Como implementar o IPv6

1
Como implementar o IPv6

• Marco Antônio Chaves Câmara
• LOGIC Engenharia Ltda
• mcamara_at_logicsoft.com.br

2
Quem é o Palestrante ?

• Marco Antônio Chaves Câmara
• Engenheiro Eletricista (UFBA)
• Professor
• Universidade Católica do Salvador
• Universidade do Estado da Bahia.
• Trabalha com redes desde 1987
• Certificações
• CNE e CNI (Novell)
• MCP (Microsoft)
• Projetista e Instalador (Lucent Technologies)
• Diretor técnico da LOGIC Engenharia
• Salvador - BA.

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3
Agenda

• O que é o IPv6 ?
• As mudanças principais
• Implementação
• Estratégias de Migração
• O 6bone
• Exemplos
• Fontes de referência

4
O que é IPv6 ?

• Porque surgiu ?
• O que oferece ?
• Como surgiu ?

5
O IPv6 vai decolar ?

• Diferentes estratégias têm provocado uma
  sobrevida longa ao IPv4
• Subnets
• proxies
• CIDR (Classless InterDomain Routing)

6
O IPv6 vai decolar ?

• Diferentes estratégias têm provocado uma
  sobrevida longa ao IPv4
• Subnets
• proxies
• CIDR (Classless InterDomain Routing)
• Esta não é a primeira tecnologia de que ouvimos
  falar, mas não vemos ...

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O IPv6 vai decolar ?

• Diferentes estratégias têm provocado uma
  sobrevida longa ao IPv4
• Subnets
• proxies
• CIDR (Classless InterDomain Routing)
• Esta não é a primeira tecnologia de que ouvimos
  falar, mas não vemos ...
• No entanto, alguns problemas sérios acabarão
  provocando a implementação do IPv6 !

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O IPv6 vai decolar ?

• Problemas técnicos
• Limites de endereçamento
• Tamanho das tabelas de roteamento
• Mudança de paradigma
• Aplicações Internet no próximo milênio
• Comunicação portátil, genérica e SEGURA para
  todos
• Multimídia interativa
• A Internet será a nova TV ?
• Além do tráfego multicast para milhões, temos o
  problema da capilaridade (principalmente
  levando-se em conta a interatividade).

9
Objetivos

• Mais endereços do que o necessário, mesmo em
  estimativas pessimistas
• Maior desempenho
• Suporte integrado a segurança e autenticação
• Redução dos requisitos de processamento na rede
  (roteadores)
• Suporte a QoS
• Garantir expansão futura.

10
Objetivos

• Mais endereços do que o necessário, mesmo em
  estimativas pessimistas

Em estimativas conservadoras, o IPv6 suporta
milhares de endere- ços por metro quadrado de
super- fície da terra !
11
Objetivos

• Maior desempenho
• Cabeçalho simplificado e de tamanho fixo
• Fragmentação apenas na origem
• Eliminação da checagem contra erros.

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Objetivos

• Suporte integrado a segurança e autenticação
• Extensão de cabeçalho específica para
  autenticação
• Idem para criptografia dos dados.

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Objetivos

• Redução dos requisitos de processamento na rede
  (roteadores)
• Valem os pontos já citados quanto ao desempenho
• Simplificação do cabeçalho
• Fragmentação apenas na origem
• Eliminação da checagem de erros
• Endereços hierárquicos globais reduzem a
  necessidade de armazenamento nas tabelas dos
  roteadores
• Estratégia já utilizada no IPv4 através do CIDR
  (Classless InterDomain Routing) e ampliada no
  IPv6
• Com as extensões de roteamento, consegue-se ainda
  mais
• Mobilidade
• Auto re-endereçamento.

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Objetivos

• Suporte a QoS
• Separam-se pacotes sensíveis a atrasos dos
  outros
• Em cada classificação, é possível determinar
  níveis de prioridade
• Controle de fluxo permite tratar fluxos de dados
  como pseudo-conexões, permitindo inclusive
  multiplicidade de fluxos entre um par
  emissor/receptor.

