IPv4 vs IPv6

Por que o IPv6 existe

O IPv4 não surgiu com intenção de escalar para bilhões de dispositivos. Quando Jon Postel publicou a RFC 791 em setembro de 1981, a internet era uma rede experimental de algumas centenas de máquinas em universidades e órgãos militares americanos. O espaço de 4,3 bilhões de endereços parecia mais do que suficiente para qualquer cenário previsível.

Três décadas depois, smartphones, tablets, câmeras IP, sensores IoT, carros conectados e milhões de servidores de cloud consumiram praticamente todo o espaço disponível. O IANA esgotou o último bloco /8 disponível para os Registros Regionais de Internet em fevereiro de 2011. Os RIRs regionais foram esgotando seus pools nos anos seguintes.

O IPv6 foi a resposta projetada. O IETF começou o trabalho em 1994 e publicou a especificação inicial como RFC 2460 em 1998. Mais de duas décadas de refinamento levaram à versão atual, a RFC 8200 (2017), que tornou obsoleta a RFC 2460.

Comparativo completo IPv4 vs IPv6

A tabela abaixo compara os dois protocolos nos critérios técnicos e operacionais que mais importam para quem projeta, administra ou diagnostica redes.

Formato dos endereços

IPv4

Um endereço IPv4 tem 32 bits escritos como quatro grupos decimais separados por ponto, cada grupo representando 8 bits (0 a 255). Exemplos: 8.8.8.8 (DNS público do Google), 192.168.1.1 (gateway residencial típico), 10.0.0.1 (gateway corporativo padrão). O espaço é dividido em público (roteável na internet) e privado (RFC 1918, não roteável externamente).

IPv6

Um endereço IPv6 tem 128 bits escritos como oito grupos de quatro dígitos hexadecimais separados por dois-pontos. Exemplo completo: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001. Duas regras de abreviação tornam a notação mais compacta:

• Zeros à esquerda dentro de cada grupo podem ser omitidos: 0db8 vira db8.
• Grupos consecutivos de zeros são substituídos por ::, mas apenas uma vez no endereço. Assim 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001 vira 2001:db8::1.

Esgotamento do IPv4 e o mercado secundário

O IANA distribuiu os últimos blocos /8 disponíveis para os RIRs em fevereiro de 2011. A partir daí, cada RIR regional foi gerenciando seu estoque até o esgotamento. O LACNIC, responsável pela América Latina incluindo o Brasil, esgotou o pool principal em junho de 2014 e desde então opera em modo restrito, alocando no máximo um /22 por organização por ciclo.

O esgotamento criou um mercado secundário de endereços IPv4. Blocos /24, /22 e maiores são negociados entre organizações via brokers especializados. Preços variam, mas blocos /24 chegaram a ser negociados por valores na casa de dezenas de milhares de dólares. No Brasil, a fila de espera por novos blocos IPv4 do LACNIC chegou a mais de 1.000 organizações aguardando em 2024, com o primeiro da fila esperando mais de 700 dias.

NAT, CGNAT e a relação com o IPv6

NAT (Network Address Translation) foi a solução paliativa que estendeu a vida útil do IPv4 por mais de duas décadas. Um único IP público pode servir dezenas, centenas ou até milhares de dispositivos internos via tradução de portas (PAT). O CGNAT (Carrier-Grade NAT, RFC 6598) leva isso para o nível do provedor: múltiplos assinantes compartilham o mesmo IP público, com endereços da faixa 100.64.0.0/10 entre o equipamento do cliente e o roteador do provedor.

A maioria dos usuários residenciais brasileiros está em CGNAT hoje. O impacto prático é concreto: impossibilidade de hospedar serviços sem VPS externo, dificuldades com jogos online que exigem NAT aberto (PlayStation Network, Xbox Live, alguns títulos online), e VPNs com restrição de porta UDP. Provedores como Vivo e Claro oferecem IP fixo público como adicional pago para quem precisa.

O IPv6 elimina tecnicamente a necessidade do NAT ao oferecer endereços públicos para cada dispositivo. Com IPv6 nativo, cada smartphone, notebook e smart TV da casa recebe seu próprio endereço público globalmente único, sem compartilhamento com outros assinantes. Isso simplifica rastreabilidade, elimina o problema de abertura de portas e reduz latência em aplicações peer-to-peer.

Desempenho real: IPv6 é mais rápido?

A resposta curta: depende do cenário. O IPv6 tem vantagens arquiteturais que podem resultar em ganho mensurável, mas a diferença prática varia conforme a rede e o provedor.

