INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
ESTUDIO COMPARATIVO, DE IPv4 e IPv6
T E S I S
PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
P R E S E N T A
HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ LUIS ÁNGEL
MUÑOZ IBARRA ERICK RODRIGO
PÉREZ GARFIAS HORACIO
ASESORES:
ING. CRUZ MARTÍNEZ FERNANDO
ING. ROMERO ZUÑIGA MARÍA ISABEL
Agradecimientos
Hernández Hernández Luis Ángel.
Me gustaría que estas líneas sirvan para expresar mi más sincero agradecimiento a todas las personas que estuvieron detrás de todo esto y gracias a su apoyo hoy puedo lograr este objetivo en mi vida
En especial un sincero y profundo agradecimiento a mis padres por haber hecho posible todo esto, ya que gracias a su apoyo incondicional, comprensión y dedicación a mi persona, han logrado que yo cumpla este gran logro, uno de los más importantes que tendré en mi vida.
También extiendo un agradecimiento a nuestro asesor el profesor Fernando Cruz Martínez por las asesorías, enseñanzas y por todo el tiempo que dedicó para la elaboración de este documento y por la confianza que depositó en nosotros durante todo este tiempo en la elaboración de este proyecto.
Y por último y no menos importante agradezco a mis compañeros de tesis por todo su apoyo y amistad, ya que significo mucho para lograr esto, espero que todo esto sea el principio de algo mucho mejor en nuestras vidas social, personal y laboral.
A todos muchas Gracias.
Muñoz Ibarra Erick Rodrigo.
Agradezco a mis padres David Muñoz y Sofía Ibarra, por haberme dado la vida, por su apoyo en todo sentido, por el gran esfuerzo y los sacrificios que hacían día con día para que yo tuviera la oportunidad de llegar hasta donde estoy.
Un agradecimiento muy especial a mi mujer, Patricia Polo por apoyarme siempre, por todos sus consejos, por acompañarme en esas desveladas de estudio, por estar conmigo a pesar de las adversidades y sobre todo por darme a mi hija Briseida que es la alegría de mi vida.
Dedicatoria
Dedico el presente trabajo a mi preciosa hija Briseida, quien es mi inspiración y mi fortaleza, una sonrisa suya ilumina mi mundo y me da las fuerzas necesarias para luchar y conseguir mis metas, siempre serás el motor que me impulse a seguir adelante.
Pérez Garfias Horacio.
Quiero agradecer y dedicarles profundamente éste logro a mis padres, Georgina Garfias y Horacio Pérez, ya que sin ellos no hubiera sido posible que lo obtuviera, gracias por todo su apoyo y paciencia hacia mí, que en algún momento fue difícil para ustedes poder lidiar con mi rebeldía pero lograron hacerme entender el valor de estudio. Gracias por todo, los amo mucho!
A mis hermanos Georgina y Ricardo, por apoyarme en las situaciones malas y buenas pero sobre todo por no dejarme caer es esos momentos tan difíciles de nuestras vidas, muchas gracias y los quiero muchísimo!
A toda la familia, Garfias y Sánchez, a mis abuelos, tíos, primos y sobrinos que pertenecen a esta increíble familia por recibir su gran apoyo, ánimos y consejos, no quisiera dejar a nadie fuera pero somos muchísimos!
A mis compañeros de tesis, ya que fue muy difícil el camino para llegar pero al fin lo logramos, gracias por todo chavos y espero que la amistad perdure por siempre.
A nuestro asesor de tesis, Fernando, por la paciencia y confianza que nos otorgó en las difíciles situaciones por las que pasamos para terminar este gran logro. Gracias por su apoyo Ingeniero.
Índice
Introducción
Capítulo 1. Antecedentes……… 10
1.1 El Agotamiento de las direcciones IPv4………. 12
1.2 Situación actual global de IPv6………... 15
1.3 Situación en Latino América……….. 23
1.4 Situación en México……… 27
1.5 Características de IPv6 y mejoras respecto a IPv4………... 30
1.6 Consecuencias al no desplegar IPv6……… 34
Capítulo 2 Marco teórico, detalles técnicos de IPv6……… 35
2.1 Encabezado del paquete IPv6………... 35
2.2 Direccionamiento IPv6……… 40
2.2.1 Prefijo de direcciones IPv6………. 40
2.2.2 Tipos de direcciones en IPv6……….. 42
2.2.2.1 Direcciones Unicast………. 43
2.2.2.2 Direcciones Multicast……….. 47
2.2.2.3 Direcciones Anycast……… 50
2.2.3 Subnetting en IPv6……….. 51
2.3 Mecanismos para asignar direccionamiento IPv6 en hosts………. 56
2.3.1 Autoconfiguración sin estado……….. 56
2.3.2 DHCP sin estado (Stateless)……… 60
2.3.3 DHCP con estado (Stateful)………. 60
2.4 Enrutamiento IPv6………... 61
2.4.1 Enrutamiento estático IPv6 ………... 61
2.4.2 Enrutamiento dinámico IPv6………... 62
2.4.2.1 Routing Information Protocol Next Generation (RIPng)………. 63
2.4.2.2 Open Shortest Path First para IPv6 (OSPFv3)……….. 64
2.4.2.3 Integrated System to Integrated System (IS-IS) ……….. 65
2.4.2.4 Border Gateway Protocol para IPv6 (BGPv6)……….. 65
2.5.1 Doble Pila……… 66
2.5.2 Túneles………. 68
2.5.3 Traducción………... 74
Capítulo 3. Diseño de una red de área local con direccionamiento IPv6……… 75
3.1 Topología física………... 75
3.2 Topología Lógica……….... 78
3.2.1 Direccionamiento IPv4……….. 78
3.2.2 Direccionamiento IPv6………... 82
3.2.2.1 Implementación de direccionamiento IPv6 en dispositivos intermediarios.. 83
3.2.2.2 Implementación de direccionamiento IPv6 en dispositivos finales…... 84
3.2.2.3 Enrutamiento IPv6………... 84
Capítulo 4 Simulación de la red………... 87
4.1 Configuración de la red……….. 87
4.1.1 Configuración del equipo principal (Core)………. 87
4.1.2 Configuración de equipos de distribución (Edificios)……… 89
4.1.3 Configuración de los equipos de acceso (Host)……….. 92
4.1.4 Configuración de Hosts………... 95
4.2 Configuración de servicios en la red………... 97
4.2.1 Servidor DNS………... 97
4.2.2 Servidor de MAIL……… 99
4.3 Verificación de conectividad………... 102
4.4 Detección y Solución de errores……….. 105
4.5 Memoria Técnica………. 105
Conclusiones……… 108
Bibliografía……….. 109
Anexos………. 110
Objetivo
Justificación
Introducción
IPv6 ha sido el nombre con el que se ha bautizado a la nueva versión del protocolo Internet (IP). Se trata de la definición de un nuevo protocolo de red destinado a sustituir a la actual versión IP, la cuatro. ¿Por qué se necesita un nuevo protocolo de red? La respuesta es muy simple, cuando IPv4 fue estandarizado, hace unos quince años, nadie podía imaginar que se convertiría en lo que es hoy: una arquitectura de amplitud mundial, con un número de usuarios superior al centenar de millones y que crece de forma exponencial.
Aquella primera Internet fundada, sobre todo, con fines experimentales, científicos, técnicos y, por supuesto, con objetivos militares, no se parece en nada a la actual. El interés de hacer esta transición es el simple hecho que en el mundo ya no hay más direcciones IPv4 disponibles, causando un estancamiento en la expansión e innovación de la red de internet, con el protocolo IPv6 se busca ampliar la red pero sobre todo mejorar la calidad.
Esta nueva versión del Protocolo de internet sustituirá progresivamente a IPv4, ya que brinda mejores características, entre las que destacan: espacio de direcciones prácticamente infinito, posibilidad de autoconfiguración de hosts, eficaz soporte para seguridad, computación móvil, calidad de servicio, transporte de tráfico multimedia en tiempo real y aplicaciones Anycast y Multicast y por supuesto la posibilidad de transición gradual de IPv4 a IPv6, etc.
El presente trabajo describe de forma técnica y detallada el protocolo IPv6 y brinda los elementos necesarios para implantar una red con el nuevo protocolo sin tener que dejar a un lado a su antecesor IPv4, puesto que hay que mantener todas las infraestructuras que actualmente funcionan con este.
