IPv4 vs. IPv6: As suas 11 principais diferenças (Atualização de 2024)

IPv4 vs. IPv6? Quais são as suas diferenças? Quais são as suas vantagens e desvantagens?

O IPv4 é, atualmente, a versão do Protocolo Internet mais comum e mais utilizada. Embora continue a ser o que mantém a Internet unida, IPv6 (a sua versão mais recente) está lentamente a ganhar interesse.

Neste post, vamos analisar os dois protocolos IP. Explicaremos as suas diferenças com uma explicação técnica profunda. De seguida, descreveremos as suas 11 diferenças principais.

Índice. 

1. O que é o IPv4?
2. O que é o IPv6?
3. 11 Principais diferenças: IPv4 vs. IPv6.
   • O número de combinações de endereços.
   • Diferentes notações de endereço. 
   • Técnicas de encurtamento.
   • Os tipos de endereço e os âmbitos de aplicação são diferentes. 
   • Endereços globais únicos vs. endereços públicos. 
   • Atribuições de endereços locais diferentes.
   • Diferenças nos cabeçalhos (bits de controlo)
   • Quem precisa de NAT (Network Address Translation)?
   • Implementação do IPSec
   • Broadcasts, multicasts e anycast. 
   • IPv4 e IPv6 em velocidade. Qual deles é mais rápido? 
4. IPv6 vs. IPv4: Gráfico das diferenças.
5. FAQ IPv4 vs. IPv6.

1. O que é o IPv4?

O IPv4 (Internet Protocol versão 4) é o protocolo de ligação à Internet dominante que faz funcionar toda a Internet. Está descrito em RFC 791 de 1981. O IPv4 atribui um identificador único a cada dispositivo ligado a uma rede (incluindo a Internet). 

O tamanho de um pacote IPv4 pode variar em bits devido aos campos Opções e Dados. O tamanho mínimo de um pacote IPv4 pode ir de 20 bytes (para o controlo) a um máximo de 60 bytes.  Um pacote IP contém planos de controlo (cabeçalho) e de dados (carga útil).

Os primeiros quatro bits de um pacote (Versão) indicam a versão do IP. A seta indica os primeiros bits do cabeçalho do pacote onde é apresentada a versão do protocolo.

Saber o que um IPv4 contém nos seus campos de controlo ajudá-lo-á a compreender as diferenças cruciais entre o IPv4 e o IPv6. 

Vamos então definir o que são estes campos de pacotes:

• Versão (bits 4): Especifica a versão do pacote. 
• IHL (bits 4): O comprimento do cabeçalho da Internet (IHL) especifica o comprimento do cabeçalho.
• Tipo de serviço (TOS - 8 bits): Especifica como o datagrama é tratado. 
• Comprimento total (16 bits): Comprimento do datagrama. 
• Identificação (16 bits): Identifica fragmentos de outros datagramas. 
• Flags (3 bits): Fragmento, Sem fragmento, ou mais fragmento.
• Fragment Offset (13 bits): Para reunir os fragmentos. 
• Time to Live (TTL - 8 bits): Identifica o tempo de vida do datagrama. 
• Protocolo (8 bits): Este campo especifica o protocolo encapsulado seguinte. 
• Checksum do cabeçalho (16 bits): Ajuda a detetar pacotes corrompidos.
• Endereço de origem (32 bits): Endereço IP da fonte (remetente) 
• Endereço de destino (32 bits): Endereço IP do destino (recetor).
• Opções (bits variáveis): Parâmetros opcionais.
• Dados (até 524.120 bits ou 65 Kbytes): Contém dados IP (se existirem) a enviar para o recetor. 

Abaixo está uma imagem de como um pacote IPv4 seria visto por um sniffer de pacotes (Wireshark). Com uma captura de pacotes IP, é possível identificar quais os parâmetros de controlo utilizados para um determinado pacote. Como mostra a seta (figura abaixo), este pacote IP é a versão 4. Abaixo está o número hexadecimal (45) que representa a versão e o comprimento do pacote.

