Voz sobre el Protocolo de Internet en entornos de transición hacia IPv6

Texto completo

(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA “Voz sobre el Protocolo de Internet en entornos de transición hacia IPv6”. Autor: Adriana Gómez Mutis. Tutor: Msc. Adolfo Luis Marín Abreu. Santa Clara 2012 "Año 54 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA “Voz sobre el Protocolo de Internet en entornos de transición hacia IPv6”.. Autor: Adriana Gómez Mutis. Tutor: Msc. Adolfo Luis Marín Abreu [email protected]. Santa Clara 2012 "Año 54 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Quien no tenga el valor para sacrificarse. Que al menos tenga el pudor de callarse ante el sacrificio de los demás.” José Martí..

(5) ii. DEDICATORIA. A mis padres por alumbrar mi camino y guiar mis primeros pasos. A mi hermana por incentivarme a continuar el camino. A la revolución por la educación que permitió mi desarrollo profesional..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS A mi novio por estar siempre a mi lado en los días y las noches de intenso trabajo, por la ayuda incondicional, por la perseverancia. A mi tutor por el consejo oportuno, por abrirme las puertas de sus amplios conocimientos y amabilidad infinita. A mis compañeras de trabajo pues sin su apoyo no hubiera podido llegar hasta este punto. A mis compañeros de aula porque gracias a los lazos que nos han unido hasta el momento he recorrido este período en el menor tiempo posible. A todas aquellas personas que de una forma u otra tuvieron que ver con mi vida durante estos 6 años. A todos, Muchas Gracias..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. ▪ Recopilación y búsqueda exhaustiva de bibliografía; tanto en las bibliotecas, en artículos, e informaciones disponibles en Internet con el fin de crear una base teórica como punto de partida para el desarrollo del informe final. ▪ Elaboración de un diagnóstico para conocer la situación real de las infraestructuras de transporte empleadas en Cuba teniendo en cuenta los niveles 2 y 3 del modelo OSI. ▪ Análisis de los probables escenarios que pueden presentarse en el período de tránsito hacia IPv6. ▪ Análisis de la VoIP, desde el punto de vista de la QoS; tanto con IPv4 como con IPv6. Empleo del Protocolo de tiempo real, y de los protocolos de señalización y control de las llamadas. ▪ Elaboración de un diagnóstico de las arquitecturas empleadas por el proveedor de servicios públicos para desplegar VoIP. NGN con IPv6. ▪ Selección del modelo de transición que mejor satisfaga los escenarios probables de migración hacia IPv6 para el soporte de la VoIP con garantías de QoS. ▪ Elaboración del documento de Tesis donde se recogen todos los análisis efectuados y los resultados que minimicen los impactos sobre la VoIP durante las etapas de transición hacia IPv6.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. En este trabajo se propone la realización de un escenario de prueba para la transición hacia IPv6 a partir de las condiciones de Cuba y de ETECSA, para garantizar la QoS de la VoIP. Se analizan los conceptos y estructura general de la tecnología que por estos días es utilizada. Realizamos un diagnóstico de las infraestructuras de nivel de red y de nivel de enlace, teniendo en cuenta el soporte de IPv6 y los escenarios de tránsito. Se demuestra que también en Cuba, es una necesidad la transición de IPv4 hacia IPv6. Se analizan los conceptos, la QoS tanto para las redes IP tradicionales como para la VoIP, el impacto de transición hacia IPv6 sobre la VoIP y se hace un pequeño análisis del funcionamiento de la VoIPv6. Como resultados final de la investigación, se analiza la topología NGN en Cuba, de igual forma se incluye la relación que existe entre los protocolos NGN y los Codecs con la QoS. Además efectuamos una propuesta de la NGN cubana con IPv6 teniendo en cuanta las consideraciones de seguridad..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .....................................................................................................................i DEDICATORIA .................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA................................................................................................................iv RESUMEN .............................................................................................................................v INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................1 Organización del informe ...................................................................................................5 CAPÍTULO 1. 1.1. Transición hacia IPv6 .................................................................................6. Principales tecnologías de nivel 2 desplegadas en ETECSA .................................6. 1.1.1. Backbone ATM para el soporte de la Red......................................................6. 1.1.2. Backbone MPLS para el soporte de la Red ....................................................8. 1.2. IPv4 como protocolo de Nivel de Red empleado en la actualidad .......................10. 1.2.1. Nivel de Red de la Arquitectura TCP/IP ......................................................11. 1.2.2. Descripción de Funciones.............................................................................11. 1.2.3. Formato de cabecera de IPv4........................................................................12. 1.2.4. Aspectos negativos del empleo del NAT......................................................13. 1.3. Necesidad de transición hacia IPv6 ......................................................................14. 1.4. IPv6 como protocolo del Nivel de Red empleado en la actualidad ......................15. 1.4.1. Principales mecanismos de transición hacia IPv6 ........................................16. 1.4.2. Despliegue de IPv6 sobre enlaces de datos dedicados .................................19. 1.4.3. Despliegue de IPv6 sobre un backbone MPLS.............................................20.

