ANÁLISIS DE LOS PROTOCOLOS RIPng E ICMPv6 EN UNA RED CON IPv6

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ANÁLISIS DE LOS PROTOCOLOS RIPng E ICMPv6 EN UNA RED

CON IPv6

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

PRESENTAN:

NESTOR SALVADOR MEZA AMARO

ALFREDO NAVA MARTÍNEZ

ASESORES:

ING. VICTOR FLORES GARCÍA

ING. MARCO ANTONIO CAMACHO GONZÁLEZ

Análisis de los protocolos

RIPng e ICMPv6 en una

ESTADO DEL ARTE

TCP/IP Para el mundo

Comercialización de las redes

Una organización para los estándares

NIC, InterNIC, IANA e ICANN

Capítulo 1: Modelos de Referencia

Conceptos de redes 3

1.1 Software

3

1.2 Hardware

3

1.3 Clasificación de las redes

4

1.3.1 Por su alcance

4

1.3.2 Por el tipo de conexión 5

1.4 Modelo OSI

5

1.5 Modelo TCP/IP

7

Capítulo 2: Protocolos de Internet

2.1 IPV4

13

2.1.1 Direccionamiento IP

14

2.1.2 Restricción en las direcciones IPv4

16

2.1.3 Subredes

17

2.2 IPV6

18

2.2.1 Formato

19

2.2.2 Cabecera

21

2.2.3 Direccionamiento

24

2.2.4 Representación de direcciones

26

2.2.5 Prefijo de direcciones

27

2.2.6 Tipos de prefijo y asignación

28

3.2 Versiones de RIP

37

3.3 Funcionamiento

37

3.3.1 Tipos de mensaje RIP

38

3.3.2 Algoritmo de Bellman-Ford distribuido

38

3.4 ICMP

39

3.4.1 Formatos de mensajes

39

3.4.2 Tipos de mensaje para ICMPv4

40

3.4.3 ICMPv6

41

Capítulo 4: Desarrollo

4.1 Elección de dispositivos a usar

47

4.2 Criterios para interconectar los dispositivos

49

4.2.1 Conexión Ethernet

49

4.2.2 Conexión física de una interfaz

50

4.2.3 Conexión de enlaces seriales

50

4.3 Programación de ruteadores

52

4.3.1 Configuración de dirección dinámica a host

56

4.4 Análisis de ICMPv6 en la red propuesta

58

4.5 Análisis de RIPng en la red propuesta

79

4.6 Diferencias entre IPv4 y IPv6

91

4.7 Diferencias entre ICMPv4 e ICMPv6

92

4.8 Funcionamiento de RIP en la red propuesta 96

Conclusiones

101

Apéndice 113

A. Cisco Paquet Tracer.

B. Formato de tramas

a. Ethernet II

b. IPv6

Desde tiempos remotos la humanidad ha sentido la necesidad de estar comunicado, por lo que surgieron medios tales como la hoguera, tambores, mensajeros. Sin embargo al crecer y evolucionar la civilización dichos medios se hacen insuficientes y surge la necesidad de crear nuevos medios de comunicación con lo cual surge el telégrafo, que fue un invento que revoluciono las comunicaciones, posteriormente éste le abrió la brecha al teléfono, y así conforme la civilización fue evolucionando con las tecnologías de comunicación, éstas tecnologías no solo se convirtieron en más complejas, sino, que también, tenían que cumplir la necesidad de comunicación requerida no solo a nivel local, sino también a una escala mundial.

La idea de una red de computadoras diseñada para que sea capaz de permitir la comunicación general, ha sido un objetivo deseado desde inicios de los 60 s cuando se comenzaron los primeros estudios acerca de formar una red lógica de comunicación. Una solución a esto fue el Protocolo de Internet v4. Sin embargo la evolución y el crecimiento de la demanda de estos servicios de datos, ha crecido exponencialmente. Y hace unos años se habló de la preocupación de que si seguíamos creciendo de esta manera, llegaría el día donde las direcciones IP se agotarían, pues el número de direcciones es finito. Entonces estancaríamos el crecimiento de Internet.

La solución para resolver este problema surgió en 1994 cuando IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet) definió IPv6 en el RFC 2460. La versión del Protocolo de Internet que estamos usando es la versión 4, y se ha desarrollado durante muchos años la nueva versión, que es la 6. IPv6 tiene direcciones de 128 bits, es decir 2^128 (del entorno de sextillones de direcciones). IPv6 no solo abre una gran brecha en el desarrollo de Internet, pues habrá más servicios que nos puedan brindar en un futuro.

En México el 6 de Julio del 2012, la empresa TELMEX es el único operador que ofrece comercialmente el protocolo IPv6.

La idea de una red de computadoras diseñada principalmente para permitir la comunicación general entre usuarios de varias computadoras ha sido una necesidad y un reto tecnológico durante los últimos años.

Las primeras implementaciones de una infraestructura de ese tipo apareció aproximadamente en los años 50 s, para ese entonces el método más utilizado para conectar computadoras se basaba principalmente en una computadora principal o computadora central, la cual consistía en permitir a sus terminales conectarse a través de largas líneas alquiladas.

En Octubre de 1962 la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa) formo un grupo informal de investigadores sobre ordenadores avanzados. Como parte del proyecto se instalaron 3 terminales de redes: una para el proyecto Multics en el MIT (Massachusetts Institute of Technology, Instituto Tecnológico de Massachusetts), otra para la System Development Corporation en Santa Monica y otra para el Proyecto Genie en la Universidad de California (Berkeley).

Tuvieron problemas con este proyecto, uno de los problemas principales estaba en interconectar diferentes redes físicas para formar una sola red lógica. Durante los años 60 se realizaron trabajos en el concepto de la comunicación de paquetes. Un paquete es un grupo de información que consta de los datos propiamente dichos y de información de control en la cual se incluye una ruta a seguir en la red hasta el destino del paquete. Se considera que Donald Davies (National Physical Laboratory), Paul Baran (Rand Corporation) y Leonard Kleinrock (MIT) lo inventaron simultáneamente.

TCP/IP para el mundo.

ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network, Red de Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada) fue una red creada aproximadamente en año 69 por Estados Unidos con un fin exclusivamente militar, ARPANET contaba en un inicio con solo 4 ordenadores ubicados en distintas universidades del país. Dos años después la red creció contando con 40 ordenadores y dicho crecimiento dejo obsoleto su sistema de comunicación. Entonces los investigadores Vinton Cerf y Robert E. Kahn crearon el protocolo TCP/IP, el cual es un protocolo que permite la interconexión de computadoras de diferentes tipos y con distintos sistemas operativos, TCP/IP se convirtió en un estándar de comunicaciones dentro de las redes y que actualmente se sigue utilizando.

Comercialización de las redes.

ofrecer servicios a las redes de investigación regional y dar un acceso alternativo a la red. El primer ISP de marcaje telefónico, world.std.com, se inauguró en 1989.

Al principio hubo una controversia muy grande en las universidades, porque, no aceptaban la idea del uso no educativo de sus redes. Pero eventualmente los ISP redujeron los costos suficientemente para que los estudiantes y otras escuelas pudieran participar en los nuevos campos de educación e investigación.

ARPANET para el año 1990 ya había sido superado y sustituido por nuevas tecnologías de red, por lo que el proyecto fue clausurado, tras la cual en 1994, NSFNet, actualmente ANSNET (Advanced Networks and Services, Redes y Servicios Avanzados) y tras permitir el acceso de organizaciones sin ánimo de lucro, perdió su posición como base fundamental de Internet. Ambos, el gobierno y los proveedores comerciales crearon sus propias infraestructuras e interconexiones.

Una organización para los estándares.

Aunque que Internet no está poseída ni controlada por una sola persona, compañía, grupo u organización. Se necesita algo de estandarización y control para el correcto funcionamiento de algo.

Y como el procedimiento de la publicación del RFC liberal provoco confusión en el proceso de estandarización de internet, lo que llevo a que 1986 fuera creada en Estados Unidos el IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet) que tiene por objetivo regular las propuestas y estándares de internet, conocidos como RFC

Los RFC (Request for Comments, Petición de Comentarios) son una serie de notas sobre propuestas y estándares de Internet, cada una de ellas individualmente es un documento cuyo contenido es una propuesta oficial para un nuevo protocolo de la red Internet, que se explica con todo detalle para que en caso de ser aceptado pueda ser implementado sin ambigüedades.

