IPV6 - IPV4

IPv6IPv6

Alejandro Francisco Ordóñez Huerta Alejandro Francisco Ordóñez Huerta

Protocolo TCP/IPProtocolo TCP/IP

INTRODUCCION:

• La fuerza motora de esta convergencia La fuerza motora de esta convergencia de información es Internet, cuyo de información es Internet, cuyo protocolo de comunicación de datos protocolo de comunicación de datos ((TCP/IP) es ahora el paradigma al cual TCP/IP) es ahora el paradigma al cual se deben adoptar los proveedores de se deben adoptar los proveedores de Tecnologías de Telecomunicación.Tecnologías de Telecomunicación.

INTRODUCCION: DEFICIENCIAS DE IPV4

Si bien IPv4 ha funcionado por décadas, sucesos como el rápido crecimiento de Internet (aproximadamente se estima que hubo 1,966,514,816 usuarios en julio de 2010), la tendencia hacia la convergencia de servicios en las redes de telecomunicaciones como 4G y las Redes de Nueva Generación, así como el paradigma de ofrecer interconexión no sólo entre personas, sino además entre dispositivos inteligentes y de bajo consumo (lo que en conjunto se denomina Internet de las cosas).

INTRODUCCION: DEFICIENCIAS DE IPV4Escasez de Direcciones

La longitud en bits de una dirección IPv4 es de 32, dando como resultado un espacio de direcciones ideal de 232 ó 4,294, 967,296 (~ 109) en total. En ese espacio de posibilidades, existen direcciones IP que están reservadas y no pueden ser utilizadas para identificar interfaces de red con el propósito de poder localizarlas globalmente, hecho que disminuye el espacio de direcciones adjudicadas o distribuidas y asignables (utilizables).

INTRODUCCION: HISTORIA DE IPV6

En la decada de 1992, Internet experimentó 2 problemas graves de crisis de direccionamiento:

• El agotamiento eventual del espacio de direcciones de red clase B IPv4 no asignadas• El rápido aumento del tamaño de las tablas de ruteo en los ruteadores principales de Internet..

Obligando al IETF (Internet Engineering Task Force) a generar nuevas solucionespara seguir proporcionandoun continuo e ininterrumpidocrecimiento.

INTRODUCCION: HISTORIA DE IPV6

INTRODUCCION: HISTORIA DE IPV6Enfoque del problema

• Redes Clase C son muy pequeñas (254 hosts).• La siguiente opción es la clase B, la cual es demasiado grande (65,534 hosts).

Alternativas a corto plazo: _ Subnetting

La división de subredes en 1985_VLSM (Variable Lenght Subnet Mask)

La división en subredes de longitud variable en 1987CIDR (Classless Inter Domain Routing)

El enrutamiento interdominio sin clase en 1993NAT (Network Address Traslation)

Las direcciones IP privadasLa traducción de direcciones de red

Alternativas a largo plazo: IPV6 340,283,366,920,938,463,374,607,431,768,211,456 hosts

INTRODUCCION: CARACTERISTICAS DE IPV6Aspectos mejorados de IPv6 con respecto a IPv4

Espacio de direcciones virtualmente infinito.

2128 ó 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,256 (~ 1038).

INTRODUCCION: CARACTERISTICAS DE IPV6Autoconfiguración de equipos

IPv6 está pensada para simplificar la configuración de nuevos hosts cuando se agregan a una red. Dado que tener esquemas de administración donde es necesario configurar manualmente todos los equipos dentro de una red (como sucedía con IPv4), es poco práctico cuanto más y más crece la red, pues su complejidad también aumenta; IPv6 ofrece soporte para dos mecanismos de autoconfiguración:

Por una parte, hereda el uso de DHCP (con DHCPv6) llamado autoconfiguración con estado o “Stateful”.

Y por la otra, los equipos de ruteo y switcheo con IPv6 habilitado y con la característica de autoconfiguración configurada, pueden autoconfigurar a los hosts de uno o varios segmentos, en la llamada autoconfiguración sin estado o “Stateless”. Adicionalmente, los equipos cliente o de usuario final, pueden configurarse a sí mismos utilizando tipos especiales de direcciones IPv6 de ámbitos distintos.

