Internet - O Colapso

O colapso por falta de endereços, uma tragédia anunciada

  A Internet é uma rede mundial, conectando pessoas através de equipamentos nos cinco continentes, quebrando distâncias e estreitando ligações, mas isso só é possível por seus participantes seguirem um conjunto comum de padrões tecnológicos, criados de forma aberta e colaborativa e, aprovados via consenso pelo IETF (Internet Engineering Task Force), um foro mundial e aberto, onde se definem a arquitetura e as especificações técnicas que estruturam a Internet global. Os padrões são descritos nas RFC (Request For Comments), documentos estruturantes da Internet global, que definem os parâmetros fundamentais para a operação da mesma, desenvolvidos, mantidos e acessíveis pública e gratuitamente via Internet pelo IETF. O IP (Protocolo Internet) é o responsável por identificar cada dispositivo na rede, por meio de números chamados endereços, e por encapsular todos os dados que fluem através dela, agregando a eles informações suficientes para que cheguem a seus destinos.

  Todavia, mesmo com toda organização e consenso a nível global, esta rede sofreu uma tragédia anunciada em 2011, o colapso por falta de endereços para a conexão de novos participantes, que teve como principais coadjuvantes as operadoras de telecomunicações, governos e fabricantes.

  O IP versão 4, que empresta o nome para a rede mundial que hoje conhecemos, foi projetado na década de 1970 e definido pela RFC 791 (1981), utiliza 32 bits e possui a capacidade de 4.294.967.296 endereços. Inicialmente, estes endereços foram divididos em três classes de tamanhos fixos:

  • Classe A: 128 redes, ou blocos de endereços, com 16.777.216 endereços;
  • Classe B: 16.384 redes com 65.536 endereços;
  • Classe C: 2.097.152 redes com 256 endereços.

  Estudos apontavam, em 1990, que o ritmo de crescimento da Internet a levariam ao colapso por falta de endereços, pois a maneira de distribuição em classes gerava um grande desperdício, uma rede com necessidade de 280 hosts (equipamentos) teria que obter um bloco Classe B e desperdiçar mais de 65 mil endereços, por exemplo. A World Wide Web (www), que conhecemos por Internet, foi criada em 1993 e a Internet foi liberada para utilização comercial pelo Governo dos Estados Unidos da América, época em que haviam pouco mais de 2 milhões de hosts conectados.

  O IETF passou a discutir estratégias para solucionar este cenário e publicou diversas soluções iniciais:

  • 1996 - RFC 1918, reserva endereços para uso exclusivo em redes locais, que não podem ser utilizados na Internet, nas Classes A, B e C, com 16.777.216, 1.048.576 e 65.536 endereços, respectivamente;
  • 1997 - RFC 2131, protocolo DHCP, que permite a um determinado host obter, de forma dinâmica e automática, um endereço IP, com informações adicionais necessárias para sua conexão à rede;
  • 1998 – RFC 2460, um Draft Standard (proposta de padrão) com a especificação de uma nova versão para o protocolo que suporta a Internet, o IP versão 6 (IPv6), que utiliza 128 bits para endereços e eleva a capacidade para 79 octilhões de vezes em relação ao IP versão 4.
  • 2001 - RFC 3022, técnica paliativa NAT (Network Address Translation), que permite que vários hosts em uma rede definida na RFC 1918 possam utilizar um único IP válido para a Internet global;
  • 2006 - RFC 4632, CIDR, que tem como ideia básica eliminar as classes de endereços e, assim, evitar o desperdício, além de outros benefícios.

  A técnica DHCP, embora auxilie inicialmente na questão de falta de endereços, não foi criada com tal objetivo, está relacionada à facilidade de gerenciamento de redes e segurança, principalmente pela popularização do Wi-Fi e Smartphones, que mantém conexão constante mesmo sem a utilização da rede.

  A técnica de NAT mostrou eficiência quanto à economia de endereços e a facilidade de gerenciamento da rede interna, mas seus inconvenientes mostraram-se muito maiores que as vantagens por ela oferecidas. Os principais problemas ocasionados são:

  • Falsa sensação de segurança, impede a descoberta da topologia da rede interna e só permite a entrada de pacotes se estes forem solicitados pela rede interna, mas não filtra ou executa qualquer verificação pelos pacotes que passam por ela, além disso, dificulta o uso de técnicas de segurança como o IPsec;
  • Impossibilita o uso de ferramentas como o traceroute para rastrear o caminho de um determinado pacote;
  • Exige grande poder de processamento do dispositivo onde é executada, elevando o custo na aquisição do equipamento;
  • Possui baixa escalabilidade, pois o número de conexões simultâneas fica muito limitado;
  • Quebra o princípio fundamental da Internet, que é a comunicação fim-a-fim (end-to-end), impedindo a comunicação direta entre dois equipamentos. Aplicações como P2P (peer-to-peer), VoIP (voz sobre IP), VPN (Virtual Private Network) passam a apresentar dificuldades de funcionamento.

  A NAT não conseguiu reduzir a grande demanda por endereços IP, mesmo unida à técnica CIDR, reduziu em apenas 14% a quantidade de blocos de endereços solicitados à IANA, entidade internacional responsável pelo controle e distribuição de endereços IP.

nat_cidr
Cada /8 equivale a 16.777.216 endereços no IPv4

  O IETF publica, em 2008, a RFC 5211, um informativo sobre a Transição da Internet para o IPv6 (Internet Protocol version 6), mas o IPv6 ainda é ignorado em diversos países, pois sua implementação demanda custos e treinamento técnico adequado e, fabricantes encorajam as operadoras no sentido de uso do NAT, talvez em virtude do maior custo dos equipamentos. É mais fácil usar muletas do que caminhar com um pouco de dor quando se sofre uma luxação.

  As técnicas paliativas foram completamente incapazes de evitar o colapso anunciado e, em 03 de fevereiro de 2011, a IANA anuncia que seu estoque de endereços IP versão 4 terminou, ou seja, não existem mais endereços disponíveis, a Internet não pode se expandir devido à falta de endereços, o que torna urgente e inevitável, a adoção da nova versão do protocolo, o IPv6, definido em 1998, caso contrário fica difícil, ou impossível, inserir novos equipamentos à Internet.

  A tragédia anunciada se cumpre e a Rede Mundial torna-se incapaz de conectar novos participantes a nível global, até que a inevitável necessidade da adoção do IPv6 seja atendida por todos os seus participantes, de forma a manter a isonomia nas conexões e restaurar os seus princípios, como o end-to-end, indispensável para o correto funcionamento de diversas aplicações, garantindo a democratização e a neutralidade da rede.

Referências:

Projeto IPv6.br:
IPv6: Histórico e motivação – Curso IPv6 básico - 2012
IPv6: Endereçamento - site do IPv6.br - 2018

Internet Engineering Task Force:
RFC 1918 – Address Allocation for Private Internet
RFC 2131 – Dynamic Host Configuration Protocol
RFC 2460 – Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification
RFC 2993 – Architetural Implications of NAT
RFC 3022 – Traditional IP Network Address Translator (traditional NAT)
RFC 3027 – Protocol Complications with the IP Network Address Translator
RFC 4632 – Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assigment and Agregation Plan
RFC 5211 – An Internet Transition Plan