En 1992, se formó una sociedad profesional, la Internet Society (Sociedad de Internet), y la IETF se transfirió a una división de la primera, como un cuerpo de estándares internacionales independiente.

NIC, InterNIC, IANA e ICANN

Así como fue creciendo ARPANET, se comenzaron a asignar nombres como referencia de cada host y se distribuyó un archivo HOSTS.TXT desde la NIC a cada host de la red, pero a medida que la red se hizo mucho más grande, éste sistema era menos practico. Una solución técnica a éste problema fue el DNS (Domain Name System, Sistema de Nombres de Dominio), creado por Paul Mockapetris. La NIC manejó todos los servicios de registro, incluyendo los dominios de nivel superior .mil, .gov, .edu, .org, .net, .com y .us, la administración del servidor raíz y la asignación de los números de Internet, bajo un contrato del Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

Como la mayor parte del crecimiento de Internet venía de fuentes no militares, se decidió que el Departamento de Defensa ya no fundaría servicios de registro de dominios. En 1993 la National Science Foundation de los EE.UU., creó la InterNIC para tratar las localizaciones de las direcciones y el manejo de las bases de datos, y pasó el contrato a tres organizaciones. Los servicios de Registro los daría Network Solutions; los servicios de Directorios y Bases de Datos, AT&T; y los de Información, General Atomics.

Concepto de redes.

Se puede definir a una red como el conjunto de dispositivos informáticos (hardware y software) que interactúan entre sí. Las redes se pueden usar para compartir información, para centralizar soporte y administración.

De acuerdo con el modelo básico de comunicación para poder transmitir un mensaje se necesita, un emisor (que será aquel quién iniciara este proceso emitiendo un mensaje), un medio (es la forma en la cual se realizara este proceso de comunicación) y un receptor (que es aquella entidad que recibirá el mensaje enviado por el transmisor).

Llevando este modelo de básico de comunicaciones a nuestro contexto hay componentes básicos dentro de una red que operan, la hacen funcionar y que deben ser considerados para poder hablar de una red.

1.1 Software.

Es un componente lógico que ayuda a realizar tareas específicas dentro de un sistema informático.

Existen diferentes tipos de software, y se distinguen claramente en el tipo de tareas u operaciones que realizan. Los sistemas operativos, se encargan de realizar tareas globales dentro de un equipo de cómputo o servidor. Las aplicaciones de software, se dedican a resolver tareas específicas dentro del equipo de cómputo o servidor.

1.2 Hardware.

Son componentes físicos, dispositivos electrónicos, que al interconectarse entre sí hacen funcionar un equipo terminal.

1.3 Clasificación de las redes.

Una clasificación que se podría hacer de las redes podría ser la siguiente:

1.3.1 Por su alcance:

Aquí entrarían las redes que cubren una determinada área o localidad, como pueden ser las redes:

 PAN (Personal Area Network, Red de Área Personal): Se le denomina una red que

comunica dispositivos de la computadora cerca de una persona. Tiene una distancia de cobertura de unos pocos metros y es de uso personal.

 WPAN (Wireless Personal Area Network, Red Inalámbrica de Área Personal): Lo

único que la diferencia de la PAN es la parte inalámbrica.

 LAN (Local Area Network, Red de Área Local): Es una red que opera en áreas

pequeñas como puede ser un cuarto, un edificio, un autobús o un avión.

 WLAN (Wireless Local Area Network, Red Inalámbrica de Área Local):Es un sistema

de comunicación inalámbrico y es usado como alternativa de redes LAN.

 CAN (Campus Area Network, Red de Área de Campus):Como su nombre lo indica es

una red que interconecta a su vez a varias redes en un área geográfica delimitada como puede ser, una escuela, un hospital, un hotel.

 MAN (Metropolitan Area Network, Red de Área Metropolitana):La cobertura de ésta

red es más amplia pero limitada, utiliza medios como fibra óptica, satélites, y el mismo Internet.

 WAN (Wide Area Network, Red de Área Amplia):Es una red que geográficamente es

más extensa que una MAN, usa los mismos medios que la MAN.

 VLAN (Virtual LAN):Es una red virtual que se adopta a las necesidades de una oficina

1.3.2 Por el tipo de conexión:

 Medios guiados: Nos referimos a estos medios alámbricos que son capaces de

transportar señales electromagnéticas, con frecuencias altas. Ejemplos son: el cable coaxial, el cable de par trenzado, etc.

 Medios no guiados: Son medios inalámbricos en los cuales se emplea la

radiofrecuencia para unir diferentes estaciones de red. Ejemplos son: los infrarrojos, las microondas, etc.

1.4 Modelo OSI

OSI (Open Systems Interconnection, Interconexión de Sistemas Abiertos) es un sistema de referencia creado por la ISO (Organización Internacional para la Estandarización) que fue creado como un modelo descriptivo de cómo es la transmisión de los datos dentro de una red. Está compuesta por 7 capas como se muestra en la figura 1.1:

Aplicación Presentación

Sesión Transporte

Red Enlace de datos

Física

Figura 1.1 Capas del Modelo OSI

Capa Física

Capa de Enlace de Datos

Esta capa proporciona validez de extremo-extremo a los datos que están siendo transmitidos. Cuenta con una estructura de direcciones que se le aplica a los dispositivos que residen localmente en la misma red. Este direccionamiento es conocido como físico, pues usa las direcciones MAC para dicho direccionamiento.

Capa de red

Esta capa es la responsable de establecer la ruta que se usara entre dispositivos origen-destino que se ubican en redes geográficamente separadas. Existen protocolos que se encargan de esta tarea (los más importantes son RIP y OSPF). Usa una arquitectura de direccionamiento lógico (direcciones IP).

Capa de Transporte

Es una capa que se encarga de la integridad de la transmisión extremo-extremo, identificando los paquetes dañados o perdidos durante la transmisión. Una de las características principales es la re-secuencialización de los paquetes que llegan en orden aleatorio.

Capa de Sesión

Aquí se establece, mantiene y administra sesiones entre aplicaciones, por lo general en muchos protocolos las funciones realizadas por esta capa se integran a las funciones de la capa de transporte.

Capa de Presentación

Todos los sistemas computacionales usan el mismo esquema de codificación, esta capa permite la traducción entre esquemas de codificación que de otro modo serian incompatibles. En pocas palabras, traduce los bits (0 s y 1 s) a un lenguaje que podamos entender nosotros (ASCII).

Capa de Aplicación

1.5 Modelo TCP/IP

La principal ventaja del modelo TCP/IP radica en que fue diseñado para la interconexión de computadoras de diferentes tipos y que no necesariamente compartan el mismo sistema operativo.

TCP/IP es una colección de protocolos, que debe su nombre a dos protocolos que son los más importantes, el primero es el protocolo TCP que corresponde a la capa de transporte del modelo OSI el cual ofrece una transmisión confiable de datos ya que TCP es un protocolo con acuse de recibo, lo que quiere decir es que asegura que los datos recibidos correspondan con los que fueron enviados y que los paquetes sean reensamblados en el orden con el que fueron enviados, y el segundo es el protocolo IP que trabaja en la capa de enlace de red del modelo OSI, el cual permite que las aplicaciones puedan ejecutarse de manera transparente sobre redes interconectadas lo que da la ventaja de que las aplicaciones no necesitan conocer el hardware de cada red y por lo tanto las aplicaciones pueden ejecutarse sobre cualquier arquitectura de red.

TCP/IP es un protocolo que consta de las siguientes capas mostradas en la siguiente figura 1.2.

Aplicación Transporte

Internet Acceso a red

Figura 1.2 Capas del modelo TCP/IP

Capa de Acceso a Red

Capa de Internet

Cuando los dispositivos origen y destino estén conectados en diferentes redes, se ocupan mecanismos para que permitan a los datos atravesar múltiples redes interconectadas. Los protocolos utilizados en esta capa son IP, ICMP y ARP.