Um facto interessante! Então, o que aconteceu ao IPv1, IPv2, IPv3 e IPv5? O IEEE e os cientistas levaram três versões (IPv1, IPv2 e IPv3) a fazer experiências até chegarem ao esquema de endereçamento IP totalmente operacional: o IPv4. E quando surgiu o IPv5, foi utilizado como experiência para um Protocolo de Fluxo (SP), pelo que os cientistas do IP decidiram mudar o nome para IPv6 para evitar confusão com a experimentação. 

b. O formato de endereço IPv4. 

Os computadores falam em números hexadecimais. Mas como o hexadecimal não é facilmente digerível para os humanos, os endereços IPv4 utilizam a notação decimal. Os endereços IPv4 são escritos em notação decimal, separando os seus quatro octetos (32 bits/4 = 8) por pontos. Cada octeto (8 bits) pode variar, em decimal, de 0 a 255. O endereço divide-se em identificador de rede e identificador de anfitrião, cujo comprimento varia consoante a classe de endereço IPv4 (A, B ou C) e alguns bits reservados (que definem a classe).

Como exemplo, a imagem abaixo mostra o endereço IPv4 de classe B 172.16.254.1, um endereço de 32 bits dividido em quatro secções (8 bits). 

Um facto interessante! A combinação total possível de endereços IPv4 é de cerca de 4 mil milhões - quase um endereço IP para cada dois seres humanos no mundo. Mas, apesar deste elevado número de combinações, ainda não há IPs suficientes para fornecer comunicações a nível mundial. Há muitas razões para este esgotamento, incluindo dispositivos IoT, virtualização, a nuvem e, especialmente, a atribuição incorrecta de IPv4.

2. O que é o IPv6?

A tecnologia IPv6 é definida em RFC 2460 com as actualizações e revisões adequadas. O endereço IPv6 utiliza um espaço de endereçamento de 128 bits, o que resulta em 2^128 endereços, ao contrário dos 32 bits do IPv4, que resultam em 2^32. A combinação de 128 bits resulta em endereços de notação binária que seriam demasiado difíceis de memorizar para os humanos, pelo que o IPv6 é escrito em notação hexadecimal. 

Vejamos a imagem com um exemplo abaixo. O comprimento do endereço IPV6 (0123:4567:89ab:cdef:0123:4567:89ab:cdef) é de 16 bytes (ou 128 bits). É composto por oito grupos de 16 bits separados por dois pontos (:). O total de 8 x 16 = 128 bits. 

Endereços IPv6 como 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:ff00:0042:8329 podem ser bastante difíceis de gerenciar, memorizar e usar. Assim, o IPv6 introduziu regras como a omissão de secções iniciais e consecutivas de zeros para ajudar a encurtar. Por exemplo, o endereço anterior pode ser encurtado para 2001:db8::ff00:42:8329, após a aplicação dessas regras. 

Os endereços IPv6 são divididos ao meio. Os bits mais significativos (mais à esquerda), 64 bits, representam a Rede - utilizada como um prefixo de encaminhamento na Internet. Na outra metade (n-128), 64 bits do lado menos significativo (mais à direita) representam o identificador de Interface - e são usados para hosts dentro das redes locais.  

a. O pacote IPv6. 

Os formatos de pacotes IPv6 e IPv4 são muito semelhantes. O IPv6 também inclui um espaço de "dados", conhecido como carga útil, utilizado para o transporte de dados, e o espaço de "controlo", conhecido como cabeçalho. O tamanho mínimo de todo o pacote IPv6 com cabeçalho e carga útil é de 1280 bytes - 40 bytes fixos para o cabeçalho e uma "carga útil opcional" de 1240.  

Quando se olha para o formato do pacote IPv6, nota-se imediatamente que é muito mais simples do que o IPv4. É mais simples, mas muito maior!

O pacote de controlo fixo IPv6 é composto por 320 bits (40 bytes): 

• Versão (4 bits): Os primeiros quatro bits de um pacote IPv4 ou IPv6 são semelhantes; determinam a versão IP.
• Classe de tráfego (8 bits): Determina a prioridade do pacote.  
• Etiqueta de fluxo (20 bits): Determina a QoS (Qualidade de Serviço).
• Comprimento da carga útil (16 bits): Indica o comprimento reservado para os dados. 
• Cabeçalho seguinte (8 bits): Este campo indica o cabeçalho seguinte.
• Hop Limit (8 bits): O Time to Live limita o número máximo de hops (ligações) entre dois nós IPv6.
• Endereço de origem (128 bits): De onde vem o pacote (a origem pode ser IPv4 ou IPv6 em ambientes dual-stack).
• Endereço de destino (128 bits): Para onde o pacote está indo (pode ser IPv4 ou IPv6 em ambientes de pilha dupla).

