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Growth of IPv6 Connectivity in Brazil and Distribution of
Internet Resources in the World
Samuel Henrique Bucke Brito1, Francisco Baccarin
1, Rafael Fernando Diório
1,
José Carlos Libardi Júnior1
1Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP)
Faculdade de Ciências Exatas e da Natureza (FACEN)
Grupo de Pesquisas em Arquitetura da Internet (GPAI)
Rodovia do Açucar, Km156 - Piracicaba (SP) – Brasil
{shbbrito,fbaccarin,rafdiorio,jsclibar}@unimep.br
Abstract. The “new” IPv6 with 128bits addresses hugely expands the address
space to allow the Internet growth, has auto configuration, is more secure and
provides integrated support to mobility. Despite all these advertised benefits,
the IPv6 is a recent protocol and its practical adoption on the Internet is not
representative in numbers and not even operationally. Besides, IPv6 is a
different one protocol than IPv4 and these two are not compatible each other,
requiring the adoption of techniques to make feasible the communication
between the IPv4 and IPv6 “islands”. It is in this context that this paper
presents a methodology to assess the Internet connectivity in Brazil through
three stages: (i) Traditional IPv4, (ii) 6in4 Tunnel and (iii) IPv6.
Keywords: IPv6, IPv4, Internet, Connectivity
Crescimento da Conectividade IPv6 no Brasil e
Distribuição dos Recursos da Internet no Mundo
Resumo. O “novo” IPv6 com endereços de 128bits expande imensamente o
espaço de endereçamentos para permitir o crescimento da Internet, possui
mecanismos de autoconfiguração, é mais seguro e provê suporte integrado a
mobilidade. Apesar de todos esses benefícios anunciados, o IPv6 é um
protocolo recente e sua adoção prática na Internet ainda é pouco
representativa em termos numéricos e principalmente operacionalmente. Além
disso, o IPv6 é um protocolo diferente do IPv4 e ambos não são compatíveis, o
que requer a adoção de técnicas para viabilizar a comunicação entre as
“ilhas” IPv4 e IPv6. É nesse contexto que esse artigo apresenta uma
metodologia que foi utilizada para avaliar o nível de conectividade da Internet
no Brasil em três estágios: (i) IPv4 Tradicional, (ii) Túnel 6in4 e (iii) IPv6.
Palavras-Chave: IPv6, IPv4, Internet, Conectividade
1. Introdução
É publica a informação de que a Internet Assigned Numbers Authority (IANA), entidade
mundial responsável pela distribuição de IPs, não possui mais endereços IPv4 para
distribuir às entidades regionais (Regional Internet Registry - RIR’s) [IANA, 2011], o
que torna impossível o crescimento da Internet por meio do tradicional protocolo IPv4.
A Internet IPv4 somente pode crescer enquanto durarem os pequenos estoques de
endereços sob gestão das entidades regionais.
O mundo está próximo de consumir a totalidade dos aproximados 4,5 bilhões de
endereços IPv4 disponíveis e a Internet continua crescendo a ritmos acelerados. A
previsão de esgotamento das últimas faixas de endereços IPv4 no Brasil já em 2013
intensificou os esforços do Comitê Gestor da Internet no Brasil [CGI.br, 2011] no
sentido de divulgar e incentivar a adoção do novo protocolo IPv6 por parte das
operadoras de telecomunicações e dos provedores de conteúdo/serviços na Internet.
O IPv6 começou a ser implantado a partir de 1999 com a promessa de se tratar
da solução definitiva para os atuais problemas e limitações da Internet baseada no IPv4,
no entanto várias foram as técnicas desenvolvidas desde o início da década de 90 para
prolongar a utilização do IPv4, retardando a real necessidade de adoção do IPv6 na
Internet. A mais relevante dessas técnicas e que garantiu a sobrevida do IPv4 até então
foi o NAT, viabilizando a tradução de vários endereços privados de uma rede local em
um único endereço público válido na Internet [Egevang, 1994][Srisuresh et al, 1999].
O novo IPv6 com endereços de 128 bits expande imensamente o espaço de
endereçamentos para permitir o crescimento da Internet [Deering et al, 1998], provê
suporte integrado a mobilidade, é mais seguro e possui mecanismos de
autoconfiguração.
No entanto, apesar de todos esses benefícios anunciados, o IPv6 é um protocolo
recente e sua adoção prática na Internet ainda é pouco representativa em termos
numéricos e principalmente operacionalmente por causa do custo de substituição dos
equipamentos no processo de transição [Sailan, 2009]. Além disso, o IPv6 é um
protocolo diferente do IPv4 e ambos não são compatíveis [Tahir, 2006], o que requer a
adoção de técnicas para viabilizar a comunicação entre as duas “ilhas” de máquinas
conectadas na Internet: (i) IPv4 e (ii) IPv6. [Durand, 2001][Govil, 2007]
Outro motivo de preocupação é que, apesar da adoção de técnicas de
tunelamento serem comuns no sentido de minimizar os impactos da transição, esses
mecanismos requerem investimento em recursos humanos e materiais, conforme é
detalhado em [Deering et al, 2001][Carpenter et al, 2001][Nordmark et al, 2005]. É
natural de se esperar que as operadoras e provedores queiram aproveitar esses
investimentos ao máximo, o que deve retardar a utilização de uma solução única na
Internet. Ou seja, é provável que os protocolos IPv4 e IPv6 irão coexistir por anos.