IP (Internet Protocol, Protocolo de Internet): Este protocolo se encarga de seleccionar la trayectoria que deben seguir los datagramas y también lleva a cabo tareas de fragmentación y reensamblado. Ya que IP nos es un protocolo orientado a conexión, no asegura la recuperación de errores, ni que los datos sean entregados a su destino.

ICMP (Internet Control Massage Protocol, Protocolo de Mensajes de Control de Internet): Es un protocolo que se usa para evaluar las condiciones de funcionamiento de los servicios IP. Es un protocolo que ayuda a supervisar la red, sin embargo el primordial objetivo de ICMP es el de proporcionar información de error y control.

ARP (Address Resolution Protocol, Protocolo de Resolución de Dirección): Este protocolo convierte direcciones IP en direcciones físicas de modo que puedan ser usadas por los manejadores. Si se encuentra la correspondencia entre la dirección IP y la dirección física se procede a la transmisión. Si no se genera una petición ARP que es difundida por toda la red de modo que si alguna computadora reconoce su dirección IP responde con su dirección física.

RARP (Reverse ARP): Este protocolo es utilizado cuando se produce un arranque inicial y las computadoras no conocen su dirección IP, si quieren saber su dirección envían un paquete con su propia dirección física el cual es recibido por un servidor RARP que busca en su tabla RARP la dirección IP correspondiente y responde un paquete a la computadora que solicito dicha información.

Capa de Transporte

Independientemente de la naturaleza de las aplicaciones que intercambian información, se requiere que la información se intercambie de forma fiable, para lo cual en esta capa se han implementado los siguientes protocolos.

TCP (Transmission Control Protocol, Protocolo de Control de Transmisión): ES un protocolo orientado a la conexión con acuse de recibo, y consta de tres fases:

2. Transferencia de datos: La unidad de datos que se utiliza es el segmento y se mide en octetos. Permite la recuperación de datos perdidos, erróneos o duplicados, y garantiza la secuencia de entrega, para lograr esto se añade a la cabecera del segmento un número de secuencia y un código de control.

3. La liberación de la conexión: Cuando la aplicación informa que ya no tiene más datos que transmitir, TCP finaliza la conexión en esa dirección, permitiendo que los datos circulen en el sentido contrario.

UDP (User Datagram Protocol, Protocolo de Datagrama de Usuario): Este es un protocolo de intercambio de datagramas poco fiable ya que permite él envió de datagramas a través de la red sin que previamente se haya establecido una conexión, ya que el propio datagrama incorpora suficiente información de direccionamiento en su cabecera. La desventaja de UDP es que no recibe confirmación de que el datagrama haya sido recibido.

Capa de Aplicación

Esta capa contiene toda la lógica necesaria para dar soporte a las diversas aplicaciones de los usuarios, se necesita un módulo específico para cada tipo de aplicación, algunos protocolos de aplicación y de servicios son:

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, Protocolo para la transferencia simple de correo electrónico): Este protocolo se encarga del envío y recepción de correo.

FTP (File Transfer Protocol, Protocolo de Transferencia de Archivos): Este protocolo permite el intercambio de archivos completos.

TELNET (Telecommunications Network, Red de Telecomunicaciones): Terminal virtual que permite acceso interactivo a servidores remotos.

NFS (Network File System, Sistema de Archivos de Red): Servicio que concentra los sistemas de archivos distribuidos.

IP es un protocolo de comunicación de datos utilizado en la capa 3 del modelo OSI. Sus funciones principales son:

 Indicar la trayectoria que deben de llevar los datagramas salientes.

 Realizar tareas de fragmentación y reensamblado, esto es necesario cuando los

datagramas tienen que atravesar diferentes tipos de redes, las cuales pueden tener diferentes MTU (Maximum Transfer Unit, Unidad Máxima de Transmisión). Debido a esto es necesario reconvertir los datagramas IP al formato requerido por cada una de las redes que va atravesando.

IP es un protocolo no fiable ya que no es capaz de controlar los datagramas que envía a través de la red, por lo que pueden perderse, llegar duplicados o desordenados. Para ello, estas opciones tendrán que ser consideradas por protocolos del nivel de transporte.

2.1 IPv4

IPv4 está definido oficialmente en el RFC 791. El protocolo IP se describe mejor mediante la referencia al formato del datagrama IP mostrado en la figura 2.1.

Bit: 0 4 8 16 18 31

Versión Tamaño

Cabecera

Tipo de Servicio Longitud Total

Identificador Flags Posición de

Fragmento

Tiempo de Vida Protocolo Suma de Control de Cabecera

Dirección IP de Origen Dirección IP de Destino

Opciones Relleno

Figura 2.1 Formato de datagrama IPv4

 Versión (4 bits): Indica el número de la versión del protocolo.

 Longitud de la cabecera Internet (IHL, Internet Header Length) (4 bits): Longitud de

la cabecera expresada en palabras de 32 bits. El valor mínimo es de 5 correspondiente a una longitud mínima de la cabecera de 20 octetos.

 Tipo de servicio (8 bits): Especifica los parámetros de fiabilidad, prioridad, retardo y

rendimiento.

 Longitud total (16 bits): Longitud total de datagramas en octetos.

 Identificador (16 bits): Es un número de secuencia que junto a la dirección de origen

y destino identifican de manera única un datagrama.

 Indicadores (3 bits): Solamente dos de estos bits están definidos. El bit de más

datos se utiliza para segmentación y reensamblado. Y el bit de no fragmentación prohíbe la fragmentación cuando es 1. Este bit es útil para saber si el destino es capaz de reensamblar fragmentos. Sin embargo si este bit vale 1 el datagrama se descartara si se excede el tamaño máximo de una red en la ruta. Por lo que cuando 5 x 32

este bit vale 1 se aconseja utilizar encaminamiento por la fuente para evitar redes con tamaños de paquete máximos pequeños.

 Desplazamiento del fragmento (13 bits): indica el lugar donde se sitúa el fragmento

dentro del datagrama original, medido en unidades de 64 bits. Esto implica que todos los fragmentos excepto el último contienen un campo de datos con una longitud de múltiplos de 64 bits.

 Tiempo de vida (8bits): Específica cuanto tiempo en segundos se le permite a un

datagrama permanecer en la red. Cada dispositivo de encaminamiento que procesa el datagrama debe disminuir este campo al menos una unidad, de forma que el tiempo de vida es de alguna forma similar a una cuanta de saltos.

 Suma de comprobación de la cabecera (16 bits): Es un código de detección de

errores aplicado solamente a la cabecera ya que algunos campos pueden cambiar durante el viaje, este valor se verifica y se recalcula en cada dispositivo de encaminamiento.

 Dirección de origen (32 bits): codificada para permitir una asignación variable de bits

para especificar la red y el sistema final conectado a la red especificada.

 Dirección de destino (32 bits): codificada para permitir una asignación variable de

bits para especificar la red y el sistema final conectado a la red especificada.

 Opciones (variable): contiene las opciones solicitadas por el usuario que envía los

datos.

 Relleno (variable): Se usa para asegurar que la cabecera del datagrama tiene una

longitud múltiplo de 32 bits.

 Datos (variable): El campo de datos debe tener una longitud múltiplo de 8 bits. La

máxima longitud de un datagrama (campo de datos más cabecera) es de 65535 octetos.

2.1.1 Direccionamiento IP

La dirección esta codificada para permitir una asignación variable de bits para especificar la red y el computador. Este esquema de codificación proporciona un esquema de flexibilidad para asignar direcciones a los computadores y permite una mezcla de tamaños de red en un conjunto de redes.

Una dirección IP está compuesta de 4 bytes (32 bits), y está dividida en dos partes, los bits más significativos identifican una red y los demás bits especifican un nodo perteneciente a dicha red. Estos 32 bits de dirección IP se escriben como cuatro números decimales en el rango de 0 a 255, separados por un punto, uno para cada byte de dirección. Como se muestra a continuación:

Para poder aprovechar de manera más eficiente el direccionamiento IP y ajustar el tamaño de las redes a las necesidades individuales de cada entidad, el InterNIC clasifico 5 clases de direccionamiento cuya diferencia entre ellas es el número de computadoras que tendrá la red y estas son Clase A, Clase B, Clase C, Clase D, Clase E.

