Implantação de Testbed IPv6 em uma rede 10 Gigabit Ethernet
sobre DWDM com acessos GPON e WiFi
Luciano Martins, Fernanda O. Giolo, Niudomar S.A. Chaves, Wellington A.Oliveira, João F. Pozzuto
Resumo – Este artigo apresenta as fases da implantação de
um Testbed IPv6 realizado na Rede Experimental do Projeto
GIGA e resultados obtidos, onde foi possível o uso deste
protocolo, integrado a tecnologias atuais e emergentes em redes
LAN, MAN e WAN – 10 Gigabit Ethernet, DWDM, GPON e
WiFi. Estes protocolos e tecnologias constituem um cenário
tecnológico do estado da arte e com grandes perspectivas de
crescimento nos próximos anos.
Abstract – This paper presents the phases of implementation
and results of an IPv6 Testbed performed on GIGA Project’s
Experimental Network, where the use of IPv6 integrated to
current and emergent technologies used in LAN, MAN and
WAN - 10 Gigabit Ethernet, DWDM, GPON and WiFi, was
tested. These protocols and technologies are part of a brand
new technological scenario that has great perspectives to be
more and more adopted on the next years.
I. INTRODUÇÃO
N
o dia 03 de fevereiro de 2011, foi anunciado pela
autoridade mundial distribuidora de endereços IP – a
IANA (Internet Assigned Numbers Authority), o
esgotamento de seu estoque de endereços IPv4. Com este
anúncio, as entidades regionais distribuidoras de endereços
(LACNIC na América Latina e Caribe, APNIC na Ásia e
Pacífico, ARIN na América do Norte, AfriNIC na África e
RIPE NCC na Europa, Meio Leste e Ásia Central) não
poderão repor seus estoques de endereços IP, uma vez
finalizados. A consequência deste acontecimento é a
iminente falta de endereços IP mundial e a impossibilidade
de expansão da atual Internet. Dentro deste contexto,
percebe-se um grande crescimento do interesse pelo
protocolo IPv6, discutido desde a década de 90 e que agora é
tido como a solução mais viável para possibilitar a contínua
expansão da Internet, tendo-se cada vez mais dispositivos
conectados à grande rede mundial.
Também é fato a adoção cada vez maior da tecnologia
Ethernet com velocidades de 1 Gb/s, passando a 10 Gb/s e
em futuro próximo 40 e 100 Gb/s. Tal tecnologia, que antes
era restrita a redes locais, passa também a ser adotada em
redes metropolitanas (MAN) e de longa distância (WAN).
Documento recebido em 28 de Fevereiro de 2011. Este trabalho é
suportado pela Fundação CPqD. O projeto GIGA tem o apoio financeiro da
Finep e Funttel e apoio de infraestrutura para a Rede Experimental das
operadoras Embratel, Intelig, Telefonica e Oi.
Luciano Martins, Fernanda O. Giolo, Niudomar S.A. Chaves,
Wellington A. Oliveira e João F. Pozzuto são pesquisadores em
telecomunicações da Fundação CPqD - Fundação Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento em Telecomunicações, Rod. Campinas - Mogi-Mirim
(SP-340), Km 118,5 – Campinas-SP, Brasil, 13086-902 {lmartins, fgiolo,
nchaves, woliveir, jpozzuto}@cpqd.com.br.
Juntamente com 10 Gigabit Ethernet, é cada vez mais
comum a implantação de redes ópticas usando DWDM
(Dense Wavelength Division Multiplexing). Tal tecnologia
proporciona flexibilidade na quantidade de canais ópticos a
serem utilizados em uma única fibra óptica, permitindo a
criação de enlaces de altíssimas velocidades em MAN e
WAN.
Atualmente, vêm surgindo comercialmente serviços de
banda larga baseados em fibras ópticas que chegam até a
casa do assinante (FTTH – Fiber To The Home). Esses
serviços são baseados na tecnologia chamada GPON
(Gigabit Passive Optical Network), que proporciona taxas da
ordem de 2 Gb/s a distâncias de até 60 Km entre a casa do
assinante e a central da operadora. Com isso, usuários
passam a ter cada vez mais banda e qualidade em sua
conexão.