Compreender os aspectos técnicos do IPv6 é crucial para o sucesso desse novo
protocolo e também no sentido de explorar características ainda “nebulosas” em relação
à sua operacionalidade, motivo pelo qual esse artigo apresenta uma metodologia de
avaliação do nível atual de conectividade e desempenho da Internet no Brasil, bem
como seus resultados em três estágios: (i) IPv4 Tradicoinal, (ii) Túnel 6in4 e (iii) IPv6.
Na segunda seção desse artigo o tema é contextualizado e é realizada uma
análise preliminar do status atual da Internet no cenário mundial através de estatísticas
oficiais publicadas recentemente pelas autoridades da Internet. Na terceira seção pode
ser encontrada a metodologia adotada no desenvolvimento dessa pesquisa com a
indicação de alguns trabalhos relacionados e com o detalhamento do cenário
experimental implantado para realização dos testes. Os resultados levantados através das
medições estão na quarta seção. A quinta seção aborda possíveis trabalhos futuros
decorrentes desse artigo e, por fim, na sexta seção há uma breve conclusão.
2. Contextualização
Uma maquina não pode simplesmente substituir o IPv4 pelo IPv6 e continuar a se
comunicar com as demais máquinas conectadas na Internet IPv4 [Govil et al, 2008]. A
transição requer uma fase intermediária conhecida como “dual stack” (ou pilha dupla)
em que os computadores e demais dispositivos terão que possuir simultaneamente os
protocolos IPv4 e IPv6, de maneira que o IPv4 seja utilizado na comunicação com as
máquinas da Internet IPv4, enquanto que o IPv6 seja utilizado na comunicação da
Internet IPv6, explica Nordmak et al (2005).
É fato que a operação da rede através do mecanismo de pilha dupla torna a
transição mais complexa e degrada o desempenho da rede, o que não significa que a
transição através dessa técnica seja inviável.
Geoff Huston [Huston, 2011], Cientista Chefe do APNIC (RIR Asiático), alerta
que o maior desafio atual na transição IPv4/IPv6 não é de ordem técnica, mas sim da
ordem de negócios. Huston (2011) argumenta que na concepção do IPv6 foi pensado
que as operadoras de telecomunicações seriam prudentes e rapidamente iriam aderir a
causa da transição com o receio de esgotamento dos aproximados 4,5 bilhões de IPv4.
No entanto, não foi isso que ocorreu de fato! Poucas empresas investiram na
transição, enquanto que todas as demais não o fizeram porque o investimento necessário
em equipamentos e na mudança dos processos internos não justificam os benefícios em
curto prazo para o negócio.
Várias operadoras estão investindo na implantação de NAT nas redes de acesso
para “aliviar” o risco de esgotamento dos endereços IPv4 para que um único endereço
válido possa ser compartilhado por vários usuários. Ou seja, a mesma técnica que
anteriormente fora adotada nas redes locais para otimizar a alocação de endereços agora
deve ser adotada também na infraestrutura das grandes operadoras de telecomunicações.
No entanto, essa é uma solução temporária e que isoladamente não será
suficiente para impedir o iminente esgotamento dos IPv4, o que pode implicar na
adoções de técnicas complementares mais sofisticadas de reorganização da distribuição
do conteúdo na Internet através de pontos de presença específicos para esse fim, além de
outras soluções gerenciadas via software como último recurso para conter o consumo de
portas (serviços) e endereços pelos usuários, a exemplo das propostas apresentadas em
[Bush, 2011] [Huston, 2011]
A Request for Comments (RFC) 6346 [Bush, 2011], por exemplo, traz uma
solução para postergar a transição IPv4/IPv6 que consiste na utilização de alguns bits
extras reservados para as portas (serviços) nos cabeçalhos de transporte para serem
emprestados e adicionados aos endereços na camada de rede.
A preocupação nesse contexto é que, caso todas essas medidas sejam adotadas
para postergar ao máximo a transição para IPv6, as operadoras terão cada vez menos
estímulo para efetivamente viabilizar a Internet via IPv6 por conta de sucessivos
investimentos menores realizados ao longo da fase de transição.
As operadoras de telecomunicações estão atuando por sua própria conta e risco
na fase de transição. Com isso existe um risco real de que essas soluções intermediárias
se tornem atrativas do ponto de vista de negócios e isso viria a refletir em um longo
período de transição, talvez uma década inteira ou mais...
