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ATIVIDADE 1

ESCASSEZ DE ENDEREÇOS IPV4

1.1 História

Apesar de este livro ter um enfoque prático, com atividades noestilo “mão na massa” em todas as atividades que veremos aseguir torna-se necessário, em primeiro lugar, entender o prob-lema da escassez de endereços IP na Internet e como a nova ver-são do protocolo IP é capaz de resolver este problema.

“Nova versão” é um modo de dizer, pois há mais de 10 anostenho lido e ouvido a respeito do fim dos blocos IPv4 disponíveise da necessidade da adoção do IPv6 em caráter de urgência. Al-guns autores, inclusive, trouxeram previsões “IPocalípticas” se-gundo as quais os endereços IPv4 já teriam acabado em 2005 ou2006 (o que talvez pudesse ter ocorrido não fossem os altos ebaixos da economia mundial nos últimos anos).

O fato é que a Internet originalmente não foi concebida para tero uso comercial que temos hoje. O projeto militar conhecidocomo ARPANET deu origem a tudo em plena Guerra Fria, emque o objetivo era criar uma rede mundial de comunicação naqual não existisse um nó central, e que fosse semelhante a umaimensa teia de aranha onde cada nó pudesse se comunicar com

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ATIVIDADE 1. ESCASSEZ DE ENDEREÇOS IPV4

Figura 1.1: As origens da Internet – apenas quatro nós inicial-mente conectados.

qualquer outro nó por vários caminhos alternativos. Destruídoum nó, os outros manteriam contato sem nenhum problema.

Nos anos que se seguiram, o backbone (rede central de trans-porte) do que futuramente seria conhecido por Internet se de-senvolveu nas grandes universidades norte-americanas. Foi uma“época romântica” em que não havia grandes preocupações comsegurança nem com a escalonabilidade da Rede Mundial, poishavia poucos nós conectados entre si e a maior parte do tráfegoera “conversa entre doutores” discutindo assuntos acadêmicos.Não se imaginava que a Internet ganharia as proporções a quechegou nas décadas seguintes.

O protocolo TCP/IP só foi adotado em 1983. Um endereço com32 bits e mais de 4 bilhões de endereços possíveis parecia quase

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1.1. HISTÓRIA

infinito na época, mas já no inicio dos anos 1990 começaram osestudos sobre o esgotamento dos endereços IPv4.

A grande explosão comercial da Internet ocorreu, principalmentepara nós aqui do Brasil, na segunda metade dos anos 1990 e, senão fosse por uma série de soluções paliativas como a separaçãode endereços públicos e privados (RFC 1918), o uso do NATpara poupar os endereços internos das redes locais, e o DHCPpara fornecer IPs dinâmicos durante um determinado período, osblocos de endereço IPv4 já teriam se esgotado há algum tempo.

1.1.1 Quais as causas do esgotamento do IPv4?

Em primeiro lugar, a divisão dos blocos de endereço IP nunca foiigualitária. Metade dos endereços disponíveis foram destinadosaos EUA, onde o backbone da Internet foi criado e a outra metaderestante dos endereços foi rateada entre os demais países.

Como não havia uma preocupação inicial com a escassez de en-dereços, algumas empresas adquiriram um bloco /8 apenas parasi (o equivalente a cerca de 16 milhões de endereços IP). As re-gras para a aquisição dos blocos de endereço tornaram-se maisrígidas com o passar do tempo, mas as primeiras alocações per-maneceram e as instituições que detém estes blocos hoje não tema menor intenção de devolvê-los, principalmente agora que a es-cassez de endereços chegou ao seu auge.

Entretanto, mesmo que houvesse uma redistribuição mais igual-itária dos endereços IPv4, o problema da escassez ainda não seriaresolvido. Vamos aos números:

Apenas 1/3 da humanidade tem acesso à Internet. Dois terços dapopulação mundial ainda estão à espera da inclusão digital.

