Implementación de protocolo IPv6 en los laboratorios de la Universidad Regional Autónoma de Los Andes Uniandes

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(1)UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES UNIANDES. FACULTAD DE SISTEMAS MERCANTILES CARRERA DE SISTEMAS PROYECTO DE GRADO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN SISTEMAS E INFORMÁTICA. TEMA: “IMPLEMENTACIÓN DE PROTOCOLO IPv6 EN LOS LABORATORIOS DE LA UNIVERSIDAD. REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES. UNIANDES” AUTOR: Tlgo. DIEGO FERNANDO CHAMBA LL.. TUTOR: Ing. FREDDY BAÑO NARANJO.. AMBATO – ECAUDOR 2015.

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(4) AGRADECIMIENTO. A Dios por iluminarme cada día y darme fuerzas para seguir adelante. A mis padres y hermanos quienes han confiado incondicionalmente. en. mí. y. quienes. han. estado. incentivándome durante mi vida estudiantil. Agradezco muy cordialmente a las personas que con su ayuda profesional permitieron la culminación del presente proyecto, en especial al administrador de la red UNIANDES. A mis amigos y compañeros con quienes compartí muchas vivencias y experiencias diarias. A todas las personas que compartieron conmigo y supieron animarme en los momentos más difíciles. A la Universidad Regional Autónoma de los Andes UNIANDES, a la Facultad de Sistemas que nos abre sus puertas a todas las personas como nosotros, la cual nos ha venido preparando para un futuro competitivo y formando como personas de bien. A mi Tutor de tesis Ing. Freddy Baño por ser nuestra guía y asesor en mi Trabajo de Grado, por su amistad y ayuda en la dirección de este Proyecto. A las autoridades, Maestros de la Faculta de Sistemas, por sus conocimientos impartidos, con paciencia y sabiduría..

(5) DEDICATORIA. La realización de este trabajo lo dedico especialmente: a Dios, por darme la vida y ser el mi guía y protector, a mis padres, hermanos por todo el esfuerzo que hicieron por mí para educarme, apoyarme, enseñarme el valor de las cosas y darme lo mejor en mi vida. Por haberme formado como persona de bien y ayudarme a concluir esta etapa, la cual será muy importante en el ámbito laboral. A un ser Especial, Mi Madre, que en estos momentos de la vida no está entre nosotros, por su esmero, ahínco y dedicación, porque fue y es un pilar importante de mi vida, y sé que desde el paraíso celestial, ella está guiando mis pasos, es mi Ángel de la guarda. A todas aquellas personas que hicieron este sueño realidad..

(6) ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE CONTENIDOS CERTIFICACIÓN DEL TUTOR DECLARACIÓN DE AUTORÍA DEDICATORIA AGRADECIMIENTO INDICE RESUMEN SUMMARY INTRODUCCION ............................................................................................................... 1 Antecedentes investigativos ............................................................................................... 1 Planteamiento del problema............................................................................................... 5 Formulación del Problema ................................................................................................. 6 Delimitación del Problema ................................................................................................ 6 Objeto de investigación y campo de acción....................................................................... 6 Identificación de la línea de investigación. ........................................................................ 6 Idea a defender. ................................................................................................................. 7 Justificación del tema......................................................................................................... 7 Breve explicación de la metodología investigativa a emplear. .......................................... 8 Resumen de la estructura de la tesis. ................................................................................. 9 Aporte teórico, significación práctica y novedades científicas. ....................................... 10 CAPÍTULO I. ..................................................................................................................... 11 1.. MARCO TEÓRICO..................................................................................................... 11 1.1.. Origen y evolución de las redes de computadoras. ............................................... 11. 1.1.1. 1.2.. Origen. ........................................................................................................... 11. Protocolo ............................................................................................................... 14.

(7) 1.2.1. 1.3.. Modelos de referencia. ................................................................................... 14. Protocolo de internet versión 4 (IPv4) .................................................................. 23. 1.3.1.. Direcciones IPv4 ............................................................................................ 26. 1.3.2.. Problemas con el protocolo de internet 4 (IPv4). .......................................... 27. 1.4.. Historia del Protocolo de Internet versión 6 ......................................................... 28. 1.4.1.. Protocolo IPv6 ............................................................................................... 29. 1.4.2.. Direccionamiento IPv6 .................................................................................. 35. 1.4.3.. Tipos de direcciones IPv6 .............................................................................. 36. 1.4.4.. Seguridad en IPv6 .......................................................................................... 41. 1.4.5.. Enrutamiento con IPv6 .................................................................................. 43. 1.4.6.. Ventajas y desventajas de IPV6. .................................................................... 45. 1.4.7.. Algoritmo de Enrutamiento ........................................................................... 47. 1.4.8.. ICMPv6 .......................................................................................................... 47. 1.4.9.. Protocolo de descubrimiento de vecinos ....................................................... 47. 1.4.10.. Mecanismos de configuración de direcciones............................................ 48. 1.4.11.. Fragmentación ............................................................................................ 49. 1.4.12.. Mecanismos de transición a IPv6 ............................................................... 50. 1.5.. Conclusiones parciales del Capítulo. .................................................................... 51. CAPÍTULO II .................................................................................................................... 52 2.. MARCO METODOLOGICO ...................................................................................... 52 2.1.. Caracterización del sector. .................................................................................... 52. 2.2.. Descripción del procedimiento metodológico ...................................................... 53. 2.2.1. Modalidad de investigación ........................................................................... 53. 2.2.2. Tipo de investigación ..................................................................................... 54. 2.3.1.. Métodos ......................................................................................................... 54. 2.3.2.. Población y muestra de la investigación ........................................................ 55. 2.3.3.. Análisis e interpretación de resultados .......................................................... 57.

(8) 2.4.. PROPUESTA DEL INVESTIGADOR ................................................................. 76. 2.5.. CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPITULO ............................................ 77. CAPÍTULO III ................................................................................................................... 78 3.. MARCO PROPOSITIVO ............................................................................................ 78 3.1.. TEMA. .................................................................................................................. 78. 3.2.. OBJETIVOS ......................................................................................................... 78. 3.3.. DESARROLLO DE LA PROPUESTA ................................................................ 78. 3.3.1.. Análisis técnico del estado actual de la red. .................................................. 78. 3.3.2.. Cableado Horizontal ...................................................................................... 86. 3.3.3.. Estaciones de trabajo de la red. ...................................................................... 89. 3.3.4.. Soporte IPv6 aplicaciones uso común ........................................................... 90. 3.3.5.. Implementación Ipv6. .................................................................................... 92. 3.3.6.. Simulación de los mecanismos Tunnel Broker. ............................................. 93. CONCLUSIONES GENERALES. ................................................................................... 99 RECOMENDACIONES ................................................................................................. 100 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 101 ANEXOS.

