Como implementar o IPv6

Como implementar o IPv6Como implementar o IPv6

Marco Antônio Chaves CâmaraMarco Antônio Chaves CâmaraLOGIC Engenharia LtdaLOGIC Engenharia Ltda

[email protected]@logicsoft.com.br

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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Agenda

• O que é o IPv6 ?

• As mudanças principais

• Implementação– Estratégias de Migração– O 6bone– Exemplos

• Fontes de referência

O que é IPv6 ?

• Porque surgiu ?

• O que oferece ?

• Como surgiu ?

O IPv6 vai decolar ?

• Diferentes estratégias têm provocado uma sobrevida longa ao IPv4– Subnets

– proxies

– CIDR (Classless InterDomain Routing)



– proxies


• Esta não é a primeira tecnologia de que ouvimos falar, mas não vemos ...



– proxies


• Esta não é a primeira tecnologia de que ouvimos falar, mas não vemos ...

• No entanto, alguns problemas sérios acabarão provocando a implementação do IPv6 !


• 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).

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.

Objetivos

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

Em estimativas conservadoras, oIPv6 suporta milhares de endere-ços por metro quadrado de super-fície da terra !

Objetivos

• Maior desempenho– Cabeçalho simplificado e de tamanho

fixo;

– Fragmentação apenas na origem;

– Eliminação da checagem contra erros.

Objetivos

• Suporte integrado a segurança e autenticação– Extensão de cabeçalho específica

para autenticação;

– Idem para criptografia dos dados.

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.

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.

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) ...

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.

As mudanças principais

• O novo cabeçalho– Formato básico– Extensões

• Notação de endereços– Identificação básica– Regras de simplificação– Divisão do espaço de endereçamento

IPv6 : evoluindo o IPv4 ...

Versão

~~ ~~

IHL Tipo de Serviço Comprimento Total

Identificação

Time to live Protocolo

Endereço de Origem

Endereço de Destino

Opções (0 ou mais palavras - comprimento variável)

Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits


Versão IHL Tipo de Serviço Comprimento Total

Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits

Desaparece o campo de “opções”, que foi substituído comvantagens pelos “cabeçalhos de extensão”, que veremos melhorposteriormente. Basicamente, são seis diferentes tipos de exten-

são admissíveis, cada qual com sua função.



Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits

Ganhamos :

1) Redução do tamanho;2) Compri-mento fixo, ou melhor ... para que o campo IHL?



Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits


Versão Tipo de Serviço Comprimento Total

Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits



Identificação

Time to live Protocolo Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits

Endereço de Origem


Os campos de endereço de origem e destino foram ampliadosquatro vezes. Agora o espaço de endereçamento é muito maior !

No entanto, obviamente, isto aumentou o cabeçalho ...



Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits



Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits

Ganhamos :

1) Aumento do espaço de endereçamento;



Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits

Com o fim da fragmentação, deixam de ser necessários todos oscampos relacionados a esta característica, ou seja, toda a segunda

linha do cabeçalho !!!



Identificação


Endereço de Origem


Header Checksum

Fragment OffsetMF

DF

32 bits




Endereço de Origem


Header Checksum

32 bits




Endereço de Origem


Header Checksum

32 bits




Endereço de Origem


Header Checksum

32 bits

Ganhamos :

1) Redução do tamanho;2) Aumento de perfor-mance no roteamento !




Endereço de Origem


Header Checksum

32 bits

O IPv6 não checa mais a integridade do cabeçalho. Confia-sena melhoria de qualidade das redes e na capacidade de checagem

de erros das camadas de enlace e transporte.




Endereço de Origem


Header Checksum

32 bits




Endereço de Origem


32 bits




Endereço de Origem


32 bits

Ganhamos :

1) Aumento de performance nos routers !




Endereço de Origem


32 bits

O campo TTL, que surgiu para medir tempo, sempre mediu HOP’s.No IPv6, ele mudou de nome e posição ...




Endereço de Origem


32 bits



HOP limitProtocolo

Endereço de Origem


32 bits



HOP limitProtocolo

Endereço de Origem


32 bits

O campo protocolo trocou de posição e de nome, servindo no IPv6também para indicar a presença de extensões de cabeçalho.



