IPv4 Vs. IPv6: Qual é a Diferença?

A internet está enfrentando uma crise de endereços IP.

Quando o IPv4 foi criado na década de 1980, foi projetado para fornecer um endereço IP a cada computador conectado à Internet.

Contudo, só podem existir 4,3 bilhões de endereços IPv4 únicos, e já temos oito bilhões de pessoas.

E isso é um problema.

Nós ainda dependemos fortemente do IPv4, um sistema que está esgotado e funcionando com soluções alternativas devido a lidar com incríveis 80% do tráfego da internet hoje.

Felizmente, o IPv6 foi desenvolvido para resolver isso.

IPv6 oferece um espaço de endereçamento praticamente ilimitado, com 340 undecilhões de endereços.

Atualmente, mais de 45% dos usuários acessam o Google usando um endereço IPv6, e esse número vem crescendo de forma bastante consistente. Muitos países, como França (74%), Alemanha (71%) e Índia (71%), já estão adotando o IPv6 em larga escala.

Mas por que nem todos adotaram essa tecnologia? E quais são as diferenças fundamentais entre esses dois sistemas concorrentes?

Vamos explorar as diferenças entre IPv4 e IPv6 — o presente e o futuro da internet.

O que é IPv4?

O Protocolo de Internet versão 4 (IPv4) é o sistema veterano da internet. Desde sua introdução no início dos anos 80, o IPv4 tem entregado pacotes de dados (seus emails, mensagens, vídeos, etc.) de forma confiável.

Mas o IPv4 usa endereços de 32 bits, que parecem com isto: 192.168.0.1.

Cada número, separado por pontos, pode variar de 0 a 255. 

Isso nos dá quase 4.3 bilhões de endereços únicos.

Isso era mais do que suficiente para a internet inicial, mas hoje em dia não chega nem perto do suficiente.

Pense nisso: somos mais de 8 bilhões de pessoas na Terra, e muitos de nós temos múltiplos dispositivos conectados à internet. Se dermos a cada smartphone, laptop e geladeira inteligente um endereço IPv4, simplesmente não haveria endereços IPv4 suficientes.

Esta escassez é uma razão significativa pela qual se tornou necessária uma atualização.

O que é IPv6?

Os desenvolvedores começaram a criar a versão 6 do Protocolo de Internet (IPv6) em 1994. Foi projetada para abordar o possível esgotamento dos endereços disponíveis. No entanto, naquela época, parecia um exagero complexo, já que não esperávamos que a internet se expandisse tão rapidamente.

Agora, o IPv6 é uma necessidade.

IPv6 usa endereços de 128 bits, proporcionando um espaço de endereços astronomicamente enorme de aproximadamente 340 undecilhões (2¹²⁸ ou 3.4×10³⁸) endereços únicos.

Para compreender a imensidão do espaço de endereços IPv6, vamos considerar algumas comparações:

• Existem 8,05 bilhões de pessoas no planeta. O IPv6 pode fornecer cerca de 46 octilhões (4,7×10²⁸) endereços únicos para cada pessoa na Terra no nível atual da população.
• Existem mais endereços IPv6 do que grãos de areia na Terra (estimados em cerca de 7.500.000.000.000.000.000 ou 7,5×10³⁸).
• O número de endereços IPv6 é maior que o número de estrelas no universo observável (estimado em cerca de 7×10²²).

Embora o espaço de endereços IPv6 possa parecer excessivo, ele oferece amplo espaço para crescimento futuro e elimina a necessidade de técnicas de conservação de endereços como a Tradução de Endereço de Rede (NAT). Voltaremos a isso em apenas um minuto.

À medida que a Internet das Coisas (IoT) continua a expandir, com previsões de 100 ou mais dispositivos por domicílio conectados à Internet, ter um amplo espaço de endereçamento garante que não enfrentaremos problemas de esgotamento de endereços por um longo tempo.

Onde está o IPv5?

Você pode estar se perguntando por que pulamos do IPv4 para o IPv6, pulando a versão 5.

IPv5 foi atribuído a um protocolo experimental chamado Protocolo de Fluxo de Internet (ST) no final dos anos 1970.

Entretanto, o ST nunca alcançou uma adoção generalizada e foi posteriormente abandonado. Para evitar confusão com o protocolo ST existente, a próxima versão do Protocolo de Internet foi denominada IPv6.

