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Como implementar o IPv6Como implementar o IPv6
Marco Antônio Chaves CâmaraMarco Antônio Chaves CâmaraLOGIC Engenharia LtdaLOGIC Engenharia Ltda
[email protected]@logicsoft.com.br
Quem é o Palestrante ?
Marco Antônio Chaves Câmara– Engenheiro Eletricista (UFBA);
– Professor• Universidade Católica do Salvador;
• Universidade do Estado da Bahia.
– Trabalha com redes desde 1987;
– Certificações• CNE e CNI (Novell);
• MCP (Microsoft);
• Projetista e Instalador (Lucent Technologies)
– Diretor técnico da LOGIC Engenharia
Salvador - BA.
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Agenda
• O que é o IPv6 ?
• As mudanças principais
• Implementação– Estratégias de Migração– O 6bone– Exemplos
• Fontes de referência
O que é IPv6 ?
• Porque surgiu ?
• O que oferece ?
• Como surgiu ?
O IPv6 vai decolar ?
• Diferentes estratégias têm provocado uma sobrevida longa ao IPv4– Subnets
– proxies
– CIDR (Classless InterDomain Routing)
O IPv6 vai decolar ?
• Diferentes estratégias têm provocado uma sobrevida longa ao IPv4– Subnets
– proxies
– CIDR (Classless InterDomain Routing)
• Esta não é a primeira tecnologia de que ouvimos falar, mas não vemos ...
O IPv6 vai decolar ?
• Diferentes estratégias têm provocado uma sobrevida longa ao IPv4– Subnets
– proxies
– CIDR (Classless InterDomain Routing)
• Esta não é a primeira tecnologia de que ouvimos falar, mas não vemos ...
• No entanto, alguns problemas sérios acabarão provocando a implementação do IPv6 !
O IPv6 vai decolar ?
• Problemas técnicos– Limites de endereçamento
– Tamanho das tabelas de roteamento
• Mudança de “paradigma”– Aplicações Internet no próximo milênio
• Comunicação portátil, genérica e SEGURA para todos;
• Multimídia interativa
– A Internet será a nova TV ?• Além do tráfego multicast para milhões, temos o problema da
capilaridade (principalmente levando-se em conta a interatividade).
Objetivos
• Mais endereços do que o necessário, mesmo em estimativas pessimistas;
• Maior desempenho;
• Suporte integrado a segurança e autenticação;
• Redução dos requisitos de processamento na rede (roteadores);
• Suporte a QoS;
• Garantir expansão futura.
Objetivos
• Mais endereços do que o necessário, mesmo em estimativas pessimistas;
Em estimativas conservadoras, oIPv6 suporta milhares de endere-ços por metro quadrado de super-fície da terra !
Objetivos
• Maior desempenho– Cabeçalho simplificado e de tamanho
fixo;
– Fragmentação apenas na origem;
– Eliminação da checagem contra erros.
Objetivos
• Suporte integrado a segurança e autenticação– Extensão de cabeçalho específica
para autenticação;
– Idem para criptografia dos dados.
Objetivos
• Redução dos requisitos de processamento na rede (roteadores)– Valem os pontos já citados quanto ao desempenho
• Simplificação do cabeçalho
• Fragmentação apenas na origem
• Eliminação da checagem de erros
– Endereços hierárquicos globais reduzem a necessidade de armazenamento nas tabelas dos roteadores
• Estratégia já utilizada no IPv4 através do CIDR (Classless InterDomain Routing) e ampliada no IPv6;
– Com as extensões de roteamento, consegue-se ainda mais• Mobilidade
• Auto re-endereçamento.
Objetivos
• Suporte a QoS– Separam-se pacotes sensíveis a
atrasos dos outros;
– Em cada classificação, é possível determinar níveis de prioridade;
– Controle de fluxo permite tratar fluxos de dados como “pseudo-conexões”, permitindo inclusive multiplicidade de fluxos entre um par emissor/receptor.
Objetivos
• Garantir expansão futura– Apenas 28% do espaço disponível
para endereços foi alocado ...
– Número de cabeçalhos de extensão pode crescer ...
• Hoje são seis
– Até mesmo o conceito de “escopo” para os endereços multicast não considera o planeta como nível mais alto (escopo 14 de 15) ...
Como surgiu o IPv6 ?
• IETF iniciou os trabalhos em 1990– RFC1550 pedia propostas de solução
• Após uma seleção inicial, uma versão modificada de duas das soluções (SIPP - Simple Internet Protocol Plus) foi selecionada em junho de 1994;
• Foi dada a designação IPv6 (ou IPng), que é adotada hoje pela comunidade Internet.
