IPv6 é a sigla para Internet Protocol version 6. Também conhecido como Ipng (Internet Protocol Next Generation), trata-se da evolução do IPv4, a versão em uso atualmente. O IPv6 é fruto da necessidade de mudanças na internet. O IPv4 permite que até 4.294.967.296 de endereços IP estejam em uso. O grande problema é que o número de sites e o número de usuários da internet crescem constantemente, no mundo todo. Como é impossível usar um mesmo IP simultaneamente na internet, é necessário que cada usuário, cada site ou cada serviço tenha um endereço IP exclusivo. Com o crescimento da necessidade de uso do IP, a internet chegará a um ponto onde não vai sobrar mais IPs. Todos estarão em uso.

O IPv6 é uma solução para este problema e também é provido de novos recursos, tais como o suporte a novas tecnologias de rede (ATM, Gigabit Ethernet, entre outros). Mas como o IPv6 consegue solucionar o problema da limitação de IPs atual? O IPv4 (relembrando, o IP que usamos hoje) é uma combinação de 32 bits. O IPv6 é uma implementação de 128 bits, o que eleva extraordinariamente o número de endereços IP disponíveis.

Os endereços do IPv6

Como já é de se supor, as mudanças no sistema de endereçamento é uma das inovações mais importantes do IPv6. Como já dito, este passa a ser de 128 bits (contra os 32 bits do IPv4). Teoricamente, o número de endereços pode chegar a 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, um valor absurdamente alto.

Graças a isso, determinados equipamentos poderão ter mais de um IP. Assim, será possível fazer com que certos serviços sejam executados simultaneamente numa mesma máquina e para cada um haverá uma conexão exclusiva.

Para o uso de mais de um IP em um mesmo dispositivo, foram criados os seguintes esquemas:

Unicast: neste esquema, um determinado dispositivo pode ter mais de um endereço. Para tanto, tais endereços são divididos em grupos;

Multicast: neste esquema, um único dispositivo consegue identificar várias interfaces na rede, permitindo o envio individual de pacotes;

Anycast: este tipo é uma variação do multicast, onde o endereço IP pode estar atribuído a mais de uma interface, ao invés de uma individual.

O endereço IP da versão 6 é composto por grupos de 16 bits em formato hexadecimal e separados por 2 pontos (:). Assim, o IP do InfoWester pode ser, por exemplo, fe80:0000:0000:0000:2601:97ff:fefe:9ced. Mas é importante salientar que é possível usar endereços compactados, ou seja, na prática, menores.

O cabeçalho do IPv6

O endereço IP possui um cabeçalho com várias informações essenciais para a troca de informações entre sistemas e computadores. No IPv6, o cabeçalho sofre alterações. A principais é seu tamanho, que passa a ser de 320 bits, o dobro do IPv4. Além disso, alguns campos do cabeçalho foram retirados, enquanto outros se tornaram opcionais.

De maneira geral, o cabeçalho ficou mais simples e essa mudança não serve somente para adaptar-se aos novos padrões do IPv6, mas também para permitir que os roteadores não tenham que processar determinadas informações do cabeçalho. Como conseqüência, a transmissão se torna mais eficiente.

O principal fator que impulsiona a implantação do IPv6 é a necessidade. Ele é necessário na infraestrutura da Internet. É uma questão de continuidade de negócios, para provedores e uma série de outras empresas e instituições.

Novidades nas especificações do IPv6

• Espaço de Endereçamento. Os endereços IPv6 têm um tamanho de 128 bits
• Autoconfiguração de endereço. Suporte para atribuição automática de endereços numa rede IPv6, podendo ser omitido o servidor de DHCP a que estamos habituados no IPv4
• Endereçamento hierárquico. Simplifica as tabelas de encaminhamento dos roteadores da rede, diminuindo assim a carga de processamento dos mesmos
• Formato do cabeçalho. Totalmente remodelados em relação ao IPv4
• Cabeçalhos de extensão. Opção para guardar informação adicional
• Suporte a qualidade diferenciada. Aplicações de áudio e vídeo passam a estabelecer conexões apropriadas tendo em conta as suas exigências em termos de qualidade de serviço (QoS)
• Capacidade de extensão. Permite adicionar novas especificações de forma simples
• Encriptação. Diversas extensões no IPv6 permitem, à partida, o suporte para opções de segurança como autenticação, integridade e confidencialidade dos dados.

Formato do datagrama IPv6

Um datagrama IPv6 é constituído por um cabeçalho base, ilustrado na figura que se segue, seguido de zero ou mais cabeçalhos de extensão, seguidos depois pelo bloco de dados.

Formato do cabeçalho base do datagrama IPv6:

• Tem menos informação que o cabeçalho do IPv4. Por exemplo, o checksum será removido do cabeçalho, que nesta versão considera-se que o controle de erros das camadas inferiores é confiável
• O campo Traffic Class é usado para assinalar a classe de serviço a que o pacote pertence, permitindo assim dar diferentes tratamentos a pacotes provenientes de aplicações com exigências distintas. Este campo serve de base para o funcionamento do mecanismo de qualidade de serviço (QoS) na rede
• O campo Flow Label é usado com novas aplicações que necessitem de bom desempenho. Permite associar datagramas que fazem parte da comunicação entre duas aplicações. Usados para enviar datagramas ao longo de um caminho pré-definido
• O campo Payload Length representa, como o nome indica, o volume de dados em bytes que pacote transporta
• O campo Next Header aponta para o primeiro header de extensão. Usado para especificar o tipo de informação que está a seguir ao cabeçalho corrente
• O campo Hop Limit tem o número de hops transmitidos antes de descartar o datagrama, ou seja, este campo indica o número máximo de saltos (passagem por encaminhadores) que o datagrama pode dar, antes de ser descartado, semelhante ao TTL do IPv4.