O pacote de controlo IPv6 também pode ser alargado para conter informações detalhadas sobre os pacotes, como fragmentação, encaminhamento ou segurança (IPSec). A última extensão, IPSec, amplamente utilizada atualmente como o principal protocolo VPN, foi incorporada no IPv6.

As 11 principais diferenças: IPv4 vs. IPv6. 

Apresentamos de seguida as onze principais diferenças entre o IPv4 e o IPv6. 

1. O IPv6 oferece um número alucinante de endereços. 

O IPv6 foi introduzido para fazer face ao esgotamento dos endereços IPv4. O tamanho do endereço IPv4 é de 32 bits, enquanto o tamanho do endereço IPv6 é de 128 bits. O formato do IPv6 pode suportar um número elevadíssimo de combinações de endereços de rede. Enquanto o Ipv4 resulta em cerca de 4 mil milhões de endereços, o IPv6 pode dar cerca de 340 biliões de biliões de biliões de endereços IP. Desde o dia do desenvolvimento do IPv6 até hoje, o protocolo IPv6 resolveu o problema do esgotamento do IPv4 e oferece benefícios e serviços adicionais. 

2. O IPv4 e o IPv6 têm notações de endereço diferentes. 

O endereço IPv4 usa notação decimal, enquanto o endereço IPv6 usa notação hexadecimal, que é a forma mais eficiente de os ler e memorizar. Devido ao tamanho mais pequeno dos IPv4s (32 bits), é possível escrevê-los e memorizá-los usando a notação decimal, que resulta em quatro números decimais. Mas seria impossível utilizar o IPv6 (128 bits) com decimais, pelo que os endereços IPv6 utilizam números hexadecimais. Cada número hexadecimal é formado por 4 bits, o que resulta em 32 números hexadecimais.

3. O IPv6 dispõe de técnicas de encurtamento - o IPv4 não. 

O formato IPv6 ajuda a expandir as capacidades de endereçamento. O endereço IPv6 pode ser abreviado utilizando dois pontos duplos e omitindo zeros à esquerda. O ponto e vírgula duplo pode omitir secções inteiras do endereço IPv6. Por exemplo, o endereço IPv6 ff06:0:0:0:0:0:0:0:0:0:c3 pode ser escrito como ff06::c3. Essa abreviação foi feita para simplificar a notação do endereço IPv6. Lembre-se também de que os dois pontos duplos (::) só pode ser utilizado uma vez para omitir secções consecutivas de zeros num endereço IPv6. O objetivo é evitar ambiguidades.

4. Os tipos de endereços e os âmbitos de aplicação do IPv6 e do IPv4 são diferentes. 

O IPv6 tem três tipos de endereços: Endereço Global Unicast, Local Único e Link-Local. O endereço unicast global IPv6 tem o mesmo objetivo que o endereço público IPv4 - encaminhado na Internet. As autoridades da Internet atribuem estes endereços a ISPs ou LIRs, que os atribuem através de alugueres ou vendas. A diferença entre o IPv4 e o IPv6 reside nos endereços locais internos ou no espaço de endereçamento privado. O IPv4 usa endereços internos com intervalos de números reservados (classe A, B e C), que não são roteados publicamente na Internet. No entanto, o IPv6 utiliza dois tipos de endereços internos: únicos e locais de ligação. Os endereços únicos são encaminhados numa rede interna ou VPN, enquanto os locais de ligação são utilizados para um único domínio de rede e não são encaminhados externa ou internamente. 

