IPv4, uma visão completa sobre endereçamento e infraestrutura

Introdução

O IPv4, ou Internet Protocol versão 4, é um dos principais protocolos de comunicação na Internet, responsável por garantir que os dados sejam entregues corretamente entre dispositivos conectados. Desde sua implementação inicial nos anos 80, o IPv4 tem sido fundamental para o funcionamento da rede global, mas enfrenta desafios devido à limitação do número de endereços disponíveis. Neste artigo, vamos explorar a história do IPv4, suas características técnicas, tipos de endereços e o esgotamento global e no Brasil.

História do IPv4

O IPv4 foi introduzido em 1983 como parte do modelo TCP/IP, sendo a primeira versão implementada para a ARPANET, precursora da Internet moderna. Inicialmente, o espaço de endereçamento de 32 bits parecia suficiente, mas o crescimento exponencial da Internet e dos dispositivos conectados rapidamente levou à escassez de endereços disponíveis.

Fim da Disponibilidade Global e no Brasil

Em janeiro de 2011, a IANA esgotou seu estoque central de endereços IPv4, distribuindo os últimos blocos entre os Registros Regionais da Internet (RIRs). No Brasil, o NIC.br, em coordenação com o LACNIC, continuou a gerenciar o estoque de endereços IPv4, mas a disponibilidade diminuiu significativamente ao longo dos anos. Em agosto de 2020, a Lacnic anunciou o esgotamento dos endereços IPv4 na América Latina e Caribe, incluindo o Brasil.

Endereços IPv4

Subnet Mask, Wildcard Mask e CIDR

• Subnet Mask: Utilizada para dividir redes em sub-redes menores, permitindo uma gestão mais eficiente dos endereços IP.
• Wildcard Mask: Utilizada em firewalls e roteadores para especificar quais partes de um endereço IP devem ser consideradas em regras de acesso ou encaminhamento.
• CIDR (Classless Inter-Domain Routing): Um método de alocação de endereços IP que melhora a eficiência do encaminhamento de dados, permitindo a criação de redes de tamanhos variados sem a rigidez das classes tradicionais.

Abaixo, uma tabela que resume as configurações de sub-rede, máscara de sub-rede e wildcard mask para diferentes prefixos CIDR:

Endereços Classful IPv4

Os endereços IPv4 foram originalmente divididos em classes para facilitar a gestão das redes. As principais classes são A, B, C, D e E.

Essa tabela inclui os endereços iniciais e finais para cada classe, além de mostrar o número de redes e hosts disponíveis em cada uma. As classes D e E não são usadas para endereçamento de hosts normais; a classe D é para multicast e a classe E está reservada para uso futuro.

Endereços IPv4 Privados

Esses endereços são reservados para uso em redes locais e não são roteados pela Internet pública.

Endereços IPv4 Especiais

Além dos endereços privados e de multicast, existem outros tipos de endereços IPv4 especiais:

• Loopback: 127.0.0.0/8 - Usado para comunicação interna do host.
• Multicast: 224.0.0.0 a 239.255.255.255 - Usado para transmissão de dados para múltiplos destinatários simultaneamente.
• Broadcast: 255.255.255.255 - Usado para transmissão de dados para todos os dispositivos em uma rede.
• APIPA (Automatic Private IP Addressing): 169.254.0.0/16 - Usado quando um dispositivo não consegue obter um endereço IP de um servidor DHCP. Este endereço permite que dispositivos se comuniquem dentro de uma rede local mesmo sem um DHCP disponível.

Esses endereços são reservados para uso específico e não devem ser atribuídos manualmente ou por DHCP, exceto no caso do APIPA, que é atribuído automaticamente quando necessário.

Bogon IPv4

São endereços reservados ou privados que não devem ser usados na Internet pública, mas podem ser utilizados por atacantes para ocultar suas localizações.

Essa lista inclui endereços reservados para propósitos específicos, como redes privadas, loopback, multicast e testes. Além disso, inclui endereços que não devem ser usados na Internet pública, como o Carrier-Grade NAT e os reservados para uso futuro.

Empresas com Blocos IPv4

Empresas como Google, Amazon e Microsoft possuem grandes quantidades de blocos IPv4, mas a tendência é migrar para o IPv6 devido ao esgotamento dos endereços IPv4.

Observações:

• Número de IPs: Para algumas empresas, o número exato não está disponível publicamente.
• ASN: Autonomous System Number. Algumas empresas operam com múltiplos ASNs.
• Vários: Indica que a empresa opera com mais de um ASN ou que a informação não está disponível.

Essa tabela resume as principais empresas com grandes alocações de IP no mundo, embora algumas quantidades exatas não estejam disponíveis.

Curiosidades

• O IPv4 ainda roteia a maior parte do tráfego da Internet.
• O IPv6 foi desenvolvido para resolver o problema do esgotamento de endereços do IPv4.
• A implementação do IPv6 está em andamento, mas ainda há um longo caminho até sua adoção generalizada.

Conclusão

O IPv4 tem sido fundamental para o funcionamento da Internet desde sua criação, mas enfrenta desafios significativos devido à limitação do número de endereços disponíveis. Com o esgotamento dos endereços IPv4, a adoção do IPv6 se torna cada vez mais necessária para garantir o crescimento contínuo da Internet. A transição para o IPv6 é um processo complexo, mas inevitável, e empresas e organizações estão trabalhando para implementar essa nova tecnologia em suas redes.