15
Objetivos

• Garantir expansão futura
• Apenas 28 do espaço disponível para endereços
  foi alocado ...
• Número de cabeçalhos de extensão pode crescer ...
• Hoje são seis
• Até mesmo o conceito de escopo para os
  endereços multicast não considera o planeta como
  nível mais alto (escopo 14 de 15) ...

16
Como surgiu o IPv6 ?

• IETF iniciou os trabalhos em 1990
• RFC1550 pedia propostas de solução
• Após uma seleção inicial, uma versão modificada
  de duas das soluções (SIPP - Simple Internet
  Protocol Plus) foi selecionada em junho de 1994
• Foi dada a designação IPv6 (ou IPng), que é
  adotada hoje pela comunidade Internet.

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As mudanças principais

• O novo cabeçalho
• Formato básico
• Extensões
• Notação de endereços
• Identificação básica
• Regras de simplificação
• Divisão do espaço de endereçamento

18
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
19
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
Desaparece o campo de opções, que foi
substituído com vantagens pelos cabeçalhos de
extensão, que veremos melhor posteriormente.
Basicamente, são seis diferentes tipos de
exten- são admissíveis, cada qual com sua função.
20
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
Ganhamos 1) Redução do tamanho 2)
Compri- mento fixo, ou melhor ... para que o
campo IHL?
21
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
22
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Identificação
Fragment Offset
M F
D F
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
23
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
Os campos de endereço de origem e destino foram
ampliados quatro vezes. Agora o espaço de
endereçamento é muito maior ! No entanto,
obviamente, isto aumentou o cabeçalho ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Identificação
Fragment Offset
M F
D F
Time to live
Protocolo
Header Checksum
24
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Identificação
Fragment Offset
M F
D F
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
25
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Ganhamos 1) Aumento do espaço de
endereçamento
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Identificação
Fragment Offset
M F
D F
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
26
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Identificação
Fragment Offset
M F
D F
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Com o fim da fragmentação, deixam de ser
necessários todos os campos relacionados a esta
característica, ou seja, toda a segunda linha do
cabeçalho !!!
Endereço de Origem
Endereço de Destino
27
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Identificação
Fragment Offset
M F
D F
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
28
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
29
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
30
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Ganhamos 1) Redução do tamanho 2) Aumento de
perfor-mance no roteamento !
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
31
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
O IPv6 não checa mais a integridade do cabeçalho.
Confia-se na melhoria de qualidade das redes e na
capacidade de checagem de erros das camadas de
enlace e transporte.
Endereço de Destino
32
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Header Checksum
Endereço de Origem
Endereço de Destino
33
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
34
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Ganhamos 1) Aumento de performance nos
routers !
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
35
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Endereço de Origem
O campo TTL, que surgiu para medir tempo, sempre
mediu HOPs. No IPv6, ele mudou de nome e posição
...
Endereço de Destino
36
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
Time to live
Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
37
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
HOP limit
Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
38
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
HOP limit
Protocolo
Endereço de Origem
O campo protocolo trocou de posição e de nome,
servindo no IPv6 também para indicar a presença
de extensões de cabeçalho.
Endereço de Destino
39
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
HOP limit
Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
40
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
41
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Com o cabeçalho de tamanho fixo, o Comprimento
Total mudou de nome e conteúdo, passando a
indicar o tamanho apenas dos dados, excluindo os
40 bytes fixos do cabeçalho.
Endereço de Destino
42
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
Comprimento Total
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
43
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
Endereço de Destino
44
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
O campo Tipo de Serviço, teoricamente criado
para permitir o tratamento de QoS, na prática não
é utilizado. No IPv6, este trabalho é realizado
pelo campo Prioridade, com metade do ta- manho.
Ele permite inclusive o descarte de pacotes,
condição essencial para tráfego multimídia.
Endereço de Destino
45
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Tipo de Serviço
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
Endereço de Destino
46
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Prioridade
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
Endereço de Destino
47
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Ganhamos 1) Mais eficiência 2) Tratamento de
tráfego multi- mídia.
Versão
Prioridade
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
Endereço de Destino
48
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Prioridade
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
O espaço livre é utilizado para um novo campo,
Identi- ficação de Fluxo, que permite o
gerenciamento de fluxo de dados entre determinado
emissor e receptor, criando condições
semelhantes a uma conexão, embora com a
flexibilidade do IP. O campo ainda é
experimental, para QoS.
Endereço de Destino
49
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Prioridade
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
Endereço de Destino
50
IPv6 evoluindo o IPv4 ...
32 bits
Versão
Prioridade
Identificação de Fluxo
HOP limit
Próximo Cabeçalho
Payload length
Endereço de Origem
Endereço de Destino
51
IPv6 Formato definitivo
32 bits
52
Extensões de Cabeçalho

