A Internet não foi projetada para ser o que é atualmente. Em 1983, ela era uma rede predominantemente acadêmica com pouco mais do que 100 computadores conectados. Seu sucesso, contudo, fez com que crescesse de forma exponencial. Por volta de 1993 iniciou-se sua utilização comercial e com a política então vigente de distribuição de IPs imaginou-se, então, que os mesmos poderiam esgotar-se em dois ou três anos.
O espaço de endereçamento do IPv4 não é pequeno. Cada endereço é um número com 32 bits, o que significa que existem 4.294.967.296 endereços, mas a política inicial de distribuição desses endereços não foi muito adequada, dividindo-os em classes. Havia 3 classes de endereços:
Classe A: Consistia em 128 blocos de endereços, cada um com aproximadamente 16 milhões deles.
Classe B: Consistia em 16 mil blocos, cada um com 64 mil endereços, aproximadamente.
Classe C: Consistia em 2 milhões de blocos, cada um com 256 endereços.
A classe A, por exemplo, atenderia apenas a 128 instituições, mas sozinha consumia metade dos recursos disponíveis. Isso era um grande desperdício! Várias instituições como a IBM, o MIT, a HP, a Apple, entre outras, receberam esse tipo de bloco para utilizar. As outras classes tampouco representavam adequadamente as necessidades das redes conectadas à Internet, sendo grandes demais ou pequenas demais.
Essa política de classes foi responsável por um grande desperdício de recursos, nos primórdios da Internet, e essa é uma das razões pelas quais os novos endereços IP estão terminando. Ela foi, contudo, modificada em 1993, com a adoção do CIDR (Classless Inter-Domain Routing). Com o CIDR o tamanho dos blocos alocados para cada rede passou a corresponder à real necessidade das mesmas.
Apesar da adoção do CIDR e de outros fatores terem diminuido a demanda por novos endereços, essa demanda continua grande. A Internet continua a crescer exponencialmente, com a conexão de novas empresas, instituições e pessoas à rede. Fatores como a inclusão digital e as tecnologias 3G, entre muitos outros, contribuem para esse crescimento. Por isso os endereços estão terminando.
Por que o IPv4 ainda não acabou?
Ao se perceber o iminente esgotamento dos números IP, quando se iniciou a utilização comercial da Internet, por volta de 1993, imediatamente o desenvolvimento de uma nova geração do Protocolo Internet começou. Essa nova geração deveria ser a solução definitiva para o problema e, de fato, esse desenvolvimento resultou no que hoje conhecemos por IPv6.
O desenvolvimento de um novo protocolo, no entanto, requer tempo e recursos consideráveis. Então, outras soluções tecnológicas, paliativas, foram também adotadas no curto prazo. Essas novas tecnologias, nomeadas a seguir, permitiram a redução da demanda por novos endereços, e a racionalização na forma como eles eram distribuídos, adiando assim seu esgotamento.
Entre as tecnologias relevantes, pode-se citar:
CIDR (Classless Inter Domain Routing): É o roteamento sem uso de classes, descrito pela RFC 1519. Com o CIDR foi abolido o esquema de classes, permitindo atribuir blocos de endereços com tamanho arbitrário, conforme a necessidade. O CIDR permitiu um uso mais racional dos endereços disponíveis. Além disso, o CIDR permitiu também a agregação de informação nas tabelas de roteamento, que cresciam exageradamente, outro fator que contribuiu para possibilitar a continuidade do crescimento da rede.
Endereços privados: A RFC 1918 especificou endereços privados, não válidos na Internet, que poderiam ser utilizados, por exemplo, nas redes corporativas.
NAT (Network Address Translation): O NAT permitiu que redes, utilizando-se de endereços privados, se conectassem à Internet. Com o NAT, basta um endereço válido na Internet, para conectar, de forma limitada, toda uma instituição.