El objetivo principal de este proyecto es implantar una red utilizando los protocolos IPv4 e IPv6 en una
misma red, llamada “Red de doble pila”, así como mostrar el uso de un túnel para hacer una transición de IPv4 a IPv6.
En el marco teórico se explica la historia que ha tenido el protocolo IP en las redes, también se considera una reseña de la pila de protocolos TCP/IP para conocer más sobre su desarrollo y su modelo a capas, abarca información estadística acerca del despliegue que ha tenido IPv6 en el mundo desde sus inicios hasta la actualidad y se describen las principales mejoras respecto a IPv4.
En el capítulo tres se realiza una propuesta de una red, tomando como base el modelo de diseño de redes en capas de Cisco, que igual es recomendado por muchos otros fabricantes. Se propone el direccionamiento IPv6 de la red y se eligen dispositivos de redes genéricos que cumplan ciertas características para ser integrados en cada punto de la red jerárquica propuesta.
Capítulo 1. Antecedentes
Internet está basado en un conjunto de protocolos de red que permite la transmisión de datos entre computadoras. Este conjunto de protocolos está definido en el modelo TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron dos de los primeros en definirse, y que son los más utilizados de la familia. Existen tantos protocolos en este conjunto que llegan a ser más de 1000 diferentes, entre ellos se encuentra el popular HTTP (HyperText Transfer Protocol ), que es el que se utiliza para acceder a las páginas web, además de otros como el ARP (Address Resolution Protocol) para la resolución de direcciones, el FTP (File Transfer Protocol) para transferencia de archivos, y el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) y el POP (Post Office Protocol) para correo electrónico, TELNET para acceder a equipos remotos, entre otros.
Este documento se centra únicamente en el Protocolo de Internet (Internet Protocol, IP), su función principal es el direccionamiento lógico de cada equipo conectado a la red y establecer la conectividad bidireccional entre origen y destino en una comunicación. (Para más información acerca del funcionamiento de Internet y los modelos de red, ver anexo 1).
Desde sus inicios, Internet está basado en la versión 4 de dicho protocolo “IPv4”. Este protocolo se
diseñó prácticamente como un experimento sin pensar en un despliegue ni siquiera cercano al actual, utilizando direcciones de 32 bits, con lo cual permite direccionar de forma única un máximo de 232 dispositivos.
Una gran parte de este espacio de direcciones está destinado por El Grupo de Trabajo de ingeniería en Internet (Internet Engineering Task Force, IETF, la organización responsable de la estandarización de los protocolos de Internet), para diversos servicios, como funciones de la red (Multicast o Multidifusión) y direcciones privadas (validas solo en el interior de las redes, pero no en internet y que pueden ser utilizadas repetidamente por múltiples organizaciones).
Para Diciembre de 1998 el IETF público su RFC1 2460 “Internet Protocol, Version 6 IPv6 Specification”, y tiempo después a Autoridad para la asignación de números de Internet (Internet
Assigned Numbers Authority, IANA) anuncio el agotamiento de direcciones IPv4 e insistió a los usuarios a realizar una transición de IPv4 por la versión más reciente de IP en su versión 6 conocida también como Internet de nueva generación.
Desde esa fecha no se ha conseguido en estos quince años un despliegue realmente masivo de IPv6, pese a los grandes avances que se han logrado en tecnología de telecomunicaciones tales como la masificación de los medios inalámbricos y los equipos móviles, aunado al descenso de los precios de dispositivos de conexión y el aumento del rendimiento de microchips, lo cual hecho que sea totalmente factible implementar nuevos y mejores protocolos de comunicaciones como es el caso de IPv6.
Como solución inmediata y transitoria para permitir el continuo crecimiento de Internet, se crea el mecanismo NAT (Network Address Translation o Traducción de Direcciones de Red) que en definitiva permite que cada red conectada a Internet bien sea un usuario residencial o una organización de cualquier tipo, utilice una única dirección IPv4 pública en su punto de conexión a Internet y un número determinado y limitado de direcciones privadas en la parte interna de dicha red. Para ello es necesario realizar una traducción de esas múltiples direcciones internas a la única dirección IPv4 pública disponible, lo que conlleva a la pérdida del paquete básico de Internet, la conectividad extremo-a-extremo, con grandes consecuencias para el desarrollo de la red.
La idea de seguir utilizando NAT como único mecanismo ante el agotamiento de direcciones IPv4 se ha ido desvaneciendo, en la medida que se ha ido viendo la enorme cantidad de dispositivos que necesitarán, en mediano plazo, sus propias direcciones IP para conectarse a Internet. Aún en el caso de una utilización más óptima de las direcciones IPv4, las más de 4 mil millones de direcciones que el protocolo IPv4 permite, no serán suficientes. NAT ha permitido, hasta el momento el crecimiento de Internet, pero conlleva la pérdida de conectividad extremo-a-extremo (cliente a cliente), haciendo más complejo y costoso el desarrollo de dichos servicios y aplicaciones y por tanto impidiendo la innovación en la Red. Internet ya no solo se trata de conectar algunas computadoras, sino cientos, miles o millones de aparatos de todo tipo, incluso no manejados por personas, sino por otras máquinas.
El nuevo protocolo IPv6 utiliza direcciones de 128 bits diferencia de 32 que emplea IPv4, y por tanto permite un total de 2128direcciones únicas, aproximadamente 340 billones de billones de billones (sextillones) de direcciones, lo que hace que la cantidad de direcciones de IPv4 parezca insignificante.
Con este mayor espacio de direcciones se restablece el paradigma de la conectividad extremo-a-extremo y al mismo tiempo ofrece una variedad de ventajas en términos de estabilidad, flexibilidad y simplicidad en la administración de las redes. También es probable que la era IPv6 genere una nueva ola de innovación en las aplicaciones y las ofertas de servicios ya que, termina con la necesidad de direcciones compartidas.
IPv6 se está implementando lentamente en redes y coexistirá con IPv4 por muchos años en esta transición. Si bien el trabajo técnico relacionado con el protocolo, en gran medida se ha completado, lo que resta mayoritariamente en el despliegue en las redes de los proveedores de servicios de internet (ISPs).
1.1 El Agotamiento de las direcciones IPv4
En los inicios de Internet, se utilizaron métodos de distribución poco eficientes, como la asignación por clases, mediante los cuales se asignaron grandes bloques de direcciones a cualquier persona o entidad que las solicitaba sin mayores justificaciones, esto ha generado que actualmente muchas organizaciones posean un gran número de direcciones que no se encuentran utilizadas.
En recientes años, la distribución del espacio de direcciones IP se mejoró y sigue el esquema jerárquico descrito en el RFC 2050. La responsabilidad de la administración del espacio de direcciones de IP está distribuida globalmente de acuerdo con la estructura jerárquica que se muestra en la Figura 1.1.
Registro de Internet Regional (RIR)
Los Registros Regionales de Internet (RIRs) son establecidos y autorizados por las comunidades regionales respectivas, y reconocidos por el IANA para servir y representar grandes regiones geográficas. El rol principal de los RIRs es administrar y distribuir los recursos de Internet dentro de las respectivas regiones. Existen cinco RIRs los cuales son:
ARIN: American Registry for Internet Numbers, para Norte América.
RIPE NCC: Réseaux IP Europens Network Cordination Centre, para Europa, Medio Oriente y
Asia Central.
APNIC:Asia-Pacific Network Information Centre, para Asia y la Región del Pacifico.
LACNIC: Latin American and Caribbean Network Information Centre, para América Latina
y el Caribe.
AfriNIC: African Network Information Centre, para África.
Registro de Internet Nacional (NIR)
Un Registro de Internet Nacional (NIR) distribuye, principalmente, los recursos de Internet a sus miembros o constituyentes, los cuáles generalmente son LIRs
Registro de Internet Local (LIR)
Registro de Internet Local (LIR) es un IR que a su vez asigna recursos de Internet a usuarios de los servicios de red que éste provee. Los LIRs son generalmente ISPs, cuyos clientes son principalmente usuarios finales y posiblemente otros ISPs.
Proveedor de Servicios de Internet (ISP)
Un Proveedor de Servicios de Internet asigna principalmente espacio de direcciones IP a los usuarios finales de los servicios de red que éste provee. Sus clientes pueden ser otros ISPs. Los ISPs no tienen restricciones geográficas como lo tienen los NIRs.
