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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