-
-
-
-
-
1.280
4.800
9.300
18.000
17.000
26.000
46.000
120.000
488.000
1.301.000
Tabela 1 - Crescimento de hosts e domínios até 1997.
Fonte: NIC.BR disponivel em: http://ipv6.br/media/arquivo/ipv6/file/48/IPv6-apostila.pdf
A solução para a escassez de endereços IP foi a utilização do DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) que faz a distribuição automática de endereços IP aos dispositivos que estão conectados em uma determinada rede e o NAT (Network Address Translation) fazendo com que vários hosts possam acessar a internet através de um único endereço IP, o NAT realiza uma tradução em um determinado endereço privado de uma rede local tornando-o público, assim o dispositivo acessa a internet. Apesar de ser uma solução muito utilizada ainda o NAT possui vários problemas dentre eles a segurança e escalabilidade. Para Tanenbaum (2011, p.284) “O NAT viola o modelo arquitetônico do IP, que estabelece que todo endereço IP identifica de forma exclusiva uma única máquina em todo o mundo. Toda a estrutura de software da Internet se baseia nesse fato.” Demorará para que o NAT entre em desuso mesmo depois da implantação total do IPv6, pois é muito utilizado no mundo corporativo para suprir a carência de IPs.
O Protocolo de Internet versão 6
O IP versão 5 foi um protocolo experimental para tráfego de streaming (voz e vídeo), a quinta versão do protocolo de internet não foi muito utilizada, mas foi nomeado IPv5 o próximo protocolo viria ser a versão 6, no caso IPv6. Definida na RFC 2460 e desenvolvido pela Internet Engineering Task Force, o IPv6 possui tamanho de endereços de 128 bits e é hexadecimal, um número aproximado de 340 sextilhões de endereços sendo essa a primeira diferença em relação ao IPv4. O número de endereçamentos IP proposto pelo IPv6 segue o conceito do protocolo IP, de que cada máquina possua sua identidade única e exclusiva, o número é satisfatório para a grande quantidade de dispositivos em uso. 
Em relação a segurança o suporte ao Protocolo de Segurança IP o IPSec tornou-se obrigatório, possui também um suporte nativo de criptografia, sem contar que ficará mais demorado para realizar um ataque scanning, já que o número de endereçamento é gigantesco e alguns tipos de ataque são impraticáveis com o Ipv6; mas não torna o IPv6 100% seguro ao ponto de deixar outros recursos utilizados para a proteção dos dados, pois, algumas implementações não oferece suporte para o IPSec e assim como toda tecnologia à medida que o seu uso aumente pode ser encontrado novas brechas na segurança e novas ameaças.
Hoje vivemos uma grande revolução de conteúdo multimídia, no IPv4 era utilizado o broadcast para a transmissão de pacotes, com a implementação do IPv6 a função do broadcast passou a ser de responsabilidade do multicast, pois ele envia os pacotes para determinados grupos abrindo espaços na rede que poderiam está ocupados.
Datagrama IPv6
O datagrama do IPv6 foi totalmente simplificado a nova implementação de cabeçalho do IPv6 foi desenvolvida como objetivo de tornar mais simples e mais eficiente o processamento dos pacotes, com a implementação da versão 6 alguns campos foram excluídos, ficando apenas oito e seu tamanho fixo de 40 Bytes; como o tamanho do IPv6 já estava definido o campo “Total Length” que equivale ao tamanho do cabeçalho tornou-se inutilizado, mesmo com 128 bits de endereçamento usando as técnicas que foram adotadas o tamanho total do cabeçalho IPv6 tem apenas duas vezes o tamanho do seu antecessor IPv4.
 
Figura 1 - Diferenças entre cabeçalhos IPv4 e IPv6.