Sitio Final o Usuario Final (EU)
Un sitio final es definido como un usuario final (suscriptor) que tiene una relación de negocios o legal (misma o entidades asociadas) con un proveedor de servicios Internet que involucra:
Al proveedor de servicios otorgando un servicio de tránsito para el usuario final hacia otros sitios
Al proveedor de servicios transportando el tráfico del usuario final
Al proveedor de servicios anunciando un prefijo de ruta agregado que contiene el rango asignado por LACNIC al usuario final
En el RFC 2050 se decide que las direcciones sean repartidas en bloques de 8 bits (los 8 bits superiores de las direcciones IPv4 y permiten 2(32-8) =16777216 direcciones), transferidos a cada uno de los RIRs, desde el almacenamiento central en IANA, para la gestión regional, según se vallan agotando los recursos de cada una de dichas regiones. Estos bloques, siguiendo la nomenclatura técnica, se denominan prefijos /8, y utilizables en internet existen 220.
Figura 1.2 Distribución Geográfica de los RIRs
Para el 31 de Enero de 2011 IANA asignó a APNIC los dos últimos bloques de direcciones IP v4 que aún permanecían disponibles. Tras esta última entrega, IANA ha activado el protocolo que otorga a cada registro regional uno de los cinco bloques finales reservados para la "fase de agotamiento", en esta fase se le asigna automáticamente a cada uno de los cinco registros regionales, uno de los últimos cinco bloques reservados especialmente. A partir de ese momento los registros regionales ya no pueden solicitar nuevas direcciones IPv4.
La figura 1.2 muestra la repartición total de los 256 bloques /8 de direcciones IPv4 que existen, notara que existen muchos bloques “Legacy”, esto se debe a que fueron asignados en los primeros años de
Internet cuando se manejaba el modelo “Con Clase” (Classful) en el que asignaron amplios bloques a empresas individuales y otras organizaciones sin pedir justificación de su uso y al pasar al modelo
[image:15.612.86.539.181.402.2]“Sin Clase” (ClassLess) quedaron desperdiciados o de difícil asignación.
Figura 1.3 Repartición total de bloques IPv 4
1.2 Situación actual global de IPv6
El despliegue real de IPv6 se inició en el año 2002, momento en el cual ya se podía considerar estandarizado en los aspectos básicos que prácticamente lo equiparaban a IPv4.
En ese momento, la mayoría de los fabricantes de sistemas operativos ofrecían IPv6 en sus productos, al igual que los fabricantes de equipamiento de redes (enrutadores fundamentalmente) con diferentes grados de madurez y soporte técnico y/o comercial.
La situación actual es que el 99% de los grandes ISPs (los denominados Tier 12) ofrecen IPv6, muchos de ellos desde hace varios años, en sus redes intercontinentales y en muchos casos regionales, mientras
2 Un ISP nivel 1 o Tier 1 se caracterizan por que tienen cobertura internacional, son capaces de transmitir una
que solo algunos proveedores de Internet nacionales proporcionan el servicio IPv6, y cuando lo hacen, muy pocos lo ofrecen en la última milla3, salvo para clientes corporativos.
Esto es debido a que fundamentalmente los CPEs (Customer Premises Equipment), enrutador situado en las instalaciones del cliente, han sido los equipos con mayor demora en su introducción comercial, y especialmente los de gama baja, los que habitualmente suministran los ISP a los clientes residenciales. Esta situación ha cambiado radicalmente en los últimos años.
Hoy en día, la mayoría de las instituciones ya sean gubernamentales, de comercio, educación y proveedores de servicio en todo el mundo tienen sus redes preparadas para la transición pero hace falta la planeación y capacitación de la parte técnica para atreverse a realizar el despliegue del nuevo protocolo. Los RIRs tienen cada vez más solicitudes de bloques IPv6 pero los ISPs tienen un lento avance en este ámbito ya que es tarea de estos ofrecer conectividad IPv6 en la última milla para los usuarios residenciales y así masificar el uso de este protocolo.
La repartición de direcciones IPv6 también está regida por las indicaciones del IETF, en este caso, IANA entregó a los RIRs bloques para su distribución a los ISPs de la región, la última entrega de un bloque /12 para cada RIR se produjo en 2006 como se muestra en la figura 1.4 y se espera que esta entrega sea suficiente para muchos años, se puede notar IANA aún se tiene reservado la mayoría de espacio de direccionamiento IPv6 para futuros requerimientos.
Figura 1.4 Distribución actual de bloques IPv 6
3La última milla es definida en las telecomunicaciones como el tramo final de una línea de comunicación, ya sea
A su vez, los RIRs entregan a los ISPs bloques con una longitud de prefijo de 32 bits o menores, según la necesidad justificada por el ISP; dado que los ISPs entregan prefijos de 48 bits a los usuarios finales, con un bloque /32, un ISP puede direccionar aproximadamente 65,535 clientes otorgándoles subredes de prefijo /48, con un /31 el doble de clientes y así sucesivamente. Para facilitar la uniformidad de las estadísticas, estas se realizan utilizando como base bloques /32.
En las siguientes imágenes se muestran datos estadísticos obtenidos en el año 2013 del despliegue de IPv6 en el mundo.
[image:17.612.221.407.321.553.2]La figura 1.5 muestra una gráfica que indica la distribución de la cantidad de bloques IPv6 expresados en prefijos /32 ya asignados por la IANA a los RIRs. Se observa que las regiones de Europa (RIPENCC) y Asia (APNIC) son las que más asignaciones de direcciones IPv6 han tenido, (gráfica actualizada hasta el 25 de Enero de 2014).
La figura 1.6 muestra la gráfica de la cantidad de asignaciones IPv6 que han realizado los RIRs a los LIRs e ISPs por año. Se observa que la verdadera demanda por direcciones IPv6 empieza desde el año 2008 y se incrementa considerablemente en los años 2011,2012 y 2013, siendo la región de Europa quien lleva la ventaja en asignación de bloques IPv6.4
Figura 1.6 Distribución de asignaciones de bloques IPv 6 de los RIRa los LIRs e ISPs por año
La figura 1.7 muestra la cantidad de asignaciones IPv6 totales hechas por cada RIR desde Junio de 1999 hasta Septiembre de 2013, se observa que la región de Europa es la que más asignaciones de bloques IPv6 ha hecho a sus ISPs, seguida por la región de Asia.
Figura 1.7 Distribución total de asignaciones de bloques IPv 6 de los RIRs
4Datos estadísticos tomados del reporte de recursos numéricos de internet d e la Asociación de Recursos Numéricos
La figura 1.8 muestra la gráfica de cuantas asignaciones IPv6 han sido realizadas por los RIRs a usuarios finales por año, como se había mencionado antes, los RIR no solo brindan direccionamiento IP a los ISPs, sino también asignan bloques a usuarios finales siempre y cuando estos cumplan ciertos requerimientos, en esta gráfica se observa que en la región de Norteámerica, los usuarios finales son pioneros en solicitar bloques de direcciones IPv6 a ARIN.
Figura 1.8 Distribución de asignaciones de bloques IPv 6 de los RIRs a usuarios finales por año
Prefijos IPv6 Asignados Prefijos IPv6 Anunciados
La figura 1.10 muestra el porcentaje de miembros con ambos IPv4 e IPv6 en cada RIR, el caso ideal de esta gráfica sería que el 100% de los miembros tuvieran, tanto asignaciones IPv4 como IPv6 lo que haría la transición más fácil.
Figura 1.10 Porcentaje de miembros con asignaciones IPv 4 e IPv 6
La figura 1.11 muestra los países con mayor número de asignaciones de bloques IPv6 (actualizado al 25 de Enero de 2014), se observan dos columnas, la primera muestra la cantidad de bloques asignados y la segunda muestra cuántas de estas asignaciones están anunciadas en Internet, por ejemplo Estados Unidos tiene un total de 3452 asignaciones de las cuales solo 4833 están anunciados en Internet.
La figura 1.12 muestra el porcentaje de usuarios que accede a Google a través de IPv6, se observa que casi el 3% de peticiones que llegan a Google son a través de IPv6 y la tendencia de tráfico del nuevo protocolo va en aumento de manera considerable.
Figura 1.12 Porcentaje de peticiones a Google desde IPv 6 v s IPv 4
La figura 1.13 muestra los diez principales operadores de red que ya ofrecen conectividad a través de IPv6 y en qué porcentaje de sus redes está desplegado, actualizado al 16 de Enero de 20145
La figura 1.14 muestra el porcentaje de páginas de internet alcanzables con IPv6 según el “Top 1000
“Websites” de Alexa, es decir, que sitios Web ya están listos para recibir peticiones desde redes IPv6
(actualizado al 24 de Enero de 2014), se observa que solo el 13.10% de los sitios soportan el nuevo protocolo.