(9) ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1. 1 Modelo de referencia OSI. ............................................................................... 16 Figura 1. 2 Identificación de las clases de direcciones IP .................................................. 19 Figura 1. 3 El modelo de referencia TCP/IP ....................................................................... 21 Figura 1. 4 Protocolos y redes en el modelo TCP/IP inicialmente. .................................... 21 Figura 1. 5 Encabezado de IPV4 ........................................................................................ 24 Figura 1. 6 Configuración de un datagrama IPv4. .............................................................. 25 Figura 1. 7 Cabecera de IPV6. ............................................................................................ 33 Figura 1. 8 Extensiones de cabeceras de IPv6. ................................................................... 34 Figura 1. 9 Formato del datagrama IPv4 vs IPv6. .............................................................. 35 Figura 1. 10 Formato simplificado de direcciones IPv6. .................................................... 36 Figura 1. 11 Direccionamiento Unicast. ............................................................................. 37 Figura 1. 12 Contextos de direcciones Unicast. ................................................................. 38 Figura 1. 13 Direccionamiento Anycast. ............................................................................ 39 Figura 1. 14 Direccionamiento (Multicast) para retransmisión múltiple. .......................... 39 Figura 1. 15 Direccionamiento Multicast. .......................................................................... 40 Figura 2. 1 Fórmula para calcular una muestra .................................................................. 56 Figura 3. 1 Software gogoCLIENT instalado en Windows 7 de 64 bits. ........................... 95 Figura 3. 2 Ventana de gogoCLIENT – Utility. .................................................................. 95 Figura 3. 3 Status de conexión Broker de gogoCLIENT – Utility. .................................... 96 Figura 3. 4 Estado de conexión mediante IPv6. ................................................................. 97 Figura 3. 5 Asignación manual del protocolo de internet versión (IPv6). .......................... 98 Figura 3. 6 IPv6 asignada manualmente para establecer <<Dual Stack>>. ....................... 98.

(10) ÍNDICE DE GRAFICOS Grafico 2. 1 Tiempo de uso del servicio de Internet, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 58 Grafico 2. 2 Clasificación del servicio de Internet UNIANDES, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 59 Grafico 2. 3 Acceso habitual a Internet, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. .................................................................................................................................... 60 Grafico 2. 4 Uso del tipo de red con mayor frecuencia, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015.............................................................................................................. 61 Grafico 2. 5 Conocimiento de la direccione Ipv4, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 62 Grafico 2. 6 Servicios de la Red que habitualmente utilizan estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 63 Grafico 2. 7 Servicios de la Red que habitualmente utilizan estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 64 Grafico 2. 8 Tiempo del uso del servicio de Internet UNIANDES, por el personal administrativo hasta enero de 2015. .................................................................................... 65 Grafico 2. 9 Calidad del servicio de Internet UNIANDES, según el personal administrativo hasta el año 2014 ......................................................................................... 66 Grafico 2. 10 Acceso habitual a Internet, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. .................................................................................................................................... 67 Grafico 2. 11 Uso del tipo de red con mayor frecuencia, según el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 68 Grafico 2. 12 Conocimiento de la direccione Ipv4, según el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 69 Grafico 2. 13 Servicios de la Red que habitualmente utilizan el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 70 Grafico 2. 14 Servicios de la Red que habitualmente utilizan según el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ............................................................... 71 Gráfico 3. 1 LAN Matriz AMBATO UNIANDES hasta Marzo 2015. ............................... 79 Gráfico 3. 2 Red LAN Universidad Regional Autónoma de los Andes UNIANDES AMBATO hasta el año 2014. ............................................................................................... 80.

(11) Gráfico 3. 3 Área de trabajo para la implementación. ........................................................ 82 Gráfico 3. 4 Interfaz gráfica del Software TracePlus/Ethernet v 6.03.00. .......................... 84 Gráfico 3. 5 Centro de cableado MDF y IDF. ..................................................................... 86 Gráfico 3. 6 Topología en estrella extendida ...................................................................... 88 Gráfico 3. 7 IPCONFIG. ..................................................................................................... 93 Gráfico 3. 8 Netsh interface ipv6 show address. ................................................................ 93.

(12) ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 1. 1 Direcciones Asignadas Multicast y su área de funcionamiento. ........................ 41 Tabla 1. 2 Protocolos de enrutamiento en IPv6 .................................................................. 47 Tabla 2. 1 Población objeto a investigar. ............................................................................ 55 Tabla 2. 2 Tiempo de uso del servicio de internet, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 57 Tabla 2. 3 Clasificación del servicio de Internet UNIANDES, según estudiantes UNIANDES hasta enero del 2015. ...................................................................................... 58 Tabla 2. 4 Acceso habitual a Internet, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ............................................................................................................................................. 59 Tabla 2. 5 Uso del tipo de red con mayor frecuencia, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 60 Tabla 2. 6 Conocimiento de la direccione Ipv4, según estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ................................................................................................................................ 61 Tabla 2. 7 Servicios de la Red que habitualmente utilizan estudiantes UNIANDES hasta enero de 2015. ...................................................................................................................... 62 Tabla 2. 8 Actividades que normalmente realiza según estudiantes UNIANDES en la red, hasta enero de 2015.............................................................................................................. 63 Tabla 2. 9 Tiempo del uso del servicio de Internet UNIANDES, por el personal administrativo hasta enero de 2015. .................................................................................... 65 Tabla 2. 10 Calidad del servicio de Internet UNIANDES, según el personal administrativo hasta enero de 2015.............................................................................................................. 66 Tabla 2. 11 Acceso habitual a Internet UNIANDES, el personal administrativo hasta enero de 2015. ................................................................................................................................ 67 Tabla 2. 12 Uso del tipo de red con mayor frecuencia, según el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 68 Tabla 2. 13 Conocimiento de la direccione Ipv4, según el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 68 Tabla 2. 14 Servicios de la Red que habitualmente utilizan el personal administrativo UNIANDES hasta enero de 2015. ....................................................................................... 69 Tabla 2. 15 Actividades que normalmente realiza según el personal administrativo UNIANDES en la red, hasta enero de 2015. ....................................................................... 71.

(13) Tabla 3. 1 Edificios de la Universidad Regional Autónoma de los Andes UNIANDES .... 85 Tabla 3. 2 Distribución de los tipos de racks y gabinetes ................................................... 87 Tabla 3. 3 Protocolo de enrutamiento en IPv6 .................................................................... 89 Tabla 3. 4 Aplicación de uso común con Soporte IPv6 ...................................................... 90.

(14) RESUMEN La presente investigación, se desarrolló con el propósito de implementar una red de datos bajo el Protocolo IPv6 en los Laboratorios de Universidad Regional Autónoma de Los Andes UNIANDES.. En relación al crecimiento que ha tenido el internet actualmente, con el avance de la tecnología, el desarrollo de las telecomunicaciones y el incremento de la demanda de las empresas se ha emanado una escasez de las IPv4. Por tal situación la IETF ha desarrollado el nuevo protocolo IPv6 que nos ayuda a solucionar la falta de direcciones IP, fortalecerá la evolución de las Redes, Internet y la tecnología en general.. IPv6 soluciona el problema de agotamiento de direcciones IP versión 4, es un protocolo que incorpora funcionalidades que robustecen la seguridad, enrutamiento, movilidad, etc.. Gracias al campo flow label, IPv6 realiza el envío de datagramas de manera más ágil ganando tiempo y evitando congestionamientos, con la ayuda de la estructura de los paquetes IPV6, el tiempo de transmisión es menor así como los recursos de hardware, IPv6 no hace fragmentación en cada router sino que la fragmentación la hace sólo en el nodo origen, aprovecha de mejor manera la arquitectura jerárquica de direcciones dentro de una red, es mucho más flexible y escalable que IPv4.. Finalmente el presente proyecto de tesis contribuirá al mejoramiento de la red en términos de estabilidad, flexibilidad y simplicidad con mayor seguridad dentro del protocolo con la autentificación, integridad y confidencialidad de la comunicación con una transmisión de datos más rápida y confiable. Para el desarrollo de la presente, se investiga a fondo sobre el estado actual de la red Uniandes y se analizó los equipos de red para la verificación de soporta a IPv6 dando como resultado que el 95% de equipos soporta este nuevo protocolo y está listo para trabajar.. Se estudió varios mecanismos para la conectividad a IPv6, ya que hay varios, para la investigación se utilizó programas gratuitos para realizar la simulación de conectividad a.

(15) IPv6 con los cuales se conectó y se realizó las pruebas necesarias dando como resultado la conectividad con ip’s de prueba..