HOP limitProtocolo

Endereço de Origem


32 bits



HOP limitPróximo Cabeçalho

Endereço de Origem


32 bits




Endereço de Origem


32 bits

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 Origem


32 bits


Versão Tipo de Serviço

Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho

Endereço de Origem


32 bits




Endereço de Origem


32 bits

O campo “Tipo de Serviço”, teoricamente criado parapermitir 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 Origem


32 bits


Versão


Endereço de Origem


32 bits

Prioridade

Valores de 0 a 15 :

0 a 7 - Tráfego convencional (melhor atrasar do que descartar)

8 a 15 - Tráfego em tempo real (melhor descartar do que atrasar)

*Obs. Os valores mais altossão mais importantes.


Versão


Endereço de Origem


32 bits

Prioridade

Ganhamos :

1) Mais eficiência;2) Tratamento de tráfego multi-mídia.


Versão


Endereço de Origem


32 bits

Prioridade

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 semelhantesa uma conexão, embora com a flexibilidade do IP.

O campo ainda é experimental, para QoS.


Versão


Endereço de Origem


32 bits

Prioridade


Versão


Endereço de Origem


32 bits

Prioridade Identificação de Fluxo

IPv6 : Formato definitivo

32 bits

Versão


Endereço de Origem


Prioridade Identificação de Fluxo

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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

As mudanças principais

• O novo cabeçalho– Formato básico– Extensões

• Notação de endereços– Identificação básica– Regras de simplificação– Divisão do espaço de endereçamento– Endereçamento automático

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.

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.

Endereços : formato básico

8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF• 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 :

8000::123:4567:89AB:CDEF

Endereços : prefixos

0000 0000 - Endereços IPv4

0000 001 - Endereços OSI NSAP

0000 010 - Endereços Novell IPX

010x xxxx - Baseados em provedor (x=registro)

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 !)

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)

Estratégias de Migração

• Servidores DNS

• Pilhas duais

• Túneis

• Sistemas Operacionais suportados

• Roteadores suportados

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.

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 !

IPv4IPv4IPv6IPv6

Túneis

• 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.

RedeIPv4

RoteadorIPV4 & IPv6

RoteadorIPV4 & IPv6

Rede IPv6Rede IPv6 Rede IPv6Rede IPv6

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.

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.

O 6bone

• O que é 6bone ?

• Desenho atual

• Participantes no Brasil

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


O 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.


O 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

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.

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 / EXPONET’97

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-implementations.html

Fontes de Referência (+profundidade)

• IPv6 The New Internet Protocol

Christian Huitema

Prentice Hall, 2. Edição

• IPv6 Clearly ExplainedPete Loshin

Morgan Kaufman Publishers

Fontes de Referência - Algumas RFCs

RFC DescriptionRFC 2460 IPv6 SpecificationRFC 2373 IPv6 Addressing ArchitectureRFC 2463 Internet Control Message Protocol for IPv6 (ICMPv6)RFC 1886 DNS Extensions to support IPv6RFC 1933 Transistion Mechanisms for IPv6 Hosts and RoutersRFC 2462 IPv6 Stateless Address AutoconfigurationRFC 1981 Path MTU Discovery for IPv6RFC 2461 Neighbor Discovery for IPv6RFC 2464 A Method for the Transmission of IPv6 Packets over Ethernet NetworksRFC 2019 Transmission of IPv6 Packets Over FDDIRFC 2080 RIPng for IPv6RFC 2553 Basic Socket Interface Extensions for IPv6RFC 2292* Advanced Sockets API for IPv6RFC 2465 Management Information Base for IP Version 6: Textual Conventions and General GroupRFC 2466 Management Information Base for IP Version 6: ICMPv6 GroupRFC 2452 IPv6 Management Information Base for the Transmission Control ProtocolRFC 2454 IPv6 Management Information Base for the User Datagram ProtocolRFC 2428** FTP Extensions for IPv6 and NATs

Dúvidas ?

Marco Antônio C. CâmaraTel. (071) 351-2127

FAX (071) 351-1460

email [email protected]

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