Não há nem haverá uma coordenação de escala mundial para acompanhar a
transição e adoção do protocolo de próxima geração, até mesmo porque cada autoridade
regional de distribuição dos endereços vivencia momentos distintos em relação ao
esgotamento do IPv4, conforme pode ser observado nas projeções da Figura 1.
Figura 1. Projeção de Esgotamento do IPv4 no Mundo [Huston, 2011]
O APNIC (Ásia), por exemplo, já esgotou todos os seus IPv4 em abril/2011. O
RIPENCC (Europa) distribuiu seus últimos IPv4 já em 2012. Por outro lado, o ARIN
(América do Norte), LACNIC (América Latina) devem esgotar seus IPv4 somente em
2014. O AFRINIC (África) deve esgotar seus IPv4 somente em 2020 em virtude do
subdesenvolvimento daquela região que repercute na carência de tecnologias de
comunicação. Algumas projeções do ARIN através de um novo plano de distribuição
apontam para o esgotamento somente em 2017! [Huston, 2011]
A Tabela 1 traz uma síntese da quantidade de endereços disponíveis em cada
uma das cinco autoridades regionais (RIR), bem como uma projeção da provável data de
esgotamento dos endereços para distribuição. Cabe observar que cada bloco /8 permite a
alocação de mais de 16 milhões de endereços.
Tabela 1. Projeção de Esgotamento dos Endereços IPv4 nas RIR’s
Autoridade Regional
(RIR)
Região de
Atuação
Projeção de
Esgotamento
Endereços Remanescentes
(Blocos /8)
APNIC Ásia e Pacífico 19/04/2011 1,2044
RIPENCC Europa 29/02/2012 3,4683
LACNIC América Latina 19/03/2014 4,4370
AFRINIC África 31/07/2020 4,3840
ARIN América do Norte 26/05/2014 5,9743
Fonte: [Huston, 2011]
Com base nesse panorama fica visível que a Ásia e Europa têm interesse
imediato na transição, enquanto que as demais regiões do mundo não partilham de toda
essa preocupação. Esse cenário divergente não condiz com o princípio mais importante
da Internet na sua concepção: uma rede única e cooperativa de abrangência global.
As operadoras de telecomunicações são direcionadas pelas pressões de mercado
e os interesses de negócios prevalecem sobre outros, de maneira que cada operadora nas
diferentes regiões do mundo irá adotar aquelas medidas que tiverem melhor
custo/benefício para o seu negócio, o que não significa que essas medidas serão o
melhor para a Internet de próxima geração.
2.1. Governança da Internet no Mundo
Bloemker (2010) e IANA (2010) abordam a hierarquia e as autoridades que
asseguram o funcionamento da Internet sendo responsáveis pela sua operação no
contexto internacional, desde a distribuição de endereços IPv4 e IPv6, distribuição de
ASNs, registro de nomes DNS, entre outras atribuições fundamentais.
No topo dessa hierarquia está a Internet Assigned Numbers Authority (IANA)
que coordena a atividade globalmente. A IANA no poder de suas atribuições delega
parte dessas atribuições para autoridades com abrangência menor, normalmente da área
de continentes que são autoridades regionais denominadas RIR (acrônimo de Regional
Internet Registry). Atualmente existem 5 entidades regionais que são: ARIN, RIPE-
NCC, APNIC, LACNIC e AfriNIC. A abrangência geográfica de cada uma dessas
autoridades pode ser observada na Figura 2.
Figura 2 – RIR’s e Abrangências Geográficas [Fonte: IANA, 2010]
No Brasil tais atribuições são de responsabilidade do Núcleo de Informação e
Coordenação do Ponto BR (NIC.br), autoridade local (LIR) que responde ao LACNIC.
Há alguns anos o NIC.br vem realizando um excelente trabalho de disseminação do
“novo” protocolo IPv6 através do oferecimento de treinamentos para provedores,
operadoras e empresas, além de disponibilizar material técnico sobre o assunto na
página do grupo de trabalho denominado IPv6.br [IPv6, 2012].
2.2 Estatísticas de Recursos da Internet: Atribuição de IPv4, IPv6 e ASN
Uma vez apresentada a distribuição das autoridades que administram a Internet
nos continentes, essa seção do artigo traz dados estatísticos acerca da atribuição dos
principais recursos da Internet por essas autoridades. Todos os dados ora apresentados
foram disponibilizados em setembro de 2012 pela Number Resource Organization
(NRO) [NRO, 2012], cujo conteúdo fora elaborado pela Rede Central de Coordenação
do Registro Regional da Internet com sede em Amsterdam (Holanda) e que conta com a
participação de membros de todos os RIRs apresentados anteriormente.