5. Os endereços globais únicos do IPv6 são diferentes dos endereços públicos do IPv4. 

Os formatos de endereço IPv4 e IPv6 estão divididos em rede e anfitrião, mais uma terceira parte que resulta da sub-rede. Ainda assim, os IPv6 tiveram de ser concebidos com ajustes adicionais para ajudar a lidar com o seu tamanho maior. Os IPv6s podem omitir prefixos de host inteiros. Uma caraterística que pode ajudar a reduzir o tamanho das tabelas de encaminhamento e tornar o encaminhamento mais rápido e eficiente na Internet. Por exemplo, os prefixos de rede do IPv6 (64 bits superiores) podem ser agrupados em prefixos únicos (/48 ou /64, por exemplo), enquanto o prefixo do anfitrião pode ser totalmente omitido. 

6. Diferentes atribuições de endereços locais (DHCP vs. auto-atribuídos).

No IPv4, o endereço local é atribuído através de um servidor DHCP de terceiros ou de configuração manual e, em alguns casos, auto-atribui um IP local de ligação dentro da sub-rede: 169.254.0.0/16. Para endereços locais IPv6, a atribuição dinâmica através de DHCPv6 também é possível, mas não obrigatória. Os endereços IPv6 podem ser atribuídos dinamicamente utilizando dois tipos de autoconfiguração (com e sem estado). A autoconfiguração com estado do IPv6 ou DHCPv6 é semelhante à do DHCP do IPv4, enquanto a autoconfiguração sem estado é diferente e é atualmente o modo predefinido em ambientes IPv6. Na autoconfiguração sem estado do IPv6, os 64 bits inferiores (ID da interface) são derivados do endereço físico (MAC), utilizando as directrizes do formato Extended Unique Identifier (EUI-64).

7. O IPv6 tem cabeçalhos mais simples do que o IPv4. 

No IPv4, o comprimento do cabeçalho é limitado a 60 bytes, enquanto no IPv6 o máximo é de 40 bytes. Uma das razões é o facto de o cabeçalho do IPv6 não utilizar o campo de soma de verificação como os pacotes IPv4. O campo de soma de verificação é redundante no IP, uma vez que a verificação de erros é efectuada por outras camadas, como o TCP. A verificação e o recálculo de somas de controlo em duas ou três camadas torna o encaminhamento ineficiente. O campo de fragmentação é outro exemplo. A fragmentação deve ser fornecida por camadas abaixo do IPv6 e pelo remetente. No IPv6, o campo de fragmentação passou de obrigatório a opcional. 

8. O IPv4 precisa de NAT; o IPv6 não precisa. 

No mundo IPv4, o Network Address Translation (NAT) é o protocolo necessário para reutilizar o espaço de endereços IP. O NAT mapeia endereços IP públicos para privados, tornando as redes mais seguras e economizando espaço de endereçamento. No entanto, uma má implementação da NAT pode tornar as redes mais lentas e mais complexas. O IPv6 não tem escassez de endereços, pelo que não necessita de NAT. O espaço de endereçamento adicional proporcionado pela NAT não se compara ao enorme espaço de endereçamento possível com o âmbito de endereçamento do IPv6. De facto, as novas implementações de rede que pretendam utilizar o IPv6 são aconselhadas a manterem-se afastadas da NAT. 

9. No IPv4, o IPSec tem de ser implementado, enquanto no IPv6 está incorporado. 

O Internet Protocol Security (IPsec) é um protocolo de rede que fornece mecanismos de autenticação e encriptação de pacotes de dados. O IPSec é um protocolo de segurança popular nas Redes Privadas Virtuais (VPNs). No IPv4, o IPSec é um campo opcional; no IPv6, está incorporado - sempre disponível. Embora continue a ser opcional (o que significa que pode ser desativado), qualquer nova implementação do IPv6 vem com suporte IPSec. Embora o IPSec esteja incorporado no IPv6, isso não significa que seja automaticamente mais seguro do que o IPv4. Uma má implementação do IPSec é tão insegura como não ter qualquer segurança. 

