Funcionamento do IP v4 e v6

O endereço IP é uma representação numérica criada para identificar uma interface específica em uma rede. Mesmo que muitas pessoas conheçam e usem esse endereço, não sabem como ele funciona por trás das cortinas. Este artigo tem como objetivo ajudá-lo a entender como funciona o IP, desde a criação até o presente momento, contextualizando o tema para o público em geral.IP

História do IP

O desenvolvimento de tecnologias de comunicação, como os protocolos TCP e UDP e o HTTP, tornou possível a existência da Internet. O IP (Internet Protocol) foi criado para permitir que computadores se comuniquem em uma rede e é responsável por encaminhar pacotes de dados de um ponto a outro. O primeiro IP, chamado de RFC 760, foi publicado em janeiro de 1980 pela Advanced Research Project Agency Network (ARPANET) dos Estados Unidos. O protocolo IPv4 foi definido no RFC 791, em setembro de 1981.

As primeiras versões do protocolo, versões 1, 2 e 3 foram experimentais, assim como a versão 5. O IPv4 foi criado em uma época em que os computadores tinham pouquíssima memória e as conexões eram muito lentas, por isso precisavam economizar em tudo, inclusive no tamanho dos endereços. O IPv4 tem apenas três quartos bytes de tamanho para economizar memória e tempo de transmissão. Já na década de 80, percebeu-se que essas limitações do IPv4 eram muito grandes para o futuro da Internet.

O IP é uma parte fundamental da Internet e permite que computadores de diferentes partes do mundo se comuniquem entre si. A transição para o IPv6 é inevitável, uma vez que o IPv4 não tem mais endereços disponíveis. É importante estar ciente das mudanças e estar preparado para fazer a transição, para que a Internet continue a crescer e evoluir.

IPv4

Existem duas especificações para os endereços IP: o IPv4 e o IPv6. O IPv4, endereço IP mais comum, é composto por números decimais que permitem o máximo de 4294967296 endereços únicos. Embora parecesse suficiente para criar uma rede gigante na década de 80, a verdade é que o IPv4 está acabando e, há pelo menos seis anos, existe até lista de espera para conseguir um endereço IPv4.

O IPv4 é um protocolo de endereçamento IP que é usado para conectar dispositivos em uma rede. Ele é usado para identificar e localizar dispositivos em uma rede, permitindo que eles se comuniquem uns com os outros. O IPv4 é composto por 32 bits, que são divididos em quatro octetos (ou bytes), cada um representado por um número decimal de 0 a 255.

IPv4 descrição

Como é representado o IP V4 em formato decimal e pontuação. O IPv4 tem 32 bits, que são divididos em quatro partes de 8 bits cada. Cada uma dessas partes é chamada de octeto e é representada em formato decimal. Mas o que é um número decimal? É um sistema de numeração que utiliza 10 dígitos, de 0 a 9. Então, para representar o IPv4 em formato decimal, precisamos converter cada um dos seus oito bits em um número decimal.

Vamos pegar um exemplo de endereço IPv4: 192.168.0.1. Para converter em decimal, precisamos converter cada octeto em decimal. Então, temos 192.168.0.1 = 11000000.10101000.00000000.00000001. Agora, para converter em decimal, precisamos converter cada um desses oito bits em um número decimal, utilizando a seguinte tabela:

Valor do bit	Valor decimal
0	0
1	1

Utilizando essa tabela, podemos converter cada um dos oito bits em decimal. Então, temos:

11000000 = 192
10101000 = 168
00000000 = 0
00000001 = 1

Portanto, o endereço IPv4 192.168.0.1 pode ser representado em formato decimal como 3232235521.

Mas como representamos esse endereço IPv4 para um ser humano entender e configurar em um computador? Usamos a pontuação. O endereço IPv4 é representado em formato decimal e pontuação, como 192.168.0.1. Cada um dos quatro octetos é separado por um ponto, facilitando a leitura e a configuração do endereço IPv4.

Em resumo, o IPv4 é representado em formato decimal e pontuação. Cada octeto é representado em decimal e, em seguida, é separado por um ponto para formar o endereço IPv4 completo.

Máscara de sub-rede

A máscara de sub-rede é usada para dividir um endereço IP em uma parte de rede e uma parte de host. Ela é usada para determinar qual é o endereço de rede e qual é o endereço de host em um determinado endereço IP. A máscara de sub-rede é uma sequência de bits que é aplicada ao endereço IP para separar a parte de rede da parte de host.

