Diferença entre IPv4 e IPv6 explicada

A internet é um conjunto de bilhões de dispositivos conectados entre si por meio de diferentes redes. Todos esses dispositivos precisam ser identificáveis ​​de forma única para facilitar a comunicação.

Isso é feito por meio de endereços IP. IP significa Protocolo de Internet. O que é o Protocolo de Internet?

O Protocolo de Internet rege como os dados são roteados e endereçados pela internet.

Um dos componentes do Protocolo de Internet é o endereço IP. Um endereço IP é um número decimal ou hexadecimal exclusivo atribuído a um dispositivo conectado à internet. Todos os dispositivos na internet usam endereços IP para se encontrarem e se conectarem.

Sem um endereço IP, não é possível interagir com um dispositivo na internet. É por isso que os endereços IP são necessários.

Hoje, dois tipos principais de endereços IP estão em uso: IPv4 e IPv6. O IPv4 é a versão mais comumente usada, mais antiga e mais madura, enquanto o IPv6 é a versão mais recente e melhor.

Naturalmente, você deve ter pensado: “Por que existem duas versões?” e, mais importante, “Quais são as diferenças?”. Responderemos a ambas as perguntas a partir de agora.

O que é IPv4

Endereços IPv4 são números decimais de 32 bits. O formato desses endereços consiste em quatro segmentos de números que variam de 0 a 255, separados por pontos. Por exemplo:

192.168.1.1

Este é um endereço IPv4.

O espaço de endereços, que é o número de combinações únicas que podem ser criadas, do IPv4 é de aproximadamente 4 bilhões. Infelizmente, existem muito mais de 4 bilhões de dispositivos na internet devido à proliferação de smartphones e dispositivos IoT.

Como resultado, o espaço de endereços IPv4 foi completamente utilizado, o que significa que novos dispositivos não podem receber um endereço IPv4 exclusivo. Portanto, os dispositivos precisam reutilizar endereços antigos sempre que disponíveis e dependem de soluções imperfeitas, como o NAT. Esse fenômeno é chamado de exaustão do IPv4.

O que é IPv6

Os endereços IPv6 são outra tentativa de lidar com o espaço de endereços saturado do IPv4. É por isso que um endereço IPv6 consiste em um número hexadecimal de 128 bits.

Os endereços IPv6 consistem em oito segmentos conhecidos como octetos, e cada octeto pode ter um valor hexadecimal que varia de 0000 a FFFF. Cada segmento é separado por ponto e vírgula. Veja como é um endereço IPv6 típico.

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

No IPv6, qualquer octeto que contenha apenas zeros pode ser ocultado, e todos os zeros que vêm no início do octeto também podem ser ocultados. Portanto, o exemplo acima também pode ser assim.

2001:db8:85a3:8a2e:370:7334

O espaço de endereçamento do IPv6 é de 300 decilhões. Esse é um número astronômico de endereços IP únicos. 

Por que o IPv6 foi criado?

O IPv6 foi criado para resolver o problema de espaço de endereço limitado no IPv4. Vamos entender isso com mais detalhes.

O dilema do espaço de endereço IPv4 e NAT

O IPv4 está com todo o seu espaço de endereços esgotado. A organização responsável pela atribuição de endereços IP a diversos ISPs (Ripe NCC) declarou que, em novembro de 2019, o espaço de endereços IPv4 estava oficialmente esgotado. Para lidar com o rápido encurtamento do espaço de endereços, foi criada uma técnica chamada NAT (Network Address Translation). Essa técnica permite que vários dispositivos usem o mesmo endereço IP. 

A técnica NAT foi criada na década de 1990 porque, naquela época, o esgotamento do IPv4 era uma certeza.

O uso do NAT também criou o que hoje chamamos de endereços IP públicos e privados. Um endereço IP privado é atribuído a um único dispositivo. No entanto, ele não é compartilhado pela internet. Ele é usado apenas dentro de uma rede interna. Assim, é possível que muitos dispositivos em redes diferentes tenham o mesmo endereço IP privado.

O endereço IP público é atribuído a um ponto de acesso à internet (seu roteador doméstico ou dispositivo Wi-Fi). Todos os dispositivos conectados a um ponto de acesso usarão seu endereço IP público para se conectar ao restante da internet.

O ponto de acesso sabe como rotear o tráfego para o dispositivo correto usando seu endereço MAC. Ele pode rastrear todas as solicitações de recursos da internet e de qual dispositivo elas se originaram, de modo que todo o tráfego de entrada de um recurso específico da internet seja automaticamente desviado para o dispositivo de origem.

Você pode usar uma ferramenta online para verificar seu endereço IP público. Essas ferramentas podem verificar e reportar seu endereço IP público. Em uma configuração NAT, o uso dessas ferramentas deve retornar o mesmo endereço IP para todos os dispositivos. Para verificar seu IP privado, você precisa usar comandos do sistema como ipconfig no prompt de comando ou no terminal. 

Os problemas com o NAT

Embora o NAT seja uma solução, ele apresenta algumas falhas. Abaixo, algumas de suas deficiências, que exigem a migração para o IPv6.