As vantagens estruturais do IPv6 em desempenho:

• Cabeçalho de tamanho fixo (40 bytes). Roteadores processam pacotes IPv6 com menos overhead por não precisar calcular o checksum do cabeçalho em cada hop.
• Sem NAT no caminho. Cada camada de NAT adiciona latência de processamento e cria estado que consome CPU e memória no equipamento. Em conexões com CGNAT duplo, isso é mensurável.
• Fragmentação apenas pelo host de origem. O roteador não precisa fragmentar pacotes, reduzindo processamento nos equipamentos intermediários.

Na prática, estudos publicados pelo Facebook Engineering (2015) e pela equipe de rede do Google mostraram resultados variados. Em redes móveis, onde o CGNAT é predominante, o IPv6 apresentou latência consistentemente menor. Em redes fixas com NAT simples, a diferença foi marginal ou inexistente. O fator mais relevante para latência continua sendo a qualidade da rota BGP, a distância geográfica entre os pontos e a carga dos links intermediários.

Segurança: IPsec, firewall e superfície de ataque

O IPv6 foi projetado com IPsec como parte integral da especificação (RFC 4301). No IPv4, o IPsec é uma extensão opcional adicionada retroativamente. Na prática, porém, a maioria das implementações modernas suporta IPsec em ambos os protocolos de forma equivalente.

Um ponto frequentemente citado como vantagem do IPv6 em segurança é a inviabilidade de scanning. Com 2⁶⁴ endereços possíveis em um /64, um scanner que testasse um endereço por microssegundo levaria 580.000 anos para cobrir a sub-rede. Na prática, ataques contra redes IPv6 usam outras técnicas: captura de tráfego multicast, análise de DNS para descobrir hosts e exploração de prefixos link-local previsíveis derivados do MAC address.

Autoconfiguração: DHCP vs SLAAC

Uma das diferenças mais visíveis no dia a dia é como dispositivos obtêm seus endereços.

IPv4: DHCPv4

No IPv4, o método padrão é o DHCPv4. O dispositivo envia um broadcast DHCP Discover; o servidor responde com um endereço IP, máscara, gateway e DNS (o OFFER). O dispositivo confirma com um REQUEST e o servidor finaliza com um ACK. Sem DHCP, o endereço precisa ser configurado manualmente.

IPv6: SLAAC e DHCPv6

No IPv6, o mecanismo padrão é o SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration, RFC 4862). Ao conectar à rede, o dispositivo ouve Router Advertisements do roteador local e gera seu próprio endereço combinando o prefixo anunciado com um identificador gerado localmente. Pode ser derivado do MAC address (EUI-64) ou gerado aleatoriamente (privacy extensions, RFC 4941).

O DHCPv6 também existe e pode operar de dois modos. No modo stateful, o servidor atribui endereço, gateway e DNS, similar ao DHCPv4. No modo stateless, o endereço vem via SLAAC e o DHCPv6 fornece apenas informações complementares como o servidor DNS (que o Router Advertisement não carrega diretamente). Redes corporativas frequentemente usam DHCPv6 stateful para manter controle centralizado da alocação de endereços.

Dual stack e mecanismos de transição

A maioria das redes opera em dual stack: IPv4 e IPv6 ativos simultaneamente na mesma interface. O sistema operacional escolhe qual versão usar para cada conexão via o algoritmo Happy Eyeballs (RFC 8305), que tenta IPv6 primeiro e faz fallback para IPv4 se a conexão IPv6 não responder em tempo adequado.

Outros mecanismos de transição foram desenvolvidos para cenários específicos:

• DS-Lite (Dual-Stack Lite). O provedor opera IPv6 nativo até o CPE do cliente; IPv4 é tunelado sobre IPv6 dentro da rede do provedor. Reduz o consumo de IPs públicos IPv4 sem abrir mão do suporte a serviços IPv4.
• NAT64 + DNS64. O gateway traduz pacotes IPv6 para IPv4, permitindo que hosts IPv6-only acessem servidores que só têm registro A (IPv4). O DNS64 sintetiza registros AAAA para domínios que só têm A.
• 464XLAT. Combina CLAT (no dispositivo, que faz NAT46) com PLAT (no provedor, que faz NAT64). Usado em redes móveis IPv6-only, como a TIM no Brasil implementou para parte da rede 5G.
• MAP-E / MAP-T. Mapeiam endereços IPv4 para IPv6 de forma determinística, sem estado no equipamento intermediário. Preferidos em implantações de ISP de grande escala.

Perguntas frequentes sobre IPv4 vs IPv6