(16) SUMMARY This research was developed with the purpose of implementing a data network under the IPv6 Protocol Laboratories Regional Autonomous University of the Andes UNIANDES.. Regarding the growth that has taken the internet today, with the advancement of technology, the development of telecommunications and increased business demand has issued a shortage of IPv4. For this situation, the IETF has developed the new IPv6 protocol that helps to address the lack of IP addresses, strengthen the development of networks, Internet and technology in general.. IPv6 solves the problem of depletion of IP version 4 addresses, is a protocol that incorporates features that strengthen security, routing, mobility, etc.. Thanks to the flow label field, the sending IPv6 Datagram more agile saving time and avoiding congestion, with the help of the structure of the IPv6 packet transmission time is less and hardware resources, IPv6 does fragmentation each router but fragmentation makes only the source node, fail better the hierarchical architecture of addresses within a network, it is much more flexible and scalable than IPv4.. Finally this thesis project will contribute to the improvement of the network in terms of stability, flexibility and simplicity more safely within the protocol with authentication, integrity and confidentiality of communication with a data transmission faster and more reliable. For the development of this, it is investigated thoroughly about the current state of the Uniandes network and network equipment for testing supports IPv6 result that 95% of equipment supports this new protocol was tested and is ready to work.. Several mechanisms for connectivity to IPv6 will be studied, as there are several, for research freeware used for the simulation of connectivity to IPv6 with which he was connected and the necessary testing was performed resulting connectivity ip's test..

(17) INTRODUCCION Antecedentes investigativos Dentro de los registros bibliográficos que reposan en la Biblioteca de las Universidades y Politécnicas del Ecuador, se destacaron los siguientes trabajos investigativos que podrían tener relación al tema propuesto: . “Diseño de una red MPLS utilizando el protocolo IPV6 para proveedores de servicios de telecomunicaciones”. Realizado por: Hinojosa López, Mayra Alexandra Herrera Merchán, Fabricio Fernando. Desarrollado en: Escuela Politécnica Nacional. Año: 2009.. “Realizar el diseño de una red con tecnología MPLS utilizando el protocolo IPv6 para el direccionamiento IP, con VPNs y considerando criterios de calidad de servicio para la transmisión de datos y voz, con cobertura en la ciudad de Quito”. . “Estudio y análisis del estado actual de la implantación de IPv6 en los proveedores de servicios de internet a nivel nacional”. Realizado por: Silva Bracero, Leonardo Miguel. Desarrollado en: Escuela Politécnica Nacional. Año: 2012.. “Se presentó una encuesta técnica, que tiene como objetivo principal determinar el estado actual y los mecanismos que se podrían estar implementado para el inicio del despliegue de IPv6 en el Ecuador”. . “Propuesta para la transición de ipv4 a ipv6 en el ecuador a través de la SUPERTEL”. Realizado por: Ing. José Coellar Solórzano 1.

(18) Ing. Jacob Cedeño Mendoza Desarrollado en: Universidad Católica de Santiago de Guayaquil Año: 2013. . “Análisis y diseño de una reingeniería organizativa de la red del campus de la universidad técnica de Manabí mediante la utilización de IPv6 y su implementación en la facultad de ciencias informáticas en el laboratorio de redes”. Realizado por: Rodríguez Alcívar Mirella Marlene Zambrano Alcívar Marilú Roxana Desarrollado en: Universidad Técnica de Manabí Año: 2010.. Internet no es del todo una red, sino un inmenso conjunto de redes diferentes que usan ciertos protocolos comunes y proporcionan ciertos servicios comunes. Es un sistema poco común porque nadie lo planeó y nadie lo controla. (John, 2010) La expresión redes de ordenadores (o simplemente redes) se utiliza cuando, por medio de la telemática, se realiza la comunicación entre dos o más ordenadores. Queda excluida aquí la comunicación entre un ordenador y un periférico (terminal, impresora, etc.) independientemente de la distancia a la que dicha comunicación se produzca o el tipo de medios utilizados para ello. Dicho de otro modo, en redes de ordenadores se considera únicamente la comunicación entre elementos que puede hablar de igual a igual (peer to peer’ en inglés). Prácticamente cualquier empresa que tenga varios ordenadores hoy en día tiene una red local que los interconecta. Si dispone de varias sedes u oficinas dispersas dispondrá típicamente de una red local (LAN, Local Área Network) en cada una de ellas y de un medio de interconexión de dicha redes locales a través de enlaces telefónicos (también llamados accesos WAN, Wide Área Network). La red o redes permiten acceder a información importante y actualizada de manera rápida. La red en las empresas permite tener duplicado su servidor de base de datos, o cualquier otra 2.

(19) información vital, de forma que es caso de fallo del software, hardware, o destrucción física del servidor la información no se vea afectada al poder los clientes seguir funcionando con el servidor de reserva. (Arguedas, 2010) Las redes de computadoras se pueden utilizar para diversos servicios, tanto para compañías como para individuos. Para las compañías, las redes de computadoras personales que utilizan servidores compartidos con frecuencia dan acceso a información corporativa. Por lo general, estas redes siguen el modelo cliente-servidor, con estaciones de trabajo clientes en los escritorios de los empleados que acceden a servidores instalados en la sala de máquinas. Para los individuos, las redes ofrecen acceso a una diversidad de recursos de información y entretenimiento. A grandes rasgos, las redes se pueden dividir en LANs, MANs, WANs e interredes, con sus propias características, tecnologías, velocidades y nichos. Las LANs ocupan edificios y operan a altas velocidades. Las MANs abarcan toda una ciudad, por ejemplo, el sistema de televisión por cable, el cual es utilizado por mucha gente para acceder a Internet. Las WANs se extienden por un país o un continente. Las LANs y las MANs pueden ser o no conmutadas (es decir, no tienen enrutadores); las WANs son conmutadas. Las redes inalámbricas se están volviendo sumamente populares, en especial las LANs inalámbricas. Las redes se interconectan para formar interredes. El software de red consta de protocolos, que son reglas mediante las cuales se comunican los procesos. Los protocolos son de dos tipos: orientados a la conexión y no orientados a la conexión. La mayoría de las redes soporta jerarquías de protocolos, en la cual cada capa proporciona servicios a las capas superiores a ella y las libera de los detalles de los protocolos que se utilizan en las capas inferiores. Las pilas de protocolos se basan generalmente en el modelo OSI o en el modelo TCP/IP. Ambos modelos tienen capas de red, de transporte y de aplicación, pero difieren en las demás capas. Entre los aspectos de diseño están la multiplexión, el control de flujo y el control de errores. En los últimos años las comunicaciones y la electrónica se han convertido en herramientas, que facilitan la realización de diferentes actividades, por un lado las comunicaciones han evolucionado de tal manera que cumplen con su objetivo en casi todos los ámbitos, un 3.