• Configuração complexa: Configurar e gerenciar o NAT pode ser complicado, especialmente para redes grandes.
• Interrompe a comunicação direta: O NAT interrompe a comunicação de ponta a ponta, causando problemas de protocolo (por exemplo, aplicativos VoIP ou P2P).
• Sobrecarga de desempenho: O NAT adiciona processamento extra, o que pode diminuir o desempenho da rede.
• Problemas com alguns protocolos: Protocolos como IPsec e FTP exigem procedimentos e esforços extras para funcionar bem com NAT.
• IPs públicos limitados: Compartilhar um único IP público entre vários dispositivos pode limitar o número de conexões simultâneas.
• Dispositivos difíceis de rastrear: É difícil rastrear qual dispositivo interno é responsável por uma ação, pois vários dispositivos compartilham um IP público.
• Problemas com aplicativos P2P: Aplicativos peer-to-peer geralmente têm dificuldades para se conectar devido a restrições de NAT.
• Desafios em Serviços de Hospedagem: Os serviços de hospedagem por trás do NAT exigem configurações complicadas, como encaminhamento de porta.
• Não é uma solução de segurança forte: O NAT oculta IPs internos, mas não fornece medidas de segurança reais, como criptografia.

Como o IPv6 resolve esses problemas

Como mencionamos anteriormente, o espaço de endereçamento do IPv6 é de 300 decilhões. São 33 zeros após o 300. Veja como fica.

300.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000

Esse é um vasto espaço de endereçamento. Na verdade, é espaço suficiente para fornecer um endereço IP exclusivo a todos os dispositivos na Terra e ainda sobrar bastante espaço. Isso significa que também não há necessidade de NAT. Assim, com o IPv6, podemos evitar todas as desvantagens do uso do NAT.

Qual ​​a diferença entre IPv4 e IPv6

Agora que conhecemos o básico sobre IPv4 e IPv6, vamos verificar suas principais diferenças.

Já sabemos sobre coisas como a diferença no formato e no espaço de endereço, então as deixaremos de fora.

Complexidade do Cabeçalho

Assim como todos os outros protocolos de rede, o Protocolo de Internet também possui cabeçalhos. Os cabeçalhos fornecem informações cruciais necessárias para lidar com a carga útil do protocolo.

No IPv4, o tamanho do cabeçalho é significativamente maior, o que significa que os roteadores precisam trabalhar mais para processar pacotes IPv4. Aqui estão alguns dos componentes importantes de um cabeçalho IPv4.

• Possui doze campos
• Contém endereços de origem e destino, onde cada endereço tem 32 bits
• Define o tempo de vida (TTL) de cada pacote
• Possui um checksum de cabeçalho para detecção de erros
• Possui várias opçõespara adicionar funções, mas isso também resulta em mais complexidade.

O IPv6, por outro lado, possui cabeçalhos muito mais simples.

• Possui apenas oito campos.
• Sem campo de soma de verificação porque o tratamento de erros é relegado a uma camada diferente do modelo OSI.
• Sem campo de opções. Para adicionar mais funções, são usados ​​cabeçalhos de extensão.
• Possui cabeçalhos de comprimento fixo.

Recursos de segurança

A segurança é parte integrante da internet agora, mas originalmente ela era uma ideia secundária. 

O IPv4 era inseguro por padrão. O IPsec foi criado posteriormente para criptografar pacotes IP. Portanto, no IPv4, o IPsec precisa ser configurado manualmente.

O IPv6, por outro lado, tem criptografia e autenticação integradas, por isso é mais seguro por padrão. 

Transmissão e Multidifusão

Pacotes IPv4 são transmitidos em uma rede. Transmissão significa que um sinal é enviado a todos os dispositivos da rede, independentemente de ser destinado a eles ou não. Os dispositivos que não têm relação com os pacotes em questão os ignoram, enquanto os demais os utilizam.

A transmissão congestiona a rede inundando-a com tráfego desnecessário, portanto não é uma boa solução.

Os pacotes IPv6, por outro lado, são multicast em vez de broadcast. O multicast difere do broadcast por transmitir pacotes apenas para determinados dispositivos, em vez de para toda a rede. É uma solução mais eficiente que reduz o congestionamento da rede.

Manipulação de Fragmentação

A fragmentação de pacotes refere-se à divisão de um pacote em vários pacotes menores (ou seja, fragmentos) para garantir que eles possam ser transmitidos a um segmento de rede. 

A fragmentação é necessária quando os segmentos de rede não conseguem lidar com pacotes maiores que um determinado tamanho. 

No IPv4, a fragmentação é gerenciada pelos roteadores. Eles precisam processar a fragmentação, o que gera atrasos.

No IPv6, o remetente cuida da fragmentação. Ele cria pacotes com o tamanho ideal para que não precisem ser fragmentados. Isso reduz o processamento necessário pelos roteadores, tornando o roteamento mais eficiente e rápido.

Compatibilidade

IPv4 e IPv6 não são compatíveis entre si. Você não pode enviar um pacote IPv6 por uma rede IPv4 e vice-versa.

No entanto, como o IPv4 é muito mais prevalente, o tráfego IPv6 precisa de uma maneira de funcionar em redes IPv4. 

Duas soluções em uso hoje são:

• Dual-Stack – Os dispositivos executam IPv4 e IPv6 simultaneamente.
• Tunelamento – o tráfego IPv6 é encapsulado em pacotes IPv4 para ser enviado através de uma rede IPv4.

Resumo de IPv4 vs. IPv6

Conclusão

Aí estão as diferenças entre IPv4 e IPv6. A adoção do IPv6 está se tornando mais comum, então é uma boa ideia aprender sobre ele. Os principais obstáculos na adoção do IPv6 são os custos associados à atualização da infraestrutura de rede para habilitar a funcionalidade do IPv6. No entanto, em alguns anos, isso não será mais um problema, pois governos e provedores de internet estão trabalhando na substituição da infraestrutura antiga. Isso conclui nossa discussão sobre IPv4 e IPv6.