Figura 1.14 principales páginas de Internet alcanzables con IPv 6
En general, los hechos más relevantes respecto al despliegue de IPv6 en el mundo sucedieron en 2011, las siguientes líneas describen lo que sucedió en ese año.
En febrero, la Internet Assigned Numbers Authority entregó los últimos bloques de espacio de direcciones IPv4 a los registros de Internet regionales.
En marzo, Microsoft destinó 7,5 millones de dólares a la compra de alrededor de 600,000 direcciones IPv4 de Nortel, tras la suspensión de pagos y el desguace de esta compañía. En abril, el registro regional de Asia, APNIC, agota prácticamente todas las direcciones IPv4 que tenía en reserva para operadores de redes de nueva creación. En ese mismo mes el Consejo de Ministros de España aprueba un plan para fomentar la implantación del protocolo IPv6 en ese país, tanto a nivel público como en el sector privado. Se decidió que el Ministerio de Industria sea la primera administración española en la que se realice la migración.
En junio, más de mil Websites, incluidos los de Google, Yahoo y Facebook y los de operadores como Telefónica, participaron en un exitoso ensayo de 24 horas sobre IPv6 llamado World IPv6 Day.
Durante todo el segundo semestre de 2011 se sucedieron anuncios de los fabricantes de equipos de redes sobre sus planes de actualización y el lanzamiento de servicios para ayudar a sus clientes a afrontar la migración. Igualmente los operadores dieron a conocer sus proyectos de actualización.
1.3
Situación en Latino América
El año 2012 fue un año muy importante en relación con el despliegue de IPv6 en América Latina y el Caribe. Es así que en ese año la cantidad de miembros en LACNIC con asignaciones de IPv6 más que duplicó a la cantidad con que finalizó el año 2011, siendo que entonces se contaba con un 24,73% de los asociados con IPv6 y en el 2012 este indicador alcanzó el 51,92% de la membresía. No solo se duplicó la cantidad de asociados con IPv6, sino que también más de la mitad de los asociados de LACNIC cuentan ahora con asignaciones de bloques IPv6.6
La distribución de recursos IPv6 realizadas en el año 2012 fue liderada por Brasil con un 56.23%, seguido por Argentina con un 13%.(figura 1.15).
Figura 1.15 Asignaciones de IPv 6 por país realizadas en 2012
Sin embargo cuando se expresa estas cifras en equivalente a cantidad de /32 asignados en la región, la gráfica cambia siendo Argentina quien ocupa el primer lugar con 69,8% desplazando a Brasil al segundo lugar con un 14,6%, seguido por México y Venezuela juntos en el tercer lugar con un 5% (figura 1.16) .Esto se debe a que puntualmente en Argentina se han realizado asignaciones mayores a /32 durante este año.
En el 2012 se asignaron 4.606/32 mientras que en el 2011 se asignaron 967/32.
Figura 1.16 Distribución de asignaciones IPv 6 medidas en /32
La gráfica siguiente muestra la evolución de la asignación de todos los recursos (IPv4, IPv6, ASN) por año.
Figura 1.17 Ev olución de las asignaciones de todos los recursos. (IPv 4, IPv 6, ASN)
En números totales, el crecimiento de la asignación de recursos en 2012 en comparación con el año anterior es como sigue:
60,77% para asignaciones de ASNs,7
9,97% para asignaciones de bloques de direcciones IPv4 y 24,30% para asignaciones de bloques de direcciones IPv6.
7 Un ASN (Autonomous System Number), es un numero asociado a un grupo de redes de direcciones IP que son
Las asignaciones de IPv4 crecieron cerca de un 10% con relación al 2011, lo que pudiera indicar una pequeña aceleración en la terminación de la reserva de IPv4 de LACNIC prevista para mediados del 2014.
Figura 1.18 Asignaciones IPv 4 2011 v s. 2012
El trabajo de LACNIC en la promoción de la adopción de IPv6 en la región, ya sea a través de talleres para técnicos y tomadores de decisiones como a través de la difusión de materiales y la sensibilización sobre la importancia del tema, se visualiza en el gran crecimiento de asignaciones IPv6 (figura 1.19).
Figura 1.19 Cantidad de asignaciones IPv 6 por años
Finalmente, LACNIC en su sitio Web, nos ofrece las estadísticas con actualizaciones diarias de la cantidad de asignaciones IPv6.
[image:26.612.209.419.477.691.2]La gráfica de la figura 1.20 muestra la asignación de bloques IPv6 hechas por LACNIC desde el año 2010 hasta el 26 de Enero de 2014.
Figura 1.20 Asignación de Bloques IPv 6 hasta el 26 de Enero de 2014
La gráfica de la figura 1.21 muestra la distribución de asignaciones IPv6 hechas por LACNIC a los distintos países de Latino América y Caribe. Se puede observar que hasta la fecha van 6681 bloques repartidos expresados en /32.
1.4
Situación en México
Según las estadísticas mostradas en el sitio Web de Erick Vynke, un ingeniero de Cisco, México tiene tan solo 70 asignaciones IPv6, las cuales se muestran en la tabla 1.1 y se lee de la siguiente forma.
Tabla 1.1. Asignaciones IPv 6 en México
Descripcion Color Contador, Porcentaje
Prefijo No anunciado en las tablas BGP RED 53, (39.6 %)
Prefijo Anunciado en las tablas BGP pero bajo un prefijo
agregado con el de un ISP. ORANGE 12, (9 %)
Prefijo Anunciado en las tablas BGP GREEN 69, (51.5 %)
Trafico de este prefijo Ha sido v isto en Internet 11, (8.2 %)
Prefix Description
First/Last announcement
2001:448::/32 Univ ersidad Nacional Autonoma de Mexico, UNAM 08/06/2003 2001:1200::/32 Protel I-Next, S.A. de C.V. 03/05/2003
2001:1208::/32 Uninet S.A. de C.V. 08/06/2003
2001:1210::/32 Univ ersidad de Guadalajara 06/10/2004 2001:1218::/32 Univ ersidad Nacional Autonoma de Mexico 17/12/2005 2001:1220::/32 Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
2001:1228::/32 Corporación Univ ersitaria para el Desarrollo de Internet A.C. 21/06/2006 2001:122c::/32 Corporación Univ ersitaria para el Desarrollo de Internet A.C.
2001:1230::/32 Fondo de Informacion y Documentacion para la Industria INFOTEC 21/07/2012 2001:1238::/32 Maxcom Telecomunicaciones, S.A.B. de C.V. 01/11/2011 2001:1240::/32 Micronet de Mexico, S.A. de C.V. 28/10/2010 2001:1248::/32 Alestra, S. de R.L. de C.V.
2001:1250::/32 NIC México, S.C. 19/02/2009
2001:1258::/32 NIC México, S.C. 14/01/2009
2001:1260::/32 Axtel, S.A.B. de C. V. 30/06/2011
2001:1268::/32 Axtel, S.A.B. de C. V.
2001:1270::/32 Sixsigma Networks Mexico, S.A. de C.V.
2001:1278::/32 Operbes, S.A. de C.V. 27/05/2011
2001:13a8::/32 Univ ersidad Autónoma del Estado de Hidalgo 2001:13c7:7000::/48 NIC México, S.C.
2001:13c7:7014::/46
2001:13c7:7014::/48 NIC México, S.C.
2801:c0::/32 Univ ersidad Autonoma del Estado de Baja California 2801:c4::/48 Univ ersidad Autonoma De Ciudad Juarez
2801:c4:10::/48 Instituto Jalisciense de Tecnologias de la Informacion A.C. 2801:c4:20::/48 Instituto Nacional de Astrofisica, Optica y Electronica 2801:c4:30::/48 Univ ersidad de Guanajuato
2801:c4:40::/48 Univ ersidad Autonoma de Guerrero 01/10/2013 2801:c4:50::/48 Univ ersidad Autonoma de Guadalajara, A.C.
2801:c4:60::/48 Instituto Politecnico Nacional
Tabla 1.1. Asignaciones IPv 6 en México 2801:f0::/48 BANCO DE MEXICO
2801:f0:16::/48 Univ ersidad Autonoma de Queretaro
2801:f0:20::/48 Centros Culturales de Mexico, AC 13/01/2012 2801:f0:28::/48 Instituto Nacional de Ecologia
2806::/28 Axtel, S.A.B. de C.V. 23/07/2013
2806:200::/32 Pegaso PCS, S.A. de C.V. 06/11/2013
2806:200:5::/48 06/11/2013
2806:220::/32 GSAT COMUNICACIONES SA DE CV 05/04/2012 2806:230::/32 Telev ision Internacional, S.A. de C.V. 06/12/2013 2806:238::/48 Uninet S.A. de C.V.