Somando-se a esse cenário tecnológico, têm-se as
difundidas redes sem-fio (WiFi) que utilizam o padrão IEEE
802.11b/g/n, amplamente utilizadas dentro de organizações e
domicílios.
As tecnologias citadas fazem parte de um cenário
tecnológico atual no mundo das comunicações e redes de
próxima geração e as mesmas compõem um Testbed
implantado dentro do contexto da Rede Experimental do
Projeto GIGA, cujo objetivo permeia a integração
tecnológica, a criação de um ambiente de testes para o
desenvolvimento nacional e a capacitação em protocolos que
estarão vigentes nas principais redes mundiais.
Na seção II será dada uma visão geral das tecnologias
para MAN e WAN - 10 Gigabit Ethernet e DWDM. Na
seção III serão abordadas as tecnologias de acesso - GPON e
WiFi. Na seção IV será apresentado o protocolo IPv6 e seu
status atual. A seção V resume o que é a Rede Experimental
do Projeto GIGA, ou simplesmente Rede GIGA. A seção VI
detalha a topologia do Testbed IPv6 implantado na rede
GIGA, usando as tecnologias aqui apresentadas. Na seção
VII são informados os equipamentos utilizados no Testbed.
A seção VIII detalha todas as fases da implantação do IPv6
no Testbed. Por fim, as seções IX e X apresentam os
resultados alcançados com a implantação do Testbed e as
conclusões sobre o trabalho, respectivamente.
II. TECNOLOGIAS PARA MAN E WAN: 10 GIGABIT
ETHERNET E DWDM
A evolução da tecnologia de transmissão óptica promoveu
o aumento das taxas de transmissão e a capacidade de
multiplexar diversos comprimentos de onda em uma mesma
fibra óptica.
Essa multiplexação permitiu às operadoras de redes de
telecomunicações aumentar a capacidade de transmissão nas
suas redes sem precisar investir na implantação de mais
cabos ópticos, otimizando o uso do legado. Em 2002, o ITUT padronizou a grade de frequências para a tecnologia
DWDM [1]. Nessa tecnologia é possível agregar vários
sinais ópticos, em diferentes comprimentos de onda, e
transmiti-los em uma única fibra. O espaçamento entre os
canais costuma ser de 100 GHz, utilizando a Banda C (de
1530 a 1565 nm) ou L (de 1565 a 1625 nm), mas já existem
equipamentos que suportam até 160 canais usando
espaçamentos de 50 GHz ou 25 GHz.
Até recentemente, os enlaces de longa distância e alta
capacidade eram implementados utilizando a tecnologia
SDH/SONET. Com a rápida migração dos serviços e
aplicações para o protocolo IP, a maior parte do tráfego
sobre os enlaces WAN passou a ser constituído de pacotes
IP. Com a padronização da tecnologia 10 Gigabit Ethernet
pelo IEEE [2][3], a taxa disponível para transmissão nessa
tecnologia (10 Gb/s) passou a rivalizar com a capacidade da
tecnologia SDH, se tornando uma alternativa viável, que
permite às operadoras montar redes de longa distância
utilizando a mesma tecnologia utilizada em redes MAN,
Campus e LAN. Isso pode representar uma redução
considerável de CAPEX e OPEX, justificada por fatores
como:
• Altíssima escala de produção e venda de
equipamentos e interfaces Ethernet;
• Tecnologia homogênea fim a fim, uma vez que
as redes locais e Campus costumam ser Ethernet;
• Não é necessário manter uma equipe para cada
tecnologia: Ethernet e SDH.
• Menor empilhamento de tecnologias, reduzindo
o overhead total;
• A tecnologia Ethernet é voltada para o tráfego de
quadros, enquanto o SDH é uma tecnologia
TDM (Time Division Multiplexing), de
comutação de circuitos.
• A interoperabilidade entre equipamentos de
diferentes fabricantes é maior na tecnologia
Ethernet do que na tecnologia SDH;
• Ethernet oferece maior flexibilidade para
oferecimento de diferentes serviços aos usuários
do que o SDH.