2.2.1 Posição Atual dos Prefixos IPv4
A gráfico da Figura 3 apresenta o status atual de todos os endereços IPv4 que já
foram atribuídos. A notação 256 /8 faz referência ao total de 256 blocos de prefixos /8,
sendo que cada prefixo /8 equivale a 16.777.216 milhões de endereços IPv4. . Para
chegar nesse número basta pegar o total de bits restantes da estrutura IPv4 para utilizar
como expoente de 2h (2 elevado a quantidade de bits de hosts). Como o prefixo é /8,
significa que restam 24 bits para identificar hosts e a conta fica 224
= 16.777.216. Se
pegarmos o primeiro bloco 1.0.0.0 /8 como exemplo, todos esses endereços estão
contidos no intervalo que começa em 1.0.0.1 e termina em 1.255.255.254.
Continuando a análise da Figura 3, é possível observar que 35 prefixos /8 não
são válidos, ou seja, não estão disponíveis para distribuição, sendo 16 para uso
experimental, 1 para identificação local de loopback (127 /8), 1 para uso privado (10 /8)
e 16 para multicast. Dessa forma, retirando todos os blocos /8 inválidos, sobram 221
blocos /8, cada um com mais de 16 milhões de endereços IPv4.
Figura 3 – Posição Atual dos Endereços IPv4 [Fonte: NRO, 2012]
Desse total de prefixos /8, a Figura 3 mostra que 130 foram distribuídos aos
RIRs para atribuição nas suas regiões, sendo que o LACNIC (autoridade regional do
continente latino-americano) recebeu 9 blocos /8. Contudo, temos a quantidade de
prefixos que foram atribuídos para cada continente, ou seja, 45 prefixos /8 para a Ásia e
Pacífico, 36 prefixos /8 para a América do Norte, 5 prefixos /8 para APNIC (África), 9
prefixos /8 para a América Latina e 35 prefixos /8 para Europa.
Com 9 (nove) prefixos /8 para a América Latina e cada um deles contendo
exatamente 16.777.216 (aproximadamente 17 milhões) de endereços IPv4, o total de
endereços distribuídos na América Latina é de 150.994.944, ou seja, aproximadamente
151 milhões de endereços IPv4.
Já na Figura 4 é apresentada a porcentagem total de blocos /8 remanescentes em
cada RIR, com base em levantamento de setembro/20121. Tendo a América Latina
recebido 151 milhões de endereços IPv4 da IANA, desse total já foram atribuídos
aproximadamente 97%, uu seja, restam apenas 3,21% do total de IPv4.
1 É importante ter em mente que os número apresentados nesse artigo são baseados em relatórios oficiais
publicados em setembro/2012 e por isso é provável que esse quadro esteja ainda mais crítico na
oportunidade em que o leitor tiver acesso a esse material.
Figura 4 – Endereços IPv4 Restantes nas RIRs [Fonte: NRO, 2012]
A Figura 5 retrata os blocos /8 de endereços IPv4 atribuídos pelos RIRs durante
os últimos anos, sendo que os números não são cumulativos. Esse gráfico é
particularmente interessante porque demonstra o rápido crescimento da Internet desde
1999 até 2012. O LACNIC, objeto central desse artigo, em 1999 distribuía poucos
endereços IPv4 (aproximadamente 0% do total de um bloco /8 por ano), já em 2010
chega a quase 16 milhões de endereços atribuídos e no ano e 2011 ultrapassa a marca de
1 bloco /8 inteiro.
Figura 5 – Evolução de IPv4 (/8) Atribuídos dos RIRs aos Clientes [Fonte: NRO, 2012]
A Figura 6 mostra que do total de 9 prefixos /8 que o LACNIC recebeu da
IANA, já foram atribuídos 7,21 até 30 de setembro de 2012. A partir dessa informação
pode-se concluir que os estoques de endereços IPv4 estão prestes a se esgotar na região
da América Latina, o que definitivamente é um motivador para a adoção do IPv6.
Figura 6 – Quantidade de IPv4 (/8) Atribuídos dos RIRs aos Clientes [Fonte: NRO, 2012]
2.2.2 Atribuições de Sistemas Autônomos para Cliente
A Internet está dividida em Sistemas Autônomos (AS) que representam
entidades com políticas de roteamento independentes e que se conectam a outros ASs
através de pareamento via protocolo BGP [Bloemker, 2010].
A Figura 7 mostra a quantidade de Sistemas Autônomos que foi atribuída por
cada RIR nos últimos anos. O LACNIC, em 1999, distribuiu aproximadamente 100 ASs
e em 2000 foram 120.Já em 2007 a quantidade de ASs atribuídos mais do que dobrou,
saltando pra 250. A partir de então essa atribuição passou a crescer ainda mais, sendo
500 ASs atribuídos em 2011 e 500 em 2012.
Figura 7 – Atribuição de Sistemas Autônomos [Fonte: NRO, 2012]
A Figura 8 traz a mesma informação da Figura 7, informando o valor cumulativo
do total de ASs atribuídos por cada RIR. O LACNIC foi responsável pela atribuição de
2.918 ASNs até setembro de 2012.
Figura 8 – Atribuição Cumulativa de Sistemas Autônomos [Fonte: NRO, 2012]
Neste ponto é interessante observar que a preocupação com o crescimento do
número de ASs, diferente da preocupação no crescimento de endereços IPs, não diz
respeito ao esgotamento dos números ASN, afinal a quantidade atual de 32 bits para
identificar ASN é imensa! Esse crescimento implica que com o aumento da quantidade
de ASs na composição da Internet, também cresce a quantidade de hosts que irão
consumir endereços IP, o que potencializa ainda mais a preocupação com a escassez
anunciada de endereços.
