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2008, Edgard Jamhour IPv6 Internet Protocol – Versão 6 Edgard Jamhour.

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Apresentação em tema: "2008, Edgard Jamhour IPv6 Internet Protocol – Versão 6 Edgard Jamhour."— Transcrição da apresentação:

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2 2008, Edgard Jamhour IPv6 Internet Protocol – Versão 6 Edgard Jamhour

3 2008, Edgard Jamhour Problemas do IP Versão 4 Crescimento do IPv4 –07/ milhões de hosts –01/ milhões de hosts –IPv4 permite endereçar 32 bilhões de hosts. PREVISÃO DE ESGOTAMENTO = 1994

4 2008, Edgard Jamhour Soluções Alternativas Previsão inicial de esgotamento: –1994 Soluções propostas no início dos anos 90: –CIDR (Classless Inter Domain Routing) Reduziram a pressão por IP´s mas aumentam em demasia as tabelas de roteamento dos backbones na Internet. –Endereços IPv4 privados podem ser utilizados apenas por clientes. Novas aplicações estão aumentando a necessidade de mais endereços IPv4 para servidores.

5 2008, Edgard Jamhour Problemas de Arquitetura IXP Internet Exchange Point ISP A criação do CIDR, provocou grande incremento no número de rotas dos roteadores de borda (entradas BGP)

6 2008, Edgard Jamhour Crescimento das Entradas BGP

7 2008, Edgard Jamhour Distribuição da Alocação Uma parte dos endereços não pode ser utilizada no modo unicast. Endereços podem ter sido atribuídos, mas ainda não anunciados pelo BGP

8 2008, Edgard Jamhour Previsão do Esgotamento IPv4 A análise da alocação de endereços IPv4 é feita em blocos /8 Todo o espaço de endereçamento da Internet pode ser dividido em 256 blocos /8.

9 2008, Edgard Jamhour Crescimento da Alocação IPv4 (www.nro.net)

10 2008, Edgard Jamhour Alocação de Endereços IPv6 (www.nro.net)

11 2008, Edgard Jamhour Previsão de Esgotamento Novas alocações da IANA: 2012 Esgotamento de todos os endereços já alocados: 2018

12 2008, Edgard Jamhour IPv6 IPv6: Internet Protocolo, versão 6. –Também denominado IPng (ng: next generation) Características: 1.Endereçamento hierárquico, baseados em prefixos, permite manter as tabelas de roteamento pequenas e roteamento eficiente no backbone. 2.Mecanismos de autoconfiguração de interfaces de rede. 3.Suporte ao encapsulamento de si mesmo e dos outros protocolos.

13 2008, Edgard Jamhour Características do IPv6 4. Classe de serviço para distinguir o tipo de dados. 5. Suporte a roteamento multicast aperfeiçoado. 6. Autenticação e criptografia embutidas. 7. Métodos de transição para migrar para IPv4. 8. Métodos de compatibilidade para coexistir e comunicar com IPv4.

14 2008, Edgard Jamhour Datagrama IPv6 IPv6 utiliza um formato de datagrama completamente diferente do IPv4. O cabeçalho do IPv6 é composto de duas partes: –um cabeçalho de tamanho fixo –zero ou mais cabeçalhos de extensão Cabeçalho Base Cabeçalho Extensão Dados... Cabeçalho Extensão tamanho fixotamanho fixo ou variável Cabeçalho Com todos as funções IPv6 DADOS IPv4

15 2008, Edgard Jamhour Cabeçalho IPv6 A figura abaixo mostra a porção fixa do cabeçalho IP. –O cabeçalho IPv6 tem menos campos que o IPv4 –No total, o IPv6 utiliza um cabeçalho de 40 bytes. VersionByte DS Flow Label Payload lengthNext HeaderHop Limit Source Address (16 bytes) Destination Address (16 bytes) byte 1byte 2byte 3byte 4

16 2008, Edgard Jamhour Cabeçalho IPv6 Version (4 bits) –Contém o número fixo 6. –Será utilizado pelos roteadores e demais hosts para determinar se eles podem ou não transportar o pacote. IPv4 IPv6 O roteador analisa o campo de versão para determinar como o restante do cabeçalho deve ser interpretado.

17 2008, Edgard Jamhour Controle de Fluxo Flow Label (20 bits) –Permite identificar 1 milhão de conexões entre 2 pares de IP. –Permite controlar a banda associada a uma conexão. –O tratamento dado a uma conexão deverá ser pré-definido em cada roteador que participar da rota do datagrama, previamente a comunicação. IPA IPB FL=1 FL=2 No IPv6 os roteadores podem diferenciar as conexões.