• Algumas características do IPv4 (nem sempre
  utilizadas), e também novas características
  (segurança e autenticação, por exemplo) foram
  implementadas em cabeçalhos de extensão
• Inicialmente foram definidos seis tipos (se mais
  de um, seguir seqüência)
• Hop-by-hop
• Informações adicionais para os destinatários
  (opção 1)
• Routing
• Fragmentação
• Autenticação
• Dados encriptados
• Informações adicionais para o destinatário (opção
  2).

53
Cabeçalho Hop-by-hop

• Carrega informações que todos os roteadores do
  caminho devem examinar
• Assim como todos os outros cabeçalhos de
  extensão, ele começa com o campo que identifica o
  próximo cabeçalho (se existir)
• Alguns exemplos
• Definição de jumbograms, ou melhor, datagramas
  com mais do que 64 KBytes
• Router Alert - exige que todos os roteadores
  interpretem todo o pacote antes de
  re-encaminhá-lo. É utilizado por exemplo nas
  mensagens RSVP.

54
Informações adicionais p/ destinatário

• Primeiro tipo
• Seqüencialmente, é apresentado logo após o
  cabeçalho hop-by-hop.
• Segundo tipo
• Incluirá campos que serão interpretados apenas
  pelo destinatário
• Inicialmente não foi utilizado
• Aparece como último cabeçalho de extensão na
  seqüência.

55
Cabeçalho Routing

• Permite identificar a rota a ser seguida
• A RFC 1883 define o Tipo 0 de cabeçalho, que
  permite até 24 hops.
• No strict routing, os hops indicados devem ser
  consecutivos
• No loose routing, os hops indicados podem não ser
  consecutivos
• O endereço de destino indica sempre o próximo hop.

56
Cabeçalho de Fragmentação

• Garante o suporte à fragmentação que existia no
  IPv4
• Lembrar, no entanto, que a fragmentação do IPv6
  só acontece na origem
• Origem deve determinar o MTU fim-a-fim
• Desempenho aumenta com a redução do processamento
  nos pontos intermediários.

57
Cabeçalho de Autenticação

• Garante ao receptor certeza de quem é o emissor
  daquele pacote específico
• Não garante segurança quanto à leitura dos dados
  transmitidos, mas garante que os dados recebidos
  foram realmente enviados por determinado emissor,
  e que estes não foram alterados no caminho.

58
Cabeçalho de Dados encriptados

• Garante segurança contra a leitura não autorizada
  de dados transmitidos
• Permite a troca do algoritmo de criptografia
• Algoritmo default é o DES-CBC

59
As mudanças principais

• O novo cabeçalho
• Formato básico
• Extensões
• Notação de endereços
• Identificação básica
• Regras de simplificação
• Divisão do espaço de endereçamento
• Endereçamento automático

60
Endereços problemas no IPv4

• O esquema de classes do IPv4 permitia a divisão
  do endereço na identificação de redes, sub-redes
  e hosts
• O IPv4 no entanto não oferecia um esquema
  hierárquico em que um único endereço
  representasse diversos outros
• Esta característica provoca o aumento
  significativo das tabelas de roteamento.