As mudanças principais
• O novo cabeçalho– Formato básico– Extensões
• Notação de endereços– Identificação básica– Regras de simplificação– Divisão do espaço de endereçamento
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão
~~ ~~
IHL Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Opções (0 ou mais palavras - comprimento variável)
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão IHL Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
Desaparece o campo de “opções”, que foi substituído comvantagens pelos “cabeçalhos de extensão”, que veremos melhorposteriormente. Basicamente, são seis diferentes tipos de exten-
são admissíveis, cada qual com sua função.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão IHL Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
Ganhamos :
1) Redução do tamanho;2) Compri-mento fixo, ou melhor ... para que o campo IHL?
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão IHL Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Os campos de endereço de origem e destino foram ampliadosquatro vezes. Agora o espaço de endereçamento é muito maior !
No entanto, obviamente, isto aumentou o cabeçalho ...
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
Ganhamos :
1) Aumento do espaço de endereçamento;
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
Com o fim da fragmentação, deixam de ser necessários todos oscampos relacionados a esta característica, ou seja, toda a segunda
linha do cabeçalho !!!
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Identificação
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
Fragment OffsetMF
DF
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
32 bits
Ganhamos :
1) Redução do tamanho;2) Aumento de perfor-mance no roteamento !
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
32 bits
O IPv6 não checa mais a integridade do cabeçalho. Confia-sena melhoria de qualidade das redes e na capacidade de checagem
de erros das camadas de enlace e transporte.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Header Checksum
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Ganhamos :
1) Aumento de performance nos routers !
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
O campo TTL, que surgiu para medir tempo, sempre mediu HOP’s.No IPv6, ele mudou de nome e posição ...
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
Time to live Protocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
HOP limitProtocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
HOP limitProtocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
O campo protocolo trocou de posição e de nome, servindo no IPv6também para indicar a presença de extensões de cabeçalho.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
HOP limitProtocolo
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Com o cabeçalho de tamanho fixo, o “Comprimento Total”mudou de nome e conteúdo, passando a indicar o tamanho apenas
dos dados, excluindo os 40 bytes fixos do cabeçalho.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço Comprimento Total
HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
O campo “Tipo de Serviço”, teoricamente criado parapermitir o tratamento de QoS, na prática não é utilizado. No IPv6,
este trabalho é realizado pelo campo “Prioridade”, com metade do ta-manho. Ele permite inclusive o descarte de pacotes, condição
essencial para tráfego multimídia.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão Tipo de Serviço
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Prioridade
Valores de 0 a 15 :
0 a 7 - Tráfego convencio- nal (melhor atrasar do que descartar)
8 a 15 - Tráfego em tempo real (melhor des- cartar do que atrasar)
*Obs. Os valores mais altossão mais importantes.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Prioridade
Ganhamos :
1) Mais eficiência;2) Tratamento de tráfego multi-mídia.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Prioridade
O espaço livre é utilizado para um novo campo, “Identi-ficação de Fluxo”, que permite o gerenciamento de fluxo de dados
entre determinado emissor e receptor, criando condições semelhantesa uma conexão, embora com a flexibilidade do IP.
O campo ainda é experimental, para QoS.
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Prioridade
IPv6 : evoluindo o IPv4 ...
Versão
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
32 bits
Prioridade Identificação de Fluxo
IPv6 : Formato definitivo
32 bits
Versão
Payload length HOP limitPróximo Cabeçalho
Endereço de Origem
Endereço de Destino
Prioridade Identificação de Fluxo
Extensões de Cabeçalho
• Algumas características do IPv4 (nem sempre utilizadas), e também novas características (segurança e autenticação, por exemplo) foram implementadas em cabeçalhos de extensão;
• Inicialmente foram definidos seis tipos (se mais de um, seguir seqüência) :– Hop-by-hop;
– Informações adicionais para os destinatários (opção 1);
– Routing;
– Fragmentação;
– Autenticação;
– Dados encriptados;
– Informações adicionais para o destinatário (opção 2).
Cabeçalho Hop-by-hop
• Carrega informações que todos os roteadores do caminho devem examinar;
• Assim como todos os outros cabeçalhos de extensão, ele começa com o campo que identifica o próximo cabeçalho (se existir);
• Alguns exemplos :– Definição de jumbograms, ou melhor, datagramas
com mais do que 64 KBytes;
– Router Alert - exige que todos os roteadores interpretem todo o pacote antes de re-encaminhá-lo. É utilizado por exemplo nas mensagens RSVP.
Informações adicionais p/ destinatário
• Primeiro tipo– Seqüencialmente, é apresentado logo após o
cabeçalho hop-by-hop.
• Segundo tipo– Incluirá campos que serão interpretados apenas
pelo destinatário;– Inicialmente não foi utilizado;– Aparece como último cabeçalho de extensão na
seqüência.