A Figura 9 mostra a quantidade de ANS de 4-Bytes que cada RIR entregou
anualmente desde 2007. O ASN de 4-Bytes é recente e começa a ter uma distribuição
expressiva a partir de 2010. No LACNIC a entrega de ASNs de 32-Bits tem início em
2009, sendo que todos os novos ASN possuem o formato de 4-Bytes (ou 32-Bits).
Figura 9 – ASN de 32Bits Atribuídos Anualmente [Fonte: NRO, 2012]
Para fechar a leitura da Figura 9, na Figura 10 o leitor pode encontrar a mesma
informação de atribuição de ASNs 32-Bits com os números cumulativos
compreendendo o período de 2007 a 2012. Em especial, o LACNIC foi responsável pela
entrega de 895 ASNs.
Figura 10 – ASN de 32Bits Atribuídos de 2007 a 2012 [Fonte: NRO, 2012]
2.2.3 Alocação de Endereços IPv6 aos RIRs
Essa seção do artigo continua com a análise das estatísticas mais recentes acerca do
crescimento da Internet, no entanto o foco da discussão será o “novo” protocolo IPv6.
Antes da análise cabe uma observação importante que reforça os esforços das
autoridades regionais da Internet em todo o mundo no sentido de urgência na transição
do tradicional IPv4 para o IPv6.
A expectativa é que o novo protocolo IPv6 seja responsável por aumentar a
escalabilidade da Internet e, portanto, possa permitir seu crescimento não apenas por
possuir mais endereços, mas principalmente porque deve aliviar a quantidade de rotas
armazenadas nos roteadores que compõem o núcleo operacional da Internet. Essa é uma
questão muito discutível porque a tendência é que com a maior quantidade de endereços
também haja mais rotas, no entanto muitos profissionais defendem que a política de
agregação do novo protocolo implicará em menor quantidade de rotas.
Essa observação mostra o aprendizado com erros do passado na origem da
distribuição desordenada do IPv4. Atualmente as autoridades da Internet trabalham no
sentido de fazer uma distribuição coerente dos blocos IPv6 de maneira que técnicas de
sumarização/agregação de rotas sejam otimizadas. Dessa forma uma única rota pode
direcionar o tráfego para milhares de prefixos IPv6 – uma única rota poderá direcionar
tráfego para toda uma região!
A Figura 11 traz um panorama importante mostrando a quantidade de prefixos
IPv6 que foram alocados aos RIRs (autoridades regionais) até setembro de 2012. É
interessante observar que de todo o espaço IPv6 que contém aproximados 340
undecilhões de endereços (uma “infinidade”), somente o prefixo /3 daqueles endereços
iniciados em 2 ou 3 foram alocados, sendo que a enorme maioria de endereços IPv6 está
inutilizada e continuará assim por um bom tempo!
Figura 11 – Alocação de Endereços IPv6 Até Setembro de 2012 [Fonte: NRO, 2012]
A IANA reservou 506 prefixos /12 para os RIRs, o que representa uma
quantidade muito grande de endereços. Desse total cada RIR recebeu um prefixo /12, o
que quer dizer que os estoques da IANA estão carregados. Cada RIR recebeu um único
prefixo /12, sendo que o LACNIC recebeu o prefixo 2800:0000:: /12.
Ou seja, para todos os continentes foram distribuídos apenas 5 prefixos /12 e o
gráfico da Figura 11 dá uma noção razoável de como essa quantidade representa uma
porção muito pequena do estoque da IANA que, por sua vez, representa uma porção
também muito pequena de todos os endereços existentes. Apesar de essa distribuição
representar uma porção muito pequena do total de endereços existentes, ele contém uma
quantidade enorme de endereços que é suficiente para a Internet funcionar e continuar
crescendo em quantidade de hosts durante décadas.
A Figura 12 mostra o panorama atual da alocação de prefixos IPv6 dos RIRs
para os Local Internet Registries (LIR) que são as autoridades locais de cada país e
também a alguns ISPs (provedores) desde 1999 até 2012. Apesar de ficar clara a leitura
dos números contidos no gráfico, é importante destacar que o total de endereços
alocados para posterior atribuição equivale a praticamente 0% do estoque de cada RIR,
afinal são muitos zeros depois da vírgula. Mais uma vez esse número dá uma noção
mais objetiva da dimensão enorme da quantidade de endereços IPv6.
