Ipv4 vs ipv6 - o que é e para que é usado em redes

A Internet e o mundo das redes não seriam como a conhecemos e nem existiriam se não fosse o endereçamento IPv4. Um protocolo da maior importância nas conexões entre dispositivos através da rede, tanto física quanto sem fio. Hoje veremos tudo o que tem a ver com IP e analisaremos as diferenças entre IPv4 e IPv6, explicando suas principais características.

Índice de conteúdo

IPv4 e o modelo OSI

Teremos que começar pelo básico, que é definir e entender o que é um endereço IP, seja IPv4 ou IPv6.

Modelo OSI o padrão de rede

E para isso, devemos fazer uma referência rápida ao modelo OSI (Open System Interconection). É um modelo de referência e não uma arquitetura de rede para os diferentes protocolos de rede que interferem nas comunicações por meio de equipamentos de informática. O modelo divide os sistemas de telecomunicações em 7 níveis para diferenciar os diferentes estágios das viagens de dados de um ponto a outro, bem como os protocolos envolvidos em cada um.

Qual é o modelo OSI: explicação completa

Já sabemos que existe um modelo que classifica, por assim dizer, os protocolos de rede e, precisamente, IPv4 e IPv6 são dois desses protocolos de rede. Nesse caso, eles operam em um dos níveis mais baixos do modelo, a camada de rede ou a camada 3. Essa camada é responsável pelo roteamento de pacotes entre duas redes conectadas. Ele disponibilizará os dados do transmissor para o receptor através da comutação e roteamento necessários de um ponto para outro.

Abaixo dela, temos a camada de enlace de dados (camada 2) na qual os comutadores funcionam, e acima dela há a camada 4 ou a camada de transporte na qual o protocolo TCP que transporta os pacotes através de datagramas intervém.

O que é um endereço IP

Falamos de endereço IP como um conjunto numérico em decimal ou hexadecimal (veremos) que identifica logicamente e de acordo com uma hierarquia uma interface de rede. Todo dispositivo conectado a uma rede deve receber um endereço IP, um identificador temporário, como nosso DNI, enquanto estamos neste mundo, ou um número de telefone, enquanto contratamos um serviço telefônico. Graças ao IP, os diferentes computadores podem se comunicar entre si, fazendo com que os pacotes viajem pela rede até encontrar o destinatário.

O endereço IP pode ser fixo (IP fixo ) ou dinâmico (DHCP ou Dynamic Host Configuration Protocol), sempre atribuído por um servidor ou roteador que funciona na camada de rede. Quando falamos de IP fixo, isso significa que o host sempre terá o mesmo endereço IP, mesmo que seja desligado e novamente ligado. Enquanto no DHCP, o IP é atribuído dinamicamente ao host quando é ativado, é claro, os nós de uma rede geralmente recebem o mesmo endereço IP sempre após a associação ao roteador pela primeira vez.

Na arquitetura da rede, devemos diferenciar entre a rede pública, que seria a Internet, e a rede privada, aquela por trás do roteador, onde estão nossos computadores, smartphones ou tablets, se nos conectarmos ao Wi-Fi. No primeiro caso, estamos falando de um IP externo, que seria o endereço atribuído ao roteador para se comunicar com a Internet, uma dinâmica quase sempre fornecida pelo nosso ISP. No segundo, falamos sobre IP interno, para o endereço que o roteador fornece aos computadores em nossa rede, que quase sempre é do tipo 192.168.xx

Não devemos confundir IP com endereço MAC, que é outro endereço desta vez fixo e exclusivo que identifica cada computador na rede. Esse é o conjunto de fábrica, como o IMEI de um telefone, embora seja possível modificá-lo, ele identifica o host na camada de transporte do modelo OSI. De fato, o switch ou o roteador relaciona o MAC com o IP. Um MAC é um código de 48 bits expresso em notação hexadecimal em 6 blocos de dois caracteres.

Protocolo IP

O endereço IP é o identificador pertencente ao protocolo IP (Internet Protocol), que é o sistema de endereçamento IPv4 e IPv6 como uma versão mais recente e preparado para o futuro. É um protocolo que opera na camada de rede e não é orientado à conexão, isso significa que a comunicação entre as duas extremidades de uma rede e a troca de dados pode ser feita sem acordo prévio. Em outras palavras, o receptor transmite dados sem saber se o receptor está disponível; portanto, ele chegará ao receptor quando for ligado e conectado.

O IPv4 e o IPv6 transferem pacotes de dados comutados pelas redes físicas que operam de acordo com o modelo OSI. Isso é feito graças ao roteamento, uma técnica que permite ao pacote encontrar a rota mais rápida para o destino, mas sem garantias de que ele chegará, é claro, essa garantia é dada pela camada de transporte de dados com TCP, UDP ou outro protocolo.