(20) ejemplo es el internet y su uso masivo, dado que su implementación y su funcionamiento se realiza de una manera estandarizada, de fácil acceso y manejo, logrando así grandes avances y el soporte de una gran variedad de servicios, por otro lado, la electrónica, por medio de la generación de nuevos y mejores dispositivos contribuye en el desarrollo de nuevas tecnologías que brindan servicios que dan solución a necesidades específicas o que simplemente facilitan el diario vivir. Es así que en esta tesis converge la potencialidad de estas dos herramientas, tomando como base la comunicación por medio de Internet y el uso del computador como un ente prestador de un servicio. (Wetherall, 2012). El internet protocolo (IP), un protocolo del nivel de red de OSI (Open Systems Interconne on - Interconexión de Sistemas Abiertos), permite a las aplicaciones que ejecuten de forma transparente sobre las redes interconectadas. De esta forma, las aplicaciones no necesitan conocer que hardware está siendo utilizado en la red y. por tanto, la misma aplicación puede ejecutarse en cualquier arquitectura de red. Las direcciones IPv4 consiguen que él envió de datos entre ordenadores se realice eficazmente de forma parecida a como se utiliza los números de teléfono en las llamadas telefónicas. Las direcciones IP v4 tienen 32 bits, formados por cuatro campos de 8 bits (octeto), cada uno,. separado. por. puntos.. Y. están. representadas. en. forma. binario. (01111111.00000000.00000000.00000001). Cada uno de los campos de 8 bits puede tener un valor que este comprendido entre 00000000 (cero en decimal) y 11111111 (255 en decimal). IPv6 es una nueva versión de IP y representa una fuerte evolución con respecto a IPv4 (aunque sus principales funciones se conservan en IPv6, excepto ciertas funciones pocas o nada utilizadas que fueron suprimidas o convertidas en otras opciones). Cuenta con posibilidades extendidas de direccionamiento y encaminamiento. El tamaño de la dirección IP aumenta de 32 a 128 bits para poder soportar un número más grande de nodos direccionables, mas niveles direcciones jerárquicas y una configuración más sencilla de las direcciones. . (Raya, 2005) 4.

(21) Planteamiento del problema. Las tecnologías de vanguardia en el campo tecnológico permiten un apoyo a la vida institucional en el cumplimiento de sus metas. En la actual sociedad en la que vivimos, el conocimiento constituye un recurso fundamental y la información es su materia prima más importante, La Universidad Regional Autónoma de los andes UNIANDES no es ajena a los cambios tecnológicos, más aun cuando en ella existe una modalidad Técnica en el área de las tecnologías de la información y la comunicación; por ese motivo en prioritario que la Institución actualice su protocolo de red que le permita mejorar su red académica implementando en ella el protocolo ipv6. Existen dificultades observables y planteadas por la comunidad educativa de la institución entre ellos docentes, administrativos y directivos al igual que sus estudiantes, inquietudes relacionadas con limitaciones que no permiten desarrollar una excelente labor académica, caídas frecuentes del servicio de internet, bloqueos permanentes de la red interna de sistema, en ciertas áreas no se cuenta con el servicio inalámbrico por el alcance de la señal wifi o requieren de repetidores incrementándose de esta manera el costo y desmejorando la calidad de la señal. Es necesario la centralización de la información a través de la utilización de una arquitectura cliente servidor como también su infraestructura de comunicación que permita mejorar el intercambio de información de la intranet para compartir recursos e información de forma eficiente y con la seguridad necesaria. Los diferentes ambientes de aprendizaje como salones de clase, salas de audiovisuales, aulas de informática, auditorio o aulas múltiples, biblioteca, sala de profesores y áreas de uso común requieren comunicación entre ellas y la utilización de elementos y equipos que se pueden ir adicionando y conectar a la red como televisores, cámaras IP, sensores, teléfonos y otros dispositivos móviles que hagan uso de dicha tecnología; la posibilidad de utilizar material digital que este centralizado como películas, audio de charlas, despliegue de información institucional, video conferencias, telefonía IP; la interconexión de cada uno de estos equipos requiere la utilización de nuevas direcciones IP, que bajo el protocolo ipv4 que maneja la institución no es posible su implementación ni transparencia de la misma. Es importante la implementación del nuevo protocolo IPv6 porque mejora las comunicaciones internas como también la implementación de nuevos sistemas que actualmente no están disponibles para la comunidad educativa; de las mejoras que se obtengan con la puesta en 5.

(22) marcha del proyecto se puede replicar a los demás extensiones y/o instituciones del mismo sector educativo; resultados que serán reflejados en la calidad de la formación que se imparte y la mejora en el servicio administrativo de la misma mediante la utilización de tecnologías y protocolos de red de última generación como IPV6 . La Universidad Regional Autónoma de los andes UNIANDES está ubicada en el Cantón Ambato Provincia de Tungurahua es una entidad de educación privada, atiende a más de 2800 alumnos.. Formulación del Problema Como mejorar el tráfico de datos y acceder a los servicios con direcciones IP públicas en la Red de la Universidad Regional Autónoma de los Andes UNIANDES.. Delimitación del Problema La Implementación del Protocolo IPv6 se lo realizara en la ciudad de Ambato provincia de Tungurahua exactamente en la Universidad Regional Autónoma de los andes UNIANDES siendo uno de los más prestigiosos de la provincia por brindar al país grandes Profesionales que han sido parte fundamental para el engrandecimiento de la nación. Para prueba de la implementación se lo realizar primero en un laboratorio de Derecho para luego proceder a implementar en los laboratorios de sistemas. El tiempo previsto para la presente investigación será en el periodo académico o año lectivo 2013 al 2014.. Objeto de investigación y campo de acción. El objeto de investigación.- Redes de Computadoras. El campo de acción.- Protocolos IPv6.. Identificación de la línea de investigación. Tecnologías de la Información y Comunicación. 6.

(23) Objetivo general. Aplicar la tecnología IPv6 en los Laboratorios de la Universidad Regional Autónoma de los Andes UNIANDES, Para mejorar los servicios y la integridad de datos de la red. Objetivo específico. . Fundamentar de forma científica los referentes teóricos relacionados a los Protocolos IPv4, IPv6 y sus áreas afines de estudio.. . Determinar, mediante la metodología de investigación. cuáles son los. inconvenientes de la red de datos de UNIANDES. . Implementar IPv6, mediante la infraestructura de Red de datos que posee la Universidad UNIANDES.. . Validar en base al criterio de expertos.. Idea a defender. La implementación de una red Direccionada con protocolos IPv6 mejorara los servicios de conectividad que presta los laboratorios a los estudiantes de la Universidad UNIANDES, la seguridad de los datos, se aprovechara los servicios que requieren IP públicas.. Justificación del tema. Desde los inicios de internet el direccionamiento de los Pc’s que forman la gran red de redes se ha convertido en un verdadero dilema. Con el pasar del tiempo se busca mejorar la calidad de conectividad de las computadoras que trabajan con las TCP/IPV4 por las de IPV6, para lo cual se hace un análisis comparativo entre los protocolos IPv4 e IPv6, el primero por ser uno de los más difundidos y utilizados, siendo considerado el Standard actual de Internet y de otras redes, mientras que el segundo, por constituir la nueva versión del protocolo IPv4. Se analizará las limitaciones del protocolo usado en estos momentos, destacándose las 7.

(24) dificultades con su direccionamiento, enrutamientos y seguridad, haciendo hincapié en la manera en que las características del IPv6 contribuirán a solucionar estas limitantes del actual protocolo. Finalmente, se desarrolla un estudio comparativo entre ambos protocolos para demostrar la superioridad de la nueva versión del protocolo IP (IPv6).. Breve explicación de la metodología investigativa a emplear. Científica.- Es el conjunto de métodos, técnicas y procedimientos sistemáticos que se utilizaron en la investigación para obtener soluciones al problema planteado, así mismo permitió hacer predicciones de nuevas relaciones y fenómenos que se puedan comprobar. De Campo.- Permitió conocer el manejo de la actual plataforma existente en la Universidad UNIANDES y además recopilar la información necesaria para hacer el análisis respectivo. Métodos . Bibliográfico.- Se consultó libros, reglamentos, archivos y páginas web, para recopilar información referente al tema en cuestión.. . Otros.. Técnicas . Observación: Por medio de esta técnica se adquirió información directa sobre la plataforma, los laboratorios, servidores y cableado actual.. . Entrevistas: Se entrevistó a los empleados del departamento de Telemática de la Universidad UNIANDES.. Herramientas . Guía de Observaciones.. . Guía de Entrevistas.. . Encuestas.. 8.