Por que não podemos continuar usando IPv4 como já fazemos?

Porque estamos sem endereços IPv4.

Em 2011, a Autoridade de Números Atribuídos na Internet (IANA) distribuiu seus últimos blocos de endereços IPv4 para os Registros Regionais da Internet (RIRs). Esses RIRs têm estendido seus endereços IPv4 restantes desde então, mas algumas regiões já estão completamente esgotadas.

Este não é um problema novo.

Em junho de 1992, o crescimento exponencial inesperado da Internet resultou na publicação do RFC 1338, Supernetting: an Address Assignment and Aggregation Strategy. Este memorando foi o primeiro a discutir as consequências da “eventual exaustão do espaço de endereçamento IP de 32 bits”.

Dois anos depois, o RFC 1631, O Tradutor de Endereço de Rede IP (NAT), foi publicado.

Entender por que ainda temos uma internet funcional requer compreender os conceitos e as tecnicidades envolvidas em roteamento e Networking.

Para simplificar, atualmente compartilhamos e reutilizamos IPs sempre que possível por meio de tecnologias como Carrier-Grade NAT (CGN).

Aqui está uma visão geral simplista do CGN e por que está se tornando um problema:

Imagine que você tem um roteador em casa (suponha que este seja seu roteador Wi-Fi), que possui um endereço IP global.

Quando você conecta um dispositivo ao seu WiFi, o roteador atribui a você um IP local enquanto seu endereço IP global permanece o mesmo do seu roteador.

Todos os seus pedidos de internet, como aqueles ao assistir reels do Instagram, vídeos do YouTube ou ao ler este blog, são enviados através do seu roteador e do único IP global.

Agora, se o seu roteador estiver inativo à noite, seu provedor de serviços de internet (ISP) irá reatribuir seu endereço de IP para alguém que deseja usar a internet.

Se você pensar a respeito, verá como isso se torna um problema à medida que mais dispositivos se conectam à internet e requerem acesso 24/7, como seus assistentes de voz (Alexa Echo Dot, Google Home, Apple Home, etc.) ou suas câmeras de segurança.

Embora o CGN possa ajudar, ele também introduz novos problemas — quedas no desempenho da rede, complexidades de roteamento e questões para aplicações que necessitam de uma conexão direta entre os usuários.

IPv6 aborda diretamente essas preocupações com um espaço de endereçamento massivo. Como o IPv6 permite uma conexão verdadeira de ponta a ponta, não haverá mais compartilhamento. Ele também vem com segurança aprimorada, configuração de rede mais simples e melhor suporte para dispositivos móveis.

Quão Grave é a Escassez de IPv4?

Os ISPs e seus clientes estão preocupados com a escassez de endereços IPv4 há anos — conforme evidenciado pela postagem deste usuário do ServerFault. Para trabalhar com o pool disponível de endereços IPv4, os provedores de rede fazem o seguinte:

1. Provedores de serviços de internet redistribuem frequentemente blocos de IPv4 entre cidades, o que causa breves interrupções e reinicializações de conexões para os clientes.
2. Para conservar endereços, os tempos de concessão de DHCP foram reduzidos de dias para minutos. Isso significa que se o seu roteador ficar inativo por alguns minutos, o ISP atribuirá seu IP a outra pessoa.
3. Habilitando NAT em equipamentos no local do cliente (CPE), mesmo para clientes que optaram por não participar porque não havia IPs disponíveis.
4. Limitando o número de dispositivos que podem se conectar a uma rede ao mesmo tempo, usando restrições de endereço MAC.
5. Implementando NAT de nível de operadora (CGN) para clientes que anteriormente possuíam um endereço IP real.

O problema? Essas medidas reduzem a qualidade do serviço para os clientes do ISP.

A fragmentação do espaço de endereços IPv4 também levou a sobrecarga administrativa, aumento de custos e até interrupções devido às limitações da capacidade de memória endereçável por conteúdo (CAM) em roteadores de backbone.

Embora o NAT tenha sido uma solução temporária para a escassez de endereços IPv4, ele está se tornando cada vez mais insuficiente.

Os ISPs já possuem múltiplas camadas de NAT, o que resulta em uma conectividade menos confiável e problemas de rede que se tornam extremamente difíceis de identificar e depurar.