La clase a la que pertenece una dirección IP define a cuantos de los 32 bits deberán ser interpretados como dirección de la red y cuantos como dirección de nodo.

 Clase A R.N.N.N 8 bits red 24 bits nodo  Clase B R.R.N.N 16 bits red 16 bits nodo  Clase C R.R.R.N 24 bits red 8 bits nodo

Los bits más significativos de la porción de red, determinan la clase de dirección como se muestra a continuación en la tabla 2.1:

Clase Primer Octeto

A 0XXXXXXX

B 10XXXXXX

C 110XXXXX

Tabla 2.1 Bits más significativos de las clases de redes.

Redes Clase A

En este tipo de redes el primer bit como se mostró en la tabla 2.1 es 0 y los siguientes 7 bits determinan el número de red, los siguientes 24 bits determinan el número de nodo, de modo que el direccionamiento de la clase A debe tener un rango de 1.0.0.0 a 126.x.x.x, la primera y la última dirección están reservadas (es decir 0.x.x.x y 127.x.x.x). Lo que quiere decir que hay un total de 126 redes clase A y el número de direcciones por red es 16,777,214 esto es 2 a la 24 menos 2, esto es porque la primera y la última dirección de cada host están reservadas 0.0.0 y 255.255.255.

Redes Clase B

Redes Clase C

En una red clase C los primeros tres bits son 110 y los siguientes 21 bits identifican la red y los ultimo 8 bits identifican el nodo. De este modo el direccionamiento de la clase C incluyen los números en un rango que va desde 192.0.1.0 hasta 223.255.254.x, la primera y la última dirección están reservadas (es decir 192.0.0.x y 223.255.255.x) lo que permite un total de 2,097,150 redes clase C con un total de 254 direcciones de host, la primera y la última dirección están reservadas.

En la tabla 2.2 se muestra las clases de direcciones IP y el rango de cada una de ellas.

Clase Rango de la dirección

A 1.0.0.0 - 126.X.X.X

B 128.1.0.0 - 191.254.X.X

C 192.0.1.0 - 223.255.254.X

Tabla 2.2 Rango de clases de direcciones IP.

2.1.2 Restricción en las direcciones IPv4

Las direcciones de nodo deben ser diferente a la primera dirección de cada clase ya que esta permite hacer referencia a la red. La última dirección de nodo se reserva para broadcast, que es una dirección que sirve para direccionar un mensaje a todas las máquinas de la red. Sin embargo en ocasiones es necesario dividir una red grande en varias pequeñas.

Para logar esto se recurre al uso de subredes, que son una extensión de la dirección de red. Para hacer esta extensión se utiliza la marcara de red, constituida de 32 bits, cuya mascara de red se construye de la siguiente forma:

1 binario en posiciones de dirección de red. 0 binario en posiciones de dirección de nodo.

En la tabla 2.3 se muestran las marcaras de red por default de las clases de redes.

Clase Dirección Marcara

A R.N.N.N 255.0.0.0

B R.R.N.N 255.255.0.0

C R.R.R.N 255.255.255.0

Tabla 2.3 Mascaras de red.

La operación AND lógico es: 0&0=0 0&1=0 1&0=0 1&1=1

2.1.3 Subredes

En la realidad, no se ponen en la red 16 millones de host para una red de clase A o 65 mil host en una red clase B. Lo que comúnmente se hace es dividir este tipo de redes en subredes. Para poder dividir una red en subredes se utilizan una parte de los bits que identifican al host, para denotar un número de subred. De este modo la identificación total de un host queda definida por el número de red, el número de subred y el número de host.

Ahora la cantidad de bits que se utilizan para la subred indica el número de subredes en los que se dividirá la red original, cuyo número está dado por 2 elevado a la cantidad de bits utilizados para la subred. Por ejemplo si se toman 3 bits, el número de subredes será 8.

En IPv4 las redes pueden ser identificadas por la base de la dirección y una máscara de subred. Por ejemplo una red clase C con dirección 200.48.26.0 y con lo dicho anteriormente este red dispone de 254 distintas direcciones y como no está dividida dicha red en subredes, la máscara default es 255.255.255.0 o lo que sería equivalente 200.48.26.0/24, ahora si se quiere dividir esta red en 8 subredes se tendrían que tomar tres bits de los bits que corresponden a los bits que identifican el host y ahora la máscara de subred seria /27 o en binario seria 11111111.11111111.11111111.11100000 o en decimal 255.255.255.224. Cada subred tendrá direcciones posibles, pero solo tendrá direcciones asignables a los host, puesto que la primera dirección identifica la subred y la última dirección de cada subred se reserva para el broadcast. En la tabla 2.4 se muestran las direcciones de las subredes con su máscara del ejemplo dado. Y como se observara cada red tendrá 30 direcciones asignables a host.

Dirección de Subred en Binario Dirección de Subred en Decimal

11001000.00110000.00011010.00000000/27 200.48.26.0/27 11001000.00110000.00011010.00100000/27 200.48.26.32/27 11001000.00110000.00011010.01000000/27 200.48.26.64/27 11001000.00110000.00011010.01100000/27 200.48.26.96/27 11001000.00110000.00011010.10000000/27 200.48.26.129/27 11001000.00110000.00011010.10100000/27 200.48.26.161/27 11001000.00110000.00011010.11000000/27 200.48.26.193/27 11001000.00110000.00011010.11100000/27 200.48.26.224/27

2.2 IPv6

Durante décadas, la piedra angular de TCP/IP ha sido IPv4, en 1995 el IETF emitió una especificación para la siguiente generación de IP, denominada IPnG (Internet Protocol Next Generation, Protocolo de Internet de Próxima Generación). Para 1996 esta especificación se convirtió en un estándar conocido como IPv6.

Este nuevo protocolo IP ofrece numerosas mejoras sobre IPv4, y está diseñado para dar acomodo a las mayores velocidades de las redes actuales, así como a la mezcla de flujos de datos, incluyendo gráficos y video. Sin embargo, la principal impulsora para el desarrollo de este nuevo protocolo es la necesidad de más direcciones. Ya que hay un crecimiento exponencial de Internet y las redes privadas conectadas a Internet, la longitud de las direcciones IPv4 es insuficiente para satisfacer la necesidad de direcciones. Para lograr satisfacer esta necesidad el tamaño de la dirección IPv6 aumentara de 32 a 128 bits.

Al final se espera que todas las instalaciones que utilicen TCP/IP migren desde IPv4 a IPv6, sin embargo se prevé que este proceso durara varios años.

Entre las mejoras que IPv6 tiene sobre IPv4 están:

 Un espacio de direcciones ampliado: IPv6 como ya se mencionó utiliza direcciones

de 128 bits en lugar de las direcciones de 32 bits de IPv4. Lo que proporciona un incremento del espacio de direcciones por un factor de 2^128.

 Un mecanismo de opciones mejorado: las opciones de IPv6 se encuentran en

cabeceras opcionales separadas situadas entre la cabecera de IPv6 y la cabecera de transporte. Como la mayoría de las cabeceras opcionales no son analizadas por ningún dispositivo de encaminamiento, esto simplifica y acelera el procesamiento que realiza un dispositivo de encaminamiento sobre los paquetes IPv6 en comparación con los datagramas IPv4.

 Direcciones de autoconfiguración: esta propiedad proporciona una asignación

dinámica de direcciones IPv6.

 Aumento de la flexibilidad en el direccionamiento: IPv6 maneja el concepto de una

dirección monodistribución (anycast), mediante el cual es paquete solo se entrega a un nodo seleccionado de entre un conjunto de nodos.

 Facilidad para asignación de recursos: en lugar del campo tipo de servicio (Especifica

2.2.1 Formato de IPv6

Una unidad de datos del protocolo IPv6 (conocida como paquete) tiene el formato general que se ve en la figura 2.2:

40 octetos 0 o mas

Cabecera IPv6 Cabecera de extensión . . . Cabecera de extensión PDU del nivel de transporte

Figura 2.2 Formato general de PDU IPv6.