INTRODUCCION: CARACTERISTICAS DE IPV6Seguridad desde el diseño

IPv4 desde su diseño no fue pensado para ser seguro, sino para ofrecer una transmisión lo más eficaz posible en una red aislada y privada con alta pérdida de datos (utilizando algoritmos de mínimo esfuerzo), se ha hecho evidente que la seguridad representa una prioridad ya que la comunicación pasó de una red privada y aislada con unos cuantos cientos de nodos y de propósitos muy concretos, a una red de acceso público con millones de usuarios con diversos propósitos.

INTRODUCCION: CARACTERISTICAS DE IPV6Seguridad desde el diseño

Se han creado mecanismos para una comunicación más segura para IPv4 usando IPSec (IP Security), aunque en la primera versión su implementación no es parte del diseño del protocolo; en cambio para IPv6, desde su diseño se pensó en valerse de mecanismos de seguridad que permitan ofrecer alguno o varios de los servicios de seguridad asociados como autenticación, confidencialidad, integridad de los datos y del encabezado mismo.

INTRODUCCION: CARACTERISTICAS DE IPV6Calidad de Servicio (Qos).

En IPv4, todos los paquetes de informacion tienen la misma prioridad, de tal manera que que si alguien esta enviando video por la red y otras personas estan transfiriendo un archivo de datos, ambas aplicaciones compitenpor el mismo canal, de tal forma que probablemente los cuadros de videono lleguen en forma continua, con lo cual se tendrá un congelamiento ó al menos un deterioro en lacalidad de la imagen.

Durante mucho tiempo se ha pensado en cómo aprovechar de una manera más eficiente el ancho de banda disponible en una red de datos. En éste sentido, nuevos campos en el encabezado IP permiten a los dispositivos definir cómo manejar la “Calidad de Servicio” e identificar flujos de tráfico.


En IPV6, en cambio, se le puede dar prioridad al video, de ésta manera se garantiza que todos los cuadros lleguen a tiempo y sólo en los espacios que el video deje libre, se irán Transmitiendo los paquetes del archivo de datos.


En IPV6, en cambio, se le puede dar prioridad al video, de ésta manera se garantiza que todos los cuadros lleguen a tiempo y sólo en los espacios que el video deje libre, se irán Transmitiendo los paquetes del archivo de datos.

Durante mucho tiempo se ha pensado en cómo aprovechar de una manera más eficiente el ancho de banda disponible en una red de datos. En éste sentido, nuevos campos en el encabezado IP permiten a los dispositivos definir cómo manejar la “Calidad de Servicio” e identificar flujos de tráfico.

INTRODUCCION: CARACTERISTICAS DE IPV6Mecanismos de Transición.

Mecanismos de transición progresiva entre versiones de IP:Se han pensado en múltiples mecanismos que permitan una convivencia y posterior transición entre las versiones del IP. Se tienen a grandes rasgos tres conjuntos de mecanismos de transición: Capa IP dual, Encapsulamiento (Túneles) y Traducción de paquetes y direcciones.IPv6 incluye mecanismos de transición e interoperabilidad los cuales, están diseñados para que los usuarios adopten e implementen IPv6 paso a paso según se requiera y para proporcionar interoperabilidad entre hosts IPv4 e IPv6.

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: SINTAXIS DE DIRECCIONES

El tamaño de una dirección en IPv6 es de 128 bits (16 bytes), cuatro veces más larga que las direcciones de 32 bits (4 bytes) que se emplean para IPv4. Las direcciones IPv4 son representadas en forma decimal, los 32 bits de una dirección son divididos en cuatro campos separados por un punto (.), cada uno de ellos conformado por 8 bits representando así números decimales que van desde el 0 hasta el 255, por ejemplo, 192.168.18.57


Para IPv6, los 128 bits de las direcciones son divididos en 8 campos de 16 bits cada uno, separados por dos puntos (:) y representados en forma hexadecimal.

Por lo tanto, se tienen valores que van desde el 0x0000 hasta el 0xFFFF en cada segmento de 16 bits

HHHH HHHH HHHH HHHH HHHH HHHH HHHH HHHH

16 16 16 16 16 16 16 16 Los valores correspondientes a las H son hexadecimales. Por ejemplo: 2001:0000:0410:DEF5:FB00:ABDC:2367:98FD


Se deben considerar las siguientes reglas:

a)Es indistinto el uso de mayúsculas y minúsculas, es decir: :AB87: es igual a :ab87:

b) Los ceros que se encuentren en el extremo izquierdo de uno de los campos son opcionales. Por ejemplo::004D: se puede representar como :4D:

c) Los campos consecutivos de ceros son representados como ‘::’, por ejemplo: FEC3:0000:0000:0000:0000:0000:2AAF:FEA4 = FEC3::2AAF:FEA4

Es importante destacar que ésto sólo se puede hacer una vez en una dirección, ya que si se realiza en más de una ocasión es imposible determinar el número total de ceros que están siendo representados La tabla 2.1 muestra ejemplos de la representación de direcciones

.