Figura 12 – Alocação de IPv6 dos RIRs aos LIRs e ISPs [Fonte: NRO, 2012]
Podemos observar o somatório das alocações efetuadas pelos RIRs para os
LIRs/ISPs através da Figura 13, onde o LACNIC perfaz o total de 1.181 prefixos IPv6
alocados entre os anos de 1999 a 2012. Na prática esse total de 1.181 prefixos IPv6
alocados na América Latina representa 0% do estoque da RIR.
Figura 13 – Quantidade Cumulativa de IPv6 dos RIRs aos LIRs/ISPs [Fonte: NRO, 2012]
Dos 1.181 prefixos alocados ao LACNIC, até setembro de 2012 foram
efetivamente atribuídos 252 prefixos que estão em operação por parte dos LIRs/ISPs,
conforme pode ser observado na Figura 14.
Figura 14 – Quantidade de Prefixos IPv6 em Operação nos LIRs/ISPs [Fonte: NRO, 2012]
A partir da leitura do gráfico da Figura 15 pode-se concluir que 49% dos
membros do LACNIC já estão trabalhando com ambos os protocolos IPv4 e IPv6, ou
seja, estão na fase de transição. Essa porcentagem é muito próxima no contexto dos
demais RIRs. No entanto cabe observar que o fato de um prefixo IPv6 ter sido atribuído
para um provedor ou empresa não quer dizer necessariamente que essa organização
esteja efetivamente operando com ambos os protocolos.
Figura 15 – Porcentagem de Membros com IPv4 e IPv6 em Cada RIR [Fonte: NRO, 2012]
3. Metodologia Aplicada
Para avaliar o atual nível de conectividade e desempenho das Internets IPv4 e IPv6 no
Brasil era previamente necessário conhecer o perfil de uso da Internet por parte dos
usuários brasileiros. Nesse sentido, foi utilizada a relação dos 100 sites mais acessados
pelos usuários brasileiros em 2010 que anualmente é disponibilizada pela Google e cujo
registro é feito através da ferramenta Ad-Planner.
Esses 100 sites inicialmente podem parecer pouco representativos no contexto
abrangente da Internet, no entanto a representatividade de qualquer outro site que não
esteja nessa lista é menor que 2,38%, segundo informações divulgadas pela empresa
[Google, 2011]. Por outro lado, esse universo reduzido de sites tem grande
representatividade e certamente a falta deles influenciaria diretamente na percepção de
qualquer usuário brasileiro em relação ao serviço Internet. Ainda assim, apesar dessa
relação ser suficiente para os propósitos dessa pesquisa, foram incluídos mais 75 sites de
universidades públicas brasileiras, totalizando uma planilha com 175 sites.
Essa planilha direcionou todo o restante da pesquisa no sentido de verificar a
conectividade dos 175 sites por meio da alcançabilidade dos hosts finais através das
Internets IPv4 e IPv6. Para verificar a alcançabilidade do link, foram disparados
sucessivos pings (v4 e v6) que retornariam a latência média dos pacotes de respostas em
milissegundos (ms). Também foram disparados sucessivos traceroutes (v4 e v6) para
esses mesmos 175 sites, o que nos permitiu obter como retorno a quantidade de saltos
entre roteadores até se atingir o host final.
A árdua tarefa de disparar sucessivos pings (v4 e v6) e traceroutes (v4 e v6) foi
automatizada através da escrita de um shell script no Linux que levou cerca de dez
horas para finalizar sua execução com todos os disparos. Além disso, a escrita do script
foi crucial para facilitar os registros das saídas de cada um dos disparos. Os autores se
colocam à disposição dos leitores para fornecimento dessas informações que foram
nossos balizadores para a análise que será trazida adiante.
As próximas sub-seções desse artigo irão apresentar outros trabalhos
relacionados e os detalhes técnicos do ambiente experimental de testes (testbed)
construído para execução das práticas dessa pesquisa.
3.1. Trabalhos Relacionados
Esse trabalho tem por objetivo mostrar o nível de maturidade da região brasileira na
transição do IPv4 para o IPv6. Para isso foi realizada uma análise da conectividade e
desempenho das “ilhas” IPv4 e IPv6. Os resultados apresentados trazem indícios do
futuro da região brasileira no processo de transição, mostrando o nível de “preocupação”
das operadoras nacionais em viabilizar a adoção do IPv6.
Uma abordagem parecida foi utilizada por Law et al (2008) para identificar o
nível de conectividade da Internet IPv6 na China, haja vista a preocupação que já havia
naquela região em relação ao esgotamento dos IPv4.
Sailan (2009) apresenta um ambiente experimental similar ao implantado nessa
pesquisa em que máquinas utilizam a pilha dupla IPv4/IPv6 para demonstrar a
estagnação da adoção do IPv6 na Malásia. O 6iNet é outro ambiente experimental de
testes construído por Tahir et al (2006) na Malásia para estudar as técnicas de transição
das redes IPv4 e IPv6.
Observa-se que o continente asiático tem produzido diversos trabalhos
relacionados ao IPv6 nos últimos anos decorrente do esgotamento dos endereços
naquela região em 2011, conforme constatado na Tabela 1.