III. TECNOLOGIAS DE ACESSO: GPON E WIFI
Gigabit PON (Passive Optical Network), ou simplesmente
GPON, é um padrão definido pelo ITU-T para transmissão
digital de dados em redes PON. Essas redes são pontomultiponto, compostas por fibras ópticas e divisores ópticos
passivos, ideais para prover acesso pois agregam baixo custo
de implantação, operação e manutenção, com longo alcance
(atualmente variando de 20 km a 60 km)[4][5], grande
capacidade de banda (atualmente na ordem de 2 Gb/s, com
estudos para chegar no futuro a 10 Gb/s e 40 Gb/s) e
qualidade de serviço. As redes PON são transparentes à taxa
de bit, aos formatos de modulação e aos protocolos. Essa
característica permite a combinação de serviços e facilita a
atualização destas redes, tanto no que diz respeito ao
aumento da taxa de bit, quanto ao número de usuários e de
serviços.
No GPON, os componentes ativos são colocados nas
bordas da rede. No lado central, o terminal de linha óptico
ou OLT (Optical Line Termination) encapsula os pacotes do
backbone da operadora e os envia para a rede PON,
enquanto que no lado assinante, o terminal de rede óptico ou
ONT (Optical Network Termination) encapsula os pacotes
da rede local do assinante e os envia para a rede PON.
Alguns pontos devem ser levados em consideração quanto
à implantação da rede de distribuição óptica. São eles:
• Necessidade de grande capilaridade da rede nas
proximidades do usuário;
• Necessidade de instalação de fibras ópticas dentro das
dependências do usuário no caso de acesso FTTH –
Fiber To The Home. Existem soluções onde a fibra é
terminada fora da residência, e usam par de cobre, com
alguma tecnologia DSL, para entrar na residência;
• As tubulações residenciais costumam apresentar
curvaturas incompatíveis com as necessárias para
instalação de fibras comuns. Sendo assim, fibras
adequadas que suportem curvaturas mais rígidas devem
ser usadas neste contexto.
Além do Brasil, os Estados Unidos e a maioria dos países
da Europa utilizam o GPON para prover serviços de banda
larga para assinantes por fibra óptica [6].
No que diz respeito à rede sem fio, o padrão mais
utilizado ainda é o 802.11b/g.
O padrão 802.11g trabalha na mesma faixa de frequência
que o padrão 802.11b – 2,4GHz. Isso permite que os dois
padrões sejam compatíveis, garantindo assim que
equipamentos sem fio mais antigos consigam acesso à rede.
O modo de operação “mixed” é utilizado para a
interoperabilidade entre os dois padrões, podendo causar
perda de desempenho da rede, uma vez que, caso um
dispositivo do padrão 802.11b se conecte à rede, todos os
outros dispositivos conectados naquele ponto de acesso
passam a trabalhar neste modo. Para que todos os usuários
conectados à rede sem fio trabalhem com o padrão 802.11g,
é necessário que todos os dispositivos sejam compatíveis
com este padrão.
O padrão 802.11g consegue alcançar velocidades de
transmissão de até 54 Mb/s, ao contrário do padrão 802.11b,
limitado a 11 Mb/s.
O padrão 802.11b utiliza a técnica de espalhamento
espectral chamada DSSS (Direct Sequence Spread
Spectrum). Já o padrão 802.11g utiliza OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing), uma técnica mais
eficiente que o DSSS, pois permite maximizar a SINR
(Signal to Interference plus Noise Ratio) e oferecer maior
robustez contra desvanecimento no canal rádio móvel [7][8].
Para
minimizar
os
efeitos
das
perturbações
eletromagnéticas entre os pontos de acesso, cada
equipamento idealmente deve ser configurado para operar
em um canal diferente do equipamento vizinho. No padrão
802.11b/g, operando na faixa de 2,4 GHz, para não haver
sobreposição, os números dos canais usados devem ter uma
distância de no mínimo cinco. Para otimizar o uso dos canais
disponíveis, garantindo que não há sobreposição e, portanto,
interferência, são comumente usados no mercado os canais
1, 6 e 11.
Atualmente, cada vez mais smartphones tem suporte a
802.11, o que implica um aumento expressivo da quantidade
de dispositivos com necessidade de ter endereço IP. Desta
forma, o IPv6 se tornará cada vez mais necessário.