Aqueles que têm acesso a Internet tendem a consumir muitomais do que um único endereço IP. A Internet vive de fases.Na primeira onda, a Rede Mundial conectava apenas computa-dores entre si. Hoje vivemos uma segunda fase em que a Internetconecta pessoas e as redes sociais estão cada vez mais presentes

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no dia-a-dia das pessoas comuns. A terceira onda da Internet, achamada Internet das Coisas, permitirá integrar casas, computa-dores, eletrodomésticos, enfim: todos os eletroeletrônicos quenos cercam na vida moderna poderão se interconectar e intera-gir, necessitando de endereços IP para que essa comunicação serealize.

Para dar conta deste crescimento assustador da Rede Mundialprevisto para os próximos anos, surge o endereçamento IPv6,que é uma nova versão do antigo (mas ainda em uso) IPv4. Paratermos uma ideia da grandiosidade de endereços possíveis comesta nova versão do protocolo IP, vamos compará-lo ao IPv4:

Um endereço IPv4 é formado por 32 bits, onde:

232 = 4.294.967.296 combinações (cerca de 4 bilhões de en-dereços possíveis).

Um endereço IPv6 é formado por 128 bits:

2128 = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456combinações (cerca de 340 undecilhões de endereços possíveis).

Esta fartura de endereços permite uma mudança radical na formada atribuição e gerenciamento do plano de endereçamento IP.Até agora, todas as gerações de administradores de redes foramcondicionados a “terem dó dos endereços IP”, ou seja, plane-jar a atribuição de endereços com base no número de usuários edeixando pouca sobra em cada bloco.

Eu comparo a situação dos profissionais de redes de hoje coma dos programadores de uns 20 anos atrás que se viravam compoucos Kilobytes de memória para fazer seus programa seremexecutados, pois a memória era muito cara e difícil de obter. Nofuturo, cada usuário poderá receber um bloco de endereços emsua casa maior do que todo o bloco de endereços IPs válidosexixtentes em toda a Internet hoje.

Quando se faz o plano de endereçamento IPv6, leva-se em contaquantas redes IP serão entregues ao usuário final e em vez dequantos endereços, justamente prevendo que, na era da Internet

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1.1. HISTÓRIA

Figura 1.2: Escritórios regionais da IANA.

das Coisas, os usuários terão novos serviços, novas necessidadese muitas redes IPs diferentes e independentes para usar. Essa éa maior mudança de mentalidade relacionada à adoção do IPv6que abordaremos em vários pontos deste livro.

1.1.2 Quem aloca blocos IP?

A Internet seguiu seu curso sob a direção das agências do Depar-tamento de Defesa dos EUA até que, em 1987, o governo ameri-cano criou a IANA – Internet Assigned Number Authority – que,sob a direção de Jon Postel (1943-1998), passou a controlar aatribuição de IPs e de nomes de domínio em todo o mundo.

A IANA dividiu o mundo em cinco regiões e, para cada umadelas, designou um RIR, um escritório regional para cuidar daalocação de endereços IP conforme se vê na figura 1.2.

Para cada escritório regional, a IANA delegou uma porção deendereços IPv4 para que esses escritórios controlassem a dis-tribuição entre os sistemas autônomos de sua região. Quando osestoques de uma das cinco localidades ficava próxima do esgo-tamento, um novo bloco de endereços era designado para aquelaparte do mundo, vindo do estoque central da IANA.

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Em 2011 esse estoque central esgotou-se completamente. Agora,cada RIR deve contar apenas com seus estoques locais remanes-centes. Isto quer dizer que os endereços IPv4 irão acabar emdiferentes momentos em cada parte do globo.

A primeira região a ter seus estoques de IPv4 exauridos será aÁsia, controlada pela APNIC – Asia-Pacific Network Informa-tion Centre. Nesta região, as políticas de alocação de endereçosjá estão bem mais rígidas: apenas novas empresas que ainda nãopossuem IP podem adquirir blocos IPv4, e mesmo assim em umaquantidade menor do que antes.

Os estoques do LACNIC – Latin American and Caribbean In-ternet Addresses Registry – correspondentes à região da AméricaLatina e Caribe, provavelmente se esgotarão entre 1 ou 2 anos,não mais do que isso. É importante que os provedores de acessoe demais empresas envolvidas com a infraestrutura da Internetno Brasil estejam preparados para enfrentar o fim dos endereçosIPv4 disponíveis e sejam capazes de implementar o IPv6 em suasredes, de modo a garantir o crescimento da Rede Mundial deforma sustentável em cada região.

