O que há de errado com o IPv4 e por que estamos nos mudando para IPv6

Nos últimos 10 anos, este foi o ano em que IPv6 ficará amplo. Ainda não aconteceu. Consequentemente, há pouco conhecimento generalizado do que é IPv6, como usá -lo ou por que é inevitável.

O que há de errado com IPv4?

Nós estamos usando IPv4 Desde que a RFC 791 foi publicada em 1981. Na época, os computadores eram grandes, caros e raros. IPv4 tinha provisão para 4 bilhões de IP endereços, que pareciam um número enorme em comparação com o número de computadores. Infelizmente, os endereços IP não são usados, consequentemente. Existem lacunas no endereço. Por exemplo, uma empresa pode ter um espaço de endereço de 254 (2^8-2) endereços, e use apenas 25 deles. Os 229 restantes são reservados para expansão futura. Esses endereços não podem ser usados ​​por mais ninguém, devido à maneira como as redes rootam o tráfego. Consequentemente, o que parecia um grande número em 1981 é realmente um pequeno número em 2014.

A Força -Tarefa de Engenharia da Internet (IETF) reconheceu esse problema no início dos anos 90 e criou duas soluções: roteador de domínio da Internet sem classe (Cidr) e endereços IP privados. Antes da invenção do CIDR, você pode obter um dos três tamanhos de rede: 24 bits (16.777.214 endereços), 20 bits (1.048.574 endereços) e 16 bits (65.534 endereços). Depois que o CIDR foi inventado, foi possível dividir redes em sub -redes.

Então, por exemplo, se você precisar 5 IP endereços, seu ISP lhe daria uma rede com um tamanho de 3 bits que lhe dariam 6 IP endereços. Para que isso permitiria que seu ISP use endereços com mais eficiência. Endereços IP privados permitem criar uma rede em que cada máquina na rede possa se conectar facilmente a outra máquina na Internet, mas onde é muito difícil para uma máquina na Internet conectar -se à sua máquina. Sua rede é privada, escondida. Sua rede pode ser muito grande, 16.777.214 endereços, e você pode subnet sua rede privada em redes menores, para que você possa gerenciar seus próprios endereços facilmente.

Você provavelmente está usando um endereço privado agora. Verifique seu próprio endereço IP: se estiver no intervalo de 10.0.0.0 - 10.255.255.255 ou 172.16.0.0 - 172.31.255.255 ou 192.168.0.0 - 192.168.255.255, Então você está usando um endereço IP privado. Essas duas soluções ajudaram a impedir o desastre, mas eram medidas de stoptap e agora a hora do acerto de contas está sobre nós.

Outro problema com IPv4 é que o cabeçalho IPv4 era de comprimento variável. Isso foi aceitável quando o roteamento foi feito pelo software. Mas agora os roteadores são construídos com hardware e o processamento dos cabeçalhos de comprimento variável em hardware é difícil. Os grandes roteadores que permitem que os pacotes passem por todo o mundo estão tendo problemas para lidar com a carga. Claramente, era necessário um novo esquema com cabeçalhos de comprimento fixo.

Ainda outro problema com IPv4 é que, quando os endereços foram alocados, a Internet era uma invenção americana. Endereços IP para o resto do mundo são fragmentados. Era necessário um esquema para permitir que os endereços fossem agregados um pouco pela geografia para que as tabelas de roteamento pudessem ser reduzidas.

Outro problema com o IPv4, e isso pode parecer surpreendente, é que é difícil de configurar e difícil de mudar. Isso pode não ser aparente para você, porque seu roteador cuida de todos esses detalhes para você. Mas os problemas para o seu ISP os deixam loucos.
Todos esses problemas foram considerados na próxima versão da Internet.

Sobre IPv6 e seus recursos

O IETF revelou a próxima geração de IP em dezembro de 1995. A nova versão foi chamada IPv6 porque o número 5 foi alocado para outra coisa por engano. Algumas das características do IPv6 incluídas.

1. Endereços de 128 bits (3.402823669 × 10³⁸ endereços)
2. Um esquema para endereços de agregação logicamente
3. Cabeçalhos de comprimento fixo
4. Um protocolo para configurar e reconfigurar automaticamente sua rede.

Vejamos esses recursos um por um:

Endereços

A primeira coisa que todo mundo percebe sobre IPv6 é que o número de endereços é enorme. Por que tantos? A resposta é que os designers estavam preocupados com a organização ineficiente dos endereços, para que haja tantos endereços disponíveis que pudéssemos alocar ineficientemente para alcançar outros objetivos. Então, se você deseja construir sua própria rede IPv6, é provável que seu ISP lhe dê uma rede de 64 bits (1.844674407 × 10¹⁹ Endereços) e permita que você sub -rede esse espaço para o conteúdo do seu coração.

