Mobilidade IPv6 (MIPv6) no Mundo IoT

Mobilidade utilizando IPv6 pode ser implementada de forma mais simples que com IPv4 e permite manter tudo conectado e acessível via rede pública IP.  Eis uma das alavancagens da IoT (Internet das Coisas) para os próximos anos, talvez o próximo “boom” da Internet.

A Mobilidade IPv6 é um padrão IETF (RFC 3775) que adicionou as capacidades de roaming de nós móveis em redes IPv6. A principal vantagem desta norma é que os nós móveis (como nós IPv6) podem mudar seu ponto de ligação à Internet IPv6 sem alterar o seu endereço IP. Isso permite que os dispositivos móveis se desloquem de uma rede para outra e ainda mantenham as conexões existentes. Embora a mobilidade IPv6 seja voltada principalmente para dispositivos móveis, é igualmente aplicável para ambientes com fio.

É importante observar que, para realizar a mobilidade de dispositivos eletrônicos, conexões para nós IPv6 móveis são feitas sem interação do usuário, que utiliza um endereço específico sempre atribuído ao nó móvel e, através do qual, o nó móvel é sempre acessível. As tecnologias esperadas para utilização da Mobilidade IPv6 são IP sobre WLAN, WiMAX (pouco difundido no Brasil em função das redes de celular), redes de dados via celular como o LTE ou BWA (Broadband Wireless Access ou acesso sem fio em banda larga).

Definições e características do IPv6 que são necessárias para o IPv6 Móvel

Quando um host está conectado a uma rede, ele adquire um endereço IP. Assim que o host muda sua localização física, isto é, muda-se para outra área/sub-rede/rede, ocorre uma mudança de endereço IP em conformidade com a nova rede local.

Mobilidade IPv6 fornece um mecanismo para que a rede de destino permita ligações em torno de diferentes endereços lógicos sem perder nenhuma comunicação.

Várias entidades estão envolvidas nesta tecnologia, a saber:

  • Nó Móvel: o dispositivo que precisa de mobilidade IPv6.
  • Rede de Origem: esta é a rede que é configurada com o prefixo de sub-rede de origem (casa) e é aí que o dispositivo móvel IPv6 recebe o seu endereço.
  • Endereço de Inicio: este é o endereço que o nó móvel adquire a partir da rede de origem (casa); este é o endereço permanente do nó móvel; se o nó móvel permanece na mesma origem (casa), a comunicação entre as várias entidades ocorre como de costume.
  • Agente de Origem: este é um roteador que atua como um registrador para os nós móveis; o agente de origem está ligado a rede de origem e mantém informações sobre todos os nós móveis, seus endereços residenciais e seus atuais endereços IP.
  • Rede Externa: qualquer outra rede que não é a rede de origem do nó móvel.
  • Endereço externo: quando um nó móvel se vincula a uma rede externa, ela adquire um novo endereço IP de sub-rede (ligação externa); o agente de origem mantém as informações de ambos os endereços residencial e externo; vários endereços podem ser atribuídos a um nó móvel, mas, em qualquer instância, apenas um endereço tem ligação com o endereço de origem.
  • Nó Correspondente: qualquer dispositivo habilitado para IPv6 que tem a intenção de ter uma comunicação com o nó móvel.

Operação Móvel

Quando o nó móvel permanece em sua origem, todas as comunicações se realizam no seu endereço de origem (casa), como mostrado na figura 1:

 

Figura 1 – Nó móvel na origem da ligação

 

Quando um nó móvel deixa a sua casa e está ligado a alguma rede exterior, o recurso de Mobilidade de IPv6 entra em jogo. Depois de ficar conectado a uma rede exterior, o nó móvel adquire um endereço IPv6 a partir da rede externa. Este endereço é chamado de endereço externo. O nó móvel envia um pedido de ligação para o seu agente de origem com o novo endereço externo. O agente de origem liga o nó móvel, endereço de origem (residencial), com o endereço externo, que estabelece um túnel entre ambos.

Sempre que um nó correspondente tenta estabelecer ligação com o nó móvel (em seu endereço de casa), o agente de origem intercepta o pacote e encaminha para o endereço externo no nó móvel sobre o túnel que já estava estabelecido, conforme figura 2.