Ejemplos de la representación de direcciones:

Representación completa Representación Simplificada

2001:0448:0001:006C:0000:0000:0000:0002 2001:448:1:6c::23ffe:0b00:0000:0000:0001:0000:0000:000a 3ffe:b00::1:0:0:a0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 ::10000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 ::

Tabla 2.1. Representación de direcciones en IPv6.


En algunos mecanismos de transición tales como los túneles automáticos, requieren del uso de direcciones IPv4, conformando con ellas una dirección IPv6 válida. Una dirección de este tipo es representada de manera distinta a las que se han comentado anteriormente, esto debido a que los primeros 6 campos de 16 bits son representados con valores hexadecimales mientras que, los 32 bits restantes de la dirección IPv6 son divididos en cuatro campos de 8 bits cada uno y representados en forma decimal, siguiendo la sintaxis de la dirección IPv4 utilizada, aunque al final se pueden usar en hexadecimal.

HHHH HHHH HHHH HHHH HHHH HHHH dd dd dd dd

16 16 16 16 16 16 32

Estructura de una dirección IPv6 con una dirección IPv4 incrustada.Los valores correspondientes a las H son hexadecimales y los correspondientes a las d son decimales.


Es importante considerar que existen mecanismos que representan de manera hexadecimal estos últimos valores correspondientes a los 32 bits de una dirección IPv4.

La tabla siguiente muestra un ejemplo de direcciones IPv6 con la dirección IPv4 132.248.204.49 incrustada, representada en ambas formas:

Representación completa Representación Simplificada

0000:0000:0000:0000:0000:0000:132.248.204.49 ::132.248.204.490000:0000:0000:0000:0000:0000:84F8:CC31 ::84f8:cc31

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: PREFIJOS DE FORMATO

Estos prefijos también son utilizados por la IANA (Internet Assigned Numbers Authority) para determinar el tipo de direcciones que se están utilizando. Lista de prefijos IPv6 asignados.

0000::/8 Reservado por la IETF RFC42910100::/8 Reservado por la IETF RFC42910200::/7 Reservado por la IETF RFC40480400::/6 Reservado por la IETF RFC42910800::/5 Reservado por la IETF RFC42911000::/4 Reservado por la IETF RFC42912000::/3 Unicast Globales RFC42914000::/3 Reservado por la IETF RFC42916000::/3 Reservado por la IETF RFC42918000::/3 Reservado por la IETF RFC4291

Muestra los diferentes tipos de direcciones con su prefijo asignado por la IANA (Internet Assigned Numbers Authority):Unicamente el 15% del espacio se utiliza, el 85% restante se reserva para uso futuro

A000::/3 Reservado por la IETF RFC4291C000::/3 Reservado por la IETF RFC4291E000::/4 Reservado por la IETF RFC4291F000::/5 Reservado por la IETF RFC4291F800::/6 Reservado por la IETF RFC4291FC00::/7 Única local Unicast RFC4193FE00::/9 Reservado por la IETF RFC4291FE80::/10 Enlace local Unicast RFC4291FEC0::/10 Reservado por la IETF RFC3879FF00::/8 Multicast RFC4291

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: TIPOS DE DIRECCIONES: unicast, anycast y multicast

A diferencia de lo que habitualmente se utiliza en las direcciones IPv4, dejan de existir las direcciones de tipo Broadcast.

Las direcciones IPv6 de todos los tipos son asignadas a interfaces, no a nodos, por lo tanto, cada interfaz puede utilizar diferentes direcciones IPv6 de manera simultánea. En esta nueva versión del protocolo existen tres tipos de direcciones:

Direcciones UnicastLas direcciones unicast son utilizadas para establecer una comunicación punto a punto entre dos nodos. Una dirección de este tipo identifica una interfaz dentro de la región de una red IPv6 sobre la que esta dirección es única, a este ámbito de acción se le denomina alcance (scope).