IPv4 Vs. IPv6: Qual é a Diferença?

Discutimos a necessidade do IPv6 e suas taxas de adoção. Agora, vamos comparar diretamente IPv4 vs/ IPv6.

Número de Endereços Disponíveis

IPv4 usa endereços de 32 bits, enquanto IPv6 usa endereços de 128 bits. Essa diferença impacta significativamente o número de endereços disponíveis:

	IPv4	IPv6
Comprimento do endereço	32 bits	128 bits
Endereços únicos	~4,3 bilhões	~340 undecilhões
Formato do endereço	Decimal separado por pontos (ex., 192.0.2.1)	Hexadecimal (ex., 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)

O maior espaço de endereços do IPv6 elimina a necessidade de NAT. Com o IPv6, cada dispositivo recebe seu próprio endereço único e globalmente roteável, simplificando configurações de rede e permitindo conexões diretas.

Para colocar isso em perspectiva, ficaríamos sem endereços IPv4 se tentássemos atribuir um para cada uma das oito bilhões de pessoas na Terra.

Entretanto, precisaríamos atribuir 47 octilhões de endereços por pessoa na Terra para esgotar o IPv6.

Estrutura do Cabeçalho do Pacote

Os pacotes IPv4 e IPv6 são como envelopes que transportam dados pela internet.

Assim como envelopes, eles possuem um cabeçalho que contém informações importantes para a entrega. No entanto, IPv4 e IPv6 têm designs de cabeçalho diferentes:

	IPv4	IPv6
Tamanho do cabeçalho	Variável (20–60 bytes)	Fixo (40 bytes)
Campos do cabeçalho	13 (incluindo checksum)	8
Checksum do cabeçalho	Sim	Não
Fragmentação	Permitida pela fonte e roteadores	Permitida apenas pela fonte

Os cabeçalhos IPv4 são como envelopes de tamanhos variáveis. Eles possuem 12 campos de informação e um checksum, que ajuda a garantir que o conteúdo não foi adulterado.

IPv4 também permite que tanto o remetente quanto o correio (roteadores) dividam pacotes grandes em pedaços menores, se necessário.

Por outro lado, os cabeçalhos IPv6 são como envelopes padronizados com um tamanho fixo. Eles possuem apenas oito campos de informação e não têm checksum. IPv6 permite apenas que o remetente divida pacotes grandes, não o correio (roteador).

Esta estrutura simplificada oferece vantagens:

• Processamento mais rápido: Com menos campos e um tamanho fixo, os correios podem classificar e entregar pacotes IPv6 mais rapidamente, reduzindo atrasos e melhorando a velocidade geral da rede.
• Encaminhamento mais eficiente: Como IPv6 não possui um checksum, o roteador não precisa verificar o selo a cada parada, o que acelera o processo de entrega. Além disso, como os pacotes só podem ser quebrados pelo remetente, os roteadores só precisam encaminhá-los.
• Melhor suporte para add-ons: IPv6 possui cabeçalhos especiais que podem ser anexados ao envelope principal, permitindo a adição eficiente de novas funcionalidades como segurança, mobilidade e tratamento prioritário.

Segurança

	IPv4	IPv6
Suporte a IPsec	Opcional	Obrigatório
Extensões de privacidade	Não disponível	Disponível

IPv6 exige IPsec, um conjunto de protocolos que criptografam, autenticam e protegem a integridade dos pacotes IP. Isso garante o tráfego seguro de IPv6 e reduz o risco de espionagem e alteração de dados.

IPv6 também inclui extensões de privacidade que permitem aos dispositivos gerar endereços aleatórios, tornando mais difícil para os atacantes rastrear dispositivos individuais em diferentes redes.

O suporte obrigatório de IPsec em IPv6 oferece várias vantagens em comparação ao IPv4:

• Confidencialidade: IPsec criptografa os dados dentro dos pacotes IP, protegendo-os de acessos não autorizados.
• Integridade melhorada: As verificações de integridade de dados do IPsec impedem adulterações, garantindo que os dados cheguem ao seu destino intactos.
• Autenticação robusta: IPsec possibilita a autenticação mútua entre o remetente e o receptor, verificando suas identidades e impedindo ataques de spoofing.

As extensões de privacidade do IPv6 também abordam uma preocupação potencial com a configuração automática de endereço sem estado (SLAAC).