Apesar da previsão de esgotamento dos endereços IPv4 da RIR LACNIC
(América Latina) apontar apenas para 2014, no Brasil a previsão do Núcleo de
Informação e Coordenação do Ponto BR (NIC.br), autoridade local, é que o
esgotamento de endereços IPv4 aconteça em 2013. Por isso esse trabalho partiu de
metodologias anteriormente adotadas em outras pesquisas realizadas por instituições
asiáticas que já passaram por essa situação.
3.2. Testbed
Para realização dos testes práticos de medição da conectividade IPv6 foi instalado um
nó com o Sistema Operacional Linux Ubuntu Server 11.10. Esse nó foi configurado
com ambas a pilhas TCP/IPv4 e TCP/IPv6. A princípio foi atribuído um IPv4 Público
válido na Internet (177.125.183.46) de um dos blocos disponibilizados à Universidade
Metodista de Piracicaba (UNIMEP).
Esse mesmo nó, além de servir como apoio para realização dos testes, foi
utilizado para hospedar a página do Grupo de Pesquisas em Arquitetura da Internet
(GPAI) da UNIMEP e foi realizado o devido mapeamento de nomes DNS para tornar
possível o acesso facilitado ao nó através do nome gpai.unimep.br.
Dessa forma seria possível alcançar todos os hosts conectados na ilha IPv4 e
medir as latências e quantidade de hops (saltos) até cada um desses hosts através de um
host diretamente conectado na Internet IPv4 pelo IP Público, o que foi importante no
sentido de evitar desvios nas medições decorrentes de técnicas de tradução de endereços
privados em públicos.
Para viabilizar a medição da conectividade da “ilha” IPv6 era necessário que o
nó instalado também possuísse um IPv6 público para ser capaz de alcançar os demais
hosts conectados nessa porção da Internet. Foi estabelecido um túnel 6in4 (T80110) com
um provedor internacional denominado SixXS [SixXS, 2011] que possui um único
ponto de presença IPv6 no Brasil localizado em Uberlândia (MG) e que é
disponibilizado pela Companhia de Telecomunicações do Brasil Central (CTBC).
Depois de atendida nossa solicitação de um IPv6 pelo provedor internacional, a
CTBC se tornou nosso gateway IPv6 no Brasil com o endereço 2001:1291:200:231::1 e
recebemos o IPv6 2001:1291:200:231::2. Todo o tráfego de dados entre nosso nó com
os demais hosts da Internet IPv6 seria tunelado através do gateway da CTBC que
respondia ao nosso túnel 6in4 (interface virtual) através do IPv4 201.48.254.14,
conforme pode ser detalhadamente observado na Figura 16.
Essa conexão IPv6 não pôde ser utilizada para comparar o desempenho das
Internets IPv4 e IPv6 porque naturalmente o mecanismo de tunelamento gera uma
relevante sobrecarga nos cabeçalhos, influenciando negativamente os resultados. No
entanto, ainda assim esses resultados parciais são importantes para mostrar efetivamente
o quão pobre é a conexão IPv6 através de mecanismos de tunelamento, o que deve ser
uma tendência na fase inicial de transição da Internet para o novo protocolo.
Figura 16. Ambiente Experimental de Testes
4. Resultados e Análise
Como já foi descrito anteriormente, a árdua tarefa de disparar sucessivos pings (v4 e v6)
e traceroutes (v4 e v6) foi automatizada através da escrita de um shell script no Linux
que levou cerca de dez horas para finalizar sua execução com todos os disparos. Depois
de executado o script todas as suas saídas foram registradas para fins de análise.
A Tabela 2 representa uma síntese das médias aritméticas das métricas que
identificam a latência do tempo de resposta dos pacotes nas redes (RTT) e a quantidade
de hops (saltos) no meio do caminho até se atingir o destino. As porcentagens
representam o nível de conectividade das Internets IPv4 e IPv6 em relação à planilha
previamente elaborada com o universo de 175 sites, ressaltando que essa relação
contempla os 100 sites mais acessados no Brasil em 2010.
Tabela 2. Resumo Sintético de Resultados
Média IPv4 IPv6 / 6in4 Obs.:
Conectividade 100% 2,86% (*) A latência média dos hosts
internacionais foi de 227,678ms.
A latência média dos hosts nacionais
foi de 7,227ms
RTT 66,212 ms (*) 52,015 ms
Hops 9,8 11,8
A Figura 17 traz a representação gráfica da Tabela 3, de maneira que os
resultados obtidos são dispostos no sentido de facilitar as comparações e destacar a
relevante diferença que há nos valores referente à Internet IPv4 e IPv6 (tunelada).
Figura 17. Gráficos Comparativos das Internets IPv4 e IPv6 (Tunelada)
A informação mais impressionante extraída da Tabela 2 diz respeito à
quantidade de domínios da Internet IPv4 que estão mapeados para a Internet IPv6. Essa
métrica teve o baixo resultado de apenas 2,86% que representa apenas cinco sites de
toda a relação de 175 sites. Desses 5 sites, 3 são de universidades públicas brasileiras e
outros 2 são internacionais.