Classes do IPv4

O IPv4 é dividido em cinco classes: A, B, C, D e E. Cada classe define um intervalo diferente de endereços IP, com diferentes quantidades de bits para a identificação da rede e do host. As classes A, B e C são as mais comuns e são usadas para identificar redes públicas e privadas.

Classe	Faixa de endereços IP	Máscara de rede
A	1.0.0.0 - 126.0.0.0	255.0.0.0
B	128.0.0.0 - 191.255.0.0	255.255.0.0
C	192.0.0.0 - 223.255.255.0	255.255.255.0
D	224.0.0.0 - 239.255.255.255	N/A
E	240.0.0.0 - 255.255.255.255	N/A

Observe que as classes D e E são reservadas para usos específicos e não são geralmente utilizadas para endereços de rede regulares.

IPs reservados

Existem alguns endereços IP reservados que não podem ser usados como endereços IP públicos e que são usados para fins específicos, como testes em redes privadas, multicast, broadcast, entre outros. Alguns dos endereços IP reservados mais comuns incluem:

10.0.0.0 a 10.255.255.255 (Classe A)
172.16.0.0 a 172.31.255.255 (Classe B)
192.168.0.0 a 192.168.255.255 (Classe C)
127.0.0.0 a 127.255.255.255 (loopback)
169.254.0.0 a 169.254.255.255 (APIPA ou Auto-IP)

Além disso, existem também endereços IP reservados para multicast, que permitem que os pacotes sejam enviados para vários destinos simultaneamente, como:

224.0.0.0 a 239.255.255.255

IP v6

O IPv6 foi desenvolvido em 1998 pela NSF (National Science Foundation) e ratificado como padrão em 2017. Ele é composto por 128 bits, não mais usando números decimais, mas sim hexadecimais. Isso permite o equivalente a 2 elevado a 128, ou 340 undecilhões de endereços possíveis. Para ter uma noção, se um único endereço IPv6 fosse um pedacinho de fita adesiva com um centímetro quadrado, seria possível envolver toda a superfície da Terra com 7 camadas de endereço.

O IPv6 é a sexta versão do Protocolo de Internet (IP) e foi desenvolvido para substituir o IPv4, que estava ficando sem endereços IP disponíveis. O IPv6 utiliza um espaço de endereçamento muito maior do que o IPv4, permitindo um número muito maior de dispositivos conectados à Internet.

Aqui está uma breve descrição de como o IPv6 funciona:

Endereçamento: O IPv6 utiliza um espaço de endereçamento de 128 bits, permitindo 2^128 (aproximadamente 3,4x10^38) endereços IP possíveis. Isso é uma quantidade enorme de endereços e permite que cada dispositivo tenha um endereço IP exclusivo.
Cabeçalho: O cabeçalho IPv6 é mais simplificado em relação ao IPv4 e possui um tamanho fixo de 40 bytes. Ele contém informações como o endereço de origem, o endereço de destino, informações sobre o tipo de tráfego e outras informações necessárias para roteamento e entrega de pacotes.
Roteamento: O IPv6 utiliza um roteamento hierárquico, que permite que os pacotes sejam roteados de forma eficiente através da Internet. Isso é feito através do uso de endereços de rede que permitem que os pacotes sejam encaminhados em direção ao seu destino final.
Transição: A transição do IPv4 para o IPv6 pode ser um desafio, já que muitos dispositivos e redes ainda utilizam o IPv4. Para facilitar a transição, existem vários mecanismos que permitem que o IPv6 e o IPv4 coexistam e se comuniquem.

Essas são apenas algumas das características básicas do IPv6. Em geral, o IPv6 é uma evolução significativa em relação ao IPv4, oferecendo uma quantidade muito maior de endereços IP e outras melhorias em termos de roteamento, segurança e eficiência da rede.

Características do IPv6

Algumas das principais características do IPv6 são:

Endereços IP maiores: o IPv6 usa endereços de 128 bits em vez dos 32 bits do IPv4, o que permite um número muito maior de endereços disponíveis.
Multicast: o IPv6 usa multicast de forma mais eficiente do que o IPv4.
Mobilidade: o IPv6 foi projetado para funcionar com dispositivos móveis e em redes sem fio.
Segurança: o IPv6 inclui melhorias de segurança em relação ao IPv4, incluindo autenticação e criptografia.
Eficiência: o cabeçalho do IPv6 é mais fácil de processar pelos roteadores do que o do IPv4, o que torna o protocolo mais eficiente em termos de processamento de pacotes.