La única cabecera que se requiere se denomina simplemente como la cabecera IPv6. La cual tiene una longitud fija de 40 octetos, comparados con los 20 octetos de la parte obligatoria de la cabecera IPv4. Se han definido las siguientes cabeceras de extensión:

 Cabecera de opciones salto a salto: Define opciones especiales que requieren un

procesamiento en cada salto.

 Cabecera de enrutamiento: Proporciona un encaminamiento ampliado, similar al

encaminamiento de por la fuente IPv4.

 Cabecera de fragmentación: Contiene información de fragmentación y

reensamblado.

 Cabecera de autenticación: Proporciona la autenticación e integridad del paquete.

 Cabecera de carga de seguridad encapsulada: Proporciona seguridad.

 Cabecera de las opciones para el destino: Contiene información opcional para que

sea examinada en el nodo destino.

El protocolo IPv6 recomienda que, cuando se usen varias cabeceras, estas aparezcan en el siguiente orden:

1. Cabecera IPv6, esta es de carácter obligatorio, siempre debe de aparecer primero. 2. Cabecera de las opciones salto a salto.

3. Cabecera de las opciones para el destino: para opciones a procesar por el primer destino que aparezca en el campo de dirección destino de IPv6 y por los destinos subsecuentes indicados en la cabecera de encaminamiento.

4. Cabecera de encaminamiento. 5. Cabecera de fragmentación. 6. Cabecera de autenticación.

7. Cabecera de carga de seguridad encapsulada.

La figura 2.3 muestra un ejemplo de un paquete IPv6 que incluye un ejemplar de cada cabecera excepto aquellas relacionadas con la seguridad. Obsérvese que cada cabecera contiene el campo cabecera siguiente, el cual indica el tipo de cabecera que tiene a continuación. Si la cabecera es de extensión, entonces el campo cabecera siguiente indica el identificador del tipo de esa cabecera. En caso contrario este campo contiene el identificador del protocolo de la capa superior que está usando IPv6 (normalmente un protocolo de la capa de transporte), utilizando los mismos valores del campo protocolo IPv4. En este ejemplo el protocolo de la capa superior es TCP, por lo tanto los datos de la capa superior transportados por el paquete IPv6 consta de una cabecera TCP seguido por un bloque de datos de aplicación.

Octetos

Cabecera IPv6 40

Cabecera de opciones salto a salto

Variable

Cabecera de encaminamiento

Variable

Cabecera de fragmentación

8

Cabecera de las opciones para el destino

Variable

Cabecera TCP

20 (parte variable opcional)

Datos de aplicación

Variable

Figura 2.3 Paquete IPv6 con las cabeceras de extensión.

2.2.2 Cabecera IPv6

La cabecera IPv6 tiene una longitud fija de 40 octetos, y consta de los siguientes campos. Como se muestran en la figura 2.4

Bit: 0 4 12 16 24 31

Versión Clase de trafico Etiqueta de flujo

Longitud de carga útil Cabecera siguiente Límite de saltos

Dirección de origen

Dirección de destino

Figura 2.4 Formato de cabecera IPv6.

 Versión (4bits): número de versión de IP, el valor es 6.

 Prioridad o Clase de Trafico (8 bits): Disponible para su uso por el nodo de origen y

los dispositivos de encaminamiento para identificar y distinguir entre clases o prioridades de paquete IPv6.

 Etiqueta de flujo (20 bits): Este campo puede ser utilizado por un computador para

indicar a los dispositivos de encaminamiento que aquellos paquetes que están etiquetados reciban un tratamiento especial.

 Longitud de la carga útil (16 bits): Longitud en octetos del resto del paquete IPv6,

tras la cabecera. Representa la longitud de todas las cabeceras de extensión más la PDU del nivel de nivel de transporte.

 Cabecera siguiente (8 bits): Identifica el tipo de cabecera que sigue de la cabecera

principal IPv6; será o se tratara de una cabecera de extensión o de una cabecera de nivel superior como por ejemplo TCP o UDP.

 Límite de saltos (8 bits): Indica el número de saltos restantes o permitidos para este

paquete. El límite de saltos lo fija la fuente a algún valor máximo deseado, y se reducen en 1 por cada nodo que reenvía el paquete. El paquete es descartado si el Limite de saltos se hace cero.

 Dirección origen (128 bits): Es la dirección de quien origina el paquete.

 Dirección destino (128 bits): Es la dirección del destinatario a quien debe de llegarle

el paquete. Puede ser que este no sea el destinatario deseado si está presente en la cabecera de encaminamiento.

Aunque la cabecera IPv6 es más grande que la parte obligatoria de la cabecera IPv4 (40 octetos frente a 20 octetos), contiene menos campos (8 frente a 12). Así, lo que resulta en que los ruteadores realizan menos procedimiento por cada paquete, lo que debería incrementar la velocidad de encaminamiento o agiliza la velocidad de encaminamiento.

Clase de Tráfico

El campo clase de trafico de 8 bits permite al sistema de origen identificar las características de la gestión de tráfico deseadas para un paquete, en relación a otros paquetes emitidos por la misma fuente. El RFC 2466 ofrece las siguientes directrices:

 La interfaz de servicio de IPv6 debe permitir a los protocolos de niveles superiores

suministrar el valor del campo Clase de Tráfico.

 Los nodos que permitan un uso específico del campo de clase de tráfico se les

permite cambiar el valor de bits en los paquetes que ellos originan, reenvían o reciben, de acuerdo a como se requiera para ese uso específico.

 Un protocolo de alto nivel no puede suponer que el valor de los bits de la clase de

tráfico de un paquete recibido son los mismos que envió el sistema de origen.

Etiqueta de Flujo

El estándar IPv6 define un flujo como una secuencia de paquetes enviados desde un origen particular a un destino particular (monodistribución o multidistribución) y para el que el origen desea un trato especial por parte de los dispositivos ruteadores. Un flujo se identifica de forma univoca mediante la combinación de una Dirección de Origen, una Dirección Destino, y una Etiqueta de Flujo de 20 bits distinta de cero. Así, todos los paquetes que van a formar parte del mismo flujo tienen asignada por el origen la misma etiqueta de flujo.

Desde el punto de vista del sistema de origen, el flujo es normalmente una secuencia de paquetes que se generan por una única aplicación en el origen y tienen los mismos requisitos del servicio de transferencia. Un flujo puede estar compuesto de una única conexión TCP o incluso de varias; un ejemplo de este último caso es una aplicación de transferencia de ficheros. Una aplicación puede generar un solo flujo o múltiples flujos. Un ejemplo de este seria una conferencia multimedia, que puede tener un flujo para el sonido y otro para la ventana gráfica, cada uno de ellos con diferentes requisitos de transmisión en términos de razón de datos, retardo y variación de retardo.

contabilidad de paquetes transmitidos y de seguridad. El ruteador puede tratar los paquetes de diferentes flujos en forma diversa, incluyendo la asignación de diferentes tamaños de memoria temporal, dando diferente precedencia en términos de reenvió y solicitando de las redes diferentes calidades de servicio.

Ninguna etiqueta de flujo tiene un significado especial; en consecuencia, el tratamiento especial que se ha de dar al flujo de paquetes se debe declarar de alguna forma, por ejemplo, un origen podría negociar o solicitar a los ruteadores un determinado tratamiento de forma anticipada por medio de un protocolo de control, o en el momento de la transmisión, mediante información colocada en alguna de las cabeceras de extensión del paquete, como puede ser en cabecera de opciones salto a salto. Un ejemplo del trato especial que se podría solicitar esta algún tipo de calidad de servicio distinta a la usada, o algún tipo de servicio en tiempo real.

En principio, todos los requisitos de un usuario para un flujo particular se podrían definir en una cabecera de extensión e incluirla en todos los paquetes. Si se desea dejar abierto el concepto de flujo de modo que incluya una gran variedad de requisitos, este enfoque de diseño podría tener como resultado cabeceras de paquetes muy largas. Por lo que IPv6 adoptado la etiqueta de flujo, en la cual se definen los requisitos de flujo antes del inicio del flujo, y en la que se asigna una etiqueta de flujo única a cada flujo.

Las siguientes reglas se aplican a las etiquetas de flujo.