Em relação ao RTT, constatou-se aquilo que já era esperado quanto ao
desempenho dos mecanismos de tunelamento, ou seja, um desempenho bastante pior
decorrente do encapsulamento de pacotes IPv6 dentro de pacotes IPv4.
Do total de hosts do nosso universo amostral, 18.28% eram de origem
internacional e por isso a latência média para esses hosts foi de 227,678ms. Se
observarmos apenas a latência dos hosts nacionais, a média obtida seria de 7,227ms na
conexão IPv4. Nesse sentido, os hosts internacionais tiveram forte influencia negativa
na latência média de toda nossa amostra que foi de 66,212ms. Essa informação é
importante para que a leitura desse resultado seja feita com cautela.
A latência média da conexão IPv6 tunelada foi de 52,015ms para os hosts
nacionais (os únicos que estavam habilitados para responder os pings), ou seja,
aproximadamente 10x mais alta do que a conexão IPv4 para hosts nacionais. Num
segundo momento pretende-se comparar esses resultados com a latência obtida através
de uma conexão IPv6 direta e não sujeita a mecanismos de tunelamento, conforme é
explicado na próxima seção do artigo.
5. Trabalhos Futuros
Essa pesquisa ainda não esgotou todos os seus objetivos e os resultados apresentados
nesse artigo ainda são parciais, embora sejam relevantes ao apresentar fortes indícios
sobre a imaturidade da conectividade IPv6 no Brasil.
O objetivo das pesquisas é comparar quantitativamente o desempenho da
Internet em três situações: (i) IPv4, (ii) Túnel 6in4 e (iii) IPv6. Assim que a universidade
for atendida com um bloco IPv6 será possível medir o desempenho dos acessos sem a
interferência de nenhum mecanismo de tunelamento. Então poderemos verificar o
argumento anunciado de que o desempenho do IPv6 é superior ao do IPv4 porque o
novo protocolo possui cabeçalhos fixos de 40bytes e melhor processamento nos
roteadores intermediários. [Deering, 1998]
Essa discussão é fundamental para o processo de aprimoramento não só da atual
arquitetura da Internet (IPv6), mas principalmente para subsidiar novas discussões na
academia acerca da necessidade de Novas Arquiteturas da Internet que possam
efetivamente superar várias das limitações de arquiteturas baseadas no endereçamento
numérico dos nós.
Jacobson et al (2009, 2010) encabeça uma linha de pesquisa que propõe que toda
a arquitetura da Internet seja redesenhada para superar essas limitações e defende que
essa nova arquitetura deve ser baseada em nomes, muito mais adequados para o
contexto da atual Internet baseada em conteúdo.
Essa linha de pesquisa de Novas Arquiteturas da Internet certamente será
futuramente explorada pelo GPAI no sentido de fomentar cada vez mais essas
discussões no meio acadêmico e industrial.
6. Conclusão
É fato que o IPv6 resolve definitivamente o problema do esgotamento dos endereços
IPv4 e por isso sua adoção é inevitável. Nesse sentido o Brasil precisa imediatamente
implantar e disseminar o IPv6 para evitar riscos no crescimento da Internet.
Os resultados desse trabalho mostraram que o universo IPv6 ainda é bastante
restrito, representando apenas 2,86% do universo IPv4. Isso nos permite concluir que o
interesse e esforço de migração por parte dos produtores de conteúdo é pouco
expressivo, o que indica que a percepção do usuário em relação à Internet IPv6 sem
mecanismos de tunelamento seria muito ruim. Por outro lado, também pôde ser
observado que o acesso à Internet IPv6 através de mecanismos de tunelamento possui
vários problemas de desempenho.
Há vários mecanismos de transição e as operadoras/provedores estão por conta
própria nesse processo, o que torna essa transição bastante complexa. É crucial que
ganhemos mais experiência com os fundamentos e as práticas de configuração do IPv6.
Também é fundamental novos estudos que tenham como proposta validar
quantitativamente os argumentos anunciados de superioridade do IPv6 em relação ao
IPv4 e, principalmente, o argumento de que essa é a solução definitiva para a Internet.
Vale lembrar que o IPv6 é um novo protocolo diferente do IPv4, no entanto sua
concepção seguiu uma abordagem conservadora que defende a re-arquitetura a partir
daquilo que já existe para evitar problemas de conectividade. No entanto, é igualmente
importante lembrar que a Internet foi concebida na década de 70 e que os requisitos de
projeto naquela época eram totalmente diferentes da realidade de uso da Internet que
temos atualmente direcionada para o conteúdo.
É por isso que vários acadêmicos defendem que uma nova abordagem clean-
slate é importante para que novas arquiteturas sejam discutidas com máxima liberdade
sem que estejamos presos a uma série de princípios funcionais que sejam restritivos em
relação ao desempenho final.
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