Fonte: CISCO, disponível em: http://www.cisco.com/c/dam/en/us/td/i/300001-400000/330001-340000/330001-331000/330521.tif/_jcr_content/renditions/330521.jpg
Alguns dos campos que foram excluídos no cabeçalho IPv4, podem ainda ser usados seguindo o conceito introduzido como cabeçalho de extensão, no total possui seis tipos de cabeçalhos sendo eles: Hop-by-Hop Options, Destination Options, Routing, Fragmentation, Authentication Header e Encapsulating Security Payload; Para Tanenbaum (2011, p.288) “Esses cabeçalhos podem ser criados com a finalidade de oferecer informações extras, desde que elas sejam codificadas de maneira eficiente.” Quando um mesmo pacote possui diversos cabeçalhos de extensão forma uma cadeia de cabeçalhos, que na verdade são vários cabeçalhos de extensão em série. 
Implantação do IPv6
A implementação do protocolo IPv6 ainda passa por grandes desafios, algumas das grandes empresas já estão adotando o protocolo, mas outras ainda estão engatinhando, pois com a migração mudará também os números de IPs correspondentes às máquinas, sites, base de dados, dependendo do caso até podendo ter que realizar mudanças na infraestrutura para que todos estejam aptos a receberem os novos endereços IPs. Talvez o maior problema que possa atrasar o processo de implementação seja a utilização de recursos que foram adotados para ajudar na escassez do IPv4 como NAT e o DHCP, esses recursos ainda são úteis em muitas dispositivos e essenciais para seu funcionamento.
Mesmo com vários impedimentos atrasando o crescimento do IPv6, as novas tecnologias estão saindo do mercado já com o IPv6 nativo o que facilita o seu crescimento, o número de acesso a internet com endereços IPv6 também vem aumentando, grandes empresas fornecedora de serviços já oferecem suporte ao novo protocolo, com o surgimento de novas tecnologias como a internet das coisas e o aumento de pessoas acessando a internet esse número tende a crescer.
Grafico 1 - Usuários que acessam a Google utilizando o IPv6 até 2 de junho de 2017
Fonte: Google Ipv6, disponível em: https://www.google.com/intl/pt-BR/ipv6/statistics.html
Todo o processo de implementação do IPv6 deve ser feito em conjunto, para que o usuário final não seja prejudicado com a implantação, um dos fatores que pode ajudar é tornar a nova versão do endereço IP compatível com a antiga para evitar problemas futuros, alguns dispositivos já possuem esse recurso; a adoção do endereço IPv6 em sua totalidade será um grande salto na evolução da internet.
Conclusão
O modelo TCP/IP foi fundamental para a propagação da internet que a cada dia tem provocado grandes mudanças na sociedade, assim como nas novas tecnologias que precisam ser adaptadas para suprir a necessidade desse grande número de acesso, a identidade assim como no mundo real deve ser única, por isso é essencial a implantação de um número maior de endereços IPs, a longo prazo a utilização do IPv6 é uma solução que atende aos problemas propostos.
Apesar de vários problemas que vem enfrentado com a implantação e aceitação, o IPv6 é fundamental para o desenvolvimento da internet; os novos dispositivos estão surgindo cada vez mais inteligentes e conectados, não há dúvidas que a requisição por número IPs irá aumentar ao longo dos anos, por isso é importante sua implementação total para que haja mais transparência e eficácia no processamento das informações.
Referências
CEPTRO.br, Curso básico de Ipv6. Disponível em: http://ipv6.br/media/arquivo/ipv6/file/48/IPv6-apostila.pdf. Acessado em: 29 de Maio de 2017.
MORIMOTO, C. E. Redes: Guia Prático – 2° Ed., Editora Sulina, São Paulo, 2004.
IBM Knowledge center. Comparison of IPv4 and IPv6. Disponível em: https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/ssw_i5_54/rzai2/rzai2compipv4ipv6.htm. Acesso em: 1 de Junho de 2017.
IPV6.BR, Cabeçalho. Disponível em: http://ipv6.br/post/cabecalho/ Acesso em: 1 de junho de 2017.
TANENBAUM, A. S. – Redes de Computadores – 5ª Ed., Editora Person,São Paulo, 2011.
TELECO, Redes Ipv6: Desafios para implementação. Disponível em: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialipv6seg/pagina_4.asp. Acessado em: 1 de Junho de 2017.
VERA M. e JORGE C. Introdução ao Multicast. Disponível em: http://www.ipg.pt/user/~sduarte/rc/trabalhos/Multicast/Multicast.htm. Acesso em: 1 de junho de 2017.
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