(25) Resumen de la estructura de la tesis. La primera parte del presente trabajo comprende la introducción a la Implementación de Protocolo IPv6 planteando; el problema, hipótesis, el objetivo general y los objetivos específicos que se procura conseguir en la investigación. Asimismo, se determina métodos, técnicas y herramientas empleados para avalar los principales resultados de la tesis. La segunda parte consiste en la descripción del Capítulo I, la investigación se orienta en contenidos teóricos, que a través de la tesis se conceptualizan los fundamentos de la ciencia, sobre la base de estudios creados hasta la actualidad a nivel mundial en Redes de Computadoras, Protocolos de redes, Protocolos IPv4 e Implementación de Protocolos IPv6, también considerando la constitución de la República del Ecuador con sus respectivas leyes que rigen en el país. La tercera parte está compuesta por el Capítulo II, que corresponde a la metodología empleada para la evaluación y análisis del protocolo IPv6, empleando métodos; teórico, empírico y estadístico, como; análisis y síntesis, cualitativo, cuantitativo, histórico-lógico, encuestas y entrevistas individuales y colectivas, esta parte de la investigación, se enfoca al desarrollo de la propuesta, que permita mejorar los servicios de conectividad que presta los laboratorios a los estudiantes de la Universidad UNIANDES, la seguridad de los datos, se aprovechara los servicios que requieren IP públicas. La cuarta parte es el Capítulo III, que está enfocada validar la información obtenida una vez analizadas todas las teorías y modelos estudiados en el capítulo I, respectivamente se ejecutará la metodología y desarrollo de la propuesta en el capítulo II, permitiendo establecer un diagnóstico real y claro de la situación actual del objeto de estudio, evaluando los resultados que se ha alcanzado a través de la opinión de expertos en el área de esta investigación. Después de haber llevado a cabo el proceso de investigación y analizar los resultados se procede a presentar las conclusiones y recomendaciones generales para sustentar el presente trabajo.. 9.

(26) Aporte teórico, significación práctica y novedades científicas. Aporte teórico. Contribuye a actualizar e integrar los conocimientos relacionados con las Tecnologías de la Información y Comunicación en este sentido, la propuesta permite complementar la implementación de Protocolo IPv6 de tal manera que dará respuesta a las recomendaciones de otros trabajos investigativos relacionados con este tema. Significación práctica. Se trata de un ámbito de integración y aplicación de todos los contenidos de la teoría, incluye la utilización racional, eficiente y responsable de la nueva tecnología. Mejorando los servicios de internet que presta la universidad. Novedad científica. Los protocolos IPv6 se ha implementado en diversas instituciones, empresas dando un resultado exitoso es por eso que el aporte de la investigación en el establecimiento es muy importante en el nivel educativo.. 10.

(27) CAPÍTULO I. 1. MARCO TEÓRICO 1.1. Origen y evolución de las redes de computadoras. 1.1.1. Origen. Para poder comprender por qué se está tratando de adoptar este nuevo protocolo, es necesario conocer como iniciaron sus predecesores, para ello revisaremos el año 1966, donde el Departamento de Defensa (DoD) y el gobierno de los Estados Unidos crea ARPA, cuyo objetivo principal era conectar diferentes computadores de las instalaciones militares y centros de investigación, pero que esta red pueda trabajar independiente de las fallas que pueda existir, es decir, si una parte de la red dejaba de funcionar, todo lo demás debía continuar su funcionamiento normalmente, a esta red se la llamo ARPANET, la cual tenía varios protocolos, donde el más usado era el NCP, esta red inicialmente tenía 4 nodos, 3 nodos de universidades Norteamericanas y 1 nodo en el centro de investigación, y al tener mucho éxito, esta red fue creciendo hasta que en 1983 llego a tener más de 500 hosts conectados, ya para aquella época se trabajaba en un protocolo estándar que podía ser usado, este protocolo fue creado en septiembre de 1981 y se lo llamo IP, posteriormente se decidió en 1983 que el estándar TCP/IP sería el protocolo a usar en la red. En realidad Internet es un medio de comunicación que revoluciona el mundo tanto de las telecomunicaciones como de los ordenadores o computadoras. Las bases que permitieron su desarrollo o evolución, inicialmente desde el telégrafo hasta las computadoras personales pasando por el teléfono y la radio. La cantidad de información que maneja en la actualidad Internet es demasiado grande, siendo utilizado como un recurso investigativo cuyo acceso de información mundial se lo realiza en pocos segundos. Internet inicialmente fue ideada por J. C. R. Licklider, que mediante oficios escritos en Agosto de 1962 en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), describía computadores que se conectaban entre sí, para acceder a la toda la información entre las misma, también denominada por él como una Red Galáctica (Galactic Network). Debido a 11.

(28) estas ideas radicales Licklider fue designado Director del Programa DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). El protocolo TCP/IP fue diseñado a finales de 1960 como el fundamento de la red ARPANET, que conectaba las computadoras de oficinas gubernamentales y universitarias. Funcionaba bajo el concepto de cliente servidor, lo que significa que alguna computadora pide los servicios de otra computadora; la primera es el cliente y la segunda el servidor. (Jose Coellar Solórzano, 2012) En 1961, Leonard Klienrock introduce el concepto de Conmutación de Paquetes (Packet Switching, en inglés). La idea era que la comunicación entre ordenadores fuese dividida en paquetes. Cada paquete debería contener la dirección de destino y podría encontrar su propio camino a través de la red. (Jose Coellar Solórzano, 2012) . En octubre de 1962, Licklider fue nombrado jefe de la oficina de procesado de información de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (Defense Advanced Research Projects Agency o DARPA), y empezó a formar un grupo informal dentro de DARPA del Departamento de Defensa de los Estados Unidos para investigaciones sobre ordenadores más avanzadas. Lo que nos indica (Alvarez, 2000), la primera WAN (Wide Area Network, Red de Área Amplia) documentada fue creada en 1965 por Lawrence G. Roberts y Thomas Merrill, quienes conectaron una TX-2 y un Q-32 desde el MIT en Massachusetts hasta California mediante una línea telefónica. Para 1967 se había avanzado en el diseño de redes de comunicaciones, otros países como Inglaterra investigaban por medios de otros grupos como el RAND y el NPL. Es por esto, que en DARPA se acordó interconectar todos sus centros investigativos por medio de una red a la que fue denominada ARPANET. Como parte del papel de la oficina de procesado de información, se instalaron tres terminales de redes: una para la System Development Corporation en Santa Mónica, otra para el Proyecto Genie en la Universidad de California (Berkeley) y otra para el proyecto Multics en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. La necesidad de Licklider de redes se haría evidente por los problemas que esto causó. (Fabra, 2012) 12.

(29) Ya para el año 1969 la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (Defense Advanced Research Projects Agency o DARPA) del Ejército de los EEUU desarrolla la ARPANET (Mendoza, 2013). La finalidad principal de esta red era la capacidad de resistir un ataque nuclear de la URSS para lo que se pensó en una administración descentralizada. De este modo, si algunos ordenadores eran destruidos, la red seguiría funcionando. Aunque dicha red funcionaba bien, estaba sujeta a algunas caídas periódicas del sistema. De este modo, la expansión a largo plazo de esta red podría resultar difícil y costosa. Se inició entonces una búsqueda de un conjunto de protocolos más fiables para la misma. Dicha búsqueda finalizó, a mediados de los 70, con el desarrollo de TCP/IP (Mendoza, 2013). Es por esto, que se inicia la investigación en desarrollar productos de redes de computadoras, y de la tecnología de comunicación, denominada también como conmutación de paquetes, y finalmente surge el protocolo TCP/IP. El nombre TCP / IP Proviene de dos protocolos importantes de la familia, el Transmission Control Protocol (TCP) y el Internet Protocol (IP). Todos juntos llegan a ser más de 100 protocolos diferentes definidos en este conjunto. El TCP / IP es la base del Internet que sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local y área extensa. TCP / IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el departamento de defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en el ARPANET una red de área extensa del departamento de defensa. (Alarcón Herrera & Crovetto Huerta, 2004) Tras varias investigaciones realizadas, se asigna roles al protocolo TCP/IP, donde solamente IP se encargaría de enviar paquetes a través de una red de comunicaciones hacia su destino. Mientras que para controlar el flujo de información o que lleguen los paquetes correctamente al destino se emplean los 2 protocolos, el TCP y el UDP (User Datagram Protocol), en esencia son el mismo, aunque el segundo no permite que todos los paquetes lleguen a su destino, solamente una parte, es decir, no es confiable. Los grupos encargados para desarrollar el nuevo protocolo se encontraban en las 13.