2806:238:10::/48 Univ ersidad Autonoma de Campeche
2806:239::/32 Consorcio para el Intercambio de Trafico de Internet A. C.
2806:240::/32 Megacable Comunicaciones de Mexico, S.A. de C.V. 12/01/2012 2806:250::/32 Cablemas Telecomunicaciones SA de CV 02/10/2013 2806:260::/32 Mega Cable, S.A. de C.V.
2806:270::/32 Triara.com, S.A. de C.V.
2806:280::/32 Gigacable de Aguascalientes, S.A. de C.V. 2806:290::/32 Telefonos del Noroeste, S.A. de C.V. 2806:2a0::/32 Cablev isión, S.A. de C.V.
2806:2b0::/32 Maxcom Telecomunicaciones, S.A.B. de C.V. 19/09/2012 2806:2c0::/32 Uninet S.A. de C.V.
2806:2d0::/32 Grupo Telecom de Monterrey 2806:2d1::/32 El Asturiano
2806:2d2::/32 Grupo Telecom de Monterrey 2806:2d3::/32 Grupo Telecom de Monterrey 2806:2e0::/32 BTU Comunicacion SA de CV 2806:2f0::/32 Iusacell PCS de Mexico, S.A. de C.V.
2806:300::/32 COMPUTADORAS Y SERVICIOS ESPECIALES SA DE CV 2806:310::/32 Cablev ision Red, S.A de C.V.
2806:340::/32 GRUPO GOR, S.A. DE C.V.
2806:350::/32 Redes y Comunicaciones de Michoacan S.A. de C.V. 16/06/2013 2806:360::/32 TV Rey de Occidente, S.A. de C.V.
2806:370::/32 RadioMov il Dipsa, S.A. de C.V.
2806:1000::/24 Uninet S.A. de C.V. 12/05/2011
En la figura 1.22 se muestra una gráfica comparativa de las asignaciones de IPv6 en México, Estados Unidos y Brasil, nótese la deficiencia de asignaciones en la que se encuentra México
Figura 1.23, gráfica comparativ a de asignaciones IPv 6
Por su parte, NIC México (organización encargada de asignar y registrar direcciones IP y ASNs para México), nos brinda los siguientes datos, actualizados hasta abril de 2013.
Diez carriers anuncian recursos IPv6 en internet. Un carrier está en pruebas de IPv6 con usuarios finales. Dos carriers ya pueden entregar enlaces dedicados de IPv6:
o Axtel
o Uninet
Respecto a las peticiones del Sistema de nombres de Dominio (DNS)
El tráfico de peticiones de DNS bajo transporte IPv6 representa aproximadamente el 0.8% del tráfico total de DNS de NIC México.
Alrededor del 20% del tráfico total de DNS de NIC México proviene de México. Las peticiones sobre IPv6 provienen principalmente de Europa y USA.
Analizando las estadísticas del despliegue de IPv6 en México, se nota que estamos muy desfasados respecto a otros países incluso en América Latina, ya que aunque algunos ISP el servicio ya esté disponible, solo los clientes corporativos pueden solicitar su activación, además se trata de un servicio que no es muy publicitado y del cual los agentes comerciales suelen incluso desconocer todo tipo de detalles.
Aún falta mucho camino por recorrer, lo más importante es la capacitación, formación y difusión acerca de nuevo protocolo, para empezar con la transición, además es importante presionar a los ISPs para que brinden conectividad IPv6 a los usuarios finales, las universidades deben usar y enseñar IPv6, ya que no existe otra solución más que la transición, no hay tiempo para otra medida. Esto es algo que no admite discusión bajo ningún punto de vista, ni técnico ni económico y así lo han confirmado gobiernos y organizaciones de todo tipo y en todo el mundo.
1.5
Características de IPv6 y mejoras respecto a IPv4
La primer característica que se nota simple vista del protocolo IPv6, es sin duda el mayor espacio de direccionamiento, pero los desarrolladores del protocolo de internet de nueva generación estudiaron todos las desventajas de su antecesor IPv4 y lo resolvieron en IPv6, incluso agregaron nuevas características no disponibles en IPv4 las cuales se describen a continuación.
Jerarquía de direcciones – Agregación de prefijos de red
Cuando un usuario final cambia su proveedor de IPv6, el cual le proveía de direccionamiento IPv6, entonces también debe cambiar su prefijo de IPv6 para preservar su agregación global. Al mismo tiempo, el cambiar de proveedor implica una re numeración de la red.
Modos de configuración de IPv6
Autoconfiguración, definida en el RFC 2462 y también es conocida como Configuración Automática de Dirección Sin Estado IPv6. Esta funcionalidad permite que un enrutador IPv6 envíe, a través del enlace local, la información de red a las computadoras y que ellas puedan configurarse correctamente. La información enviada es el prefijo de IPv6 del enlace local y la ruta por defecto del mismo protocolo. Mediante este mecanismo cada computadora y servidor de IPv6 añade su dirección de capa de enlace (dirección MAC) en el formato EUI-64 al prefijo de IPv6 de Unicast global único anunciado en la subred.
Configuración mediante servidor. Las computadoras que utilizan IPv6 pueden obtener sus parámetros y direcciones de configuración de un servidor de DHCP versión 6. Este modo es llamado Configuración de Direcciones con Estado IPv6.
Renumeración.
El proceso de renumeración de IPv6 fue diseñado para ser transparente entre los proveedores de IPv6 Unicast y los usuarios finales. Esto se logra con el mecanismo de autoconfiguración que permite una renumeración sencilla a las computadoras con sólo enviarles el nuevo prefijo IPv6 Unicast para la red. Una desventaja de este mecanismo es la pérdida de las sesiones TCP y UDP que ocurren entre las computadoras y los servidores al momento exacto de la transición. Esto es algo que también ocurre actualmente con IPv4.
Multicasting
La difusión del Protocolo de Resolución de Dirección (Address Resolution Protocol, ARP) de IPv4 afecta la eficiencia de la red. Esta situación no ha sido incluida en IPv6, y en su lugar se utiliza la Multidisusión (Multicasting) la cual funciona de la siguiente manera:
Se crea un grupo Multicast, formado por conjunto de interfaces de red.
Ese paquete sólo llegará a aquellas computadoras que tengan su interfaz incluida en el grupo MulticastX. Con ello se permite tener niveles de eficiencia de red superiores a los presentados en IPv4, lo cual se verá traducido en la disminución de los ciclos de procesamiento de CPU de las computadoras en la red local al no procesar paquetes de difusión que no van dirigidos a ellos y de la misma manera se estará eliminando el problema de las tormentas de paquetes de difusión de IPv4.
Encabezado eficiente
El nuevo encabezado de IPv6 es más sencillo que el de IPv4. Del encabezado de IPv4 se removieron 6 campos: Longitud de encabezado, Identificación, Banderas, Desplazamiento por fragmentación, Suma de verificación de encabezado, Opciones y Relleno. Al pasar de un encabezado de IPv4 con longitud variable a IPv6 con menos campos y longitud fija se obtiene una reducción en los ciclos de CPU de los enrutadores al momento de enviar los paquetes de IPv6. Lo anterior conlleva un mejor desempeño de la red.
Etiqueta de flujo
Dentro del encabezado de IPv6 existe un nuevo campo llamado Etiqueta de Flujo, éste es usado por el nodo fuente para solicitar un manejo especial de secuencias específicas de paquetes. La etiqueta está dirigida al procesamiento de la estación destino, no para los enrutadores, y es de gran utilidad para aplicaciones como videoconferencias y voz sobre protocolo de Internet (VoIP). Asimismo agrupa todas aquellas que requieren un tratamiento especial de Calidad de Servicio (Quality of Service, QoS) en los enrutadores de la trayectoria.