1. Las maquinas o ruteadores que no soportan la etiqueta de flujo deben poner a cero este campo cuando originan un paquete, no cambiar el campo cuando reenvían el paquete e ignoran el campo cuando reciben un paquete.

2. Todos los paquetes producidos en un origen dado con la misma etiqueta de flujo distinta de cero deben tener la misma dirección destino, dirección origen, el mismo contenido de la cabecera de opciones salto a salto (si la cabecera se encuentra presente). La intención es que un ruteador pueda decidir cómo encaminar y procesar el paquete simplemente buscando la etiqueta de flujo en una tabla y sin examinar la cabecera completa.

3. El origen asigna una etiqueta de flujo a un flujo. Las nuevas etiquetas de flujo deben

elegirse de forma pseudo-aleatoria y uniformemente en el rango de1 a2 1, y

Este punto requiere alguna aclaración adicional. El dispositivo de encaminamiento debe mantener, presumiblemente en algún tipo de tabla, la información sobre las características de cada flujo activado que puede pasar por él. Para que sea capaz de reenviar los paquetes eficiente y rápidamente, la búsqueda en la tabla ha de ser eficiente. Una alternativa consiste en tener una tabla con 2 (en torno a un millón) de entradas, una para cada posible

etiqueta de flujo; esto impone una sobrecarga innecesaria relacionada con la memoria en el ruteador. Otra alternativa consiste en tener una entrada en la tabla por cada flujo activo, incluir la etiqueta de flujo en cada entrada, y exigir al ruteador que examine toda la tabla cada vez que se encuentre un paquete. Esto impone una sobrecarga de procesamiento innecesaria en el ruteador. En lugar de esto, la mayoría de los ruteadores utilizan probablemente algún tipo de tabla hash. Con este enfoque, se utiliza una tabla de tamaño moderado, y cada entrada de un flujo se asocia a la tabla aplicando una función hash a la etiqueta de flujo. Esta función podría utilizar simplemente los bits de menor peso (pongamos 8 o 10) de la etiqueta de flujo, o podría realizar algún calculo simple sobre los 20 bits de la etiqueta de flujo. En cualquier caso, la eficiencia de este enfoque depende normalmente de que las etiquetas de flujo estén uniformemente distribuidas dentro de su rango de valores. De ahí el requisito número 3 de la lista anterior.

2.2.3 Direccionamiento IPv6

IPv6 proporciona una un esquema de direcciones de 128 bits. Estas direcciones se asignan a interfaces individuales en nodos, no a los propios nodos (en IPv6, un nodo es cualquier dispositivo que implemente IPv6; esto incluye máquinas y ruteadores). Una sola interface puede tener múltiples direcciones de unienvío punto a punto únicas. Se puede usar cualquiera de las direcciones de unienvío asociadas a la interface de un nodo para identificar de forma unívoca dicho nodo.

La combinación de direcciones largas y direcciones múltiples por interface permite una eficiencia mejorada con respecto a IPv4. En IPv4, las direcciones no tienen, en general una estructura que ayude al encaminamiento, y por tanto, los ruteadores pueden necesitar gestionar una tabla muy grande de rutas de encaminamiento. El encabezado de ruteo de IPv6 permite agregar de manera arbitraria información sobre direccionamiento en cada paquete.

Las direcciones IPv6 son indicadores de 128 bits para interfaces o grupos de interfaces. Esto es equivalente a elevar al cuadrado dos veces el espacio de direcciones IPv4.

IPv6 admite tres tipos de direcciones:

 Unienvío (unicast): IPv6 reconoce tres tipos principales. Una dirección unicast es un

direcciones basadas en proveedores (provider-based), direcciones de uso local del sitio (site-local-use) y direcciones de uso local del enlace (link-local-use).

 Envió a cualquiera (anycast): Es un tipo de dirección la cual es un indicador (un

simple valor) asignado a más de una interface. El conjunto de interfaces de una direcciona anycast, comúnmente pertenece a más de una computadora. Cuando un paquete se envía a una dirección anycast, el protocolo de ruteo usado en ese momento, envía el paquete a la interface más cercana identificada por esa dirección. La interface más cercana es determinada por la medida de distancia del protocolo de ruteo.

 Multienvío (multicast): El formato de la dirección permite la posibilidad de trillones

de códigos de grupos de multicast. Una dirección de multicast es un identificador para un conjunto de interfaces que comúnmente pertenecen a diferentes nodos. Cada grupo de multicast identifica dos o más recipientes de paquetes. Y una sola dirección de multicast particular puede ser confinada a un solo sistema, restringida dentro de un sitio específico, asociada con un enlace de red particular o distribuida mundialmente.

Cuando un paquete es enviado a una dirección multicast, el protocolo envía el paquete a todas las interfaces indicadas por la dirección. La dirección multicast de IPv6 reemplaza a la dirección broadcast como se usa en IPv4.

Reglas del direccionamiento

Como ya fue mencionado todos los tipos de direcciones IPv6 se asignan a interfaces y no a nodos. Cada interface pertenece a un solo nodo. Esto quiere decir que se puede identificar un nodo por su dirección unicast de su interface. Ya que una dirección unicast IPv6 hace referencia a una única interface. Una sola interface puede tener múltiples direcciones IPv6 de cualquier tipo de direcciones de IPv6. La excepción a esta regla es:

Una sola dirección unicast puede asignarse a varias interfaces físicas mediante las siguientes condiciones:

a) Cuando es necesario compartir carga sobre varias interfaces físicas.

Los ruteadores point-to-point no necesitan direcciones si no son origen o destino de datagramas IPv6.

2.2.4 Representación de direcciones IPv6

La dirección IPv6 de 128 bits utiliza un método diferente al de IPv4 para representar la dirección. Existen tres formas de representar la dirección IPv6.

1. La forma predilecta es la dirección IPv6 completa en valores hexadecimales. Como está definido en la RFC 1884. La forma preferida es X:X:X:X:X:X:X:X, donde X representa los valores hexadecimales de cada componente de 16 bits de la dirección. Por ejemplo una dirección IPv6 podría tener la siguiente forma:

FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210

Los dos puntos separan cada sección y los cuatro números hexadecimales representan cada sección de 16 bits. En algunas ocasiones una sección de 16 bits está formada principalmente por ceros en un campo individual, pero debe existir al menos un número de representación de una dirección, como se ve en el ejemplo siguiente:

1080:0:0:0:8:800:200C:417A

2. La manera reducida sustituye las cadenas de ceros con una sintaxis especial, la cual utiliza dos puntos dobles (::), para indicar múltiples grupos de ceros de 16 bits. Y el doble dos puntos se puede utilizar una sola vez por dirección.

1080:0:0:0:8:800:200C:417A

La anterior dirección queda reducida a:

1080::8:800:200C:417A

Dirección Representa Puede representarse como

1080:0:0:0:8:800:200C:417A Dirección Unicast 1080::8:800:200C:417A

FF01:0:0:0:0:0:0:43 Dirección Multicast FF01::43

0:0:0:0:0:0:0:1 Dirección Loopback ::1

0:0:0:0:0:0:0:0 Dirección no

especificada

::

Tabla 2.5 Simplificación de ceros de direcciones IPv6.

3. También es conveniente usar la forma combinada para ambientes de nodos combinados de IPv4 e IPv6. Esta forma se puede representar de la siguiente forma X:X:X:X:D:D:D:D. donde X representa los valores de los seis componentes hexadecimales de más alto orden en la dirección y las letras D representan el valor estándar de la representación decimal de los últimos cuatro componentes de 8 bits de la dirección, en la tabla 2.6 se muestra la representación combinada.

Dirección combinada Forma compuesta

0:0:0:0:0:0:13.1.68.3 ::13.1.68.3

0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38

Tabla 2.6 Representación combinada IPv6.

2.2.5 Prefijo de dirección IPv6

Así como en IPv4, IPv6 puede tener un prefijo de dirección. La representación de un prefijo de dirección IPv6 es bastante similar a la forma en que los prefijos IPv4 se escriben. Un prefijo de dirección IPV6 tiene la siguiente forma:

direccion-ipv6/longitud-prefijo

Donde:

 direccion-ipv6: es una dirección IPv6 expresada en cualquiera de las notaciones anteriormente mencionadas.

 longitud-prefijo:nos indica por medio de un valor decimal cuantos de los bits más significativos, representan el prefijo de la dirección.