Um dispositivo pode criar um endereço IPv6 usando seu endereço MAC ao se conectar a uma rede. No entanto, como o endereço MAC não muda automaticamente, o dispositivo pode ser rastreado em diferentes redes.

As extensões de privacidade resolvem isso permitindo que dispositivos gerem endereços IPv6 aleatórios que mudam periodicamente, tornando mais difícil rastrear um dispositivo e melhorando a privacidade do usuário.

Qualidade de Serviço (QoS)

Qualidade de Serviço (QoS) é uma forma de priorizar certos tipos de tráfego na internet sobre outros. Isso é importante para coisas como chamadas de vídeo ou jogos online, onde os dados precisam chegar rapidamente e de maneira suave, sem atrasos ou interrupções.

IPv4 e IPv6 têm formas diferentes de lidar com QoS:

Funcionalidades	IPv4	IPv6
Mecanismo QoS	Campo do Tipo de Serviço (ToS)	Campo do Rótulo de Fluxo
Comprimento do Campo	8 bits	20 bits

IPv4 possui um pequeno campo “Tipo de Serviço” para priorizar o tráfego, mas é limitado a apenas 8 bits.

IPv6 introduz um campo de “Flow Label” maior, que permite uma melhor rotulagem e priorização de tráfego.

Isso ajuda a rede a identificar dados importantes, como chamadas de vídeo ou jogos, e proporciona melhor desempenho e estabilidade, mesmo durante a congestão da rede.

Multicast

Multicast é uma forma de enviar dados para vários dispositivos ao mesmo tempo, o que é útil para coisas como transmissão de vídeo ou jogos online. IPv4 e IPv6 lidam com multicast de maneiras diferentes.

Funcionalidade	IPv4	IPv6
Faixa de endereços de multicast	224.0.0.0/4	ff00::/8
Atribuição de endereço de multicast	Atribuído pela IANA	Atribuído automaticamente

Em IPv4, IANA atribui um número limitado de endereços multicast na faixa 224.0.0.0/4.

IPv6 possui um conjunto muito maior desses endereços e permite que os dispositivos atribuam esses endereços a si mesmos automaticamente. Isso facilita o uso de multicast para coisas como transmitir vídeo para muitas pessoas simultaneamente.

O IPv6 também possui endereços especiais de “nós solicitados” que cada dispositivo recebe automaticamente. Estes ajudam os dispositivos a se encontrarem na rede e a evitar conflitos de endereços, tornando a rede mais estável.

Suporte DNS

O Sistema de Nomes de Domínio (DNS) é como uma lista telefônica para a internet. Ele traduz os nomes de sites que você digita em seu navegador (como www.example.com) para os endereços IP específicos que os computadores usam para se encontrar.

Funcionalidades	IPv4	IPv6
Tipo de registro DNS	A	AAAA
Tipo de registro DNS reverso	IN-ADDR.ARPA	IP6.ARPA
Endereço do servidor DNS	Endereço IPv4	Endereço IPv6

As principais diferenças no suporte DNS entre IPv4 e IPv6 incluem:

1. Os endereços IPv6 são armazenados em registros AAAA (pronunciado “quad-A”), que são o equivalente aos registros A no IPv4.
2. IPv6 usa o domínio IP6.ARPA para consultas de DNS reverso, enquanto IPv4 usa IN-ADDR.ARPA.
3. Servidores DNS devem ter endereços IPv6 para serem acessíveis em redes IPv6.

Para uma transição suave para o IPv6, servidores DNS e programas precisam de uma atualização para entender tanto os registros IPv4 quanto os registros IPv6. Isso permite que ambos os tipos de endereços funcionem juntos durante a mudança.

IPv6 na Internet das Coisas (IoT)

IPv6 é importante para a “Internet das Coisas” (IoT), que se refere a todos os diversos dispositivos que se conectam à Internet, como gadgets domésticos inteligentes e equipamentos industriais. Veja como o IPv6 se compara ao IPv4 para IoT:

Funcionalidades	IPv4	IPv6
Espaço de endereço	Limitado (4,3 bilhões)	Virtualmente ilimitado (340 undecilhões)
Atribuição de endereço	Requer DHCP ou configuração manual	Oferece autoconfiguração de endereço sem estado (SLAAC)
Suporte a Multicast	Limitado	Avançado

IPv6 oferece vários benefícios para a IoT:

1. Disponibilidade de Endereços: IPv4 possui um número limitado de endereços (4,3 bilhões), enquanto o IPv6 possui um número vasto (340 undecilhões). Isso significa que o IPv6 pode suportar muito mais dispositivos IoT do que o IPv4.
2. Configuração: IPv4 requer configuração manual ou DHCP para atribuição de endereços, enquanto o IPv6 permite que os dispositivos criem seus endereços automaticamente (SLAAC). Isso torna o IPv6 mais simples para configurar dispositivos IoT.
3. Comunicação: IPv6 possui melhores recursos de multicast do que IPv4, permitindo uma comunicação mais eficiente entre dispositivos IoT e controladores.
4. Segurança: IPv6 possui criptografia obrigatória (IPsec) integrada, proporcionando melhor segurança para dispositivos IoT. IPv4 não possui isso por padrão.

À medida que o número de dispositivos IoT cresce, o IPv6 se tornará cada vez mais importante devido ao seu maior espaço de endereçamento, configuração mais simples, comunicação aprimorada e melhor segurança em comparação ao IPv4.

Como Decidir: IPv4 Vs. IPv6

Embora todos os dispositivos continuarão a ser compatíveis com IPv4 no futuro previsível, faz sentido dar alguns passos em direção à transição para uma rede IPv6. Para ajudá-lo a decidir, aqui está um resumo de todas as diferenças entre IPv6 e IPv6 que cobrimos acima.

Benefícios do IPv4

IPv4, o padrão estabelecido, possui compatibilidade quase universal com dispositivos e redes existentes. Sua familiaridade com administradores de rede simplifica o gerenciamento. Anos de uso levaram ao desenvolvimento e adoção generalizada de protocolos de segurança como IPsec e SSL/TLS, melhorando sua segurança.

Benefícios do IPv6

IPv6, por outro lado, oferece um espaço de endereço muito maior graças aos seus endereços de 128 bits, uma solução para o número crescente de dispositivos conectados à internet. A configuração e gestão de rede são mais simples com o SLAAC do IPv6 e melhor suporte a multicast.

A segurança é melhorada com o suporte obrigatório a IPsec, uma característica fundamental do IPv6 que reduz os riscos de espionagem e adulteração. O campo Flow Label do IPv6 permite uma melhor priorização do tráfego, o que é perfeito para as necessidades atuais como videoconferências.

Considerações Práticas

As organizações devem considerar vários fatores práticos ao contemplar uma mudança de IPv4 para IPv6. A principal consideração é a compatibilidade.

A maioria dos dispositivos e softwares modernos manipula o IPv6 sem problemas. No entanto, alguns sistemas legados podem não conseguir. Avalie seu hardware e software para determinar se a migração é possível ou se seria necessário um upgrade de hardware.

Qualquer migração incorre em custos, seja por causa de atualizações de hardware ou pelo tempo investido, e a mudança para IPv6 não é diferente.

Pense nos custos de hardware, software e treinamento em relação às vantagens a longo prazo da adoção do IPv6.

Nota: Durante a transição, ambos os protocolos coexistirão na sua rede, e de fato, você precisará de um sistema compatível com versões anteriores enquanto a Internet ainda estiver em transição para o IPv6.

Qual é a Melhor Escolha entre IPv4 e IPv6?

A decisão de adotar o IPv6 depende da sua configuração atual. Se sua organização está ficando sem endereços IPv4, precisa de recursos avançados como suporte a multicast melhorado, ou simplesmente deseja preparar suas redes para o futuro, então a transição para o IPv6 é definitivamente algo a considerar.

Além disso, olhando para as diferenças entre IPv4 e IPv6, o IPv6 é a escolha mais adequada para a internet de hoje. Ele foi criado para um mundo com dispositivos praticamente ilimitados, todos precisando se conectar de maneira confiável e segura, enquanto o IPv4 não foi.

Mas você pode estar preparado para essa mudança. Ao usar dispositivos e trabalhar com projetos online, certifique-se de que eles suportam IPv6. Essa escolha é brilhante para empresas que querem continuar crescendo. Quando você escolhe IPv6, está optando por ser descoberto por mais pessoas online, tanto agora quanto no futuro.

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Não espere o IPv4 se tornar obsoleto. Faça a mudança para o IPv6 hoje.