IV. PROTOCOLO IPV6
O IPv6 é uma evolução do protocolo IP (IPv4) e tem
como objetivo solucionar diversas limitações do IPv4, tendo
algumas características como: endereçamento expandido,
formato do cabeçalho IPv6 simplificado, segurança e
multicast embutidos, autoconfiguração Stateful e Stateless, e
mecanismos de transição do IPv4 para IPv6 [9].
A principal motivação para a implantação de IPv6 é a
maior capacidade de espaço para endereçamento,
aumentando de 32 para 128 bits e, com isso, fornecendo 2128
endereços. Um exemplo de endereço IPv6 é o
2001:db8:3003:2:a:200f:fe18::4c/64, não utilizando mais o
formato de um endereço IPv4, e sim utilizando números
hexadecimais e “:” para separação a cada 16 bits.
A distribuição dos endereços IP segue uma hierarquia
de entidades responsáveis por esse controle, tendo a IANA
como entidade mundial, a LACNIC como regional (para
países da América Latina) e o NIC.br como nacional
(Brasil). No início de fevereiro de 2011, foi constatado o
esgotamento dos endereços IPv4 no estoque da IANA [10].
Com isso, as estatísticas apontam a data de 15 de maio de
2014 para o esgotamento dos endereços IPv4 da entidade
regional LACNIC [11]. Assim, o IPv6 soluciona
principalmente a questão do esgotamento dos endereços IP e
também problemas como explosão da tabela de rotas, por
permitir hierarquia no endereçamento dos elementos da rede,
o que facilita a sumarização de rotas.
Além disso, possibilita encaminhamento mais
eficiente dos pacotes de dados e elimina problemas
associados ao NAT (Network Address Translation), através
do fornecimento de endereços válidos para todos os
dispositivos. O RIPng, o OSPFv3, o IS-IS, o BGP, e o
MBGP são exemplos de protocolos de roteamento que
suportam IPv6.
Projetistas, engenheiros e operadores de rede ouvem
falar sobre o protocolo IPv6 desde a década de 90, mas foi
com o anúncio da iminência do esgotamento dos endereços
IPv4 em 2007 que o interesse pelo protocolo aumentou
várias iniciativas de estímulo à implantação do IPv6 foram
tomadas.
Sendo assim, provedores de conteúdo, de serviços,
organizações e universidades como Terra, IG, VIVO,
Telefonica, Alog, IBTelecom, USP, UNESP, UFSCAR,
Telebrás e CPqD, dentre outros, estão com projetos de
planejamento de implantação do IPv6, ou até mesmo já
suportam o protocolo em suas redes e serviços. Para o
trânsito IPv6, alguns ASs (Autonomous Systems) se
conectaram ao PTTMetro em São Paulo, onde atualmente
provê-se trânsito IPv6 gratuito.
Para motivar as organizações de todos os setores provedores de serviços, fabricantes de hardware,
desenvolvedores de sistemas operacionais e empresas de
web - a preparar seus serviços para o IPv6 e assegurar uma
transição bem sucedida quando os endereços IPv4 se
esgotarem, foi concebida uma iniciativa chamada “Test
Drive Day”, um dia global do IPv6 (08 de junho de 2011),
onde provedores como Google, Facebook, Yahoo e outros
participarão oferecendo seus conteúdos através do protocolo
IPv6 para um teste de 24 horas [12]. Essa iniciativa ajudará
os provedores de serviço e conteúdo, e operadores de rede a
identificar problemas relacionados à implantação do
protocolo e também ajudará a chamar a atenção de todos
para esse assunto.
V. PROJETO GIGA E SUA REDE EXPERIMENTAL
O projeto GIGA e sua rede experimental foram
apresentados em [13], onde foram informados: a
coordenação do CPqD, com parceria da RNP (Rede
Nacional de Ensino e Pesquisa) [14]; o financiamento pelo
FUNTTEL por meio da FINEP; seus objetivos e atividades
de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I)[15] .