Essa solução é largamente utilizada e chega-se a questionar seu caráter paliativo, no entanto, o NAT traz uma série de problemas: ele acaba com o modelo de funcionamento fim a fim (peer to peer), trazendo complicações ou impedindo o funcionamento de uma série de aplicações, como por exemplo aplicações de voz sobre IP baseadas em SIP; ele não escala bem, pois exige processamento pesado; ele não funciona com IPsec; ele funciona como um stateful firewall, dando uma falsa sensação de segurança a muitos administradores de rede e colaborando para a não adoção de boas práticas de segurança nas empresas; entre outros.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Descrito pela RFC 2131, esse protocolo permite a alocação dinâmica de endereços IP, o que trouxe a possibilidade aos provedores de reutilizarem endereços Internet fornecidos a seus clientes para conexões não permanentes, como as realizadas através de linhas discadas ou ADSL.
Quando o IPv4 vai acabar?
O estoque da IANA, o estoque central, já acabou.
Estima-se que esse estoque local de nossa região terminará entre meados de 2013 e meados de 2014.
O final do estoque pode ocorrer em momentos diferentes em cada região.
Pode ser também que redes com determinadas necessidades não possam ser atendidas mesmo que ainda haja IPs no estoque. Por exemplo, no caso de uma rede necessitar de um grande bloco contíguo de IPs: esse pode não estar disponível, mesmo quando ainda houver blocos menores no estoque. Na verdade, as políticas de distribuição dos endereços remanescentes IPv4 estão sendo também discutidas. Conforme as políticas adotadas, a data de término pode ser um pouco adiantada ou postergada.
Quando o IPv4 acabar, o que vai acontecer?
Se o IPv6, nesse momento, tiver sido implantado com sucesso na Internet, e estiver sendo amplamente utilizado, ele permitirá que a rede continue a crescer, e não haverá problemas.
Se o IPv6 ainda não estiver amplamente em uso, poderá haver problemas. Sem novos endereços IP o crescimento da Internet ficará prejudicado, pois não é possível conectar novas redes ou usuários à mesma sem endereços adicionais.
Provavelmente alternativas serão encontradas para permitir a continuidade do crescimento da rede, nesse caso. Antevê-se algumas possibilidades, mas todas com reflexos negativos, por exemplo:
Novas redes podem interligar-se à Internet com o uso de endereços privados e NAT. Ou seja, pode haver um incremento no uso de NAT e endereços privados, porque esse tipo de conexão já é comum atualmente. Essa tecnologia, no entanto, provê apenas uma conexão limitada à Internet, não permitindo a comunicação ponto a ponto e prejudicando vários tipos de aplicação, como por exemplo a Voz sobre IP. Há problemas também relacionados a segurança, advindos da dificuldade de identificar usuários que compartilham o mesmo IP.
Pode surgir um mercado negro de IPs, com empresas possuidoras de grandes blocos, por exemplo, empresas que tenham recebido alocações de blocos classe A, nos primórdios da rede, vendendo IPs a preços altos. Isso pode encarecer os custos de conexão, prejudicar o sistema de governança existente atualmente, e dificuldar o gerenciamento da tabela de rotas.
Quantos endereços Internet existem no IPv4? O que muda com o IPv6?
Os endereços no IPv4 são representados internamente nos computadores com números de 32 bits. Isso significa que há um total de 4.294.967.296 endereços possíveis. Alguns desses endereços não estão efetivamente disponíveis, porque têm usos especiais. É o caso do bloco de endereços reservado para multicast (um tipo especial de roteamento de pacotes utilizado em algumas aplicações), ou ainda dos blocos reservados para os endereços privados.
No IPv6, os endereços são representados por números de 128 bits. Isso significa que há 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 endereços, o que representa cerca de 79 trilhões de trilhões de vezes o espaço disponível no IPv4. Esse número equivale a cerca de 5,6 x 10^28 (5,6 vezes 10 elevado a 28) endereços IP por ser humano, ou ainda, aproximadamente, 66.557.079.334.886.694.389 de endereços por centímetro quadrado na superfície da Terra.
Metade dos 128 bits, no entanto, está reservada para endereços locais numa mesma rede. Isso significa que somente 18.446.744.073.709.551.616 redes diferentes são possíveis.
A grande quantidade de endereços é capaz de atender às necessidades da Internet no futuro imaginável. Ela facilita também o processo de atribuição dos números dentro das redes permitindo, por exemplo, a configuração automática dos endereços IP com base no endereçamento físico das placas de rede.
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