18 2008, Edgard Jamhour Cabeçalho IPv6 Payload Lenght (16 bits) –Indica quantos bytes seguem o cabeçalho fixo de 40 bytes. –O valor é zero no caso do jumbograma. Next Header (8bits) –Se houver cabeçalhos de extensão, indica o seu tipo. Atualmente são definidos 6 tipos de cabeçalho de extensão –Se não houverem, indica o cabeçalho de transporte. Hop Limit (8 bits) –Equivalente ao Time to Live do IPv4.

19 2008, Edgard Jamhour Cabeçalhos de Extensão 6 tipos de cabeçalhos de extensão estão definidos atualmente: –Hop-by-hop options (0): informações para analisadas pelos roteadores –Routing (43) rota completa ou parcial que a mensagem deve seguir –Fragmentation (44) Gerenciamento de fragmentos de datagrama –Authentication (51) Verificação da identidade do transmissor –Encrypted security payload (50) Informação sobre o conteúdo criptografado –Destination options (60) Analisadas apenas pelos computadores. –Sem próximo cabeçalho (59)

20 2008, Edgard Jamhour Comparação com IPv4 Os seguintes campos do IPv4 foram eliminados do cabeçalho básico IPv6: –Identificação, Flags de Fragmentação e Deslocamento de Fragmento. O TCP tende a eliminar a fragmentação de datagramas. Quando necessário pode ser definido num cabeçalho de extensão. O IPv6 especifica uma MTU de 576 bytes ou mais. –Checksum de Cabeçalho Eliminado para reduzir a carga na CPU dos roteadores. Pode ser implementado pelo TCP ou pelo cabeçalho de autenticação. –Tipo de Serviço (TOS) Substituído pelo conceito de fluxo

21 2008, Edgard Jamhour Cabeçalhos de Extensão Os datagramas IPv6 podem ter 0 ou vários cabeçalhos de extensão, conforme mostra o exemplo abaixo: cabeçalho base NEXT = TCP segmento TCP cabeçalho base NEXT = ROUTE cabeçalho ROUTE NEXT=TCP segmento TCP cabeçalho base NEXT = ROUTE cabeçalho AUTH NEXT=TCP segmento TCP cabeçalho ROUTE NEXT=AUTH cabeçalho base NEXT = IPv6 (41) Cabeçalho IPv6

22 2008, Edgard Jamhour Hop-by-hop Header Define opções sobre o datagrama transportado, que todos os roteadores devem analisar (todos os nós IPv6, incluindo o destino). Formato dos cabeçalhos de extensão: T-L-V (Type – Length – Value) –Tamanho variável Type (8 bits): XX – Y – ZZZZZ –XX: indica como um nó IPv6 que não reconhece a opção deve proceder. Ignorar, Descartar em Silêncio, Descartar enviando ICMP –Y: se a opção muda ou não ao longo do trajeto. Se muda, não incluir no checksum –ZZZZZ: bits que definem a opção E.G. Exemplo de opção: 194 (Jumbograma) –Suportar datagramas com mais de 64K

23 2008, Edgard Jamhour Exemplo: Jumbograma Next Header 194 Jumbo payload length 1 byte 0 tamanho do datagrama, valor superior a 64k (até 4 Gbytes) indica a opção jumbograma indica o tamanho do cabeçalho de extensão (menos 8 bytes que são mandatários) indica o tipo de cabeçalho de extensão (hop by hop) 4 1 byte Tamanho do campo valor, em bytes.

24 2008, Edgard Jamhour Destination Options Header Permite passar informações que devem ser interpretadas apenas pelo destinatário. –É destinado para suportar o desenvolvimento de novos softwares sem causar problemas com os roteadores existentes. –Essa opção permitirá a criação flexível de novos protocolos de roteamento (para os roteadores) e novos protocolos entre usuários finais. Next Header opcoes opcões 1 byte Length 2 bytes seqüência de opções individuais.

25 2008, Edgard Jamhour Routing Header Indica um ou mais roteadores que devem compor o caminho do pacote até o destinatário. –o caminho completo pode ser especificado (strict routing) –o caminho parcial pode ser especificado (loose routing) Próximo Cabeçalho Tipo (0) 1 byte Tamanho do Cabeçalho Número de saltos restantes (máximo de 23) Endereços Restantes Bit map 1 – 24 endereços 1 byte indica se cada endereço pertence a uma rota strict ou loose.