(30) Universidades de Stanford y UCLA que incluía a la empresa Bolt, Beraneck & Newman (BBN), cuya designación fue autorizada por la DARPA. (Verdejo Álvarez, 2000). 1.2. Protocolo Un Protocolo es el conjunto de normas y reglas legales vigentes, que en base a las disposiciones de cada país, se toman como referencia con el fin de que las computadoras del mundo tengan un mismo idioma. (Montesdeoca Freire, 2013) Algunos protocolos pueden ser específicos de un fabricante o de propiedad exclusiva de alguna marca o empresa, es decir; que una compañía o proveedor controla la estructura del protocolo y su funcionamiento, y pueden ser utilizados únicamente con la firma de dicho proveedor, otros en cambio sólo se pueden implementar en equipos fabricados por el proveedor propietario. (Montesdeoca Freire, 2013) Para una mejor visualización de la interacción entre varios protocolos, es común utilizar un modelo en capas o segmentos, para mostrar el funcionamiento de los protocolos que se producen dentro de cada segmento. Existen beneficios al utilizar un modelo por segmentos entre los principales se muestra los siguientes: . Asiste en el diseño de la red, en vista de que los protocolos que operan en un segmento específico poseen información y una interfaz definida que van a poner en práctica.. . Fomenta la competencia, ya que los productos de distintos proveedores pueden trabajar en conjunto.. Aunque los modelos TCP/IP y OSI son los modelos principales que se utilizan cuando se analiza la funcionalidad de una red, los diseñadores de protocolos de red, pueden crear sus propios modelos para representar sus productos de una manera única y original. 1.2.1. Modelos de referencia.. 14.

(31) Según (Wetherall, 2012)define las dos arquitecturas de redes más importantes: los modelos de referencia OSI y TCP/IP. Aunque los protocolos asociados con el modelo OSI ya casi no se usan, el modelo en sí es muy general y aún es válido, y las características tratadas en cada capa aún son muy importantes. El modelo TCP/IP tiene las propiedades opuestas: el modelo en sí no se utiliza mucho pero los protocolos sí. Por estas razones analizaremos con detalle ambos modelos. Además, a veces podemos aprender más de las fallas que de los aciertos.. 1.2.1.1. Modelo OSI Este modelo está basado en una propuesta desarrollada por la ISO (Organización Internacional de Estándares) como un primer paso hacia la estandarización internacional de los protocolos utilizados en varias capas (Day y Zimmermann, 1983). Fue revisado en 1995 (Day, 1995). El modelo se llama OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) de ISO porque tiene que ver con la conexión de sistemas abiertos, es decir, sistemas que están abiertos a la comunicación con otros sistemas. Para abreviar, lo llamaremos modelo OSI. El modelo OSI tiene siete capas. Podemos resumir brevemente los principios que se aplicaron para llegar a dichas capas: 1. Una capa se debe crear donde se necesite una abstracción diferente. 2. Cada capa debe realizar una función bien definida. 3. La función de cada capa se debe elegir con la intención de definir protocolos estandarizados internacionalmente. 4. Los límites de las capas se deben elegir a fin de minimizar el flujo de información a través de las interfaces. 5. La cantidad de capas debe ser suficientemente grande para no tener que agrupar funciones distintas en la misma capa y lo bastante pequeña para que la arquitectura no se vuelva inmanejable. A continuación analizaremos una por una cada capa del modelo, comenzando con la capa inferior. Observe que el modelo OSI no es en sí una arquitectura de red, debido a que no especifica los servicios y protocolos exactos que se utilizarán en cada capa. Sólo indica lo que debe hacer cada capa. Sin embargo, ISO también ha producido estándares para todas las 15.

(32) capas, aunque éstos no son parte del modelo de referencia mismo. Cada uno se ha publicado como un estándar internacional separado.. Figura 1. 1 Modelo de referencia OSI. Fuente: Andrews S. Tenenbaum, 2012. Redes de computadoras Pag.36 La capa física. En esta capa se lleva a cabo la transmisión de bits puros a través de un canal de comunicación. Los aspectos del diseño implican asegurarse de que cuando un lado envía un bit 1, éste se reciba en el otro lado como tal, no como bit 0.. La capa de enlace de datos. La tarea principal de esta capa es transformar un medio de transmisión puro en una línea de comunicación que, al llegar a la capa de red, aparezca libre de errores de transmisión. Logra esta tarea haciendo que el emisor fragmente los datos de entrada en tramas de datos (típicamente, de algunos cientos o miles de bytes) y transmitiendo las tramas de manera secuencial. Si el servicio es confiable, el receptor confirma la recepción correcta de cada trama devolviendo una trama de confirmación de recepción. (Wetherall, 2012). La capa de red. 16.

(33) Esta capa controla las operaciones de la subred. Un aspecto clave del diseño es determinar cómo se enrutan los paquetes desde su origen a su destino. Las rutas pueden estar basadas en tablas estáticas (enrutamiento estático) codificadas en la red y que rara vez cambian. La capa de transporte. La función básica de esta capa es aceptar los datos provenientes de las capas superiores, dividirlos en unidades más pequeñas si es necesario, pasar éstas a la capa de red y asegurarse de que todas las piezas lleguen correctamente al otro extremo. Además, todo esto se debe hacer con eficiencia y de manera que aísle a las capas superiores de los cambios inevitables en la tecnología del hardware. La capa de transporte también determina qué tipo de servicio proporcionar a la capa de sesión y, finalmente, a los usuarios de la red. El tipo de conexión de transporte más popular es un canal punto a punto libre de errores que entrega mensajes o bytes en el orden en que se enviaron.. La capa de sesión.. Esta capa permite que los usuarios de máquinas diferentes establezcan sesiones entre ellos. Las sesiones ofrecen varios servicios, como el control de diálogo (dar seguimiento de a quién le toca transmitir), administración de token (que impide que las dos partes traten de realizar la misma operación crítica al mismo tiempo) y sincronización (la adición de puntos de referencia a transmisiones largas para permitirles continuar desde donde se encontraban después de una caída). La capa de presentación. A diferencia de las capas inferiores, a las que les corresponde principalmente mover bits, a la capa de presentación le corresponde la sintaxis y la semántica de la información transmitida. A fin de que las computadoras con diferentes representaciones de datos se puedan comunicar, las estructuras de datos que se intercambiarán se pueden definir de una manera abstracta, junto con una codificación estándar para su uso “en el cable”. La capa de 17.