Cabeçalho Routing
• Permite identificar a rota a ser seguida
• A RFC 1883 define o “Tipo 0” de cabeçalho, que permite até 24 hops.– No strict routing, os hops indicados devem ser
consecutivos;– No loose routing, os hops indicados podem não
ser consecutivos;– O endereço de destino indica sempre o próximo
hop.
Cabeçalho de Fragmentação
• Garante o suporte à fragmentação que existia no IPv4;
• Lembrar, no entanto, que a fragmentação do IPv6 só acontece na origem– Origem deve determinar o MTU fim-a-fim;– Desempenho aumenta com a redução do
processamento nos pontos intermediários.
Cabeçalho de Autenticação
• Garante ao receptor certeza de quem é o emissor daquele pacote específico;
• Não garante segurança quanto à leitura dos dados transmitidos, mas garante que os dados recebidos foram realmente enviados por determinado emissor, e que estes não foram alterados no caminho.
Cabeçalho de Dados encriptados
• Garante segurança contra a leitura não autorizada de dados transmitidos;
• Permite a troca do algoritmo de criptografia– Algoritmo default é o DES-CBC
As mudanças principais
• O novo cabeçalho– Formato básico– Extensões
• Notação de endereços– Identificação básica– Regras de simplificação– Divisão do espaço de endereçamento– Endereçamento automático
Endereços : problemas no IPv4
• O esquema de classes do IPv4 permitia a divisão do endereço na identificação de redes, sub-redes e hosts;
• O IPv4 no entanto não oferecia um esquema hierárquico em que um único endereço representasse diversos outros;
• Esta característica provoca o aumento significativo das tabelas de roteamento.
Endereços : novidades no IPv6
• São 16 bytes, escritos em oito grupos de 4 dígitos hexadecimais– Regras de simplificação tornam as coisas mais
simples ...
• No IPv6, além de aumentar significativamente o número de endereços disponíveis, foi disponibilizado :– Endereçamento hierárquico global
• Divisão geográfica ou ...
• Divisão por provedor.
– Endereços unicast, multicast e ... Anycast(*1)
– Grupos multicast especiais, como “todos os roteadores”, “todos os hosts”, “todos os servidores DHCP”, por exemplo.
*1 Entrega ao primeiro endereço multicast disponível.
Endereços : formato básico
8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF• O exemplo acima é um endereço completo. Existem três
regras para simplificação :– Zeros no início de um grupo não precisam ser representados;
– Um ou mais grupos de 16 zeros podem ser trocados por uma seqüência de dois símbolos “:“;
– Endereços IPv4 podem ser representados com a mesma seqüência acima seguida pelo formato convencional IPv4.
• Com base nestas regras, o endereço ficaria assim :
8000::123:4567:89AB:CDEF
Endereços : prefixos
0000 0000 - Endereços IPv4
0000 001 - Endereços OSI NSAP
0000 010 - Endereços Novell IPX
010x xxxx - Baseados em provedor (x=registro)
100 - Baseados em localização geográfica
1111 1111 - Endereços multicast
1111 1110 10 - Uso em links locais (uso interno !)
1111 1110 11 - Uso em site local (uso interno !)
Outros - Não atribuídos (ainda !)
Endereçamento Automático
• O processo se inicia através do protocolo ND (Neighbor Discover)– O ND é um aperfeiçoamento do ARP e ICMP;
– Estações se conectam temporariamente com endereços válidos localmente;
– Após seleção do endereço local, a estação envia uma “ND router solicitation request”, baseado em multicast;
• Apenas um roteador responde, oferecendo uma faixa de endereços utilizáveis de duas formas :– Diretamente estabelecidos pelos hosts (stateless)
– Estabelecido por um servidor DHCP (stateful)
Estratégias de Migração
• Servidores DNS
• Pilhas duais
• Túneis
• Sistemas Operacionais suportados
• Roteadores suportados
Servidores DNS
• A RFC 1886 (DNS Extensions to Support IP Version 6) permite a criação do novo DNS;
• O suporte ao IPv6 permite a localização dos novos hosts baseados na nova versão;
• É o primeiro passo recomendado na migração de redes IPv4.
Pilhas duais
• Mantém o IPv6 como “mais um protocolo”;
• As configurações de endereço podem (devem) usar métodos diferentes;
• Podemos nos comunicar com hosts que utilizem ambas as versões;
• Ao solicitar um endereço ao DNS IPv6, respostas em ambos os protocolos serão úteis !
IPv4IPv4IPv6IPv6
Túneis
• Se chama “túnel” pois o encapsulamento é gerado no meio do caminho (quando é fim-a-fim, é envelope);
• O tipo de túnel depende do tipo de endereço IPv6– Endereços IPv4 compatíveis geram túneis automáticos;
– Outros endereços exigem configuração.
• Todo o pacote IPv6 viaja como “dados” IPv4.