61
Endereços novidades no IPv6

• São 16 bytes, escritos em oito grupos de 4
  dígitos hexadecimais
• Regras de simplificação tornam as coisas mais
  simples ...
• No IPv6, além de aumentar significativamente o
  número de endereços disponíveis, foi
  disponibilizado
• Endereçamento hierárquico global
• Divisão geográfica ou ...
• Divisão por provedor.
• Endereços unicast, multicast e ... Anycast(1)
• Grupos multicast especiais, como todos os
  roteadores, todos os hosts, todos os
  servidores DHCP, por exemplo.
• 1 Entrega ao primeiro endereço multicast
  disponível.

62
Endereços formato básico

• 80000000000000000123456789ABCDEF
• O exemplo acima é um endereço completo. Existem
  três regras para simplificação
• Zeros no início de um grupo não precisam ser
  representados
• Um ou mais grupos de 16 zeros podem ser trocados
  por uma seqüência de dois símbolos
• Endereços IPv4 podem ser representados com a
  mesma seqüência acima seguida pelo formato
  convencional IPv4.
• Com base nestas regras, o endereço ficaria assim
  
• 8000123456789ABCDEF

63
Endereços prefixos

• 0000 0000 - Endereços IPv4
• 0000 001 - Endereços OSI NSAP
• 0000 010 - Endereços Novell IPX
• 010x xxxx - Baseados em provedor
  (xregistro)
• 100 - Baseados em localização
  geográfica
• 1111 1111 - Endereços multicast
• 1111 1110 10 - Uso em links locais (uso interno
  !)
• 1111 1110 11 - Uso em site local (uso interno !)
• Outros - Não atribuídos (ainda !)

64
Endereçamento Automático

• O processo se inicia através do protocolo ND
  (Neighbor Discover)
• O ND é um aperfeiçoamento do ARP e ICMP
• Estações se conectam temporariamente com
  endereços válidos localmente
• Após seleção do endereço local, a estação envia
  uma ND router solicitation request, baseado em
  multicast
• Apenas um roteador responde, oferecendo uma faixa
  de endereços utilizáveis de duas formas
• Diretamente estabelecidos pelos hosts (stateless)
• Estabelecido por um servidor DHCP (stateful)

65
Estratégias de Migração

• Servidores DNS
• Pilhas duais
• Túneis
• Sistemas Operacionais suportados
• Roteadores suportados

66
Servidores DNS

• A RFC 1886 (DNS Extensions to Support IP Version
  6) permite a criação do novo DNS
• O suporte ao IPv6 permite a localização dos novos
  hosts baseados na nova versão
• É o primeiro passo recomendado na migração de
  redes IPv4.

67
Pilhas duais

• Mantém o IPv6 como mais um protocolo
• As configurações de endereço podem (devem) usar
  métodos diferentes
• Podemos nos comunicar com hosts que utilizem
  ambas as versões
• Ao solicitar um endereço ao DNS IPv6, respostas
  em ambos os protocolos serão úteis !

IPv4
IPv6
68
Túneis
Rede IPv6
Rede IPv6
Rede IPv4
Roteador IPV4 IPv6
Roteador IPV4 IPv6

• Se chama túnel pois o encapsulamento é gerado
  no meio do caminho (quando é fim-a-fim, é
  envelope)
• O tipo de túnel depende do tipo de endereço IPv6
• Endereços IPv4 compatíveis geram túneis
  automáticos
• Outros endereços exigem configuração.
• Todo o pacote IPv6 viaja como dados IPv4.