(34) presentación maneja estas estructuras de datos abstractas y permite definir e intercambiar estructuras de datos de un nivel más alto (por ejemplo, registros bancarios). La capa de aplicación Esta capa contiene varios protocolos que los usuarios requieren con frecuencia. Un protocolo de aplicación de amplio uso es HTTP (Protocolo de Transferencia de Hipertexto), que es la base de World Wide Web. Cuando un navegador desea una página Web, utiliza este protocolo para enviar al servidor el nombre de dicha página. A continuación, el servidor devuelve la página. Otros protocolos de aplicación se utilizan para la transferencia de archivos, correo electrónico y noticias en la red. (Wetherall, 2012). 1.2.2. El modelo de referencia TCP/IP. Una vez conocida el modelo referencia OSI y de la manera con funciona en internet describiremos al protocolos que permiten su funcionamiento universal, independientemente de los computadores, sistemas operativos y/o redes que la conforman. A continuación, definiremos los protocolos TCP/IP extraída de (Richard Stevens, 2011): “Las familias de protocolos TCP/IP permiten la comunicación entre diferentes tipos de ordenadores con independencia del fabricante, red a la que se encuentren conectados y sistema operativo utilizado.” El protocolo de Internet, es un protocolo que no se encuentra orientado a la conexión para transmisión de información mediante una red de paquetes de datos conmutados. Se encuentra localizado en la tercer capa del modelo ISO/OSI, el cual permite entregar paquetes de datos desde un nodo de origen a otro nodo destino, basado en la dirección escrita en cada paquete. La mencionada capa de red de acuerdo al modelo TCP/IP, se emplea los protocolos pertenecientes a la capa de transporte (TCP), permitiendo orientar los datos hacia un destino específico, direccionando los datagrama generados en la capa de red, pero sin poder comprobar la integridad del contenido. Con lo descrito no se podía distinguir las versiones del IP, aunque con la llegada o aparición de la versión 6, se empezó a diferenciar el IPv6 de la IPv4, ésta versión cuenta con una 18.

(35) longitud de 32 bits. Dicha longitud se escribe mediante la forma dottedquad (a, b, c, d) que es representado por el número decimal en el intervalo de 0 a 255, es decir, que el rango se escribe desde 0.0.0.0 hasta 255.255.255.255, lo que es una limitante en la actualidad ya que existe combinaciones del tipo 252 = 4.294.967.296 o sea 4 billones de direcciones. Las clases ‘a’, ‘b’ y ‘c’ han sido divididas en partes fijas, dichas divisiones son muy conocidas en el rango ya mencionado anteriormente. Adicionalmente, existen direcciones del tipo ‘d’ y ‘e’ (ver figura 2.4), reservadas para procesos multicast y experimentales. La dirección de clase ‘A’ tiene 8 y 24 bits, que permite identificar la red y los usuarios respectivamente. (Malone & Niall, 2005). Figura 1. 2 Identificación de las clases de direcciones IP Fuente: http://adsiredes10.blogspot.com/ La capa de interred Todos estos requerimientos condujeron a la elección de una red de conmutación de paquetes basada en una capa de interred no orientada a la conexión. Esta capa, llamada capa de interred, es la pieza clave que mantiene unida a la arquitectura. Su trabajo es permitir que los hosts inyecten paquetes dentro de cualquier red y que éstos viajen a su destino de manera independiente (podría ser en una red diferente). Tal vez lleguen en un orden diferente al que fueron enviados, en cuyo caso las capas más altas deberán ordenarlos, si se desea una entrega ordenada. Observe que aquí el concepto “interred” se utiliza en un sentido genérico, aun cuando esta capa se presente en Internet. Aquí la analogía es con el sistema de correo tradicional. Una persona puede depositar una secuencia de cartas internacionales en un buzón y, con un poco de suerte, la mayoría de ellas 19.

(36) se entregará en la dirección correcta del país de destino. Es probable que durante el trayecto, las cartas viajen a través de una o más puertas de enlace de correo internacional, pero esto es transparente para los usuarios. Además, para los usuarios también es transparente el hecho de que cada país (es decir, cada red) tiene sus propios timbres postales, tamaños preferidos de sobre y reglas de entrega. La capa de interred define un paquete de formato y protocolo oficial llamado IP (Protocolo de Internet). El trabajo de la capa de interred es entregar paquetes IP al destinatario. Aquí, el enrutamiento de paquetes es claramente el aspecto principal, con el propósito de evitar la congestión. Por estas razones es razonable decir que la capa de interred del modelo TCP/IP es similar en funcionalidad a la capa de red del modelo OSI. La figura 1.3 muestra esta correspondencia. La capa de transporte La capa que está arriba de la capa de interred en el modelo TCP/IP se llama capa de transporte. Está diseñada para permitir que las entidades iguales en los hosts de origen y destino puedan llevar a cabo una conversación, tal como lo hace la capa de transporte OSI. Aquí se han definido dos protocolos de transporte de extremo a extremo. El primero, TCP (Protocolo de Control de Transmisión), es un protocolo confiable, orientado a la conexión, que permite que un flujo de bytes que se origina en una máquina se entregue sin errores en cualquier otra máquina en la interred. Divide el flujo de bytes entrantes en mensajes discretos y pasa cada uno de ellos a la capa de interred. En el destino, el proceso TCP receptor reensambla en el flujo de salida los mensajes recibidos. TCP también maneja el control de flujo para asegurarse de que un emisor rápido no sature a un receptor lento con más mensajes de los que puede manejar.. 20.

(37) Figura 1. 3 El modelo de referencia TCP/IP Fuente: Andrews S. Tenenbaum, 2012. Redes de computadoras Pag.40 El segundo protocolo de esta capa, UDP (Protocolo de Datagrama de Usuario), es un protocolo no confiable y no orientado a la conexión para aplicaciones que no desean la secuenciación o el control de flujo de TCP y que desean proporcionar el suyo. También tiene un amplio uso en consultas únicas de solicitud-respuesta de tipo cliente-servidor en un solo envío, así como aplicaciones en las que la entrega puntual es más importante que la precisa, como en la transmisión de voz o vídeo. La relación de IP, TCP y UDP se muestra en la figura 1.4. Puesto que el modelo se desarrolló, se ha implementado IP en muchas otras redes.. Figura 1. 4 Protocolos y redes en el modelo TCP/IP inicialmente. Fuente: Andrews S. Tenenbaum, 2003. Redes de computadoras Pag.43 La capa de aplicación El modelo TCP/IP no tiene capas de sesión ni de presentación. No se han necesitado, por lo que no se incluyen. La experiencia con el modelo OSI ha probado que este punto de vista es correcto: son de poco uso para la mayoría de las aplicaciones. 21.

(38) Arriba de la capa de transporte está la capa de aplicación. Contiene todos los protocolos de nivel más alto. Los primeros incluyeron una terminal virtual (TELNET), transferencia de archivos (FTP) y correo electrónico (SMTP), como se muestra en la figura 1.3. El protocolo de terminal virtual permite que un usuario en una máquina se registre en una máquina remota y trabaje ahí. El protocolo de transferencia de archivos proporciona una manera de mover con eficiencia datos de una máquina a otra. El correo electrónico era originalmente sólo un tipo de transferencia de archivos, pero más tarde se desarrolló un protocolo especializado (SMTP) para él. Con el tiempo, se han agregado muchos otros protocolos: DNS (Sistema de Nombres de Dominio) para la resolución de nombres de host en sus direcciones de red; NNTP, para transportar los artículos de noticias de USENET; HTTP, para las páginas de World Wide Web, y muchos otros. La capa host a red Debajo de la capa de interred hay un gran vacío. El modelo de referencia TCP/IP en realidad no dice mucho acerca de lo que pasa aquí, excepto que puntualiza que el host se tiene que conectar a la red mediante el mismo protocolo para que le puedan enviar paquetes IP. Este protocolo no está definido y varía de un host a otro y de una red a otra. Este tema rara vez se trata en libros y artículos sobre TCP/IP. 1.2.3. Estándares TCP/IP. Según (Herrera y Huerta, 2012), los estándares de TCP/IP se publican en una serie de documentos denominados Requests for comment (RFC); solicitudes de comentarios. Su objeto principal es proporcionar información o describir el estado de desarrollo. Aunque no se crearon para servir de estándar, muchos RFC han sido aceptadas como estándar. El desarrollo Internet está basado en el concepto de estándares abiertos. Es decir, cualquiera que lo desee, puede utilizar o participar en el desarrollo de estándares para Internet. La plataforma de arquitectura Internet (IAB) es el comité responsable para la gestión y publicación de las RFC. La IAB permite a cualquier persona o a cualquier compañía que. 22.