Extensiones de encabezado
La utilización del campo Opciones en el encabezado de IPv4 presenta desventajas a la transmisión de los paquetes y a la eficiencia de la red. En lo que respecta a la variación del tamaño del encabezado es debido a que tiene campos opcionales. En el segundo caso todos los enrutadores que procesan el paquete deben computar el encabezado con su campo de longitud variable lo que introduce retardos y gasto de la capacidad del CPU en ciclos de procesamiento que son innecesarios.
de Encabezado usado por IPv6. Este diseño con extensiones permite una mejor eficiencia en el procesamiento de los paquetes, ya que asegura que los enrutadores y nodos computan los encabezados dirigidos a ellos a lo largo de la trayectoria.
Movilidad
Debido a que la movilidad es una característica importante y deseable por las compañías proveedoras y los consumidores finales el Protocolo de Internet Móvil (Mobile IP) esta capacidad está disponible tanto en IPv4 como en IPv6. Cabe destacar que en este último la movilidad se construyó dentro del protocolo en lugar de ser una nueva función agregada como en IPv4. Ello implica que cualquier nodo IPv6 puede usar una IP Móvil tanto como lo requiera. IPv6 Móvil utiliza dos Extensiones de Encabezado: un Encabezado de Enrutamiento para el registro y un Encabezado de Destino para entrega del datagrama entre los nodos móviles y sus nodos fijos correspondientes.
Seguridad
El protocolo IPSec estandarizado por el IETF provee las funciones de:
Limitar el acceso a sólo aquellos autorizados.
Certifica la autenticación de la persona que envía los datos. Encripta los datos transmitidos a través de la red.
Asegura la integridad de los datos.
Invalida la repetición de sesiones, para evitar que no sean repetidas por usuarios maliciosos.
1.6
Consecuencias al no desplegar IPv6
Muchas organizaciones ya lo están desplegando y puede darse el caso de que algunos ISPs comiencen a conectar usuarios, solo con IPv6, habiendo servicios de Internet que solo estén disponibles en IPv4, haciendo muy difícil la comunicación entre ambos.
Aquellos servicios que no sean visibles en IPv6 (cualquier página web, banca electrónica, comercio electrónico, etc.) se diluyen en la red y dejara de ser visible en una parte del mundo cada vez mayor.
Es probable que algunos ISPs se caigan, porque no fueron capaces de prepararse a tiempo para soportar el nuevo protocolo y por lo tanto sean incapaces de ofrecer servicios a los nuevos usuarios.
Se dificulta la mejora de nuevas aplicaciones cliente-cliente como VoIP y video conferencia, debido a que la traducción de direcciones evita la comunicación entre pares.
Para aprovechar aún más las pocas direcciones IPv4, se puede optar por seguir utilizando NAT, y es probable que haya usuarios que en lugar de tener un NAT entre ellos e Internet, lleguen a tener varios niveles de NAT, nuevos tipos de traducciones podrían evitar que funcionaran correctamente algunas aplicaciones.
Capítulo 2 Marco teórico, detalles técnicos de IPv6
2.1 Encabezado del paquete IPv6
Para analizar el encabezado del protocolo de IPv6 es necesario también recordar el encabezado de su antecesor IPv4 porque ayudará a entender la evolución y las mejoras que ofrece IPv6.
El encabezado de IPv6, descrito en la RFC 2460, elimina o hace opcionales varios campos del encabezado de IPv4, consiguiendo un encabezado de tamaño fijo y más simple, con el fin de reducir el tiempo de procesamiento de los paquetes manejados y limitar el coste en ancho de banda del encabezado de IPv6.
El encabezado de IPv4, mostrado en la Figura 2.1 tiene una longitud variable mínima de 20 octetos. El bit más significativo se numera por 0 a la izquierda, y el menos significativo se numera por 31 a la derecha. La forma de transmitir los diferentes bytes, sigue el orden de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo.
Figura 2.1 Encabezado del paquete IPv 4
El encabezado IPv4 consiste de los siguientes campos:
Versión (Version, 4 bits): Es el número de versión de IP, es decir cuatro.
Longitud del encabezado (Header Length, 4 bits): Especifica la longitud total del encabezado
en palabras de 32 bits. El valor mínimo y más común es de 5(5x32bits=20bytes), siendo la longitud del encabezado mínima. Puesto que el campo es de 4 bits, se limita la longitud total del encabezado a 60 bytes.
Dirección de destino Dirección de origen
Protocolo Suma de comprobación (Encabezado) Tiempo de vida (TTL)
Desplazamiento Identificador
Datos
Opciones Relleno
Longitud total Versión Longitud
Encabezado
Tipo de serv icio 000 E C F 00
Tipo de servicio (Type of Service, 8 bits): Indica la calidad de servicio solicitada por el paquete IP. ToS se encuentra descrito en la RFC 791. La RFC 1583 describe “ToS Application Routing”. El campo ToS ha sido redefinido como DSCP (Differentiated Services Code Point)
que consta de los 6 primeros bits y dos sin establecer.
Longitud total (Total Length, 6 bits): Especifica el tamaño total del paquete, incluyendo el encabezado y los datos, en bytes.
Identificador (Identifier, 16 bits): Es un número único asignado por el dispositivo que envía el
paquete, con el fin de que el destinatario pueda re ensamblar un paquete fragmentado por los nodos intermedios. La fragmentación es necesaria porque no todas las redes físicas tienen la misma longitud de trama máxima, por lo cual en muchos casos es necesario que los nodos intermedios dividan el datagrama en varios fragmentos. Cada uno de estos fragmentos podrá seguir rutas distintas al resto y, de perderse alguno de los fragmentos, el origen deberá retransmitir el paquete completo.
Banderas (Flags, 3 bits): Es un campo para el control de la fragmentación y contiene los valores 0, DF y MF.
o 0. Reservado, no se utiliza.
o DF (Dont Fragments), si es 0 significa que puede haber fragmentación, y si es 1,
significa que no puede haber fragmentación.
o MF (More Fragments), si es 0 indica que es el último fragmento, y si es 1, indica que
aún hay más fragmentos.
Desplazamiento del fragmento (Fragment Offset, 13 bits): Es utilizado en los paquetes que
han sido fragmentados, para posibilitar el re ensamblado total del paquete. Su valor indica el número de bloques de 8 bytes (sin contabilizar los bytes del encabezado) que estaban contenidos en los fragmentos previos. En el primer fragmento, o en un único fragmento, este valor es siempre 0.
Tiempo de vida (TTL, 8 bits). Contiene el tiempo máximo que un paquete puede permanecer
en una red. Cada enrutador por el que pasa el paquete decrementa en uno el valor de este campo, siendo 1 el valor mínimo, si el valor llega a 0, el paquete es descartado. Esto garantiza que los paquetes no viajan a través de una red haciendo bucles, incluso si las tablas de encaminamiento son erróneas.
Protocolo (Protocol, 8 bits): Indica al protocolo de nivel superior al que IP deberá pasar los datos del paquete. Entre algunos de los valores que puede tomar este campo tenemos:
o 1: ICMP (Internet Control Message Protocol)
o 3: GGP (Gateway-to-Gateway)
o 4: IP (IP in IP encapsulation)
o 5: ST (Stream)
o 6: TCP (Transmission Control Protocol)
o 7: CBT (Core Based Trees)
o 8: EGP (Exterior Gateway Protocol)
o 9: IGP (Interior Gateway Protocol)
o 10: BBN-RCC-MON (BBN RCC Monitoring)
o 17: UDP (User Datagram Protocol)
Suma de comprobación del encabezado (Header Cheksum, 16 bits): Es un campo para
controlar los errores únicamente en el encabezado IP. Si el Checksum del encabezado no concuerda se descarta el paquete.
Dirección origen (Source Address, 32 bits): Es la dirección del origen del paquete.
Dirección destino (Destination Address, 32 bits): Es la dirección del destino del paquete.
Opciones (Options, hasta 40 bytes): No son requeridas en todos los paquetes.
Relleno (Pay, variable). Si se utiliza esta opción, el datagrama rellena con octetos todo a ceros
“0” hasta el siguiente límite de 32 bits.
Datos. (Data, variable). Son los datos contenidos en el paquete.
El encabezado de IPv6, mostrado en la Figura 2.2 tiene una longitud fija de 40octetos, consistiendo en los siguientes campos:
Figura 2.2 Encabezado del paquete IPv 6
Versión (Version, 4 bits): Es el número de versión de IP, es decir seis.
Clase de tráfico (Traffic Class, 8 bits): Este campo es igual al campo Type of Service del encabezado IPv4 y cuya función es permitir marcar los paquetes con diferentes clases de servicio. Su operación es igual a la del campo ToS de IPv4.