1.1.3 Como anda a adoção do IPv6?

Originalmente imaginava-se que, com a criação do novo proto-colo de Internet, a adoção do IPv6 se daria de forma graduale contínua e que, em um prazo de 10 anos, o IPv6 se tornariauma realidade para a esmagadora maioria das empresas, acom-panhando o ritmo de crescimento da própria Internet, conformepode ser visto na figura 1.4.

Entretanto, essa previsão não se concretizou. A Internet cresceumais de 400% neste período – talvez até mais do que se tenhaimaginado –, e ainda estamos engatinhando na implementaçãode redes IPv6 na Internet.

Para se ter uma idéia da disparidade na utilização desses doisprotocolos de rede, enquanto a Internet mudial conta com aprox-

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1.1. HISTÓRIA

Figura 1.3: Os estoques da IANA chegarão ao fim em poucotempo e não haverá mais endereços IPv4 disponíveis para aAmérica Latina.

Figura 1.4: Previsão inicial da adoção do IPv6.

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Figura 1.5: Previsão atual.

imadamente 360.000 rotas IPv4, temos apenas 6.000 rotas IPv6anunciadas.

1.1.4 Por que isso ocorreu?

Há diversas razões de natureza técnica e comercial que expli-cam este fato. Talvez a razão mais forte para que o processo deimplantação do IPv6 na rede mundial tenha andado a passos detartaruga nos últimos anos esteja no fato de que migrar para onovo protocolo não traz nenhum benefício a curto prazo, e rep-resenta um custo de mão-de-obra e atualização de infraestruturaque as empresas procuraram até hoje adiar ao máximo.

Provedores vendem acesso à Internet. Para o usuário final, nãoimporta se a conectividade que lhe é oferecida é feita através deIPv4 ou IPv6, pois o que ele quer mesmo é continuar a usar osseus serviços como fez até hoje.

O grande problema é que não há mais como adiar a implantaçãodo IPv6. O esgotamento do plano de endereçamento atual é umfato, não mais uma hipótese remota. Se os provedores de Internet

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1.1. HISTÓRIA

não se preocuparem em adaptar suas redes agora, poderão gas-tar muito mais no futuro e ainda correm o risco de não estaremprontos para competir com rivais que se anteciparam ao processode transição.

1.1.5 Vamos desligar o IPv4?

O fato é que as redes IPv4 e IPv6 ainda coexistirão durante umbom tempo. A infraestrutura da Internet ainda é predominante-mente IPv4 e demorará alguns anos para que toda a rede mundialtenha suporte para o novo protocolo.

Não existe uma data limite, não há um órgão com poder paradeterminar a imposição do novo protocolo e, mesmo que vocêconsiga criar uma rede puramente IPv6, certamente deixaria deacessar uma parte significativa da Internet que ainda está imple-mentada somente no protocolo IPv4.

A solução é suportar as duas pilhas de protocolo, o que é chamadode Dual Stack (pilha dupla), de forma que as máquinas consigamacessar tanto os endereços do mundo IPv4 como do mundo IPv6,“falando” ao mesmo tempo com os dois protocolos.

1.1.6 Oportunidades e desafios

Implementar o IPv6 e fazê-lo coexistir com o IPv4 requer mão-de-obra especializada que ainda não está formada. A partir deagora teremos duas redes em paralelo, e o fato de a rede IPv4 es-tar funcionando corretamente não significa que a rede IPv6 tam-bém estará, e vice-versa.

Haverá um mercado enorme e com muitas possibilidades e de-safios nos próximos anos. A demanda por especialistas em IPv6só aumentará, à medida que a exaustão de endereços IPv4 setornar mais aguda. Procurar entender o funcionamento do proto-colo IPv6, como configurá-lo e implementá-lo é o grande desafiolançado aos leitores deste livro.

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1.2 Resumo da Atividade

Nesta atividade foram apresentadas as razões pelas quais o pro-tocolo IPv4 deve dar lugar ao IPv6 e quais as origens da escassezde endereços atualmente. Outros pontos de destaque foram a ne-cessidade de as empresas investirem no processo de migração ena formação de mão-de-obra qualificada para atuar na implan-tação da nova versão do protocolo da Internet.

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