(39) envíe o que evalúe una RFC. Esto permite que cualquier sugerencia sea tenida en cuenta para cambiar o crear estándares. (Herrera y Huerta, 2012) 1.2.4. Norma IEEE IEEE 802 es un estudio de estándares elaborado por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) que actúa sobre Redes de ordenadores. Concretamente y según su propia definición sobre redes de área local (RAL, en inglés LAN) y redes de área metropolitana (MAN en inglés). También se usa el nombre IEEE 802 para referirse a los estándares que proponen, algunos de los cuales son muy conocidos: Ethernet (IEEE 802.3), o Wi-Fi (IEEE 802.11). Está, incluso, intentando estandarizar Bluetooth en el 802.15 (IEEE 802.15). Se centra en definir los niveles más bajos (según el modelo de referencia OSI o sobre cualquier otro modelo). Concretamente subdivide el segundo nivel, el de enlace, en dos subniveles: El de Enlace Lógico (LLC), recogido en 802.2, y el de Control de Acceso al Medio (MAC), subcapa de la capa de Enlace Lógico. El resto de los estándares actúan tanto en el Nivel Físico, como en el subnivel de Control de Acceso al Medio. 1.3. Protocolo de internet versión 4 (IPv4) Según (José Huidobro, 2010) El protocolo IPv4 es el estándar actual de Internet para identificar dispositivos conectados a esta red.. El protocolo IPv4 implementa dos funciones básicas: direccionamiento y fragmentación. Los módulos IPv4 usan las direcciones que se encuentran en la cabecera para transmitir los paquetes hacia su destino, la selección de un camino para la transmisión se llama encaminamiento o enrutamiento. El protocolo IPv4 usa cuatro mecanismos clave para prestar su servicio, que son los siguientes:. 23.

(40) Tipo de Servicio: El tipo de servicio es un conjunto abstracto o generalizado de parámetros que caracterizan las elecciones de servicio presentes en las redes que forman la Internet. Se utiliza para indicar la calidad del servicio requerido. Tiempo de Vida: El tiempo de vida es la indicación de un límite superior en el periodo de vida de un datagrama. Es fijado por el remitente del datagrama y reducido en los puntos a lo largo de la ruta donde es procesado. Si el tiempo de vida se reduce a cero antes de que el datagrama llegue a su destino, el datagrama es eliminado. Opciones: Las opciones son funciones de control necesarias que incluyen recursos para marcas de tiempo, seguridad y encaminamiento especial. Suma de Control de Cabecera: La suma de control de cabecera es la verificación de la información utilizada al procesar el datagrama y garantizar que ha sido transmitido correctamente. Si la suma de control de cabecera falla, el datagrama es descartado inmediatamente por la entidad que detecta el error. La mejor entendimiento se mostrara el encabezado del protocolo IPV4 toma de la fuente trabajo de titulación de José Coellar Solórzano, Jacob Cedeño Mendoza “PROPUESTA PARA LA TRANSICIÓN DE IPv4 A IPv6 EN EL ECUADOR A TRAVÉS DE LA SUPERTEL.”(2013). Figura 1. 5 Encabezado de IPV4 Fuente: Coellar Solórzano & Cedeño Mendoza, 2003, Propuesta para la transición de ipv4 a ipv6 en el Ecuador a través de la supertel, P 27. 24.

(41) En la figura 1.5 se ilustra a un datagrama IP, cuya estructura es en bloques de 32 bits (4 bytes), su transmisión consiste en enviar primero el bit 0, luego el bit 1, 2, 3…. hasta finalizar el datagrama. Dicho orden se denomina network byte order, el mismo es muy importante, debido a que los diferentes computadores tienen diversos sistemas de almacenamiento de bits en memoria. Otro formato es el little endian, que permite almacenar bits en orden inverso al network byte order, mientras que la otra posibilidad se denomina Big endian.. Según el modelo TCP/IP el protocolo de capa 3 permite direccionar los datagramas en la capa de red, este encabezado se superpone al datagrama manejado, es decir, las características de ruteo y transmisión. En la capa inmediatamente superior a TCP se agrega el encabezado, quedando el datagrama tal y como se muestra en la figura 1.6:. Figura 1. 6 Configuración de un datagrama IPv4. Fuente: Richard Stevens, (2013). La longitud que tiene el encabezado IP en la capa de red es de 170 bits, que aproximadamente es 20 bytes, formada por diversos campos con distintos significados (Gordo Saez, 1998).. Se describirán los campos que se muestran en la figura 1.6.. a. Versión, nos indica el número de la versión del protocolo de internet (IP), es decir, que para IPv4 el valor será 4. b. Longitud de encabezado (IHL, Internet Header Length), describe la longitud del encabezado en número de grupos de 32bits cada uno de 4 bits. c. Tipo de servicio, nos permite saber la importancia de los datos enviados, condicionando la forma en que serán tratados en la transmisión de 8 bits. d. Longitud total, nos indica la longitud completa en bytes del datagrama de 16 bits, incluyendo el encabezado y los datos. En la práctica el datagrama es pequeño (16 bits) y teóricamente no será mayor a 65.535 bytes.. 25.

(42) e. Identificación, utilizada para el ensamble de los fragmentos de un datagrama de 16 bits. f. Banderas, es un indicador empleado en la fragmentación de 3 bits. g. Fragmentación, permite ensamblar los datagramas previamente fragmentados, cuyo valor es de 64 bits (grupos de 8 bytes), inicializado en 0 para fragmento 1 de 16 bits. h. Límite de existencia (TTL, Time to Live), es aquel número disminuido cada vez que el paquete de datos (8 bits) pasa por un nodo de red, si el valor toma un 0 indica que el paquete se descarta. Por cuestiones de seguridad debemos evadir la redundancia cíclica, empleado por razones de seguridad siendo improbable que esto ocurra en una red bien diseñada. i. Protocolo, es un número que se emplea para definir el protocolo perteneciente al datagrama (8 bits), de tal manera que sea tratado eficientemente cuando llegue a su destino. j. Comprobación, permite verificar los datos que contienen al encabezado del IP sean correctos, dicha eficiencia no se utiliza para evaluar los datos ya incluidos, sino que los datos de usuario se comprueban posteriormente del encabezado siguiente, correspondiente al nivel de capa de transporte (16 bits). Adicionalmente, si cambiamos la opción de encabezado, dicho campo será calculado nuevamente. k. Dirección fuente, es aquella que contiene la dirección del usuario en la que envía el paquete de datos de 32 bits. l. Dirección destino, es aquella dirección del usuario que recibe la información, es decir, que los routers o gateways (medios intermedios) conocen la dirección para llegar correctamente el paquete de datos de 32 bits. 1.3.1. Direcciones IPv4. Las direcciones IPv4 se representan por cuatro dígitos decimales separados por puntos, que equivalen al valor de cada uno de los cuatro bytes que componen la dirección. Cada interfaz de red de cada nodo de una red se identifica mediante al menos una dirección única de 32 bits.. Las direcciones IPv4 tienen una estructura jerárquica, en la cual una parte de la dirección corresponde a la red, y la otra al host dentro de la red. Cuando un router recibe un datagrama 26.