RedeIPv4
RoteadorIPV4 & IPv6
RoteadorIPV4 & IPv6
Rede IPv6Rede IPv6 Rede IPv6Rede IPv6
Sistemas Operacionais Suportados
Na sua maior parte, tratam-se de versões beta ou kits de desenvolvimento:
– Sun Solaris
– Microsoft Windows NT
– Alpha DIGITAL UNIX and Alpha DIGITAL OpenVMS
– HP-UX 11.0
– IBM RS6000 AIX 4.3 e S/390 MVS
– Linux 2.1.8 ou superiores
Obs. Maiores detalhes podem ser obtidos nas referências ao final.
Roteadores Suportados
Na sua maior parte, suportam grande parte das funções :
– CISCO Systems IOS;
– Nortel Networks versão 12.0 ou superiores;
– IBM
Obs. Maiores detalhes podem ser obtidos nas referências ao final.
O 6bone
• O que é 6bone ?
• Desenho atual
• Participantes no Brasil
O 6bone
• O que é 6bone ?– Coordenado pelo NGTrans, grupo de trabalho do
IETF;– Iniciativa informal de criação de um backbone
baseado no protocolo IPv6 para testes de implementação e estudos;
– Possui sites em diversos locais do mundo, inclusive no Brasil.
• Desenho atual
• Participantes no Brasil
O 6bone
• O que é 6bone ?
• Desenho atual– No site do 6bone (http://6bone.net), é possível
conhecer o status atual do 6bone;– Pode-se também obter informações sobre sites
participantes no mundo.
• Participantes no Brasil
O 6bone
• O que é 6bone ?
• Desenho atual
• Participantes no Brasil– CEFET-BA (Centro Federal de Educação
Tecnológica da Bahia)– POP-MG: POP Minas Gerais– RNP - Rede Nacional de Pesquisa
6bone no Brasil - CEFET
• Início dos trabalhos em 1998;
• A base para os trabalhos foram as RFCs e alguns sites específicos;
• Possuem apenas duas estações, uma LINUX e outra Windows NT– A estação LINUX atua como roteador e implementa todos os
serviços básicos• Sendmail, DNS, FTP, HTTP, Finger etc
– A estação NT tem pilha dual, embora pudesse trabalhar apenas com a pilha IPv6. Possui também um HTTP Server em operação.
• Próximos passos :– Implementar o freeBSD com dual boot na estação LINUX;
– Desenvolver aplicações de sockets para testes IPv4 X IPv6.
Fontes de Referência
• Computer Networks - Third Edition
Andrew S. Tanenbaum
ISBN 0-13-349945-6
• Arquiteturas de Redes de Computadores OSI e TCP/IP - 2a. Edição
BRISA
ISBN 85-346-0694-3
• The Case for IPv6
Bay Networks - White Paper
(disponível na Internet)
• Administrando e Operando Redes TCP/IP em Ambientes Dinâmicos
Wagner Zucchi - Seminário 9 / EXPONET’97
Fontes de Referência - Internet
Gerais :• http://6bone.net/
• http://www.imasy.org/~ichiro/v6/index.html
• http://www.v6.sfc.wide.ad.jp/6bone/link.html
• http://www.cefetba.br/
• http://www.rnp.br/newsgen/ascii/n2.txt
• http://playground.sun.com/pub/ipng/html/INET-IPng-Paper.html
• http://www.hill.com/library/ipv6_exp.html
Implementações• http://playground.sun.com/pub/ipng/html/ipng-implementations.html
Fontes de Referência (+profundidade)
• IPv6 The New Internet Protocol
Christian Huitema
Prentice Hall, 2. Edição
• IPv6 Clearly ExplainedPete Loshin
Morgan Kaufman Publishers
Fontes de Referência - Algumas RFCs
RFC DescriptionRFC 2460 IPv6 SpecificationRFC 2373 IPv6 Addressing ArchitectureRFC 2463 Internet Control Message Protocol for IPv6 (ICMPv6)RFC 1886 DNS Extensions to support IPv6RFC 1933 Transistion Mechanisms for IPv6 Hosts and RoutersRFC 2462 IPv6 Stateless Address AutoconfigurationRFC 1981 Path MTU Discovery for IPv6RFC 2461 Neighbor Discovery for IPv6RFC 2464 A Method for the Transmission of IPv6 Packets over Ethernet NetworksRFC 2019 Transmission of IPv6 Packets Over FDDIRFC 2080 RIPng for IPv6RFC 2553 Basic Socket Interface Extensions for IPv6RFC 2292* Advanced Sockets API for IPv6RFC 2465 Management Information Base for IP Version 6: Textual Conventions and General GroupRFC 2466 Management Information Base for IP Version 6: ICMPv6 GroupRFC 2452 IPv6 Management Information Base for the Transmission Control ProtocolRFC 2454 IPv6 Management Information Base for the User Datagram ProtocolRFC 2428** FTP Extensions for IPv6 and NATs