26 2008, Edgard Jamhour Roteamento A C D E 5-ABCDE ABCDE 3-ABCDE 2-ABCDE 1-ABCDE 0-ABCDE 3-ACE ACE 1-ACE 0-ACE strict routing loose routing B A C E

27 2008, Edgard Jamhour Fragmentation Header A fragmentação no IPv6 funciona de maneira similar ao IPv4. –Ao contrário do IPv4, o IPv6 só permite efetuar a fragmentação na origem. –Os roteadores não podem fragmentar os pacotes. Se o pacote for muito grande para ser colocado num quadro, ele é descartado pelo roteador e uma mensagem ICMP é enviada de volta ao cliente. Next Header Fragment Offset 1 byte Reservado res Datagram Identification 13 bits1 bit indica se é o último fragmento ou não. MF 1 bit indica a posição do fragmento (múltiplo de 8 bytes).

28 2008, Edgard Jamhour Authentication Header Next Headerreserved 1 byte Lengthreserved SPI: Security Parameter Index Authentication Data (ICV: Integrity Check Value) Campo de Tamanho Variável, depende do protocolo de autenticação utilizado 1 byte Provê serviços de autenticação e Integridade de Pacotes. Sequence Number

29 2008, Edgard Jamhour Campos do IPsec AH Next Header: –Código do protocolo encapsulado pelo IPsec, de acordo com os códigos definidos pela IANA (UDP, TCP, etc...) Length: –comprimento do cabeçalho em múltiplos de 32. Security Parameter Index: –identificador de 32 bits, com a SA compartilhada pelo transmissor e pelo receptor. Authentication Data: –Código de verificação de integridade (ICV) de tamanho variável, depende do protocolo utilizado.

30 2008, Edgard Jamhour Encrypted Security Payload Header ESP provê recursos de autenticação, integridade e criptografia de pacotes. Next HeaderPad (0 – 255 bytes) 1 byte Pad Length Security Parameter Index Encrypted Payload (dados criptografados) 1 byte Sequence Number Authentication Data (tamanho variável) HEADER TRAILER AUTH

31 2008, Edgard Jamhour Campos do IPsec ESP Header: –SPI e Sequence Number: Mesmas funções do AH –O algoritmo de criptografia pode ser qualquer, mas o DES Cipher-Block Chaining é o default. Trailler: –Torna os dados múltiplos de um número inteiro, conforme requerido pelo algoritmo de criptografia. –O trailler também é criptografado. Auth: –ICV (Integrity Check Value) calculado de forma idêntica ao cabeçalho AH. Este campo é opcional.

32 2008, Edgard Jamhour Endereços IPv6 Definido pela RFC 2373 –IPv6 Addressing Architecture Exemplo de Endereço IPv6: –FE80:0000:0000:0000:68DA:8909:3A22:FECA endereço normal –FE80:0:0:0:68DA:8909:3A22:FECA simplificação de zeros –FE80 ::68DA:8909:3A22:FECA omissão de 0s por :: (apenas um :: por endereço)

33 2008, Edgard Jamhour Categorias de Endereço IPv6 Unicast: –O destinatário é um único computador. Anycast: –O endereço de destino define um grupo de hosts. O pacote é entregue para qualquer um deles (o mais próximo) Multicast: –O destinatário é um grupo de computadores, possivelmente em redes físicas distintas.

34 2008, Edgard Jamhour Categorias de Endereço A CB B unicast multicast anycast OU

35 2008, Edgard Jamhour Reserved Allocation 0::/8 1/256 Prefix (hexa) Fraction of Address Space Unassigned … … NSAP Allocation 200::/7 1/128 IPX Allocation 400::/7 1/128 Unassigned … … Aggregatable Global Unicast Addresses 2000::/3 1/8 Unassigned … … Link Local Unicast Addresses. FE80::/10 1/1024 Site Local Unicast Addresses FEC0::/10 1/1024 Multicast Addresses FF00::/81 1/256 Total Alocado 15% Classes de Endereço IPv6

36 2008, Edgard Jamhour Endereços Unicast Especiais Loopback: –::1 Não especificado (todos os bits iguais a 0) –:: Compatível com IPv4 (prefixo de 96 bits 0) –::AB:CD equivalente a A.B.C.D (e.g. ::0102:0304) Mapeado (prefixo de 80 bits 0) –::FFFF: –Permite que hosts IPv6 falem com servidores IPv4 (eg. ::FFFF:0102:0304) Local ao Enlace: –Endereços de rede física ou enlace (privado não roteáveis) Local ao Site: –Endereços de redes privada (privado roteáveis)