Comparação IPv4 x IPv6

	IPv4	IPv6
Tamanho do endereço IP	32 bits	128 bits
Número de endereços IP	4,3 bilhões	340 undecilhões (ou seja, 340 seguido de 36 zeros)
Cabeçalho do pacote	20 bytes	40 bytes
Endereçamento	Decimais	Hexadecimais
Multicast	Sim	Sim
Mobilidade	Suporte limitado	Projetado para dispositivos móveis
Segurança	Criptografia e autenticação limitadas	Criptografia e autenticação incorporadas

IPv6 descrição

O IPv6 é um protocolo de internet que suporta um endereço IP de 128 bits, o que permite um número muito maior de endereços possíveis do que o seu predecessor IPv4. O IPv6 é formado por oito partes de 16 bits, que podem ser representadas em números hexadecimais.

O que é um número hexadecimal?

Um número hexadecimal é um sistema numérico que usa dez dígitos (0 a 9) e seis letras (A a F) para representar números. Em números hexadecimais, a letra A representa o número 10, B representa 11, C representa 12, e assim por diante, até a letra F, que representa o número 15.

Conversão de IPv6 para hexadecimal

Para que os seres humanos possam entender o endereço IPv6 e configurá-lo em um computador, cada uma das oito partes de 16 bits é convertida em um número hexadecimal. Por exemplo, o número hexadecimal 2001 pode ser gerado a partir dos primeiros 16 bits do endereço IPv6.

Representação do IPv6 em números hexadecimais

O endereço IPv6 é representado em números hexadecimais por oito partes separadas por dois pontos. Se houver uma sequência de partes com apenas zeros, é possível simplificar a representação substituindo todas as partes de zeros por :: seguido de dois pontos. No entanto, isso só pode ser feito uma vez em todo o endereço IPv6.

Questão sobre o endereço IPv6

Uma questão sobre o endereço IPv6 afirma que ele é dividido em quatro grupos de 32 bits cada um, o que está incorreto. Na verdade, o endereço IPv6 é dividido em oito grupos de 16 bits cada um.

Em resumo, a representação em números hexadecimais é uma forma de simplificar o endereço IPv6 para que possa ser mais facilmente entendido pelos seres humanos. E, ao contrário do que afirmava a questão mencionada, o IPv6 é dividido em oito grupos de 16 bits.

Exemplo

Um exemplo de endereço IPv6 seria:

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

Este endereço IPv6 é composto por 8 blocos de 4 dígitos hexadecimais separados por dois pontos. Cada bloco representa 16 bits (4 dígitos hexadecimais = 4x4 = 16), resultando em um total de 128 bits para todo o endereço. Os zeros à esquerda podem ser omitidos para facilitar a leitura, mas eles são obrigatórios na representação do endereço.

O exemplo acima é apenas um dos muitos endereços IPv6 possíveis. O IPv6 oferece um espaço de endereço tão grande que é improvável que dois dispositivos na mesma rede tenham endereços IP idênticos. Isso é uma grande melhoria em relação ao IPv4, que tem um espaço de endereço muito menor e pode levar a conflitos de endereço em redes maiores.

Abreviando o IP v6

O IPv6 pode ser abreviado utilizando algumas regras. A abreviação é permitida para reduzir a quantidade de zeros no endereço IPv6 e, assim, torná-lo mais fácil de ler e digitar. Aqui estão algumas das regras de abreviação comuns para o IPv6:

Zeros à esquerda podem ser omitidos em cada bloco, exceto no primeiro bloco. Por exemplo, 2001:0db8 pode ser abreviado para 2001:db8.
Se houver uma sequência contínua de blocos com valor zero, eles podem ser substituídos por dois pontos duplos (::), mas essa abreviação só pode ser usada uma vez em um endereço IPv6. Por exemplo, 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab pode ser abreviado para 2001:db8::1428:57ab.
Se houver apenas um bloco com valor zero, ele não pode ser abreviado usando a regra do ponto duplo. Por exemplo, 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:57ab não pode ser abreviado.
A abreviação não deve afetar a clareza do endereço IPv6 e, portanto, deve ser usada com cuidado.