O protocolo IPv6 foi criado não só para resolver problemas da quantidade de endereços disponíveis, mas também para oferecer novos serviços e benefícios que não existiam no IPv4 ou que não eram utilizados de forma otimizada. Dentre muitos benefícios, podemos destacar os seguintes:
· Largo espaço de endereçamento para alcance global e escalabilidade;
· Formato de cabeçalho simplificado para otimização de entrega de pacote;
· Arquitetura hierárquica de rede para um roteamento eficiente;
· Suporte aos atuais protocolos de roteamento;
· Serviços de autoconfiguração;
· Implementação de IPSec de forma nativa;
· Crescimento do número de endereços multicast;
· Implementações para qualidade de serviço.
A disponibilidade de um número quase ilimitado de endereços IP é um dos maiores benefícios da implementação de redes IPv6. Comparado ao IPv4, o IPv6 aumenta o número de bits do endereço por um fator 4. Desta forma, o endereço que na versão 4 era de 32 bits, passa a ter 128 bits. Assim, esses 128 bits fornecem aproximadamente 3,4 x 1038 possíveis endereços, o que seria suficiente para alocar nos dias de hoje cerca de 1030 endereços por pessoa existente neste planeta. É claro que esses números são apenas informativos, porque com o IPv6 os equipamentos possuem não mais 1 só endereço, mas vários endereços destinados a serviços diferenciados. Isso ficará mais claro nas seções a seguir.
Essa grande quantidade de endereços possibilita que todos os equipamentos, dentre eles computadores, telefones IP, televisores digitais, possam ter endereços únicos globais, o que possibilitaria a alcançabilidade fim a fim de tais equipamentos, sem a necessidade de processamentos especiais.
Esse crescimento do número de bits do endereço IP resulta no crescimento do seu cabeçalho, porém o cabeçalho IPv6 é mais simplificado comparando-o ao do IPv4. Este último possui pelo menos 20 octetos, além do comprimento variável do campo opções. Já o cabeçalho IPv6 possui um tamanho fixo de 40 octetos, graças ao aumento do tamanho dos endereços de origem e destino. No entanto, possui menos campos. Um dos campos retirados foi o de controle de erro, já que este controle é feito na camada de enlace e na camada de transporte, sendo considerado desnecessário neste nível. Estas remoções resultam num processamento mais rápido do cabeçalho, o que aumenta a eficiência de roteamento e a performance geral dos roteadores.
A disponibilidade de um espaço de endereços e prefixos de rede muito grande fornece uma flexibilidade na arquitetura de redes que permite uma organização hierárquica e possivelmente geográfica, onde um prefixo de rede pode ser usado para endereçar um país ou um continente inteiro subdividido em seus diversos níveis.
Essa alocação permite que grandes provedores agreguem a seu prefixo de rede todos os endereços de seus usuários e anunciem para outros provedores apenas uma rota. Da mesma forma, o uso de múltiplos níveis hierárquicos dentro de um mesmo prefixo permite uma grande flexibilidade e novas funcionalidades, tal como a utilização do escopo dos endereços. A hierarquização da estrutura do endereçamento IPv6 é destinada a reduzir o tamanho das tabelas de roteamento.
Para habilitar um roteamento escalado, o IPv6 suporta a existência de protocolos de roteamento internos e externos. O protocolo RIP recebeu uma nova versão, chamado RIPng – Routing Information Protocol next generation. Como visto na RFC 2080, o RIPng é similar ao RIPv2 e oferece os mesmo benefícios, sendo que o RIPng inclui suporte para endereços e prefixos IPv6.
O OSPF – Open Shortest Path First também ganhou uma nova versão, o OSPFv3. Este novo protocolo possui algumas mudanças em relação à versão utilizada para IPv4, que era extremamente dependente de tais endereços. O OSPFv3, como visto na RFC 2740, inclui uma plataforma independente de implementação e um protocolo para processamento por enlace ao invés de processamento por nó. Ainda existem mudanças na autenticação e no formato do pacote.
O protocolo BGP – Border Gateway Protocol funciona em IPv6 da mesma forma e oferece os mesmos benefícios que o BGP IPv4, incluindo ainda suporte para endereços de família IPv6 e atributos do próximo hop (próximo nó por onde o pacote passará). Esses atributos usam endereços IPv6 e endereços de escopo.
A característica de autoconfiguração de endereços existe no protocolo IPv6 para melhorar o gerenciamento de tais endereços e ainda facilitar a migração dos inúmeros equipamentos constituintes das redes do protocolo IPv4 para o protocolo IPv6. Essa característica habilita o desenvolvimento da Internet plug-and-play de novos dispositivos, tal como telefones celulares, dispositivos wireless, aparelhos domésticos e outros. Desta forma, os dispositivos conectados a rede não necessitariam de configuração manual ou de servidores de endereços. O funcionamento desta autoconfiguração será detalhado mais adiante.
Enquanto o uso de IPSec – IP Security Protocol é opcional em IPv4, no IPv6 ele torna-se obrigatório. Portanto, este serviço pode ser habilitado em todos os nós IPv6, o que potencialmente torna as redes mais seguras. A implementação de encriptação, autenticação e VPNs – Virtual Private Networks é feita de forma mais fácil, oferecendo endereços globalmente únicos e seguros. O protocolo IPv6 pode ainda fornecer serviços de segurança fim-a-fim, tal como controle de acesso, confidencialidade, integridade de dados sem necessidade de firewalls adicionais, que podem provocar problemas de performance.
Uma característica muito importante do IPv6 é que ele não executas processos de broadcast. As funções em IPv4 que utilizavam processos broadcast, tais como descoberta de roteadores, descoberta de vizinhos, entre outros, em IPv6 são tratadas através de multicast.
O multicast permite que pacotes IP sejam enviados para múltiplos destinos ao mesmo tempo, sem afetar a performance da rede. O processo multicast melhora a eficiência de uma rede pela limitação de requisição broadcast para um menor número de nós, apenas aqueles interessados. O IPv6 utiliza grupos de endereços multicast específicos para várias funções, que em IPv4 eram feitas através de broadcast, evitando problemas causados por ele.
O serviço QoS – Quality of Service é tratado em IPv6 da mesma maneira que é tratado em IPv4, possuindo suporte por classe de serviço através do campo de tráfego e do modelo DiffServ - Differentiated Services. Entretanto, o cabeçalho IPv6 tem um novo campo chamado flow label, que pode conter um rótulo identificando um fluxo específico de dados. Desta forma, o nó fonte gera uma rota de fluxo com rótulo, disponibilizando QoS nesse caminho, onde cada roteador do caminho toma ações baseadas por esse rótulo.