Fragmentação e determinação do percurso

No IPv6 o responsável pela fragmentação é o host que envia o datagrama, e não os roteadores intermédios como no caso do IPv4. No IPv6, os roteadores intermédios descartam os datagramas maiores que o MTU da rede. O MTU será o MTU máximo suportado pelas diferentes redes entre a origem e o destino. Para isso o host envia pacotes ICMP de vários tamanhos; quando um pacote chega ao host destino, todos os dados a serem transmitidos são fragmentados no tamanho deste pacote que alcançou o destino.

O processo de descoberta do MTU tem que ser dinâmico, porque o percurso pode ser alterado durante a transmissão dos datagramas.

No IPv6, um prefixo não fragmentável do datagrama original é copiado para cada fragmento. A informação de fragmentação é guardada num cabeçalho de extensão separado. Cada fragmento é iniciado por uma componente não fragmentável seguida de um cabeçalho do fragmento.

Múltiplos cabeçalhos

Uma das novidades do IPv6, é a possibilidade de utilização de múltiplos cabeçalhos encadeados. Estes cabeçalhos extras permitem uma maior eficiência, devido a que o tamanho do cabeçalho pode ser ajustado às necessidades. Também permite uma maior flexibilidade, porque podem ser sempre adicionados novos cabeçalhos para satisfazer novas especificações.

As especificações atuais recomendam a seguinte ordem:

1. IPv6
2. Hop-By-Hop Options Header
3. Destination Option Header
4. Routing Header
5. Fragment Header
6. Authentication Security Payload Header
7. Destination Options Header
8. Upper-Layer Header

Endereçamento

O endereçamento no IPv6 é de 128 bits, e inclui prefixo de rede e sufixo de host. No entanto, não existem classes de endereços, como acontece no IPv4. Assim, a fronteira do prefixo e do sufixo pode ser em qualquer posição do endereço.

Um endereço padrão IPv6 deve ser formado por um campo provider ID, subscribe ID, subnet ID e node ID. O node ID (ou identificador de interface) deve ter 64bits, e pode ser formado a partir do endereço físico (MAC) no formato EUI 64.

Os endereços IPv6 são normalmente escritos como oito grupos de 4 dígitos hexadecimais. Por exemplo:

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

Se um grupo de vários dígitos seguidos for 0000, pode ser omitido. Por exemplo:

2001:0db8:85a3:0000:0000:0000:0000:7344

é o mesmo endereço IPv6 que:

2001:0db8:85a3::7344

Existem no IPv6 tipos especiais de endereços:

• unicast - cada endereço corresponde a uma interface (dispositivo)
• multicast - cada endereço corresponde a múltiplas interfaces. É enviada uma cópia para cada interface
• anycast - corresponde a múltiplas interfaces que partilham um prefixo comum. Um datagrama é enviado para um dos dispositivos, por exemplo, o mais próximo.

Com o IPv6 todas as redes locais devem ter prefixos /64. Isso é necessário para o funcionamento da autoconfiguração e outras funcionalidades.

Usuários de qualquer tipo receberão de seus provedores redes /48, ou seja, terão a seu dispor uma quantidade suficiente de IPs para configurar aproximadamente 65 mil redes, cada uma com 2^64 endereços. É preciso notar, no entanto, que alguns provedores cogitam entregar aos usuários domésticos redes com tamanho /56, permitindo sua divisão em apenas 256 redes /64.

Estruturas de endereços de transição

Os endereços IPv6 podem ser compatíveis com IPv4 , podendo o primeiro conter endereços IPv4.

Os 128 bits do IPv6 ficam assim divididos:

• campo de 80 bits colocado a '0' (zero)
• campo de 16 bits colocado a '0' (zero)
• endereço IPv4 de 32 bits

Endereços IPv6 compatíveis com IPv4:

::

Os endereços IPv6 podem ser mapeados para IPv4 e são concebidos para roteadores que suportem os dois protocolos, permitindo que nós IPv4 façam um "túnel" através de uma estrutura IPv6. Ao contrário dos anteriores, estes endereços são automaticamente construídos pelos roteadores que suportam ambos os protocolos.

Os 128 bits do IPv6 ficam assim divididos:

• campo de 80 bits colocado a '0' (zero)
• campo de 16 bits colocado a 'F'
• endereço IPv4 de 32 bits

Endereços IPv6 mapeados para IPv4:

::FFFF:

Outras estruturas de endereços IPv6

Existem outras estruturas de endereços IPv6:

• Endereços de ISP - formato projetado para permitir a conexão à Internet por utilizadores individuais de um ISP
• Endereços de Site - para utilização numa Rede Local. - FONTE: "Infowester e Wikipedia".