37 2008, Edgard Jamhour TLA ID NLA IDSLA ID Interface ID FP 001 Sub -TLA Aggregatable Global Unicast FP: Format Prefix (AGGR) TLA ID: Top Level Aggregation Identifier NLA ID: Next Level Aggregation Identifier SLA ID: Site Level Aggregation Identifier Interface ID: Link Level Host Identifier AGGR Organização BACKBONE SITE TLA BACKBONE NLA Organização SLA global routing prefix

38 2008, Edgard Jamhour Arquitetura Internet IPv4 X IPv6 O IPv6 prevê 8192 TLA, correspondentes as entradas nas tabelas de roteamento dos roteadores de mais alto nível. A alocação de endereços está sendo feita através de blocos menores, denominados sub-TLAs Cada sub-TLA pode controlar até 2 19 organizações ( organizações). Cada organização pode ter até 2 16 sites (64K sub-redes).

39 2008, Edgard Jamhour Endereços de Multicast IPv6 O formato de endereços Multicast IPv6: –PF: valor fixo (FF) –Flags: 0000 endereço de grupo dinâmico 1111 endereço de grupo permanente –Escopo: 1: nó local, 2: enlace local, 5: site local, 8: organização 14: global. FlagsID de Grupo 8 44 PF Escopo 112

40 2008, Edgard Jamhour Endereços Multicast Especiais RFC 2375 –FF01::1: todas as interfaces do nó (host) –FF02::1: todos os nós do enlace (rede local) –FF01::2 todos os roteadores locais ao nó –FF05::2 todos os roteadores do site –FF02::B agentes móveis locais ao enlace –FF02::1:2 agentes DHCP do enlace –FF05::1:3 servidores DHCP do site –FF02::1::FFxx:xxxx endereço de nó solicitado (formado com os 24 bits de endereço unicast do host).

41 2008, Edgard Jamhour ICMPv6 As funções do protocolo ICMP foram estendidas no IPv6. O ICMPv6 (RFC 1885: Internet Control Message Protocol for IPv6) recebeu também as funções: –De controle das informações de grupos Multicast (feitas pelo IGMPv4) –Da resolução de endereços IPv6 (feitas pelo ARP) As funções do ICMPv6 também estão descritas na RFC 2461 (Neighbor Discovery for IPv6)

42 2008, Edgard Jamhour Mensagens ICMP Identificadas como Next Header = 58 –Tipo: 0 a 127: erro –Destino inalcançável, pacote muito grande, TTL excedido, problema de parâmetro 128 a 362: informativas –Echo request, Echo response, Consulta de Adesão ao Grupo, Relatório de Adesão a Grupo, Redução de Adesão ao Grupo, Solicitação de Roteador, Anúncio de Roteador, Solicitação de Vizinho, Mensagem de Redirecionamento, etc. Código Corpo da Mensagem 8816 TipoChecksum

43 2008, Edgard Jamhour Mensagens ICMP Router Advertisement Router Solicitation Neighbor Solicitation Neighbor Advertisement Solicita MAC Fornece MAC Anuncia Prefixo Solicita Prefixo

44 2008, Edgard Jamhour Autoconfiguração de IP sem Estado Atribuição automática de IP na inicialização de uma interface pode ser feita de duas formas. –Stateful: via DHCP –Stateless: via ICMPv6 (RFC 1971) O processo stateless envolve os seguintes passos: –1. O host cria um endereço de enlace local: FE80::/10 combinando com seu endereço MAC –2. O host verifica se o endereço já existe com uma mensagem de neighbor advertisement. Se já existir, a autoconfiguração falhou. –3. O host envia mensagens de solicitação de roteador, se nenhum responder, o host tenta DCHP, se nenhum responder, ele se comunica apenas no interior do enlace.

45 2008, Edgard Jamhour Autoconfiguração de IP sem Estado (continuação) –4. Se o host receber uma mensagem de router advertisement: Se o flag M estiver setado (endereço gerenciado): –O nó deve solicitar seu endereço via DHCP Se o flag O estiver setado (outras configuração de estado): –O nó deve obter também as demais informações de configuração de rede via DHCP. Se o flag A estiver setado –O host autoconfigura seu endereço sem DHCP Opção de Prefixo: –Se o flag A estiver setado, o host reconstrói seu endereço utilizando o prefixo recebido e seu endereço MAC.