A rede GIGA é uma plataforma de testes com o objetivo
de apoiar a comunidade científica, empresas e operadoras
que desejam realizar experimentos em uma infraestrutura
dinâmica e flexível de alta velocidade, em nível nacional e
internacional. Esta rede foi criada com uma infraestrutura
Metro-Ethernet [16] com as tecnologias IP sobre Ethernet
sobre WDM, com o meio físico sendo fibras ópticas
monomodo, atingindo velocidades de 10 Gb/s atualmente.
A rede experimental está presente nas cidades de
Campinas, São Paulo, São José dos Campos, Cachoeira
Paulista, Rio de Janeiro, Niterói e Petrópolis, atendendo a 26
instituições de pesquisa, universidades e operadoras dos
estados de São Paulo e Rio de Janeiro, interligando mais de
70 laboratórios.
Através da rede GIGA, o Testbed IPv6 com acessos
GPON e WiFi, explanado na seção VI, se conecta a redes
experimentais mundiais de alto desempenho, como Rede Ipê
da RNP, RedClara, Internet2 e Géant, dentre outras, todas
com suporte ao protocolo IPv6.
VI. TOPOLOGIA DO TESTBED DE IPV6 USANDO 10
GIGABIT ETHERNET E DWDM NO BACKBONE E
ACESSOS GPON E WIFI
Conforme mostra a Figura 1, o Testbed IPv6 implementado
na rede GIGA usa em seu núcleo as tecnologias 10 Gigabit
Ethernet e DWDM com transponders (canais) de 10 Gb/s
para o transporte dos quadros e pacotes.
O núcleo da rede se interconecta à rede Ipê, operada pela
RNP, no POP-SP localizado na USP de São Paulo, através
da tecnologia 10 Gigabit Ethernet, em uma conexão ponto-aponto entre equipamentos (Router Switches) da rede GIGA e
da RNP. A rede Ipê se conecta a outras redes de pesquisa e
comerciais com suporte a IPv6, compondo, desta forma, a
“Internet IPv6 Mundial”.
De acordo com a figura, foram criadas 3 subredes IPv6
em Campinas (CPqD), sendo que em uma delas estão
localizados os servidores Web e DNS com suporte a IPv6
implantados no Testbed.
Uma rede de acesso foi construída usando-se a tecnologia
de acesso Wireless 802.1g, onde smartphones e notebooks
com suporte a IPv6 tem acesso à rede IPv6 mundial.
Também foi construída uma rede de acesso GPON, onde
através da criação de VLANs específicas entre OLT e
ONUs, desktops e notebooks também podem acessar a rede
mundial através do protocolo IPv6.
Figura 1 – Topologia da rede GIGA com acessos IPv6 no CPqD e conexão
à Internet IPv6 Mundial
VII. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO TESTBED
A. DWDM
Os equipamentos DWDM usados no Testbed são aqueles
instalados na rede GIGA, com capacidade para 8 canais com
diferentes comprimentos de onda. Fazem parte de sua
composição os seguintes elementos:
• Transponder: elemento que transforma o sinal
óptico entrante de um switch para o comprimento
de onda específico do canal DWDM, entre
1500nm e 1600nm;
• Multiplexador: dispositivo que agrupa 8 canais
diferentes de DWDM, vindo dos transponders,
para sair por uma única fibra;
• Demultiplexador: dispositivo que separa 8 canais
multiplexados em uma única fibra, cada um com
um comprimento de onda específico de DWDM;
• Amplificadores EDFA (Erbium-Doped Fiber
Amplifier): elemento que tem a finalidade de
aumentar a potência do sinal em até 30dB, para
que maiores distâncias sejam alcançadas;
• Módulo Supervisor: módulo que tem a finalidade
de gerenciamento de todos os elementos DWDM
da rede;
•
Compensador de Dispersão: elemento que tem a
finalidade de compensar a dispersão cromática
ocorrida nos comprimentos de onda do sistema.
São fundamentais para canais de 10 Gb/s.
B. 10 Gigabit Ethernet
A rede GIGA é composta de Router Switches, ou
switches de camada 3. Tais equipamentos possuem as
seguintes configurações:
• 1 placa de 60 portas ópticas de 1 Gb/s;
• 2 placas de 2 portas ópticas de 10 Gb/s;
• 2 interfaces Xenpak de 10 Gb/s;
• 2 fontes redundantes;
• 1 módulo de gerência.