A continuación se muestra un prefijo valido de 60 bits 12AB00000000CD30, convertido a su equivalente en IPv6 por medio del compilador de direcciones direccion-ipv6/longitud-prefijo .

12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 12AB::CD30::/60

12AB:0:0:CD30/60

En la tabla 2.7 se muestran las representaciones inválidas para el mismo prefijo de 60 bits.

Prefijo de dirección ilegal

Razón

12AB::CD30/60 Se pueden omitir los primeros ceros, pero no los últimos,

dentro de cualquier porción de 16 bits de la dirección

12AB::CD30/60 Las direcciones a la izquierda de /, se expanden a

12AB:0000:0000:0000:0000:0000:0000:CD30

12AB::CD3/60 Las direcciones a la izquierda de /, se expanden a

12AB:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0CD3

Tabla 2.7 Representaciones inválidas para prefijo.

La dirección de un nodo y el prefijo de subred se pueden combinar y expresar como se muestra a continuación.

Dirección de nodo 12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF

Numero de subred del nodo 12AB:0:0:CD30/60

Dirección combinada y abreviada 12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF/60

2.2.6 Tipos de dirección y asignación

Los primeros bits de una dirección IPv6 indican el tipo específico de la dirección. El campo de longitud variable comprende estos primeros bits y es llamado Prefijo de Formato (FP: Formato Perfil).En la tabla 2.8 se muestra la asignación principal de estos prefijos.

Asignación Prefijo (Binario) Fracción de espacio de dirección

Reservado 0000 0000 1/256

No asignado 0000 0001 1/256

Reservado para asignación

NSAP (Network Service

Access Point)

Reservado para asignación

IPX (Internetwork Packet

Exchange)

0000 010 1/128

No asignado 0000 011 1/128

No asignado 0000 1 1/32

No asignado 1 1/16

No asignado 1 1/8

Dirección Unicast 10 1/8

Provider-based no asignada 11 1/8

Reservada para dirección

Unicast Geographic-based 100 1/8

No asignada 101 1/8

No asignada 110 1/8

No asignada 1110 1/16

No asignada 1111 0 1/32

No asignada 1111 10 1/64

No asignada 1111 110 1/128

No asignada 1111 1110 0 1/512

Dirección Link-Local-Use 1111 1110 10 1/1024

Dirección Site-Local Use 1111 1110 11 1/1024

Dirección Multicast 1111 1111 1/256

Tabla 2.8 Asignación de prefijos.

La direcciónloopback,dirección IPv6 con IPv4 integrada y la dirección no especificada, se especifican fuera del espacio de del FP 0000 0000. El 15% de espacio de direcciones inicialmente es asignada para soportar la asignación directa de las direcciones de proveedor, dirección de uso local y direcciones multicast.

Como se pudo observar en la tabla existen espacios de dirección reservados para NSAP (Network Service Access Point, Punto de Acceso al Servicio de Red), IPX (Internetwork Packet Exchange, Intercambio de Paquetes entre Redes) y direcciones no asignadas para uso futuro. Como podría ser la expansión de usos existentes y la introducción de nuevos usos como por ejemplo localidades separadas e identificadoras.

El valor del octeto de mayor orden de la dirección diferencia una direcciónunicastde una

2.2.7 Subredes IPv6

En principio la creación de subredes en IPv6 no es muy distinto de lo que era en IPv4, pero hay que tener presente algunos puntos:

1. Cada carácter de la dirección IPv6 representa un nibble (4 bits). Dado que 0xF es 1111 en binario, es fácil caer en la rutina de IPv4 y olvidar que 0x11 es en realidad 0001 0001.

2. Cada parte de la dirección IPv6 representa 16 bits.

3. Una vez convertida la dirección IPv6 a binario nada cambia. Es fácil perderse en semejante cantidad de bits pero la matemática es toda igual. Cada bit de subred es uno menos de host.

Establecimiento de reglas

En la práctica es muy común recibir al menos un prefijo de /48 de un Proveedor de Servicios de Internet. Lo que nos deja 2^80 bits para manipular. Que son muchos más bits de los que tiene el espacio de direccionamiento IPv4.

De acuerdo a la RFC 4291, el prefijo más pequeño recomendado es /64. Con tantas direcciones no hay la misma necesidad de conservación de las direcciones como lo era en IPv4. La única excepción a esta regla es la recomendación de ARIN de usar /128 en direcciones de retorno (loopback).

Lo que nos deja un bloque de dígitos hexadecimales, o 16 bits para crear subredes.

Definición del ID del sitio

Para permitir una correcta agregación y sumarización de direcciones, se deben definir IDs de sitio que se puedan usar en cada ubicación.

Como se subdividiría esta porción depende principalmente de las necesidades del negocio, pero la forma más simple es utilizando los límites de nibble. Lo cual nos proporciona las siguientes opciones:

 Opción 1: 4 sitios y 4 subsitios (en cada sitio), 4096 subredes (en cada subsitio):

primeros dos bits para sitios, otros dos bits para subsitios y los últimos 12 bits para subredes.

 Opción 2: 16 sitios y 16 subsitios (en cada sitio), 256 subredes (en cada subsitio):

primeros 4 bits para sitios, otros 4 bits para subsitios y los últimos 8 bits para subredes.

 Opción 3: 16 sitios y 256 subsitios (en cada sitio) y 16 subredes (en cada subsitio):

primeros 4 bits para sitios, otros 8 bits para subsitios y los últimos 4 bits para subredes.

En la figura 2.5 se muestra en cómo quedaría la subdivisión:

2001:db8:1234:0000::/64

Hexadecimal

Binario

00000000 0000 0000 Opción 1

000000000000 0000 Opción 2

00000000 00000000 Opción 3

Sitio Subsitio Subred

Ejemplo de estudio IPv6

Tenemos una compañía mediana con oficinas y centros de datos a través de un país. Como parte de la planificación a largo plazo hemos aplicado direcciones IPv6 y nuestro ISP nos asignó el prefijo 2001.bd8:1234:0000::/48. Ahora para asignar este prefijo a en nuestra organización hemos decidido usar la Opción 2, la cual nos brinda 16 sitios, 16 subsitios y 256 subredes por sitios. También se ha decidido que un sitio será una región geográfica del país y que un subsitio será una ciudad dentro de la región particular.

Direcciones de sitio:

Sitio 0: 2001:bd8:1234:0000::/52

Sitio 1: 2001:bd8:1234:1000::/52

Sitio 2: 2001:bd8:1234:2000::/52

Sitio 3: 2001:bd8:1234:3000::/52

Sitio 4: 2001:bd8:1234:4000::/52

Sitio 5: 2001:bd8:1234:5000::/52

Sitio 6: 2001:bd8:1234:6000::/52

Sitio 7: 2001:bd8:1234:7000::/52

Sitio 8: 2001:bd8:1234:8000::/52

Sitio 9: 2001:bd8:1234:9000::/52

Sitio 10: 2001:bd8:1234:a000::/52

Sitio 11: 2001:bd8:1234:b000::/52

Sitio 12: 2001:bd8:1234:c000::/52

Sitio 13: 2001:bd8:1234:d000::/52

Sitio 14: 2001:bd8:1234:e000::/52

Sitio 15: 2001:bd8:1234:f000::/52

Como se puede observar estas direcciones son /52 ya que usamos 48 bits del proveedor y otros 4 bits para identificar el sitio.

Direcciones de Subsitio:

Sitio 0: 2001:bd8:1234:0000::/52

Subsitio 0: 2001:bd8:1234:0000::/56

Subsitio 1: 2001:bd8:1234:0100::/56

Subsitio 2: 2001:bd8:1234:0200::/56

Subsitio 3: 2001:bd8:1234:0300::/56

Subsitio 12: 2001:bd8:1234:0c00::/56

Subsitio 13: 2001:bd8:1234:0d00::/56

Subsitio 14: 2001:bd8:1234:0e00::/56

Subsitio 15: 2001:bd8:1234:0f00::/56

Sitio 1: 2001:bd8:1234:1000::/52

Sitio 2: 2001:bd8:1234:2000::/52

Sitio 3: 2001:bd8:1234:3000::/52

Sitio 4: 2001:bd8:1234:4000::/52

. . .

