1. Introdução

O mundo das comunicações está em constante movimento. Novas tecnologias são introduzidas e as antigas devem se adaptar ou tornam-se obsoletas. Quando surgiu a rede mundial Internet, no final dos anos 70, cada fabricante utilizava sua própria estrutura de protocolos e equipamentos. Dentro deste cenário de grande variedade de sistemas, aparece a necessidade de interconexão entre os diversos sistemas computacionais. Desta forma, em 1977, a ISO – International Organization for Standardization, criou um sub-comitê para o desenvolvimento de padrões de comunicação para promover a interoperabilidade entre as diversas plataformas. Foi então desenvolvido o modelo de referência OSI – Open Systems Interconnection, que é constituído por sete camadas, descritas na tabela I:

I.       Modelo de referência ISO/OSI

 

Cada camada se comunica com sua semelhante em outro computador. Quando a informação é passada de uma camada para outra inferior, um cabeçalho é adicionado aos dados para indicar de onde a informação vem e para onde vai. O bloco de cabeçalho+dados de uma camada é o campo dados da próxima camada.

O modelo de camadas ISO/OSI acabou se tornando apenas uma base para praticamente todos os protocolos desenvolvidos pela indústria. A partir do modelo ISO/OSI foram desenvolvidos outros modelos para serem efetivamente usados, dentre eles o modelo TCP/IP (Transmition Control Protocol / Internet Protocol). A aceitação mundial do conjunto de protocolos TCP/IP deveu-se principalmente a versão UNIX de Berkeley que além de incluir estes protocolos, colocava-os em uma situação de domínio público, onde qualquer organização, através de sua equipe técnica poderia modificá-los e assim garantir seu desenvolvimento.

Cada desenvolvedor tem uma arquitetura que difere em detalhes, as vezes fundamental no seu desenvolvimento. Sendo assim, é de se esperar uma variação nas descrições do conjunto de protocolos TCP/IP. Apresentaremos na tabela II abaixo a comparação entre o modelo TCI/IP e o modelo base ISO/OSI:

II.    Comparação entre o modelo TCP/IP e o modelo de referência ISO/OSI

 

O protocolo IP – Internet Protocol é o responsável pela conexão entre os sistemas que estão se comunicando. Basicamente este protocolo se relaciona com a camada de rede (3) do modelo ISO/OSI. Este protocolo é o responsável principal do movimento da informação na rede. É nesta camada/protocolo que a informação é fragmentada no sistema fonte e reagrupada no sistema alvo. Cada um destes fragmentos pode ter caminhos diferentes pela rede de forma que os fragmentos podem chegar fora de ordem. Se, por exemplo, o fragmento posterior chegar antes do anterior, o protocolo IP no sistema destino reagrupa os pacotes na seqüência correta.

Desde que a primeira versão do protocolo IP foi desenvolvida, o poder de processamento das máquinas cresceu muito e o número de máquinas conectadas à rede cresceu de algumas centenas a 4 milhões. A versão 4 do IP foi a que conseguiu acomodar todas as mudanças da Internet e vem se tornando cada vez mais um padrão para redes de computadores, embora não tenha sido originalmente projetado para dar suporte a uma rede de escala universal ou que permitisse aplicações multimídia.

A versão corrente do IP tem sido extremamente bem-sucedida. O IP possibilitou que a Internet tratasse de redes heterogêneas, mudanças drásticas na tecnologia de hardware e grande crescimento do número de usuários. Para tratar de heterogeneidade, o IP define também um formato de pacote uniforme (o datagrama IP) e um mecanismo de transferência de pacote. Os datagramas IP são a unidade fundamental de comunicação na Internet. Ele também define um conjunto de endereços que permitem a aplicativos e protocolos de camadas mais altas se comunicarem através de redes heterogêneas sem conhecer as diferenças entre seus endereços de camadas inferiores.

Essa versão conviveu com várias mudanças de tecnologias de hardware. Embora tenha sido definido antes mesmo da popularização das Redes Locais, seu projeto original funciona bem através de gerações de tecnologias de hardware. O IP pode funcionar sobre redes que operam várias ordens de grandeza mais rápido do que foi projetado e também com tamanhos de quadros muito maiores. Se o protocolo IP tem uma história de sucesso tão grande, qual seria a motivação para substituí-lo.