Os dados manipulados pelo protocolo IP são divididos em pacotes chamados datagramas, que não possuem nenhum tipo de proteção ou controle de erro para envio. Se um datagrama será enviado apenas com IP pode ou não chegar, interrompido ou completo, e em uma ordem aleatória. Ele carrega apenas informações sobre o endereço IP de origem e destino, juntamente com os dados. É claro que isso não parece muito confiável, portanto, na camada de transporte, esse datagrama é obtido e envolvido em um segmento TCP ou UDP que adiciona tratamento de erros e muito mais informações.

IPv4

Agora, vamos nos concentrar no protocolo IPv4, que opera em redes desde 1983, quando a primeira rede de troca de pacotes ARPANET foi criada, definida pelo padrão RFC 791. E como o próprio nome diz é o protocolo IP na versão 4, mas é que não temos versões anteriores implementadas e essa foi a primeira de todas.

O IPv4 usa um endereço de 32 bits (32 uns e zeros em binário) organizado em 4 octetos (números de 8 bits) separados por pontos em notação decimal. Traduzir isso em prática será um número que:

192.168.0.102

Dessa forma, podemos ter endereços que vão de 0.0.0.0 a 255.255.255.255. se traduzirmos o IP anterior em seu código binário, teremos:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

Em outras palavras, 32 bits, portanto, com o IPv4, poderemos resolver um total de:

2 ³² = 4 294 967 296 anfitriões

Pode parecer muito, mas atualmente os endereços IPv4 estão praticamente esgotados, já que 4 bilhões de computadores são uma figura bastante normal atualmente. De fato, já em 2011 eles começaram a ser escassos, quando o órgão encarregado de fornecer endereços IP na China usou o último pacote, então o protocolo IPv6 apareceu em socorro . Utilizamos esse endereçamento há quase 40 anos, portanto, durante toda a vida, não é ruim.

Devemos ter em mente que os endereços IP internos sempre serão os mesmos nas redes LAN e não serão influenciados por IPs externos. Isso significa que em uma rede interna podemos ter um host que tenha 192.168.0.2, e isso também será usado por outros hosts em outra rede interna, podendo replicar quantas vezes quisermos. Porém, endereços IP externos são vistos em toda a rede da Internet e, em nenhum caso, podem ser repetidos.

Cabeçalho IPv4

Portanto, é conveniente revisar a estrutura de um cabeçalho IPv4, que tem um tamanho mínimo de 20 bytes e um máximo de 40 bytes.

Explicaremos rapidamente cada seção, já que algumas serão posteriormente extensíveis ao IPv6

• Versão (4 bits): identifica a versão do protocolo, sendo 0100 para v4 e 0110 para v6. IHL (4 bits): é o tamanho do cabeçalho, que pode ser de 20 bytes a 60 bytes ou o mesmo de 160 bits a 480 bits. Tempo de serviço (8 bits): um identificador, caso a embalagem seja especial, por exemplo, mais importante, considerando a urgência da entrega. Comprimento total (16 bits): reflete o tamanho total do datagrama ou fragmento em octetos. Identificador (16 bits): é usado se o datagrama estiver fragmentado para que possa associar mais tarde Flags (3 bits) e Offset ou posição do fragmento (13 bits): o 1º bit será 0, o 2º bit (0 = divisível, 1 não divisível), 3º bit (0 = último fragmento, 1 = fragmento intermediário) TTL (8 bits): vida útil do pacote IPv4. Ele reflete o número de saltos nos roteadores que pode demorar, sendo 64 ou 128. Quando o pacote está esgotado, ele é removido. Protocolo: indica o protocolo ao qual o datagrama deve ser entregue em camadas mais altas, por exemplo, TCP, UDP, ICMP, etc. Soma de verificação: para controlar a integridade do pacote, recalculando cada vez que qualquer valor anterior é alterado.

IPv6 e diferenças com o IPv4

Embora a explicação completa de um desses protocolos seja um mundo, não podemos fazer isso para sempre; portanto, continuaremos agora com o IPv6 ou o Protocolo da Internet versão 6. E onde está a versão 5? Em nenhum lugar, foi apenas experimental, então vamos ver o que é e quais são as diferenças com o IPv4.

Absolutamente todos nós já vimos um endereço IP dos anteriores, mas certamente uma dessas poucas vezes, ou nem percebemos. O IPv6 foi implementado em 2016 com a definição de seu padrão RFC 2460 e visa basicamente substituir o IPv4 quando necessário. Esse padrão nasceu da necessidade de fornecer mais endereços IP aos asiáticos. Os endereços IP são reservados, por assim dizer, e o último pacote foi reservado em 2011, conforme discutido acima. Isso não significa que todos eles já estejam sendo usados, pois as empresas os estão usando quando mais nós são adicionados à rede.

O IPv6 também foi projetado para fornecer IP fixo a todos os tipos de dispositivos. Mas quantos mais endereços IP podemos dar com esta nova versão? Bem, haverá alguns, já que esse endereço usa 128 bits com um mecânico semelhante ao anterior. Mas desta vez é feito usando notação hexadecimal, para ocupar menos espaço, pois renderizar 128 bits em octetos levaria a um endereço enormemente longo. Portanto, neste caso, é composto por 8 seções, cada uma delas com 16 bits.