Existen varios tipos de direcciones unicast en IPv6 como por ejemplo:• Las direcciones de Enlace Local (Link-Local)• Las Únicas Locales (Unique-Local) y• Las Unicast Globales (Global Unicast).

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Unicast de Enlace Local (Link-local)

Se destinan cuentas a distintos propósitos como son la autoconfiguración de direcciones, el descubrimiento de vecinos y en redes donde no hay ruteadores; éste tipo de direcciones también son utilizadas para establecer redes temporales. Estas direcciones no deben de ser anunciadas por ninguno de los ruteadores hacia el exterior de la red.La estructura de una dirección de enlace local es:

fe80:0:0:0:<Interface ID> /101111 1110 1000 0000 : 0:0:0:0: <Interface ID>Los 64 restantes del identificador de la interfaz es configurado de forma automática por cada dispositivo.

Estructura de una dirección de enlace local

Dentro de las direcciones unicast existen dos subtipos que se denominan como direcciones de uso local debido a que no deben de ser propagadas por los ruteadores.Uno de esos tipos son las ya mencionadas direcciones de enlace local ,y también se consideran con este alcance a las direcciones únicas locales.Anteriormente se consideraba un tipo de direcciones llamadas locales de sitio (SiteLocal) identificadas por los 10 bits más significativos de la dirección con el valor 1111 1110 11 (prefijo FEC0::/10), los siguientes 38 bits puestos en cero, 16 bits para especificar las más de 65 mil subredes que se pueden asignar, y los últimos 64 bits para el identificador de la interfaz. Este esquema se puede observar en la figura 2.3.Figura 2.3. Estructura de una dirección de local de sitio.Las direcciones locales de sitio proveen un direccionamiento privado para el tráfico dentro de una red interna, y a diferencia de las direcciones de enlace local, no se configuran de manera automática, por lo tanto una dirección de este tipo puede ser duplicada dentro de una misma organización, añadiendo así complejidad y una serie de dificultades para las aplicaciones, ruteadores y administradores

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Unicast de Sitio Local (Site-local)

Proveen un direccionamiento privado para el tráfico dentro de una red interna, y a diferencia de las direcciones de enlace local, no se configuran de manera automática, por lo tanto una dirección de este tipo puede ser duplicada dentro de una misma organización, añadiendo así una serie de dificultades para las aplicaciones, ruteadores y administradores. Es por ello que las direcciones locales de sitio se encuentran obsoletas sin embargo, existen implementaciones de IPv6 que pueden seguir ocupando dichas direcciones. La estructura de una dirección de sitio local es:

fec0:0:0:0:<Interface ID> /101111 1110 1100 0000 : 0:0:0:0: <Interface ID>Los 38 bits restantes estan en cero y 16 para direccionar 65 K subredes del identificador de la interfaz es configurado de forma automática por cada dispositivo.

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Unicast Locales (Unique-local)

Para reemplazar las direcciones locales de sitio por un nuevo tipo de direcciones que se pueda utilizar para el direccionamiento privado de una organización, se definen las direcciones de tipo únicas locales. La estructura de esta dirección está compuesta por los primeros 7 bits fijados seguidos de una bandera Local (L) la cual, si tiene como valor 1 indica que el prefijo es localmente asignado, mientras que el valor 0 de esta bandera se encuentra reservado para usos futuros.

fcc0:0:0:0:<Interface ID> /71111 110L 1100 0000 : 0:0:0:0: <Interface ID>

Por consiguiente, una dirección única local que tenga la bandera L fijada en 1 tiene el prefijo FDC0::/8

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Unicast Locales (Unique-local)

Donde el identificador global (también llamado identificador único), de este tipo de direcciones, es generado de manera aleatoria utilizando un algoritmo específico para este propósito. Una organización puede tener prefijos únicos de 48 bits estáticamente asignados y con un alcance global a sus sitios pero estas direcciones no deben de ser ruteadas globalmente.

