A rede de IoT pode impulsionar a adoção do IPv6

O IPv6 possui características deficientes no IPv4 que o tornam vantajoso para implementações de Internet de Coisas, como implementação de IPSec de forma nativa, crescimento do número de endereços multicast, processamento por enlace em vez de por nó, auto configuração de endereços, etc. Muitos deles ajudam a preservar a vida útil da bateria de dispositivos de IoT, reduzindo a carga administrativa e de manutenção.

Um problema gritante com o IPv4 é que ele suporta apenas 4,2 bilhões de endereços possíveis, enquanto, segundo algumas estimativas, o número de dispositivos conectados à Internet deve crescer para 28,5 bilhões até 2022. Isso é um enorme déficit que, diante da implementação de redes IoT , faça com que o grande volume de dispositivos não possa ser conectados à Internet sem uma camada intermediária de tecnologia – conversão de endereço de rede (NAT). A maioria dos NATs mapeia vários hospedeiros privados para um endereço IP exposto publicamente.

O IPv6, por outro lado, suporta cerca de 340 endereços não concluídos ou 340 trilhões de trilhões de trilhões, o que é suficiente para fornecer endereços IP universalmente exclusivos para cada dispositivo IoT. E isso poderia ser feito sem exigir mais investimentos em NAT.

Em outras palavras, o IPv6 permite que os produtos de IoT sejam endereçáveis ​​de forma única sem precisar solucionar todos os problemas tradicionais de NAT e firewall. Os dispositivos host maiores e mais avançados têm todos os tipos de ferramentas para facilitar o trabalho com firewalls e roteadores NAT, mas pequenos pontos de extremidade de IoT não. Usando o IPv6, muitos desses problemas tornam-se mais fáceis para os dispositivos IoT habilitados para TCP / IP.

Vida útil da bateria do IPv6 e IoT
O IPv4 também apresenta falhas quando se trata de preservar a vida útil da bateria de dispositivos IoT. Como muitos dispositivos conectados são alimentados por bateria e porque redes IoT podem consistir em centenas ou milhares de dispositivos, fazer com que as baterias durem o maior tempo possível é uma enorme vantagem. Imagine o custo em tempo e esforço necessário para substituir as baterias em muitos dispositivos de IoT amplamente espalhados.

Com o IPv4, a transmissão de mensagens de rotina reduz desnecessariamente a vida útil da bateria. Por exemplo, as mensagens de difusão são usadas para processos como o ARP (Address Resolution Protocol), que é usado para vincular endereços MAC a endereços IPv4. Do jeito que funciona, uma mensagem ARP é enviada para todos os dispositivos da rede, e cada dispositivo deve processar esse pacote e, portanto, usar um pouco da energia da bateria, independentemente da necessidade de que o dispositivo participe da troca.

Essa ineficiência também pode afetar a rede como um todo. Os problemas relacionados a broadcast storms, quando as transmissões são usadas com freqüência em um curto período de tempo, são bem conhecidos, e esse tipo de evento seria prejudicial para uma rede de IoT.

Com o IPv6, não há função de transmissão. Em vez disso, as comunicações multicast são usadas para as comunicações um-para-muitos. O multicast permite que pacotes IP sejam enviados para múltiplos destinos ao mesmo tempo, sem afetar a performance da rede. O processo multicast melhora a eficiência de uma rede pela limitação de requisição broadcast para um menor número de nós, apenas aqueles interessados.

Além disso, o IPv6 possui a característica de auto configuração, denominada stateless. Dessa maneira não é necessário configurar cada estação da rede manualmente como ocorre hoje.

Existe no IPv6 um conjunto de diversos mecanismos de controle conhecidos como protocolo ND (Neighbor Discovery protocol) que é transportado por ICMPv6 (Internet Control Message Protocolo versão 6). O ND faz com que os nós conectados a um link descobrirem os roteadores ativos através de mensagens enviadas para endereços multicast. O DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protocolo versão 6), também conhecido como stateful configuration, fornece mecanismos para configuração automática de endereços IPv6 e registros automáticos e dinâmicos dos nomes dos nós no DNS (Domain Name System). O DHCP utiliza-se do tradicional modelo cliente servidor.