Por se tratar de switches de camada 3, protocolos de
roteamento como OSPFv2, OSPFv3, RIP, RIPng, BGP,
MPLS e outros podem ser configurados através do sistema
operacional do equipamento. No caso do Testbed, o
protocolo IPv6 foi devidamente configurado e o protocolo
de roteamento implantado foi o OSPFv3.
C. GPON
O Sistema GPON desenvolvido pelo CPqD, utilizado em
uma das redes de acesso do Testbed, consiste em um módulo
PizzaBox, com 1 RU (Rack Unit) de altura, com oito portas
PON, oito portas para uplink de dados, sendo duas em 10
Gb/s, seis em 1 Gb/s e alimentação em tensão contínua e
alternada.
O projeto GPON CPqD apresenta as seguintes
características, de acordo com a normalização ITU-T,
apresentadas na Tabela 1:
TABELA I
Especificações e características estabelecidas para o desenvolvimento
do Projeto GPON CPqD, de acordo com normas ITU-T
Tecnologia
Padronização
Fibra
GPON
ITU-T G.984
Bidirecional (única fibra)
Taxa descendente
(Downstream)
2,488 Gb/s
Taxa ascendente (Upstream)
1,244 Gb/s
Interfaces de redes
TDM e Ethernet
Interfaces de acesso
TDM e Ethernet (100 Mb/s)
Comprimento de Onda
Número de ONTs
1490 nm (descida) / 1310 nm (subida)
2, 8, 16, 32, 64 ou 128
A ONT (Optical Network Terminal) possui 2 portas
Ethernet (100 Mb/s) e uma interface óptica para
interconexão
com
a
OLT
(Optical
Line
Termination). Através destas portas, as máquinas terminais
se conectam e recebem configurações IPv6 para o acesso
mundial.
Para o Testbed, a infraestrutura de acesso GPON não
utiliza protocolos de camada 3, mas sim de camada 2,
criando um domínio de broadcast entre o roteador de núcleo
da rede GIGA e as máquinas ligadas às ONTs.
A Figura 2 ilustra o equipamento GPON desenvolvido pelo
CPqD e usado como acesso na rede GIGA:
Figura 2 – Equipamento GPON desenvolvido pelo CPqD, usado no Testbed
D. Roteadores/Access Points Sem Fio
A rede de acesso sem fio da rede GIGA é constituída de
roteadores/access-points que possuem um switch interno de
4 portas 10/100 Mb/s, no padrão 802.11b/g e criptografia
WiFi Protected Access 2 (WPA2).
No caso do Testbed, o roteador sem fio está sendo
utilizado em modo bridge, não tendo funcionalidade de
roteamento em IPv4 e em IPv6, permitindo que os
dispositivos móveis se conectem via IPv6 diretamente com o
roteador de núcleo da rede GIGA.
VIII. FASES DE IMPLANTAÇÃO DO TESTBED
A implantação do protocolo IPv6, para o Testbed descrito na
seção VI, ocorreu de acordo com as seguintes fases:
1) Atualização/capacitação da equipe no protocolo IPv6;
2) Solicitação de prefixo de endereço IPv6;
3) Configuração do backbone da rede GIGA com
roteamento IPv6 (OSPFv3);
4) Configuração de rota de saída para o provedor e
distribuição dessa rota para a rede GIGA;
5) Configuração das LANs (GPON e WiFi) para
distribuir prefixos IPv6 via Router Advertisement;
6) Configuração de servidor de DNS com registros
AAAA para resolução de nomes;
7) Configuração de servidor WWW de teste;
8) Testes de navegação em sites com IPv6 nativo;
9) Implantação de monitoração a sites IPv6.
Tais fases são básicas e similares para qualquer
organização que pretenda iniciar a implantação e capacitação
no protocolo IPv6.