Datos
Dirección de destino (16 Octetos) Dirección de origen (16 Octetos)
Encabezado siguiente
Limite de saltos Longitud de carga útil
Etiqueta del flujo (Flow Label, 20 bits): El estándar IPv6 define un flujo como una secuencia de paquetes enviados desde un origen específico a un destino específico. Un flujo se identifica únicamente por la combinación de una dirección fuente y una etiqueta de 20 bits. De este modo, la fuente asigna la misma etiqueta a todos los paquetes que forman parte del mismo flujo, este campo se utiliza para permitir la implementación de funciones de calidad de servicio, su uso viene descrito en el RFC 1809.
Longitud del paquete (Payload Length, 16 bits): contiene sólo el tamaño de la carga útil, sin
tener en cuenta la longitud del encabezado. Para paquetes en los que el tamaño de datos es superior a 65.536, este campo vale 0 y se utiliza la opción de jumbograma de la extensión "salto a salto".
Siguiente encabezado (Next header, 8 bits): tiene una función similar a la del campo
protocolo (protocol) en el paquete IPv4: simplemente identifica el encabezado siguiente (en el mismo datagrama IPv6). Puede ser un protocolo de una capa superior (ICMP, UDP, TCP, etc.) o una extensión.
Límite de saltos (Hop Limit, 8 bits): Reemplaza el campo TTL, Su valor de 8 bits disminuye
con cada nodo que reenvía el paquete. Si este valor llega a 0 cuando el paquete IPv6 pasa por un enrutador, se rechazará y se enviará un mensaje de error ICMPv6. Esto se utiliza para evitar que los datagramas circulen indefinidamente. Tiene la misma función que el campo Tiempo de vida en IPv4, es decir, contiene un valor que representa la cantidad de saltos y que disminuye con cada paso por un enrutador. En teoría, en IPv4, hay una noción del tiempo en segundos, pero ningún enrutador la utiliza. Por lo tanto, se ha cambiado el nombre para que refleje su verdadero uso.
Dirección origen (Source Address, 128 bits): Es la dirección del origen del paquete.
Dirección destino (Destination Address, 128 bits): Es la dirección del destino del paquete.
encaminar los paquetes de datos, es codificada en encabezados adicionales que pueden ubicarse entre el encabezado IPv6 y los encabezados de niveles superiores, como por ejemplo el encabezado TCP/UDP. En la actualidad, hay un pequeño número de tales encabezados de extensión (opciones de salto por salto, encaminamiento extendido, fragmentación y re ensamblado, opciones del destino, autentificación, y encapsulación) estando cada una identificada por un valor distinto del valor del campo siguiente encabezado. Cada paquete IPv6 puede llevar cero, una, o más encabezados de extensión, cada una identificada por el valor del campo siguiente encabezado del encabezado que la precede. Los encabezados de extensión deben de ser procesados en orden, ya que el contenido y semántica de cada una de ellas indican si se debe o no procesar el siguiente encabezado.
De esta forma, los encabezados de extensión no son examinados o procesados por los nodos intermedios, sólo cuando lleguen al nodo que venga identificado por el campo de dirección de destino del encabezado IPv6. La única excepción es el encabezado de opciones de salto por salto, que lleva información que debe ser procesada y examinada en todos los nodos por los que pasa el paquete, incluyendo los nodos origen y destino. El encabezado de opciones de salto por salto, cuando esté presente, debe seguir inmediatamente al encabezado IPv6. Su presencia se indica por el valor 0 en el campo de siguiente encabezado del encabezado IPv6.
Cada encabezado de extensión tiene una longitud múltiplo entero de 8 octetos, con el fin de mantener el alineamiento de 8 octetos en los encabezados siguientes. La razón de que los distintos campos del encabezado estén alineados a 64 bits, es que la nueva generación de procesadores de 64 bits puedan procesar dichos campos más eficientemente.
Resumiendo, las principales mejoras que ofrece el encabezado IPv6 son:
Encabezado de tamaño fijo, de 40 bytes.
Eliminación de campos redundantes en el encabezado, haciendo un total de 8. Encabezados básicos y de extensión alineadas a un múltiplo entero de 64 bits.
2.2 Direccionamiento IPv6
Las direcciones IPv6 están formadas por 128 bits que se asignan a interfaces y no a nodos. En IPv6 un nodo o host es cualquier dispositivo que implemente el protocolo IPv6, esto incluye a las computadoras y dispositivos de enrutamiento, los nodos pueden tener múltiples interfaces y por tanto múltiples direcciones.
En IPv6 se ha definido una nueva notación para escribir las direcciones, comprende 8 grupos de 4 números hexadecimales separados por dos puntos, los dígitos hexadecimales no son sensibles a mayúsculas/minúsculas, por ejemplo.
2340:1111:aaaa:0001:1234:5678:9abc:1234
Se pude simplificar la escritura de una dirección IPv6 de la siguiente manera: en el caso de que haya grupos contiguos de 16 bits todos cero se pondrá doble dos puntos, además el primer cero de un grupo puede descartarse. Por ejemplo.
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
dirección no simplificada
2001:db8:85a3:0:0:8a2e:0370:7334 omitiendo ceros iniciales
2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
omitiendo ceros iniciales y abreviando grupos
. de ceros
La sustitución con puntos puede realizarse únicamente una vez en la dirección. En caso contrario, se obtendría una representación ambigua. Si pueden hacerse varias sustituciones, se debe hacer la de mayor número de grupos; si el número de grupos es igual, se debe hacer la situada más a la izquierda.
2.2.1 Prefijo de direcciones IPv6
2001:0db8:0:7:ffff:ffff:ffff:ffff
Las direcciones IPv6 se agrupan mediante el valor binario de la dirección. Este agrupamiento se lleva a cabo con los prefijos. Los prefijos representan a todas aquellas direcciones que empiezan con la misma serie de bits, y hasta determinada longitud representada por un /xx.
Por ejemplo, el prefijo:
3b51:5c00::/32
Contiene todas las direcciones que comienzan en:
3b51:5c00:0:0:0:0:0:0
Y terminan en:
3b51:5c00:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff
Es decir, los 32 primeros bits son idénticos representado hexadecimalmente como 3b51:5c00, y el resto puede variar.
Puesto que cada dígito hexadecimal agrupa 4 bits, es muy recomendable el usar prefijos cuya longitud sea múltiplo de 4, como por ejemplo 32/, /48, /52, /56 así sucesivamente.
Pero nada impide que se usen prefijos con longitudes que no sean múltiplo de 4, lo que hay que tener en cuenta es que la finalización del prefijo estará dentro de un dígito hexadecimal recordando que un dígito hexadecimal realmente es una serie de 4 bits.
Por ejemplo: El prefijo
2001:0db8::/61
Contiene las direcciones que comienzan en
2001:0db8:0:0:0:0:0:0
2.2.2 Tipos de direcciones en IPv6
A nivel general, podemos clasificar las direcciones IPv6 en tres grandes categorías:
Direcciones Unicast
Direcciones Multicast
Direcciones Anycast
Las direcciones Unicast, al igual que en IPv4, son las más comunes y utilizadas. Estas son asignadas a una interfaz permitiendo la comunicación directa entre dos nodos de la red, esta técnica de comunicación es conocida como uno a uno (one-to-one). La figura 2.3 muestra es un ejemplo de la estructura de una dirección Unicast IPv6.
2001:0db8:4a6d:0055:0000:0000:4c2f:5b2b/64
Figura 2.3. Estructura de dirección IPv 6 Unicast
Posteriormente se verá la estructura de las direcciones, que patrón deben de seguir para que se identifique como una dirección Unicast en IPv6.
Las direcciones Multicast permiten identificar múltiples interfaces o nodos en una red. Con este tipo de direcciones podemos comunicarnos con múltiples nodos de manera simultánea. Esta técnica de comunicación es conocida como uno a muchos (one-to-many). La figura 2.4 es un ejemplo de la estructura de una dirección Multicast IPv6.
ff02:0:0:0:0:0:0:9
Figura 2.4. Estructura de dirección IPv 6 Multicast
Las direcciones Anycast son un nuevo tipo de dirección en IPv6. Al igual que una dirección Multicast, una dirección Anycast identifica múltiples interfaces, sin embargo, mientras que los paquetes de Multicast son aceptados por varios equipos, los paquetes Anycast sólo se entregan a la interfaz o nodo que este más cercano. La figura 2.5 es un ejemplo de la estructura de una dirección Anycast IPv6.