O IPv6 apresenta mecanismos de auto configuração que visam liberar o usuário da tarefa de configuração, tornando-a automática e transparente. Espera-se, por exemplo, que ao comprar um computador o usuário possa simplesmente conectá-lo a uma rede e acessa-la, sem necessidade de lidar com a configuração de interfaces, protocolos, endereços, etc.

Outro objetivo da auto configuração é permitir a mobilidade, ou seja, a utilização de um mesmo computador em vários locais e em redes distintas.

Segurança
Além disso, a  adoção de uma política somente de IPv6 pode reduzir drasticamente as ameaças à segurança cibernética.

Para começar, no momento em que desativarmos o IPv4, eliminaremos ataques cibernéticos globais e ameaças de segurança com base na pilha do IPv4. Pode ser que tenhamos perdido a batalha contra os maus atores na pilha do IPv4. Mas, ainda podemos ter uma chance de lutar para vencer a guerra na pilha do IPv6. Esta pode ser nossa melhor chance de ganhar vantagem.

Além disso, o IPv6 usa criptografia de ponta a ponta com o IPSec, ao contrário do IPv4, que fornece apenas segurança via VPN (rede virtual privada). Além disso, o uso do Secure Neighbor Discovery (SEND) também impede que invasores interfiram nas comunicações entre dispositivos IoT.

Protocolos inovadores de IoT IPv6
Os dispositivos de IoT exigem um longo ciclo de vida e autonomia, o que significa que eles podem consumir apenas uma pequena quantidade de energia e não podem manipular grandes pacotes de dados de rede.  Como vimos, o IPv6 facilita isso. Através de uma melhor eficiência energética, os dispositivos de baixa potência também possuem conectividade de rede completa.

Para facilitar, nos últimos anos houve um desenvolvimento substancial de protocolos IoT compatíveis com IPv6. Vejamos alguns deles.

O IPv6 em Low power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN), por exemplo, permite que pacotes IPv6 sejam compactados, encapsulados e divididos em vários quadros menores para serem enviados por redes wireless IEEE 802.15.4 ( RFC 4944e RFC 6282 ). Portanto, o 6LoWPAN requer um gateway  device (edge router) para conectar a rede IPv6 nativa à rede do dispositivo IoT. O objetivo é restringir ainda mais o uso de multicast IPv6 para maximizar a vida da bateria ( RFC 6775 ). Esses métodos são usados ​​pelo conjunto de protocolos do Zigbee .

A IETF está trabalhando no IPv6 over Low Power WANs como o LoRaWAN e o Lwig (Light-Weight Implementation Guidance) para pequenos dispositivos embarcados que usam IPv6. Criou também protocolos de roteamento para uso em Low power and Lossy Networks (LLNs) (roll). E ainda o  “RPL: IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks” (RFC 6550) e o Multicast Protocol for Low-Power and Lossy Networks (MPL) (RFC 7731). O RPL usa o IPv6 para a descoberta de todos os nós usando o grupo multicast IPv6 FF02 :: 1A.

Além disso, o IETF desenvolveu padrões para o modo como os dispositivos de IoT se comunicam por IPv6 usando interfaces Web e RESTful ( CoRR ). O Constrained Application Protocol(CoAP) (RFC 7252) define o método para esses dispositivos IoT usarem serviços comuns da Web. O CoAP usa o grupo multicast IPv6 FF0X :: FD (All CoAP Nodes).

O protocolo Mobile IPv6 (MIPv6) ( RFC 6275 ) foi especificado como uma maneira de dispositivos irrestritos manterem suas comunicações durante a transição entre as redes Layer 3.

O IPv6 é usado até mesmo em redes industriais de IIoT e robótica. O protocolo Precision Time Protocol (PTP) ( IEEE 1588-2008 ) usa multicast IPv6 para sincronizar os relógios com precisão de sub-microssegundo para uma coreografia precisa de movimentos em alta velocidade. O PTP usa os grupos multicast IPv6 FF02 :: 6B e FF0X :: 181.

Por tudo isso, os engenheiros de rede devem trabalhar ativamente para implantar a infraestrutura IPv6 antecipadamente na rede IoT. Eles implementarão uma rede IPv6 melhor sempre que não tiverem a pressão de um projeto de IoT em movimento rápido que economize dinheiro da organização ou forneça uma função valiosa. Um dos primeiros passos para as empresas é obter seus recursos de endereço IPv6 e seguir a orientação bem documentada para a implantação do IPv6 .