A Internet e o TCP/IP

A Internet e o TCP/IP

O Departamento de Defesa (DoD – Department of Defense) do governo estadunidense iniciou em 1966, através de sua Agencia de Pesquisas e de Projetos Avançados (ARPA – Advanced Research Projects Agency), um projeto para a interligação de computadores em centros militares e de pesquisa. Este sistema de comunicação e controle distribuído com fins militares recebeu o nome de ARPANET, tendo como principal objetivo teórico formar uma arquitetura de rede sólida e robusta que pudesse, mesmo com a queda de alguma estação, trabalhar com os computadores e ligações de comunicação restantes. Em 1969, são instalados os primeiros quatro nós dessa rede, localizados na Universidade de Los Angeles (UCLA), na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB), no Instituto de Pesquisas de Standford (SRI) e na Universidade de Utah.

No início, a ARPANET trabalhava com diversos protocolos de comunicação, com enfoque no NCP (Network Control Protocol). No entanto, no primeiro dia de janeiro de 1983, quando a rede atingiu a marca de 562 hosts, todas as máquinas da ARPANET passaram a adotar como padrão os protocolos TCP/IP. Essa mudança então, ocasionou o crescimento ordenado da rede a partir da eliminação das restrições feitas pelos protocolos anteriores.

O protocolo IP foi definido na RFC 791 para prover duas funções básicas: a fragmentação, que permite o envio de pacotes maiores que o limite de tráfego estabelecido num enlace, dividindo-os em partes menores; e o endereçamento, que permite identificar o destino e a origem dos pacotes a partir dos endereços armazenados no cabeçalho do protocolo. Sua versão de protocolo, utilizada desde aquela época até os dias atuais, é a 4, comummente referenciada com o nome do protocolo de IPv4. Apesar dessa versão se mostrar muito robusta, e de fácil implantação e interoperabilidade, seu projeto original não previu alguns aspectos como:

O crescimento das redes e um possível esgotamento dos endereços IP;

O aumento da tabela de roteamento;

Problemas relacionados a segurança dos dados transmitidos;

Prioridade na entrega de determinados tipos de pacotes.

Esgotamento dos endereços IPv4

As especificações do IPv4 reservam 32 bits para endereçamento, o que possibilita gerar mais de 4 bilhões de endereços distintos. Inicialmente, estes endereços foram divididos em três classes de tamanhos fixos da seguinte forma:

Classe A: definia o bit mais significativo como 0, utilizava os 7 bits restantes do primeiro octeto para identificar a rede, e os 24 bits restantes para identificar o host. Esses endereços utilizavam a faixa de 1.0.0.0 até 126.0.0.0;

Classe B: definia os 2 bits mais significativo como 10, utilizava os 14 bits seguintes para identificar a rede, e os 16 bits restantes para identificar o host. Esses endereços utilizavam a faixa de 128.1.0.0 até 191.254.0.0;

Classe C: definia os 3 bits mais significativo como 110, utilizava os 21 bits seguintes para identificar a rede, e os 8 bits restantes para identificar o host. Esses endereços utilizavam a faixa de 192.0.1.0 até 223.255.254.0;

Classe Formato Redes Hosts

A 7 bits Rede, 24 bits Host 128 16.77.216

B 14 bits Rede, 16 bits Host 16.384 66.536

C 21 bits Rede, 8 bits Host 2.097.152 256

Embora o intuito dessa divisão tenha sido tornar a distribuição de endereços mais flexível, abrangendo redes de tamanhos variados, esse tipo de classificação mostrou-se ineficiente. A classe A atendia um número muito pequeno de redes e ocupava metade de todos os endereços disponíveis, enquanto que a classe C permitia criar muitas redes só que com poucos endereços disponíveis. Em outras palavras, ao mesmo tempo em que algumas classes acarretavam desperdícios, as outras não supriam a necessidade de endereços disponíveis. Para exemplificar o problema, imagine que precise-se endereçar 300 dispositivos em uma rede. Nessa situação seria necessário obter um bloco de endereços da classe B, desperdiçando assim quase o total dos 65 mil endereços.

Outro fator que colaborava com o desperdício de endereços, foi a politica de distribuição de faixas classe A, as quais foram atribuídas integralmente a grandes instituições como IBM, AT&T, Xerox, HP, Apple, MIT, Ford, Departamento de Defesa Americano, entre muitas outras.Isso disponibilizava para cada uma 16.777.216 milhões de endereços que dificilmente seriam usadas por completo. Para complicar a situação, 35 faixas de endereços classe A foram reservadas para usos específicos como multicast, loopback e uso futuro.

Em 1990, já existiam 313.000 hosts conectados a rede e estudos já apontavam para um colapso devido a falta de endereços. Além disso outros problemas também tornavam-se mais efetivos conforme a Internet evoluía, como o aumento da tabela de roteamento.

Devido ao ritmo de crescimento da Internet e da política de distribuição de endereços, em maio de 1992, 38% das faixas de endereços classe A, 43% da classe B e 2% da classe C, já estavam alocados. Nesta época, a rede já possuía 1.136.000 hosts conectados.

Em 1993, com a criação do protocolo HTTP e a liberação por parte do Governo estadunidense para a utilização comercial da Internet, houve um salto ainda maior na taxa de crescimento da rede, que passou de 2.056.000 de hosts em 1993 para mais de 26.000.000 de hosts em 1997.

Distribuição dos endereços em 2008

esgotamento

Esta imagem mostra uma visualização das informações da tabela de roteamento BGP extraída do projeto Routeviews. Nela, o espaço de endereço IPv4 unidimensional é mapeado em uma imagem de bidimensional, onde blocos CIDR sempre aparecem como quadrados ou retângulos.

Mais informações

RFC 1287 – Towards the Future Internet Architecture.

RFC 1296 – Internet Growth (1981-1991)‏

Solensky F., ‘Continued Internet Growth’, Proceedings of the 18th Internet Engineering Task Force, Agosto 1990, http://www.ietf.org/proceedings/prior29/IETF18.pdf

IANA IPv4 Address Space Registry – http://www.iana.org/assignments/ipv4-address-space/ipv4-address-space.xml

RFC 3330 –