 

Figura 2 – Nó móvel em ligação externa

 

Otimização de rota

Quando um nó correspondente inicia uma comunicação, enviando pacotes para o nó móvel  com o endereço de casa, esses pacotes são  transmitidos pelo túnel ao nó móvel pelo agente  de origem (Home Agent). No modo otimização de rota, quando o nó móvel recebe um pacote a partir do nó correspondente, o mesmo é encaminhado diretamente ao agente de origem que encaminha ao nó móvel. No sentido contrário, o nó móvel envia seu pacote diretamente para o nó correspondente usando o endereço de casa como endereço de origem. Este modo é opcional e não usado por padrão.

Por que a Internet das Coisas se preocupa com IPv6?

Muitas respostas podem ser dadas a essa questão e, assim, há vários argumentos que mostram que o IPv6 vai ser (e, na verdade, já é) um fator essencial para o futuro da Internet das Coisas. Veja só:

  • A adoção é apenas uma questão de tempo.

O Protocolo de Internet é uma necessidade e uma exigência para qualquer conexão de Internet. É o esquema de endereçamento para qualquer transferência de dados sobre a web. O reduzido tamanho de seu predecessor, IPv4, fez a transição para o IPv6 inevitável. Os números do Google estão revelando uma taxa de adoção do IPv6 de forma exponencial ou dobrando a cada nove meses.

  • Escalabilidade.

IPv6 oferece um esquema de endereços altamente escalável. Ele oferece mais de 2 bilhões de endereços por milímetro quadrado da superfície da Terra. É mais do que suficiente para atender às necessidades de qualquer dispositivo de comunicação presente e futuro.

  • Resolvendo a barreira NAT.

Devido aos limites do espaço de endereços IPv4, a Internet atual teve que adotar um truque para enfrentar a sua expansão não planejada: o Network Addrekss Translation (NAT). Ele permite que vários usuários e dispositivos compartilhem o mesmo endereço IP público.

  • Capacitadores de uma forte segurança.

IPv6 fornece conectividade end-to-end, com um mecanismo de roteamento mais distribuído. Além disso, IPv6 é suportado por uma grande comunidade de usuários e pesquisadores que apoiam uma melhoria contínua de seus recursos de segurança, incluindo IPSec.

  • Stacks minúsculos disponíveis

Aplicação IPv6 para a Internet das Coisas vem sendo pesquisada há muitos anos. A comunidade de pesquisa desenvolveu uma versão compactada do IPv6 chamado 6LoWPAN. É um mecanismo simples e eficiente para diminuir o tamanho do endereço IPv6 em dispositivos limitados, enquanto roteadores de borda podem traduzir os endereços compactados em endereços IPv6 regulares. Em paralelo, pequenas pilhas foram desenvolvidos, como Contiki, que leva não mais do que 11,5 kbyte.

  • Ativando a extensão da Internet para a web das coisas.

Graças ao seu espaço de endereço grande, o IPv6 permite a extensão da Internet a qualquer dispositivo e serviço. Experiências têm demonstrado o sucesso do uso de endereços IPv6 para implementações em grande escala de sensores em prédios inteligentes, cidades inteligentes entre outras diversas aplicações. Além disso, o protocolo COAP (Constrained Application Protocol) permite que os dispositivos restritos  se comportem como serviços web de fácil acesso e totalmente compatível com a arquitetura REST (alternativa para construção de serviços web), que será apresentado em artigo futuro.

  • Mobilidade.

IPv6 fornece características fortes e soluções para apoiar a mobilidade de nós finais, bem como a mobilidade dos nós e roteamento na rede.

  • Endereço auto-configuração.

IPv6 fornece um mecanismo de endereço de auto-configuração (mecanismo Stateless). Os nós podem definir seus endereços de forma muito autônoma. Isto permite reduzir drasticamente a configuração esforço e custo.

Conclusão:

Para evolução da tecnologia IoT será necessária a adoção de protocolos como o IPv6, principalmente em função da natureza do protocolo em relação a segurança e mobilidade. O IPv6 é totalmente compatível com a Internet, em outras palavras, é possível usar uma rede global para desenvolver a sua própria rede de coisas inteligentes ou para interligar as próprias coisas inteligentes com o resto do mundo.

 

Bibliografia

www.ipv6.br

http://iot6.eu/ipv6_for_iot

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