Sitio 12: 2001:bd8:1234:c000::/52

Sitio 13: 2001:bd8:1234:d000::/52

Sitio 14: 2001:bd8:1234:e000::/52

Subsitio 0: 2001:bd8:1234:e000::/56

Subsitio 1: 2001:bd8:1234:e100::/56

Subsitio 2: 2001:bd8:1234:e200::/56

Subsitio 3: 2001:bd8:1234:e300::/56

Subsitio 4: 2001:bd8:1234:e400::/56

. . .

Subsitio 12: 2001:bd8:1234:ec00::/56

Subsitio 13: 2001:bd8:1234:ed00::/56

Subsitio 14: 2001:bd8:1234:ee00::/56

Subsitio 15: 2001:bd8:1234:ef00::/56

Sitio 15: 2001:bd8:1234:f000::/52

Direcciones de Subred

A cada subsitio podemos ahora asignar nuestras subredes. Por ejemplo:

Firewall Externo: 2001:bd8:1234:ef00::/64

Servidores Web: 2001:bd8:1234:ef01::/64

. . .

Servidores de Correo:2001:bd8:1234:ef0d::/64 . . .

Red Administrativa: 2001:bd8:1234:efed::/64

C

APÍTULO 3

|

RIP

ng e

3.1 RIP

RIP (Routing Information Protocol, Protocolo de Información de Encaminamiento), es un protocolo de enrutamiento vector-distancia. Pese a ser uno de los protocolos de enrutamiento más longevos, RIP no está en extinción, al contrario actualmente hay una nueva versión de RIP para IPv6 llamado RIPng (próxima generación).

3.2 Versiones de RIP

Existen 3 versiones del protocolo RIP:

La primera versión RIPv1: La describe en el RFC 1058, es un protocolo de ruteo con direcciones IP con clase. Esto hace que todas las redes tengan el mismo tamaño. No genera ningún mecanismo de autentificación (No envían información de la máscara de subred en las actualizaciones, sólo envían el número de red). Utiliza UDP para enviar sus mensajes atreves del puerto 520, y se utiliza el número de saltos como métrica para la selección de rutas (15 máximos), después de este salto se descarta el paquete.

RIPv2: Está definido en el RFC 1723 y 4822. Los principales cambios que distinguen a la v1 con la v2 son: que es un protocolo de enrutamiento sin clase. Es simple pero ideal para redes homogéneas más pequeñas, en las actualizaciones de enrutamiento se envía la máscara de subred, informa a sus vecinos de los cambios en la topología periódicamente, soporta autenticación utilizando uno de los siguientes mecanismos: no autentificación, autentificación mediante contraseña, autentificación mediante contraseña codificada mediante MD5 y por defecto RIP v1 recibe y acepta actualizaciones de RIP v2, pero RIP v2 no acepta actualizaciones de RIP v1.

RIPng: se describe en el RFC 2080. Sus principales diferencias con RIPv2 son: Soporte para redes IPv6. RIPv2 permite agregar etiquetas arbitrarias a los ruteadores, RIPng no lo permite. Mientras que RIPv2 soporta la autenticación de actualizaciones de RIPv1, RIPng no lo hace. RIpv2 codifica el siguiente salto en cada entrada de ruta, RIPng requiere codificación específica del siguiente salto para un set de entradas de ruta.

3.3 Funcionamiento.

Cuando la métrica de un destino alcanza el valor de 16 se considera como infinito y el paquete es descartado. Las rutas tienen un tiempo de vida de 180 segundos. Si pasado este tiempo, no se han recibido mensajes que confirmen que esa ruta está activa, se borra. Estos 180 segundos, corresponden a 6 intercambios de información.

3.3.1 Tipos de Mensajes de RIP

RIP tiene 2 tipos de mensajes:

Petición: Enviados por algún enrutador recientemente iniciado que solicita información de

los enrutadores vecinos.

Respuesta: mensajes con la actualización de las tablas de enrutamiento. Existen tres tipos:  Mensajes ordinarios: Se envían cada 30 segundos. Para indicar que el enlace y la ruta

siguen activos.

 Mensajes enviados como respuesta a mensajes de petición.

 Mensajes enviados cuando cambia algún coste. Se envía toda la tabla de ruteo.

3.3.2 Algoritmo Bellman-Ford Distribuido

La ecuación es esencialmente la misma. En esencia, el algoritmo de ruteo utilizado en RIP es una versión distribuida del algoritmo del algoritmo de Bellman-Ford, y es el algoritmo original de ruteo en la red de conmutación de paquetes ARPANET, predecesora de la actual Internet.

Puede ayudar a clarificar la naturaleza del algoritmo de Bellman-Ford distribuido, consideramos una versión síncrona del algoritmo. Supongamos que cada nodo comienza con la asignación que se muestra en la ecuación 3.5.

� , = { _∞, _{� �� �} á _�� � � � Ecuación 3.5

Después, todos los ruteadores intercambian simultáneamente sus vectores distancia y calculan la ecuación 3.6.

� , = _{∈ �⌊� , + ( , � )⌋}í

Cuando el cálculo finaliza, vuelven a intercambiar sus vectores distancia y calculan la ecuación anterior. Cada iteración es equivalente a una iteración del paso 2 del algoritmo de Bellman-Ford (incrementando h en 1) ejecutado en paralelo para cada nodo del grafo. Considerando un nodo s, después de la primera iteración está enterado de todas las rutas de longitud más corta con una distancia de cómo máximo un salto; después de la segunda iteración están enterado de todas las rutas de longitud más corta con una distancia de cómo máximo dos saltos, y así sucesivamente, hasta que se encuentren las rutas de longitud más corta desde s.

3.4 ICMP

ICMP (Internet Control Message Protocol, Protocolo de Mensajes de Control de Internet) es un protocolo empleado por los ruteadores y por los hosts (clientes, servidores, etc.) para comunicar la información de control o de error de la red, crearon ICMP como mecanismo de informe de errores y/o situaciones anómalas en la red. Una consideración a tener en cuenta es que ICMP informa de errores, pero no los corrige. Los mensajes ICMP requieren dos niveles de encapsulación como se aprecia en la figura 3.3 ICMP es transmitido en el interior de datagramas IP, estructuras que viajan en la trama de cada red física:

Figura 3.3 Niveles de encapsulacion que requiere ICMP.

3.4.1 Formatos de los mensajes de ICMP

3.4.2 Tipos de mensajes que usa ICMPv4

En la tabla 3.4 se muestra los tipos de mensajes que se utilizan en ICMPv4.

Mensaje ICMP Tipo

Respuesta de Eco 0 Destino inaccesible 3 Disminución de origen 4

Redirección 5

Solicitud de Eco 8 Tiempo excedido para un datagrama 11 Problema de parámetros de un datagrama 12 Solicitud de timestamp 13 Respuesta de timestamp 14 Solicitud de información 15 Respuesta de información 16 Solicitud de mascara de dirección 17 Respuesta de mascara de dirección 18

Tabla 3.4 Tipos de mensajes ICMPv4

Mensajes echo y echo replay.

Pi g utiliza u e saje de petició de echo tipo 8 para e viar u datagra a a su desti atario y espera el retor o de u e saje echo reply tipo 0 del desti atario. De este

modo, es capaz de evaluar tiempos de respuesta promedios. Dispone de varias opciones, entre las que cabe destacar la posibilidad de modificar el tamaño del paquete enviado, el registro de ruta, y el control del número de paquetes enviados.

La respuesta que Ping proporcionada en pantalla corresponde a una serie de líneas donde se indica el tiempo de respuesta del echo ICMP y el número de secuencia. Después de ejecutar el comando, queda reflejado el número de paquetes perdidos, los tiempos mínimos, máximos y medios de respuesta (ida y vuelta). Nos permitirá conocer la tasa de error de un enlace así como la velocidad real de transmisión de forma experimental.

Mensajes de destino inalcanzable.