No que diz respeito à fase (1), é primordial a capacitação
da equipe de TI de uma organização no protocolo IPv6, em
suas funcionalidades básicas, nas melhorias que ele traz
perante o protocolo IPv4, bem como nas modificações que
outros protocolos e serviços de rede essenciais para uma
infraestrutura de TI sofrem com a chegada do protocolo
IPv6, como DNS, Web e outros. Outros assuntos
fundamentais para a capacitação são os mecanismos de
transição, já que o protocolo IPv4 e IPv6 devem conviver
durante muitos anos. Em [17] pode-se assistir um curso online básico sobre o protocolo IPv6, promovido pelo Comitê
Gestor da Internet para difundir o assunto.
A fase (2) do Testbed foi a solicitação de uma faixa de
endereços IPv6 para um provedor. No caso do CPqD, pelo
fato de ser uma instituição usuária da RNP, foi natural
solicitar tal faixa a ela. O CPqD recebeu a faixa de
endereços IPv6 2001:12F0:0504::/48, e realizou um
planejamento com subredes para loopbacks, links entre
switches, subredes do CPqD e subredes da Rede GIGA.
Através deste planejamento, a rede GIGA e o CPqD estão
aptos a alocarem endereços IPv6 às subredes planejadas,
certamente sem problemas de falta de endereços.
A fase (3) tratou da configuração do núcleo da rede GIGA
com endereços IPv6 planejados e também com o protocolo
de roteamento OSPFv3, em que todos os switches de
camada 3 trocaram as rotas IPv6 de forma adequada.
Na fase (4) houve a configuração da interconexão da rede
GIGA com a rede Ipê da RNP usando o protocolo IPv6,
através da criação de uma rota default no equipamento da
rede GIGA em São Paulo apontando para o roteador da
RNP. A redistribuição desta rota para dentro da rede GIGA
via OSPFv3 foi necessária para que os outros roteadores
conhecessem a saída para o mundo externo.
Para a fase (5), foram criadas VLANs específicas, uma
para o acesso GPON e outra para o acesso WiFi, no
equipamento da rede GIGA em Campinas. Tais VLANs
receberam endereços IPv6 neste equipamento e em cada
uma das VLANs foi configurado o protocolo Router
Advertisement
(RA),
responsável
por
distribuir
automaticamente o prefixo de endereço IPv6 daquela VLAN
para os dispositivos (máquinas, notebooks, smartphones)
pertencentes a ela. Tais dispositivos, ao receberem a
mensagem do RA, autoconfiguram seu endereço IPv6,
adicionando a ele o endereço MAC da placa de rede.
Também ocorre a autoconfiguração do gateway default de
saída daquela VLAN. Com isto, as máquinas dentro da
VLAN
de
acesso
WiFi
recebem
o
prefixo
2001:12f0:504:2::/64 e as máquinas da VLAN de acesso
GPON recebem o prefixo 2001:12f0:504:3::/64. Um
exemplo de autoconfiguração de um notebook na VLAN de
acesso WiFi pode ser visualizado a seguir:
Adaptador Ethernet Conexão de rede sem fio:
Endereço físico . . . . . . . . . . : 00-1C-BF-86-EB-00
Endereço IP . . . . . . . . . . . . : 2001:12f0:504:2 : 21c:bfff:fe86:eb00
Gateway padrão…………….fe80::204:96ff:fe10:5230
Na fase (6), um servidor Linux de DNS com “BIND
versão 9.2.4-28.el4” foi configurado com um endereço IPv6,
dentro de uma VLAN específica criada para a função de
Server Farm. Foi criado um registro AAAA (quad-A) dentro
do arquivo de zona do domínio “giga.cpqd.com.br”, para o
nome “www6”, conforme mostrado logo abaixo. Sendo
assim, qualquer usuário da Internet com acesso a IPv6 que
tentar resolver o nome “www6.giga.cpqd.com.br”, obterá do
servidor da rede GIGA o endereço 2001:12F0:0504:1::2.
ww6
IN
AAAA
2001:12F0:0504:1::2
Para a fase (7), um servidor Linux com “Apache versão
2.2.8 release 3” foi configurado com um endereço IPv6 na
mesma VLAN do Server Farm citada acima. Nesse servidor
foi criada uma página HTML de teste, acessível apenas via
IPv6, através do nome “www6.giga.cpqd.com.br”,
resolvido pelo DNS conforme descrito na fase (6) acima.
