Endereços IPv4 têm 32 bits e são capazes de endereçarem até pouco mais de 4 bilhões de hosts, e isso parecia mais do que suficiente quando o protocolo IP foi criado, nos primórdios da Internet. Mas, desde os anos 1990, quando se massificou essa rede, constatou-se que os endereços IPv4 se esgotariam num horizonte próximo. Para ter uma ideia, veja neste gráfico uma estatística de hosts na Internet.

Número de hosts na Internet mundial registrados no DNS (a quantidade total deve ser bem maior !). As quantidades são expressadas em milhões de hosts. Obtido de: Statista

Para evitar esse problema, e possibilitar que a Internet continuasse se expandindo (e também por outros motivos), foi criado o protocolo IPv6, cujos endereços têm 128 bits. Essa questão está bem resumida neste video.

E, de forma mais detalhada, a introdução do livro Laboratório de IPv6 apresenta a motivação para a criação do IPv6:

Considerando que a concepção da Internet data da década de 70 e que, de lá para cá, houve uma explosão inesperada do seu uso, o IPv4 mostrou-se inadequado para acompanhar esta evolução.Uma das deficiências mais apontadas do IPv4 foi o espaço de endereçamento baseado num valor inteiro de 32 bits, que é tipicamente representado por quatro octetos em decimal, sendo possível disponibilizar apenas 4.294.967.296 endereços IPV4 diferentes. Para contornar essa deficiência, inúmeras soluções paliativas foram propostas e adotadas, como por exemplo o NAT (Network Address Solution) e o CIDR (Classless InterDomain Routing). Contudo, à medida que novas tecnologias de redes surgiram e o IP continuava sendo um dos protocolos chaves para sua operação, outras deficiências começaram a ser detectadas, especialmente aquelas referentes à segurança e ao suporte a parâmetros de QoS (Quality of Service) e mobilidade. Como consequência, no inicio da década de 90 foi publicada a proposta da nova geração do IP (IPng – IP next generation) ou IPv6. Este novo protocolo traz a solução para muitas das deficiências de seu predecessor, o IPv4:

• Espaço de endereçamento de 128 bits gerando a possibilidade de 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 endereços disponíveis (aprox. 3.4 x 10³⁸)
• Autoconfiguração de endereços pelos hosts
• Suporte a roteamento e segmentação de pacotes na estação origem
• Suporte a mobilidade e mecanismos de segurança

Endereços IPv6

Um endereço IPV6 possui 128 bits disponíveis para endereçar hosts, possibilitando 340 undecilhões de endereços possíveis. Para se ter uma ideia do que isto representa, se convertêssemos cada IPv6 possível em um cm², poderíamos envolver toda a superfície do planeta Terra com 7 camadas de endereços..

Veja a estrutura de um endereço IPv6. Ele é composto por um parte que identifica a subrede (network id), e outra para o host (interface id). O que chama atenção é que subredes têm tamanho dado por 64 bits, o que significa 2⁶⁴ hosts (ou aprox. 1.84 x 10¹⁹). Isso não quer dizer que os desenvolvedores do IPv6 acreditem serem necessárias subredes com esse tamanho. Na verdade, ter 64 bits para a parte de host serve para facilitar os mecanismos de autoconfiguração de endereços, que você verá mais à frente.

Diferente de IPv4, em que se usa uma notação decimal para representação de endereços (ex: 192.168.2.1), em IPv6 usa-se uma notação hexadecimal. Como um endereço IPv6 tem 128 bits, seriam necessários 16 números decimais para representá-lo, caso fosse mantida a notação decimal. Isso não seria prático. A notação hexadecimal reduz um pouco a quantidade de dígitos necessários para representar um endereço. Além disso, cada grupo de 16 bits (até 4 dígitos hexadecimais) são separados por : (dois pontos). Veja alguns exemplos:

• 2804:14d:baa1:a7e3:882a:ef91:1ee5:1926
• fe80:0:0:0:55fe:9881:f64f:d8b6

Os endereços ainda assim são um tanto extensos. Uma convenção para simplificar (um pouco) a escrita de endereços é compactá-los quando um ou mais grupos de 16 bits contiverem somente zeros. Nesse caso, esses grupos podem ser omitidos, como nestes exemplos:

• fe80:0:0:0:55fe:9881:f64f:d8b6 pode ser escrito como fe80::55fe:9881:f64f:d8b6
• 0:0:0:0:0:0:0:1 pode ser escrito como ::1
• fe80:0:0:0:0:0:0:0 pode ser escrito como fe80::

Essa compactação pode ser feita uma única vez por endereço. A regra é que existem 8 grupos de 16 bits, e se alguns grupos com zeros forem compactados, pode-se deduzir quantos deles são contando os demais grupos.

Veja que mesmo assim os endereços têm muitos dígitos, e são inviáveis de serem memorizados. Por isso que com IPv6, o servidor de nomes, ou DNS, se torna ainda mais importante.

Adoção no Brasil

O Brasil está entre os 10 países com maior adoção de IPv6, segundo o Google:

• Brasil cresce e chega 20% de adoção de IPv6

O IFSC usa IPv6 faz alguns anos. Endereços IPv6 estão sendo amplamente usados por provedores de acesso, como se pode comprovar em serviços de dados do tipo PON e LTE:

Cópia de tela de um celular mostrando o uso de endereço IPv6 em seu link de dados

Veja a seguir uma atividade sobre IPv6.