(10) vii 1.4.4 1.5. Despliegue de IPv6 utilizando backbone Dual Stack ...................................26 Conclusiones del capítulo .....................................................................................26. CAPÍTULO 2. 2.1. Voz sobre IPv6..........................................................................................28. Definición de la Voz sobre el Protocolo de Internet.............................................28. 2.1.1. Surgimiento de la VoIP.................................................................................28. 2.1.2. Motivaciones del empleo de la VoIP............................................................29. 2.2. Principales dificultades de IPv4 como soporte de los servicios de voz................30. 2.3. Visión general de la QoS en Redes de Telecomunicaciones ................................31. 2.3.1 2.4. QoS en Redes IP tradicionales......................................................................32 Nuevos requerimiento de QoS para nuevas aplicaciones .....................................33. 2.4.1. QoS para la VoIP ..........................................................................................34. 2.4.2. Modelos de Servicio de QoS ........................................................................37. 2.4.3. Métodos para controlar la QoS en entornos de VoIP ...................................40. 2.4.4. Señalización ..................................................................................................41. 2.4.5. Protocolo de Tiempo Real ............................................................................42. 2.4.6. Protocolo de Transporte de Tiempo Real .....................................................44. 2.4.7. SIP.................................................................................................................45. 2.4.8. Megaco / H.248.............................................................................................46. 2.4.9. Soporte de IPv6 a la QoS..............................................................................47. 2.4.10. Impacto de la Transición hacia IPv6 sobre la VoIP......................................48. 2.4.11. Funcionamiento de la VoIPv6 ......................................................................49. 2.5. Conclusiones del capítulo .....................................................................................50. CAPÍTULO 3. 3.1. Voz sobre IPv6..........................................................................................51. Topología de NGN en Cuba .................................................................................51.