Uma seção de “Virtual Host” foi inserida no arquivo de
configuração do Apache, conforme mostrado a seguir:
<VirtualHost www6.giga.cpqd.com.br >
DocumentRoot /var/www/html/www6
ServerName www6.giga.cpqd.com.br
DirectoryIndex /index.html
</VirtualHost>
A fase (8) foi dedicada à realização de testes de acesso a
sites IPv6-enabled, como por exemplo o próprio site de teste
do GIGA “http://www6.giga.cpqd.com.br”, o site do
CEPTRO “http://www.ipv6.br” e muitos outros, como os
enumerados em http://isoc.org/wp/worldipv6day/partici
pants/, que contém uma lista de provedores que estão
inscritos para o IPv6 Day.
Por fim, na fase (9) foi instalada a ferramenta “Smokeping
versão 2.3.6”, o que permitiu medições de atraso e perda de
pacotes de sites IPv6-enabled.
Figura 3 – Medida de RTT IPv4 e IPv6 usando Smokeping
IX. RESULTADO DA IMPLANTAÇÃO DO TESTBED
O Testbed IPv6 implantado na rede GIGA teve como
principais resultados:
• Infraestrutura de conectividade, com resolução de
nomes para o CPqD e para o Projeto GIGA e com
servidor Web, pronta e adequada para suportar a
evolução que está ocorrendo com a Internet, que
terá cada vez mais o protocolo IPv6 em sua base;
• Conscientização
organizacional
sobre
uma
tecnologia que, apesar de relativamente antiga, está
em um momento importante e decisivo para sua
adoção em massa, após o anúncio do esgotamento
dos endereços IPv4 na IANA, em fevereiro/2011.
• Criação de uma plataforma de testes que se estende
para os estados de São Paulo e Rio de Janeiro,
extremamente
útil
para
desenvolvimentos
tecnológicos que utilizem o IPv6, contribuindo com
o desenvolvimento do mercado nacional e da
Internet no Brasil;
• Capacitação de profissionais de TI na
implementação de infraestrutura e serviços
essenciais sobre o protocolo IPv6, algo que é muito
discutido e tem sua importância reforçada nos
principais eventos e comunidades de IPv6.
Sob o aspecto técnico, foram realizados:
• Testes de IPv6 em tecnologias de acesso diferentes:
GPON e WiFi;
• Acessos a sites IPv6 mundiais através de PCs,
notebooks e smartphones;
• Servidor Web IPv6-enabled preparado para se
tornar um dos servidores mundiais a serem
utilizados no IPv6 Day.
• Medições de latência e perda de pacotes, realizadas
a sites IPv6.
Um dos sites com suporte a IPv4 e IPv6 monitorados pelo
Smokeping, dentre outros (Kame, Facebook, etc.) foi o do
Terra, conforme ilustra a Figura 3. Neste caso, o RTT médio
(Round Trip Time) de pacotes IPv4 para o site do Terra foi
de 74,1ms e a perda de pacotes, durante o tempo de medição
(aproximadamente 7 horas) foi de 58,11%. Já para o IPv6, o
RTT médio foi de 40,7ms e não houve perda de pacotes.
Dentre os motivos do melhor desempenho alcançado
através do IPv6 estão a otimização de roteamento e também
o pequeno acesso de usuários até o momento aos servidores
que tem suporte a este protocolo no mundo.
X.CONCLUSÃO
Este artigo apresenta as principais fases de uma
implantação do protocolo IPv6 em uma topologia de rede
usada em provedores e operadoras, sendo uma referência
para engenheiros, operadores e projetistas de redes que
queiram buscar cases reais de implantação no Brasil.
Além disto, o Testbed implantado na rede GIGA
proporciona um ambiente com tecnologias emergentes de
fundamental
importância
para
o
mundo
das
telecomunicações, servindo de plataforma para o
desenvolvimento de equipamentos, protocolos, serviços e
aplicações do Brasil.
Sugestões para trabalhos futuros são: implantação de
mecanismos de segurança, mobilidade, mecanismos de
transição, peering e mecanismos de gerência adicionais.
Referências
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