Transferir isso de volta à prática será um número alfanumérico que será parecido com este:

Fe80: 1a7a: 80f4: 3d0a: 66b0: b24b: 1b7a: 4d6b

Dessa forma, podemos ter endereços que variam de 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 a ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Desta vez, não vamos traduzir esse endereço em código binário apenas para evitar depressão, mas ele teria 128 zeros e uns. Quando vemos qualquer um desses endereços em nosso computador ou em qualquer outro host, é possível que ele esteja representado com menos grupos e é que, se tivermos apenas grupos com zeros, eles poderão ser omitidos desde que estejam à direita.

Agora, com o IPv6 e esses 128 bits, poderemos abordar um total de:

2 ¹²⁸ = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.45 hosts

Dessa maneira, os chineses poderão instalar todos os servidores que desejarem, sem qualquer limitação, pois sua capacidade é realmente ultrajante. Embora atualmente não esteja funcionando sozinho, nossos computadores já possuem um endereço IPv6 em sua placa de rede.

Cabeçalho IPv6 vs IPv4 e outras notícias

O importante para implementar um novo endereçamento é torná-lo compatível com os protocolos anteriores e operar em outras camadas. O uso do IPv6 pode ser usado com os outros protocolos das camadas de aplicativo e transporte, com poucas modificações nos cabeçalhos, exceto FTP ou NTP, porque eles integram os endereços da camada de rede.

Também estudamos como simplificar o cabeçalho do protocolo, tornando-o mais simples do que no IPv4 e de comprimento fixo, o que ajuda muito a velocidade de processamento e identificação do datagrama. Isso significa que devemos enviar as informações com IPv4 ou IPv6, mas não com as duas mistas. Vamos ver este cabeçalho:

Agora, o cabeçalho é simplificado, apesar de ter o dobro do IPv4, se não adicionarmos opções na forma de cabeçalhos de extensão.

• Versão (4 bits) Classe de tráfego (8 bits): é igual ao controle de prioridade de pacote Rótulo de fluxo (20 bits): gerencia o comprimento dos dados de QoS (16 bits): é obviamente o quanto mede o espaço para dados sendo 64 KB como tamanho padrão e determinado por jumboframes Próximo cabeçalho (8 bits): corresponde à seção do protocolo IPv4 Limite de salto (8 bits): substitui os cabeçalhos de extensão TTL : eles adicionam opções extras para fragmentação, criptografia etc. Existem 8 tipos de cabeçalhos de extensão no IPv6

Entre as novidades incluídas neste protocolo, é possível destacar uma maior capacidade de endereçamento, mesmo em sub-redes ou redes internas e de forma mais simplificada. Agora podemos ter até 2 ⁶⁴ hosts em uma sub-rede apenas alterando alguns identificadores de nó.

Além disso, há a possibilidade de que cada nó possa ser auto-configurado quando incluído em uma resolução IPv6. Nesse caso, um IP não será solicitado ao roteador, mas uma solicitação solicitando os parâmetros de configuração pelo ND, isso é chamado de autoconfiguração de endereço sem estado (SLAAC). Embora você também possa usar o DHCPv6, se não for possível fazê-lo.

O IPsec, nesse caso, não é opcional, mas obrigatório e implementado diretamente no IPv6 para roteadores que já operam com este protocolo. Para isso, adicionamos suporte para Jumbograms, ou seja, datagramas Jumbo muito maiores do que os do IPv4 com um máximo de 64 KB e agora podem chegar a 4 GB.

Em resumo, deixamos as duas tabelas para observar a diferença entre os cabeçalhos IPv4 e IPv6.

• Azul: campos comuns em ambos os cabeçalhos Vermelho: campos que foram removidos Verde: campos que foram renomeados Amarelo: novos campos

Como conhecer nosso endereço IP privado, público e IPv6

Antes de terminar, aprendemos como conhecer nossos endereços IP, o de nossos equipamentos e o de nosso roteador.

Para descobrir o endereço IPv4 e IPv6 local no Windows 10, existem vários métodos, mas a maneira mais rápida é com o prompt de comando. Então, abrimos Iniciar, digite CMD e pressione Enter. Lá vamos escrever

ipconfig

E nós receberemos o resultado.

E para saber o endereço IP público, teremos que recorrer ao nosso navegador ou roteador. podemos fazer na página:

Whats-my-ip

E, finalmente, podemos verificar se temos um endereço IPv6 público da seguinte maneira:

Teste-IPv6

Deixamos alguns tutoriais de rede relacionados ao tópico

Você sabia que seu PC tem IPv6, você sabia que ele existia? Se você tiver alguma dúvida ou quiser apontar algo, teremos o maior prazer em ajudá-lo nos comentários.