Agregação

Com tantos endereços a serem usados, o espaço de endereço pode ser alocado escassamente para rotear pacotes com eficiência. Então, seu ISP obtém um espaço de rede de 80 bits. Desses 80 bits, 16 deles são para as sub -redes ISPs e 64 bits são para as redes do cliente. Portanto, o ISP pode ter 65.534 redes.

No entanto, esse endereço de alocação não é lançado em pedra e, se o ISP quiser mais redes menores, pode fazer isso (embora provavelmente o ISP provavelmente simplesmente peça outro espaço de 80 bits). Os 48 bits superiores são divididos ainda mais, de modo que os ISPs que são “fechar”Um do outro tem abordagens de rede semelhantes, para permitir que as redes sejam agregadas nas tabelas de roteamento.

Cabeçalhos de comprimento fixo

Um IPv4 Cabeçalho tem um comprimento variável. Um IPv6 O cabeçalho sempre tem um comprimento fixo de 40 bytes. No IPv4, as opções extras fizeram com que o cabeçalho aumentasse de tamanho. No IPv6, se forem necessárias informações adicionais, que informações adicionais são armazenadas em cabeçalhos de extensão, que seguem o cabeçalho IPv6 e geralmente não são processados ​​pelos roteadores, mas pelo software no destino.

Um dos campos no cabeçalho IPv6 é o fluxo. Um fluxo é um 20 bits Número que é criado pseudo-aleatomia e facilita para os roteadores rotear pacotes. Se um pacote tiver um fluxo, o roteador poderá usar esse número de fluxo como um índice em uma tabela, que é rápida, em vez de uma pesquisa de tabela, que é lenta. Este recurso faz IPv6 muito fácil de rotear.

Configuração automática

Em IPv6, Quando uma máquina inicia pela primeira vez, ele verifica a rede local para ver se qualquer outra máquina está usando seu endereço. Se o endereço não for utilizado, então a máquina procurará um roteador IPv6 na rede local. Se encontrar o roteador, pede ao roteador um endereço IPv6 para usar. Agora, a máquina está definida e pronta para se comunicar na Internet - ela tem um endereço IP para si e possui um roteador padrão.

Se o roteador cair, as máquinas na rede detectarão o problema e repetirão o processo de procurar um roteador IPv6, para encontrar o roteador de backup. Isso é realmente difícil de fazer no IPv4. Da mesma forma, se o roteador quiser alterar o esquema de endereçamento em sua rede, ele pode. As máquinas consultarão o roteador de tempos em tempos e alterarão seus endereços automaticamente. O roteador suportará os endereços antigos e novos até que todas as máquinas tenham mudado para a nova configuração.

A configuração automática IPv6 não é uma solução completa. Há outras coisas que uma máquina precisa para usar a Internet de maneira eficaz: os servidores de nomes, um servidor de tempo, talvez um servidor de arquivos. Então aí está DHCP6 O que faz a mesma coisa que o DHCP, apenas porque a máquina inicializa em um estado rotável, um daemon DHCP pode atender um grande número de redes.

Há um grande problema

Portanto, se o IPv6 é muito melhor que o IPv4, por que a adoção não foi mais difundida (como de Maio de 2014, O Google estima que seu tráfego IPv6 é sobre 4% de seu tráfego total)? O problema básico é o que vem primeiro, o frango ou ovo? Alguém que executa um servidor quer que o servidor esteja o mais amplamente disponível, o que significa que deve ter um IPv4 endereço.

Também pode ter um endereço IPv6, mas poucas pessoas o usariam e você precisa alterar um pouco seu software para acomodar IPv6. Além disso, muitos roteadores de rede doméstica não suportam IPv6. Muitos ISPs não suportam IPv6. Perguntei ao meu ISP sobre isso e me disseram que eles o fornecerão quando os clientes pedirem. Então eu perguntei quantos clientes haviam pedido. Um, inclusive eu.

A título de contraste, todos os principais sistemas operacionais, Windows, OS X e Linux suportam IPv6 “sai da caixa”E há anos. Os sistemas operacionais têm até software que permitirá que pacotes IPv6 “túnel”Dentro do IPv4 a um ponto em que os pacotes IPv6 podem ser removidos do pacote IPv4 circundante e enviados no caminho.

Conclusão

IPv4 nos serviu bem há muito tempo. IPv4 tem algumas limitações que apresentarão problemas intransponíveis em um futuro próximo. O IPv6 resolverá esses problemas, alterando a estratégia para alocar endereços, fazendo melhorias para facilitar o roteamento de pacotes e facilitar a configuração de uma máquina quando se junta à rede pela primeira vez na rede.

No entanto, a aceitação e o uso do IPv6 foram lentos, porque a mudança é difícil e cara. A boa notícia é que todos os sistemas operacionais suportam IPv6; portanto, quando você estiver pronto para fazer a mudança, seu computador precisará de pouco esforço para converter para o novo esquema.