El siguiente campo de 16 bits determina las más de 65 mil subredes que se pueden configurar y por último se encuentra el identificador de la interfaz

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Unicast Globales (Global)

Las direcciones unicast globales son equivalentes a las direcciones IPv4 homologadas (públicas) ya que son utilizadas para la comunicación entre nodos en Internet y por lo tanto son globalmente ruteables y alcanzables. La estructura de este tipo de direcciones está conformada por una porción de red y otra porción para el cliente (host), ambas con un tamaño de 64 bits. La parte de red se puede dividir en dos campos: la topología pública y la topología de sitio. La primera de estas consta de 48 bits y se trata del prefijo asignado por el proveedor mientras que la segunda tiene un tamaño de 16 bits que son utilizados como el espacio para las posibles subredes,

2000:0:0:0:<Interface ID> /30010 0000 0000 0000 : 0:0:0:0: <Interface ID>

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Asignación Direcciones Unicast Globales (Global)

La responsabilidad de la gestión de los espacios de direcciones IPv6 se distribuye a nivel mundial de acuerdo con la siguiente estructura jerárquica.

IANA (Internet Assigned Numbers Authority)• RIR (Regional Internet Registry) • NIR (National Internet Registry) • LIR/ISP (Local Internet Registry)/(Internet Service Provider)• Organización y usuario final: Administración final de su bloque de direcciones, en cuanto a organizaciones usualmente se trata de una dirección /48 y el usuario final obtiene una /64 para comenzar a hacer uso de una dirección IPv6 globalmente alcanzable.

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Multicast

En esta nueva versión del protocolo el tráfico multicast opera básicamente de lamisma manera que lo hace en IPv4. Un nodo IPv6 puede ser escuchado al mismotiempo por múltiples equipos con direcciones de este tipo. Por esta razón se le considera un mecanismo de direccionamiento de uno a muchos.Las direcciones multicast tienen los primeros 8 bits con valor 1111 1111, por lo tanto, siempre comienza con el prefijo FF00::/8, el siguiente campo contiene una bandera de cuatro bits (0RPT) que caracteriza el tipo de distribución del multicast y el campo S indica los tipos de alcance (interfaz, enlace, etc.) que puede tener en la red.

ff00:0:0:0:<Interface ID> /81111 1111 0000 0000:0:0:0:0: <Interface ID>

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Multicast bien conocidas

Existen direcciones IPv6 de tipo multicast asignadas permanentemente por la IANA también llamadas “direcciones multicast bien conocidas”. Algunas de estas se enlistan a continuación:

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Direcciones Anycast

Por último, en cuanto a los tipos de direcciones IPv6 se refiere, las direcciones detipo anycast son asignadas a múltiples interfaces, un paquete enviado a una dirección anycast es entregado a una de las interfaces identificadas con esa dirección (la más cercana) basada en métricas de distancia. Estas direcciones son asignadas únicamente a los ruteadores y nunca se deben de utilizar como dirección origen de un datagrama o ser asignadas a algún cliente.Las direcciones anycast son utilizadas para el descubrimiento de servicios en una red, por ejemplo, para ayudar en la configuración de la puerta de enlace por defecto.

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Configuración Dual Stack Módem HG532e

DUAL STACK

DIRECCIONAMIENTO EN IPV6: Escenario Dual Stack

Capa IP dual (Dual-Stack):

Los ruteadores y hosts soportan IPv4 e IPv6 simultáneamente, de tal forma, que un nodo de capa dual IPv6-IPv4 incluye librerías del “resolver” capaces de trabajar con registros A y AAAA.Es importante mencionar, que cuando se pregunta al DNS en un nodo dual, el orden de las respuestas normalmente definirá la versión delprotocolo usado (IPv6 primero).

• Todas estas caracteristicas permiten el desarrollo de aplicaciones de gran utilidad en diversas areas como:–Bibliotecas digitales

–Educacion a distancia

–Sistemas de Informacion geografica.

–Prediccion del clima

Tendencias en IPV6

Tendencias en IPV6

• Todas estas caracteristicas permiten el desarrollo de aplicaciones de gran utilidad en diversas areas como:–Telemedicina

–Educacion a distancia

–Prediccion del clima

–Sistemas de informacion geografica.

–Bibliotecas digitales.

–Realidad virtual.

–Simulacion de procesos complejos.

Conclusiones

Internet esta cambiando la forma en la que trabajamos, nos divertimos, aprendemos y nos comunicamos. La vision a futuro es ser capaz de obtener un mayor acceso a cualquier informacion, desde cualquier parte, a cualquier hora con cualquier dispositivo; en este aspecto las fronteras geograficas y politicas no tendran sentido.

Conclusiones

Internet y su infraestructura IPv6 se vislumbra como una solucion de alta seguridad con bajos costos para los usuarios, aprovechando un eficiente uso del ancho de banda.

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Internet

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