46 2008, Edgard Jamhour Dual Stack A forma mais simples de integração entre IPv4 e IPv6 é utilizar S.O. dual stack. Aplicação TCP IPv4IPv6 Enlace Aplicação TCP IPv4 Enlace Aplicação TCP IPv6 Enlace Dual Stack Host

47 2008, Edgard Jamhour Técnicas de Tunelamento Permite que hosts ou redes IPv6 isoladas se comunique pela Internet. Pacotes IPv6 são encapsulados como dados de pacotes IPv4. SRC IPv4payloadDST IPv4 Tunnel Endpoints payloadSRC IPv6DST IPv6 TIPO

48 2008, Edgard Jamhour ISATAP ISATAP é um mecanismo para atribuição automática de endereço e configuração automática de túneis que permite que hosts IPv6 se comuniquem através da Internet. FE80::5EFE: FE80::5EFE: IPv IPv6

49 2008, Edgard Jamhour 6to4 scheme Tunelamento 6to4 1/65535 AGGR (1/8)

50 2008, Edgard Jamhour Endereços 6to4 Classe de endereços especiais definidas para o tunelamento 6to4 (RFC 2529) – 2002::/ V4ADDR 001 SLA ID Interface ID : 16 Site Address 80 bits Interface externa do roteador que se conecta com a Internet.

51 2008, Edgard Jamhour Example

52 2008, Edgard Jamhour Roteadores 6to4 Relay Roteadores Relay são utilizados para permitir a comunicação entre Hosts 6to4 através de backbones puramente IPv6. Os roteadores Relay são vistos como o verdadeiro gateway default para acessar redes puramente IPv6. Muitas instituições que participam dos projetos de backbones IPv6, como Microsoft e Cisco, oferecem roteadores relay.

53 2008, Edgard Jamhour O endereço Anycast mágico A RFC 3068 definiu que o prefixo /24 é utilizado para anunciar o roteador relay mais próximo de uma rede utilizando BGP. O endereço IPv6 equivalente é 2002:c058:6301::". BACKBONE IPv4 BACKBONE IPv6 roteadores relay roteador 6to4 tunel Rede Privada

54 2008, Edgard Jamhour Exemplo A tabela abaixo ilustra as rotas criadas automaticamente pelo Windows XP para acessar redes IPv6. ::/0 -> 3/2002:c058:6301::1741 pref 1331 ::/0 -> 3/2002:836b:213c::836b:213c pref (rota tornada obsoleta) ::/96 -> 2 pref ::/16 -> 3 pref 1000

55 2008, Edgard Jamhour 6over4 Tunneling (Virtual Ethernet) Permite que hosts IPv6 isolados se comunique com roteadores IPv6 através de uma rede IPv4. –RFC 2529: Transmission of IPv6 over IPv4 Domains without Explicit Tunnels IPv6 Host Host IPv6 IPv4IPv6 IPv4 Net IPv6 Net IPv6 Application 6over 4 Route r IPv6 Application Multicast IPv6

56 2008, Edgard Jamhour Formato dos Pacotes Pacotes IPv6 são encapsulados no interior de pacotes IPv4 utilizando o tipo de protocolo 41. Pelo menos um roteador da rede deve suportar o serviço IPv6over4. SRC IPv4payloadDST IPv4 payloadSRC IPv6DST IPv6 41

57 2008, Edgard Jamhour Mapeamento de Endereços Multicast Os serviços IPv6 são baseados em mensagens multicast: –Neighbor Discovering, Router Discovering and Prefix Discovering IPv6over4 define um mapeamento entre mensagens multicast IPv4 e IPv6: –Pv4 multicast base address: /16 –

58 2008, Edgard Jamhour Mapeamento de Endereços all-nodes multicast address: –FF02::1: all nodes of the link (link local) all-routers multicast address: –FF01::2 all link local routers solicited-node multicast address: Y.Z –FF02::1::FFxx:xxxx –xx:xxxx 24 less significant bits of the host unicast address.

59 2008, Edgard Jamhour Conclusão O IPv6 é necessidade real para permitir a continuidade do crescimento dos serviços Internet devido: –Ao esgotamento de endereços IPv4 públicos –Ao grande número de rotas dos roteadores de borda. A transição para IPv6 ocorrerá gradualmente. –Redes IPv4 e IPv6 podem e irão coexistir. –Atualmente, já é possível utilizar endereços IPv6 e mecanismos de transição.


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