Introdução

A quantidade de endereços possíveis com um protocolo roteável de 128 bits chega a ser assustadora e muitas vezes torna-se difícil até mesmo conseguir visualizar o tamanho dos blocos de endereço a  serem criados.

Enquanto no IPv4 temos 32 bits que nos possibilitam cerca de 4 bilhões de combinações (2³²), no IPv6 temos mais de 340 undecilhões de endereços possíveis. Para se ter uma ideia do que isto representa, se convertêssemos cada IPv6 possível em um cm², poderíamos envolver toda a superfície do planeta Terra com 7 camadas de endereços.

Esta fartura de endereços muda o conceito de alocação de blocos IP de forma radical. Hoje os administradores de rede estão acostumados a calcular a quantidade de endereços IPs necessários para suprir as suas demandas baseado na quantidade de máquinas que irão possuir um endereço IP. Com o IPv6, pensa-se na quantidade de redes que podem ser oferecidas ao usuário final.

Eu comparo a situação dos profissionais de rede de hoje com a dos programadores de 20 anos atrás: Não havia memória disponível e a que havia era muito cara, os programadores procuravam usufruir ao máximo da pouca memória disponível, criando mecanismos para melhor aproveita-la. Os profissionais de rede de ontem e de hoje procuram aproveitar da melhor maneira os poucos IPs válidos que possuem, usando técnicas de tradução como NAT e outras formas de poupar endereços simplesmente por quê há poucos IPs disponíveis. Os profissionais de rede de amanhã não terão estas preocupações com a adoção do IPv6 já que estes endereços podem ser ofertados em abundancia.

Mesmo que o usuário doméstico ou mesmo a empresa nos dias de hoje ainda não necessitem de todo o bloco de endereços que lhe fora alocado, estes números estarão disponíveis aos mesmos e poderão ser utilizados quando novas aplicações surgirem. Vamos supor que toda a telefonia celular móvel passe no futuro a utilizar IPv6, é possível alocar vários endereços v6 num único aparelho, cada IP representando uma determinada aplicação ou recurso embarcado no dispositivo. Novas tecnologias surgem a cada dia permitindo a monitoração de coisas antes inimagináveis. Provavelmente a agricultura no século XXI poderá utilizar chips de baixo custo e consumo de energia que possam ser plantados junto a sementes e que permitam acompanhar o desenvolvimento dos grãos em tempo real, cada semente precisaria ter um IP exclusivo para tal e estas são apenas algumas das muitas possibilidades que o futuro nos reserva.

Estrutura dos Endereços IPv6

Um endereço IPv6 é representado por 8 blocos de 16 bits cada um, separados pelo caracter dois pontos (:) . Cada grupo de 16 bits, chamado de decahexateto ou duocteto, possui 4 simbolos hexadecimais que podem variar de 0000 a FFFF.

A escrita de cada endereço IPv6 é longa, o que dificulta a sua representação, com IPv6, o serviço de DNS que fornece um nome amigável a um computador será mais necessário do que nunca, simplesmente é impossível decorar os endereços v6 presentes  numa infraestrutura de redes, como muitos profissionais de TI hoje o fazem com seus blocos IPv4.

Para facilitar suas representação, algumas regras de nomenclatura foram definidas:  

• Zeros a esquerda em cada duocteto podem ser omitidos

  Assim, 2001:0DB8:00AD:000F:0000:0000:0000:0001 pode ser representado por:

2001:DB8:AD:F:0:0:0:1

• Blocos vazios contínuos podem ser representados pelos caracteres :: (quatro pontos) UMA ÚNICA VEZ dentro do endereço (o que vem antes do primeiro dois pontos representa os primeiros bits e o que vem após o segundo dois pontos representa os ultimos bits do endereço).

Assim, 2001:0DB8:00AD:000F:0000:0000:0000:0001 pode ser representado por:

2001:DB8:AD:F::1

Não se costuma informar uma máscara de sub-rede para fazer a operacao de AND binário como ocorre no IPv4, entretanto, a notacao de bit count foi mantida. Um provedor de Internet geralmente recebe um bloco /32 para sub-dividir e entregar aos seus clientes.

Sugere-se que cada provedor sub-divida seu bloco /32 em, no máximo, prefixos /64. Se fizermos as contas, veremos que cada operadora poderia criar um outro plano IPv4 completo de 32 bits dentro de sua própria infra-estrutura.

Uma rede /32 pode ter 65536 sub-redes /48. Cada sub-rede /48 pode ter 65536 sub-redes /64. Mantendo-se os últimos 64 bits do endereço IPv6 destinado a criação de hosts, pode-se utilizar o recurso chamado Stateless auto-configuration, que permite a geração automática do ID do host baseado em seu endereço físico (MAC-Address).

O Guia Didático de Endereçamento IPv6, distribuído gratuitamente pelo NIC.BR, nos dá uma boa noção da estrutura de um endereço IPv6 e de como ele pode ser dividido. Confira na figura abaixo:

Cada posição em hexadecimal representa 16 combinações, mas é possível segmentar a rede  em blocos  menores do que um múltiplo de 4 bits tomando-se “bits emprestados” da porção de host (um jargão bem conhecido em redes IPv4). Vamos ver como isto funciona:

Cada símbolo hexadecimal possui 4 bits que permitem escrever qualquer valor entre 0 (0000) e F (1111).Cada bit que compõe um símbolo hexa possui um determinado valor posicional (2³, 2², 2¹ e 2⁰ ou 8, 4, 2 e 1 respectivamente). Quando aumentamos tamanho do prefixo da rede avançando sobre os bits de host estamos criando blocos IP menores.

Se, a partir de um prefixo /32 pegarmos um bit emprestado (o mais a esquerda, que neste caso vale 8 ) dividimos o bloco em duas redes /33 conforme a figura abaixo:

Se, a partir deste mesmo bloco, pegarmos dois bits emprestados (que valem 8 e 4) teremos 4 combinações possíveis:

Continuando com o mesmo raciocínio, ao pegarmos 3 bits emprestados (com os valores posicionais 8, 4 e 2) teremos 2³ blocos possíveis (8 sub-redes)  

Se pegarmos mais um bit emprestado, (o que vale 1), estaremos utilizando todos os bits do primeiro símbolo hexa a direita do bloco /32 original e teremos 16 sub-redes diferentes (24) variando de 0 a F:

Dica: Para saber a variação de cada bloco IPv6 num determinado caracter hexa, verifique o valor posicional do último bit emprestado (que será sempre 8, 4, 2 ou 1) E se quisermos uma quantidade maior de sub-redes ? Digamos, 50 blocos diferentes ? Com 6 bits conseguimos 64 blocos conforme a figura abaixo:

Quando usamos uma grande quantidade de bits para su-dividir nossos prefixos, torna-se dificil visualiza-los, tanto em binário quanto em hexa decimal, neste último exemplo, vemos um /35 dividido em mais de um milhão de blocos /55, com 20 bits emprestados:

Eu ministrei uma video-aula sobre este assunto utilizando os slides acima e a mesma pode ser visualiada no link abaixo: https://www.wiziq.com/online-class/587274-workshop-ipv6 Dúvidas, críticas e sugestões são sempre muito bem-vindas !!! Até o próximo post.