69
Sistemas Operacionais Suportados

• Na sua maior parte, tratam-se de versões beta ou
  kits de desenvolvimento
• Sun Solaris
• Microsoft Windows NT
• Alpha DIGITAL UNIX and Alpha DIGITAL OpenVMS
• HP-UX 11.0
• IBM RS6000 AIX 4.3 e S/390 MVS
• Linux 2.1.8 ou superiores
• Obs. Maiores detalhes podem ser obtidos nas
  referências ao final.

70
Roteadores Suportados

• Na sua maior parte, suportam grande parte das
  funções
• CISCO Systems IOS
• Nortel Networks versão 12.0 ou superiores
• IBM
• Obs. Maiores detalhes podem ser obtidos nas
  referências ao final.

71
O 6bone

• O que é 6bone ?
• Desenho atual
• Participantes no Brasil

72
O 6bone

• O que é 6bone ?
• Coordenado pelo NGTrans, grupo de trabalho do
  IETF
• Iniciativa informal de criação de um backbone
  baseado no protocolo IPv6 para testes de
  implementação e estudos
• Possui sites em diversos locais do mundo,
  inclusive no Brasil.
• Desenho atual
• Participantes no Brasil

73
O 6bone

• O que é 6bone ?
• Desenho atual
• No site do 6bone (http//6bone.net), é possível
  conhecer o status atual do 6bone
• Pode-se também obter informações sobre sites
  participantes no mundo.
• Participantes no Brasil

74
(No Transcript)
75
O 6bone

• O que é 6bone ?
• Desenho atual
• Participantes no Brasil
• CEFET-BA (Centro Federal de Educação Tecnológica
  da Bahia)
• POP-MG POP Minas Gerais
• RNP - Rede Nacional de Pesquisa

76
6bone no Brasil - CEFET

• Início dos trabalhos em 1998
• A base para os trabalhos foram as RFCs e alguns
  sites específicos
• Possuem apenas duas estações, uma LINUX e outra
  Windows NT
• A estação LINUX atua como roteador e implementa
  todos os serviços básicos
• Sendmail, DNS, FTP, HTTP, Finger etc
• A estação NT tem pilha dual, embora pudesse
  trabalhar apenas com a pilha IPv6. Possui também
  um HTTP Server em operação.
• Próximos passos
• Implementar o freeBSD com dual boot na estação
  LINUX
• Desenvolver aplicações de sockets para testes
  IPv4 X IPv6.

77
Fontes de Referência

• Computer Networks - Third Edition
• Andrew S. Tanenbaum
• ISBN 0-13-349945-6
• Arquiteturas de Redes de Computadores OSI e
  TCP/IP - 2a. Edição
• BRISA
• ISBN 85-346-0694-3
• The Case for IPv6
• Bay Networks - White Paper
• (disponível na Internet)
• Administrando e Operando Redes TCP/IP em
  Ambientes Dinâmicos
• Wagner Zucchi - Seminário 9 / EXPONET97

78
Fontes de Referência - Internet

• Gerais
• http//6bone.net/
• http//www.imasy.org/ichiro/v6/index.html
• http//www.v6.sfc.wide.ad.jp/6bone/link.html
• http//www.cefetba.br/
• http//www.rnp.br/newsgen/ascii/n2.txt
• http//playground.sun.com/pub/ipng/html/INET-IPng-
  Paper.html
• http//www.hill.com/library/ipv6_exp.html
• Implementações
• http//playground.sun.com/pub/ipng/html/ipng-imple
  mentations.html

79
Fontes de Referência (profundidade)

• IPv6 The New Internet Protocol
• Christian Huitema
• Prentice Hall, 2. Edição
• IPv6 Clearly Explained
• Pete Loshin
• Morgan Kaufman Publishers

80
Fontes de Referência - Algumas RFCs
81
Dúvidas ?

• Marco Antônio C. Câmara
• Tel. [phone]
• FAX [phone]
• email mcamara_at_logicsoft.com.br