2002:0db8:6301::/128
Mientras que las direcciones broadcast a diferencia de IPv4, el protocolo IPv6 no hace uso de ellas. Las direcciones broadcast son utilizadas para la comunicación de un nodo con todos los nodos dentro de un segmento de red. Este tipo de dirección fue eliminado en las características del protocolo IPv6.
Unicast, Multicast y Anycast son las tres grandes categorías de direcciones en el protocolo IPv6, a continuación se describen características más detalladas de cada dirección.
2.2.2.1 Direcciones Unicast.
Los tipos de direcciones IPv6 que existen dentro de las direcciones Unicast son:
Link-local
Site-Local (obsoleta)
Unique-Local
Global
Las direcciones link-local son el equivalente a las direcciones IP privadas en IPv4. Estas son asignadas a una interface de manera automática a partir del momento que se activa el protocolo IPv6 en un nodo.
El prefijo de estas direcciones es fe80::/10 y estas direcciones no pueden ser enrutadas a través de los enrutadores fuera del segmento local.
El propósito principal es proporcionar direccionamiento IP automático a los nodos en caso que no exista un servidor de configuración dinámica de host (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP).
Una dirección IPv6 link-local comienza con el prefijo fe80::/10 (los primeros 10 bits), luego los bits del 11 hasta 64 (los siguientes 54 bits) se configuran con valores de ceros (0000). De esta manera se forma la porción de red representada por los primeros 64bits.La porción de nodo o identificador de interfaz (interface ID), que son los últimos 64 bits, se forma con el formato EUI-64.
Extended Unique Identifier 64 (EUI-64), permite a un host asignar un identificador de interfaz de 64
Figura 2.6 Generación de formato EUI-64
A partir del séptimo bit de la dirección de izquierda a derecha, el valor debe ser invertido, si es 0 se invierte a 1 y si es 1 se invierte 0, esto para conocer de qué forma será administrada ya sea local o globalmente.
Una vez que lo anterior se lleva a cabo, tenemos una dirección de formato EUI-64 completamente funcional como se observa en la figura 2.7 y 2.8.
Figura 2.7. Formato EUI-64
Figura 2.8. Formato de una Dirección Unicast Link-local
Las direcciones Site-local son también el equivalente a las direcciones IP privadas en IPv4. A diferencias de las direcciones Link-Local, estas pueden ser enrutadas fuera del segmento local, es decir, podemos enviar paquetes entre diferentes segmentos de la red pero no hacia el Internet.
00 21 B5 6E 10
Dirección MAC 48 bits
00 21 2F FF FE B5 6E 10
EUI 64 bits 2F
OUI NIC
00 21 2F FF FE B5 6E 10
02 21 2F FF FE B5 6E 10
0000 0000 0000 0010
Formato EUI completamente funcional
FE8
0:0000:0000:0000:
0000:0000:0000:0000
/10
54 bits
64 bits 10 bits
En las direcciones Site-local, los primeros 10 bits se establecen con los valores 1111111011, por lo tanto, el prefijo de estás direcciones tendrá un valor en hexadecimal de fec0 :: /10.
Los siguientes 54 bits están compuestos por el ID de red. Los últimos 64 bits son el identificador de la interfaz o nodo, y estos se configuran de la misma forma que las direcciones Link-Local, tomando 48 bits de la dirección MAC y luego agregando 16 bits con los valores 0xFFFE aunque este tipo de direcciones están consideradas como obsoletas. La figura 2.9 es un ejemplo de una dirección de Site-local.
Figura 2.9. Dirección Unicast Site-Local.
Las direcciones Unicast Unique-local son similares a lo que en IPv4 corresponde a las direcciones privadas (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/16 y 192.168.0.0/24). Estas direcciones reemplazaron a las Site-local.
Una de las principales ventajas es que se evitará en gran medida la repetición en el uso de redes, ya que es demasiado cotidiano diseñar redes IPv4 con direcciones privadas las cuales se repiten varias veces (10.0 ó 172.16 ó 192.168.1) en sitios diferentes que luego se deberán interconectar.
La solución a este problema no fue dejar el tema al azar, no dejar que el administrador elija lo que quiera, sino que se definen condiciones para que se genere el número de bits elegidos aleatoriamente. Y además se han reservado para esto 40 bits, un número muy grande. Es como seleccionar un número entre un sorteo que tiene 1.099.511.627.776 posibilidades, la probabilidad de acertar es casi imposible.
El prefijo reservado por IANA, para estas direcciones son 8 bits (1111 1101), si lo pasamos a hexadecimal, por lo tanto el prefijo de estas direcciones IP tendrá un valor de fd00::/8.
Para generar los 40 bits aleatorios hay una serie de especificaciones que se deben cumplir para generar por medio del “Local IPv6 Range Generator” y todavía restan 16 bit para subdividir las redes en subredes. Hay que aclarar que estas direcciones son para uso privado, por lo tanto no son enrutables en
FEC
0:0000:0000:0000:
0000:0000:0000:0000
/10
54 bits
64 bits 10 bits
1111 1110 11 Formato EUI-64
Internet, aunque por supuesto las podemos enrutar dentro de cada red. La figura 2.10 es un ejemplo de una dirección Unicast-Unique-local.
Figura 2.10 Dirección Unicast -Unique-local
Las direcciones Globales son el equivalente de las direcciones IP públicas en IPv4. Estas direcciones pueden ser enrutadas a través de Internet. Los primeros tres bits están compuestos por los valores 001 por lo tanto, el prefijo de estás direcciones IP tendrá un valor en hexadecimal de 2000 con una máscara /3. (2000::/3)
Lo anterior significa que los primeros tres bits dentro de una dirección Global Unicast deben de ser siempre 001 y la máscara de /3 significa que sólo pueden hacerse variaciones después de los primeros tres bits dentro del primer octeto para establecer el prefijo Global de Enrutamiento (Global Routing Prefix).
El Prefijo Global de Enrutamiento consiste en un número de bits que se pueden subdividir de acuerdo a las necesidades de los Registros de Internet y proveedores de Internet, a fin de reflejar la topología de la Internet en su conjunto. A partir de estos primeros 3 bits es que comienza la jerarquización de la asignación de las direcciones IP a nivel global.
Los posibles prefijos que podrían ser utilizados para presentar direcciones IP del tipo Global Unicast serían:
2000 (0010) – dirección válida Global Unicast 3000 (0011) – dirección válida Global Unicast
4000 (0100) – dirección inválida Global Unicast (a partir de aquí cambia la estructura de 001en los primeros 3 bits)
5000 (0101) – dirección inválida Global Unicast
Los primeros 64 bits de un total de 128 bits, los tres bits primeros representan el Prefijo Global. Los siguientes 45 bits identifican la red asignada a las organizaciones y los siguientes 16 bits representan la
FD
00:0000:0000:0000:
0000:0000:0000:0000
/8
40 bits 64 bits
8 bits
1111 1101
ID Interfaz ID Subred
ID Global aleatorio
subred (Subnet ID) en caso de realizarse una subdivisión de la red (Subnetting). La figura 2.11 y 2.12 son ejemplos de la estructura de una dirección Unicast-global.
Figura 2.11. Estructura dirección Unicast Global
Una dirección IPv6 Global Unicast soporta 2 6 subredes posibles para un total de 65,535. Cada subred soporta 264 nodos posibles para un total de 18446744073709551616.
Figura 2.12 Ejemplo Dirección Unicast Global
SI no hay subdivisión de la red (Subnetting), entonces, los primeros 64 bits representa la red y los demás 64 bits los nodos.
2.2.2.2 Direcciones Multicast.
El tráfico de Multicast se envía a una sola dirección, pero se procesa por múltiples nodos, los hosts que escuchan una dirección de Multicast específica forman parte de un grupo Multicast, que reciben y procesan el tráfico enviado a la dirección del grupo.
La pertenencia a grupos es dinámica, lo que permite a los hosts unirse al grupo o abandonarlo en cualquier momento. Los grupos no están limitados por el tamaño y los miembros pueden ser de varios segmentos de red (enlaces o subredes).
001 Prefijo Global de Enrutamiento ID Subred ID Interfaz
3 bits 45 bits 16 bits 64 bits
001 3 bits Asignado por IANA
Prefijo Global de Enrutamiento 45 bits Asignado a Top-Lev e ISPs
ID Subred 16 bits Asignado a ISPs y Organizaciones
ID Interfaz 64 bits Deriv ado de direccióon MAC
2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b
ID red
ID Interfaz Red de la empresa