10. O IPv4 transmite, enquanto o IPv6 transmite multicasts e anycast. 

As mensagens de difusão estão disponíveis no IPv4. Com as mensagens de difusão, qualquer dispositivo pode enviar um pacote a todos os nós ligados. No entanto, as mensagens de difusão no IPv4 devem ser limitadas devido a problemas de desempenho. O conceito de difusão no IPv6 desapareceu há muito tempo. O IPv6 baseia-se noutras técnicas, como o multicasting ou o anycasting, para proporcionar funcionalidades semelhantes. Os multicasts são mensagens enviadas para um determinado domínio definido por um grupo específico. Além disso, o IPv6 introduziu o novo conceito de anycast, que são mensagens enviadas a qualquer membro de um grupo de dispositivos. 

11. Velocidade do IPv4 vs. IPv6. Qual deles é mais rápido? 

Relativamente à velocidade, existem apenas ligeiras diferenças entre os dois protocolos. Em teoria, o IPv6 é suposto ser ligeiramente mais rápido, uma vez que não necessita de NAT (Network Address Translate) para mapear um endereço IP para outro. No entanto, o IPv6 tem pacotes de dados mais longos, pelo que, teoricamente, deveria ser mais lento do que o IPv4. Como mostrado na secção anterior, o IPv6 utiliza 128 bits em comparação com o IPv4, que utiliza 32 bits.

Então, quais são, na realidade, as diferenças de velocidade entre o IPv4 e o IPv6? Por enquanto, o que faz a diferença na velocidade entre estes dois é que o IPv4 (incluindo toda a infraestrutura subjacente, software, etc.) está muito mais bem estabelecido, suportado e optimizado do que o IPv6. Mas como o IPv6 não tem NAT e depende da tecnologia multicasting, é mais rápido quando testado numa ligação direta. Assim, à medida que a tecnologia IPv6 amadurece mais, a sua velocidade tornar-se-á mais rápida. Um exemplo de uma aplicação que é muito melhor em termos de velocidade é Proxies IPv6.

4. IPv6 vs. IPv4: Gráfico de diferenças.

Assim, agora que já conhece cada versão de IP, vamos definir as suas diferenças fundamentais. Faremos isso com um gráfico vs. A tabela seguinte ajudá-lo-á a comparar as diferenças entre os endereços IPv4 e IPv6.

5. FAQ IPv4 vs IPv6. 

a. Para que é utilizado o IPv6? 

O IPv6 foi concebido para resolver o problema do esgotamento dos endereços IPv4. Ele faz o mesmo que o IPv4, fornecendo endereçamento e identificação para dispositivos em uma rede, mas em uma escala muito maior. O IPv6 ajudará a lidar com o crescimento dos dispositivos IoT, da virtualização e da nuvem. 

b. Qual é o mais rápido: IPv4 ou IPv6? 

Nenhum mecanismo é mais rápido do que o outro. O IPv6 oferece um cabeçalho mais simples e enxuto, o que pode resultar em roteamento e manuseio de pacotes mais eficientes. Para além da ausência de NAT. Mas uma má implementação do IPv6 ainda pode resultar numa rede IPv4 muito mais lenta. 

c. O que é mais seguro: IPv6 vs. IPv4? 

A diferença entre o ipv4 e o ipv6 em termos de segurança depende da implementação. Isto deve-se ao facto de o IPv6 e o IPv4 terem características de segurança e vulnerabilidades diferentes. No entanto, o IPv6 foi concebido com a segurança em mente, incluindo várias características de segurança não presentes no IPv4. Por exemplo, o IPv6 inclui o IPsec (Internet Protocol Security) (protocolo VPN) como uma funcionalidade obrigatória, que fornece encriptação e autenticação para o tráfego de rede. Além disso, o IPv6 suporta pacotes de maiores dimensões, tornando mais difícil para os atacantes efectuarem determinados tipos de ataques, como os ataques de fragmentação. O IPv4, por outro lado, é um protocolo mais antigo - não foi concebido tendo a segurança como principal preocupação. Embora o IPv4 também suporte IPsec, não é uma caraterística obrigatória e muitos dispositivos e redes não o utilizam.

d. IPv4 vs IPv6 para VPN?