A maior motivação para a mudança seria o espaço de endereçamento limitado. Quando a atual versão foi definida, existiam poucas redes de computadores e os projetistas não imaginaram que tal tecnologia pudesse tornar-se o padrão que é hoje. Desta forma, decidiram usar 32 bits, o que permitiria que a Internet possuísse mais de um milhão de redes. Porém o crescimento foi muito maior que o esperado e o planejamento de distribuição de endereços foi mal feito, fazendo com que já a algum tempo a Internet convivesse com problemas para inclusão de novas redes. A necessidade de se criar alternativas começa a aparecer aqui.

Em 1991, membros do IETF - Internet Engineering Task Force chegaram à conclusão de que o crescimento exponencial da rede levaria à exaustão dos endereços IP até o final do ano de 1994. Isso aconteceria se as tabelas de roteamento simplesmente não esgotassem toda a capacidade dos hardwares de roteamento da época.

Essa crise foi superada a curto prazo com a adoção do CIDR - Classless Inter-Domain Routing, que consistia resumidamente em dar blocos de endereços IP contíguos a regiões do planeta (Europa, Ásia, etc), e essas regiões dividiriam seus blocos em blocos menores, mas ainda contíguos, até que todas as redes tivessem seus endereços. Essa subdivisão das classes de endereços é feita através da máscara de rede, que é um identificador do endereço de Internet. Essa máscara é capaz de identificar a fração do endereço referente a rede a que pertence e a fração que indica o host. Desta forma a estrutura de classes que até então existia pôde ser subdividida e melhor aproveitada.

Mas o CIDR não seria uma solução duradoura, outra deveria ser projetada em longo prazo e que tivesse uma duração maior. Um novo protocolo precisava ser desenvolvido em substituição ao IPv4. Uma proposta foi a adoção do CLNP – Connection Less Network Protocol, protocolo que tem um espaço de 160 bits para endereçamento. Entretanto, além de não suportar serviços multimídia como desejado, por ser uma solução OSI não foi bem quista por alguns elementos.

Em 1993, o IESG - Internet Engineering Steering Group criou um grupo de trabalho para uma nova versão do protocolo IP, o IPngWG - IP Next Generation Working Group, com base em alguns objetivos que deveriam ser alcançados. O grupo de trabalho, então, selecionou três protocolos para a camada de rede da arquitetura TCP/IP. O protocolo indicado pelo grupo foi o SIPP - Simple Internet Protocol Plus, por ser o que menos se diferenciava do IPv4, e por ter um plano de transição melhor. Mas uma combinação de aspectos positivos dos três protocolos foi feita e com isso gerou-se a recomendação para a versão 6 do IP em novembro de 1994.

Apesar de atualmente utilizarmos a versão 4, existe uma explicação do porque do desenvolvimento da versão 6, e não da versão 5. A explicação é porque já existe a versão 5, e é conhecida como protocolo ST2 – Streams 2 que foi definida pela RFC 1819. O ST2 é um protocolo experimental projetado para reserva de recursos destinados a oferecer garantias fim-a-fim em tempo real na Internet, ou seja, foi projetado para aplicações multimídia. Ele permite que os aplicativos criem fluxos de dados simples com muitos destinos e com a qualidade de serviço desejada. Ele não é um substituto do IP, mas apenas um adjunto.

A base do IPv6 é o IPv4, isto é, foi criado sobre uma plataforma comprovadamente eficaz, o que é importante tanto para a transição entre a versão 4 e a 6, quanto para a excelência do IPv6. Porém a transição para o IPv6 não ocorrerá rapidamente. Inclusive essa é uma estratégia da nova versão do protocolo, onde se espera uma co-existência das duas versões por muitos anos.

As motivações para esse trabalho apareceram por que o IPv6 passa a ser de grande importância para empresas, organizações e instituições que trabalham com serviços de Internet. Dentro deste contexto se encaixa a Rederio de Computadores, como backbone acadêmico metropolitano, que precisa estar preparada para operar o protocolo IPv6 e estar pronta para as eminentes transformações.

Neste trabalho será abordado a teoria do protocolo IPv6, suas características, benefícios, funcionalidades, diferenças entre o IPv4 e a implementação do IPv6 no Backbone metropolitano da Rederio, experimentos, configuração de equipamentos e serviços a serem disponibilizados.