Ambos podem ser utilizados para VPNs, mas há alguns aspectos a ter em conta. O IPv4 é o protocolo mais antigo e mais utilizado. Por isso, muitas VPNs ainda dependem exclusivamente do IPv4. No entanto, o IPv6 tem algumas vantagens sobre o IPv4, no que respeita às VPNs. O IPv6 pode oferecer melhor desempenho e segurança para ligações VPN, utilizando encriptação e autenticação IPsec incorporadas. O IPv6 também pode evitar alguns problemas com NAT, que podem causar problemas para VPNs que dependem do IPv4. Mas, infelizmente, o IPv6 ainda não é tão amplamente adotado como o IPv4. Muitas organizações e fornecedores de serviços ainda não fizeram a transição completa para o IPv6. E o mesmo se aplica às VPNs que podem ainda não suportar ligações VPN IPv6.

d. IPv6 vs. IPv4 para jogos? 

O IP fornece-lhe endereçamento e identificação; não afectará a sua aplicação. No entanto, existem algumas diferenças entre a utilização do IPv4 e do IPv6 nos jogos. A principal diferença é que o IPv4 depende de NAT, o que pode atrasar a experiência de jogo (FPS) quando o pacote passa por vários NATs. 

e. Como é que sei se tenho IPv4 ou IPv6? 

A forma mais fácil de saber se está a utilizar atualmente o IPv4 ou o IPv6 é fazer um teste online rápido, como test-my-IPv6 ou ipv6-test.com. Também pode abrir a "linha de comandos" no Windows ou o "terminal" no macOS ou Linux e escrever "ipconfig" ou "ifconfig". Aí encontrará um resumo dos endereços IP da sua interface. 

f. O IPv6 acabará por se esgotar? 

Embora o número não seja infinito, o IPv6 foi concebido com um conjunto quase infinito. Existem 340 triliões, triliões, triliões de endereços IPv6, o que é mais do que suficiente para suportar triliões de triliões de dispositivos ligados à Internet. O IPv6 praticamente não se esgotará tão cedo. 

g. Quando é que o IPv4 será eliminado? 

É um facto que estamos a ficar sem IPv4s, e é precisamente por isso que o IPv6 é relevante. Resolve o problema do esgotamento dos endereços IPv4 e abre também muitas portas à inovação e aos serviços. Embora a atualização para o IPv6 tenha sido lenta, há cerca de dez anos que o IPv6 existe e ainda não está amplamente implantado. No entanto, as taxas de adoção do IPv6 estão a aumentar de forma constante.

h. ipv6 vs. ipv4 em jogos. Qual é o melhor? 

O facto de todas as novas consolas de vídeo suportarem o IPv6 torna evidente a necessidade de transição. As empresas de jogos de vídeo conhecem as diferenças entre os jogos IPv6 e IPv4. Embora o IPv4 seja uma tecnologia bem estabelecida e madura, o desempenho, a velocidade e os resultados de segurança são muito melhores no IPv6. Em primeiro lugar, o IPv6 não necessita de qualquer reencaminhamento de portas, UPnP ou NAT-PMP, o que faz uma enorme diferença em termos de velocidade e desempenho. Além disso, uma vez que os dispositivos com IPv6 configuram automaticamente o seu endereço, a experiência do jogador também é muito melhorada.

i. O IPv6 é classificado em classes como o IPv4?

O IPv6 não é classificado em classes como o IPv4. No IPv4, os endereços IP estão divididos em classes A, B, C, D e E. A classe baseia-se no número de bits utilizados para representar as partes de rede e anfitrião do endereço. Este sistema de classificação permitiu a atribuição de endereços IP de forma hierárquica. Assim, em vez de se organizar por classes, o IPv6 utiliza um esquema de endereçamento mais simples, em que o endereço é dividido em duas partes: o prefixo e o ID da interface.

j. IPv4 time to live vs. IPv6 time to live?

No IPv4 e no IPv6, o campo Time to Live (TTL) é utilizado para limitar o tempo de vida dos pacotes de rede. Embora tenha o mesmo objetivo em ambos os protocolos, existem algumas diferenças significativas. No IPv4, o campo TTL é um campo de 1 byte, o que significa que o valor máximo do TTL é 255. Em contraste, o campo TTL no IPv6 é um campo de 2 bytes, o que permite um valor máximo muito maior de 65.535. Com o IPv6, os pacotes podem potencialmente ter mais saltos antes de serem descartados, o que pode ser útil para redes muito grandes ou complexas.

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