(11) viii 3.1.1. Señalización empleada en el caso de la NGN cubana ..................................55. 3.2. Relación de los Protocolos NGN y la QoS ...........................................................57. 3.3. Codificadores (CODECS).....................................................................................59. 3.4. Establecimiento de una llamada VoIP en el caso de la NGN cubana...................60. 3.5. Propuesta de arquitectura de NGN con IPv6 ........................................................61. 3.6. Consideraciones de Seguridad ..............................................................................63. 3.7. Conclusiones del capitulo .....................................................................................64. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................65 Conclusiones.....................................................................................................................65 Recomendaciones .............................................................................................................66 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................67 ACRONIMOS ......................................................................................................................72 GLOSARIOS ........................................................................................................................77 ANEXOS ..............................................................................................................................81 TABLA DE ILUSTRACIONES ........................................................................................106.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. En la actualidad no se abordan con profundidad; como parte de los programas de estudio de la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, el protocolo IPv6 (Versión 6 del Protocolo de Internet, por sus siglas en inglés). , y su impacto sobre las principales aplicaciones y servicios de telecomunicaciones. Sin lugar a dudas IP (Protocolo de Internet, por sus siglas en inglés) es la base de las comunicaciones en la actualidad; a partir de las opciones de convergencia de servicios de diferentes naturalezas (voz, vídeo y datos) en una misma red, así como la posibilidad de interconectar equipos disímiles en forma transparente. [1] Este escenario implica que la tasa de crecimiento actual en Internet, esté sobrepasando con creces, las expectativas y propósitos con que se diseñó originalmente ARPANET (Red de Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada, por sus siglas en inglés) entre los años 60s y 70s, que luego de sucesivas evoluciones, derivaron en la Internet actual. [1] Su principal objetivo teórico era crear una arquitectura de red sólida y robusta que incluso en caso de falla de alguna estación, pudiera trabajar con las computadoras y enlaces restantes. [2] Durante la primera década de operación de la Internet basada en TCP/IP (Protocolo de Control de Transmisión sobre el Protocolo de Internet, por sus siglas en inglés), a fines de los 80s, se evidenció la necesidad de desarrollar métodos para emplear racionalmente el espacio de direcciones, y de esta manera alargar la vida de IPv4 (Versión 4 del Protocolo de Internet, por sus siglas en inglés). [1] La IETF (Grupo Especial sobre Ingeniería de Internet, por sus siglas en inglés) a principio de los 90, comenzó a debatir estrategias para resolver el tema del agotamiento de las direcciones IP y el problema del crecimiento de la tabla de enrutamiento. [2] Para ello, en noviembre de 1991 se formó el grupo de trabajo ROAD (Enrutamiento y Direccionamiento, por sus siglas en ingles), que propuso la utilización de varios.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. mecanismos como por ejemplo: CIDR (Classless Inter-domain Routing, por sus siglas en inglés), y NAT (Network Address Translation, por sus siglas en inglés). [2] Aunque estas soluciones han disminuido la demanda de direcciones IPv4, no han sido suficientes para resolver los problemas derivados del crecimiento de Internet.. Estos mecanismos. permitieron que hubiera más tiempo para desarrollar una nueva versión del protocolo IP, una versión que se basara en los principios que contribuyeron al éxito de IPv4 pero que también fuese capaz de superar las fallas que se detectaron. Fue así que en diciembre de 1993, la IETF formalizó las investigaciones sobre la nueva versión del protocolo IP, entre los aspectos que debían ser abordados al elaborar la nueva versión del protocolo IP estaban: escalabilidad; seguridad; configuración y administración de redes; soporte para QoS (Calidad de Servicio, por sus siglas en inglés); movilidad y políticas de enrutamiento y transición. [2] Después de varios estudios e investigaciones realizados se determinó que la nueva versión del Protocolo de Internet pasaría oficialmente a llamarse IPv6. [2] Las especificaciones de IPv6 fueron presentadas inicialmente en diciembre de 1995, pero en diciembre de 1998 estas fueron reemplazadas y entre los principales cambios con respecto a IPv4 se destacan: mayor capacidad de direccionamiento; simplificación del formato del encabezado; soporte para encabezados de extensión; capacidad de identificar flujos de datos y soporte para autenticación y privacidad. Además, IPv6 también modificó el tratamiento de la fragmentación de los paquetes que pasó a ser realizada solo en el origen; permitió el uso de conexiones extremo-extremo, principio que se había roto con IPv4 debido al uso generalizado de las NAT; aportó recursos que facilitan la configuración de redes, entre otros aspectos que fueron mejorados en relación con IPv4. [2] Debido al crecimiento de los dispositivos que emplean la arquitectura TCP/IP se ha hecho inaplazable la transición hacia IPv6. Los operadores de telecomunicaciones tradicionales han ofertado servicios de voz con QoS garantizada; sin embargo al incorporar la VoIP (Voz sobre el Protocolo de Internet, por sus siglas en inglés) en los actuales escenarios de comunicaciones unificadas, han concentrado sus mayores esfuerzos en el tratamiento de la QoS, debido al impacto que tiene la esta sobre las aplicaciones de “tiempo real”. En la actualidad existe una tendencia marcada al empleo de las comunicaciones basadas en el.

(14) INTRODUCCIÓN. 3. protocolo IP, que se pone de manifiesto en los proveedores públicos por el acercamiento hacia las arquitecturas NGN (Redes de Nueva Generación, por sus siglas en inglés) para implementar los servicios de voz basados en VoIP. IP enfrenta el problema de que no garantiza la QoS de manera intrínseca; sumado a ello la VoIP implementada en el diseño NGN de Cuba está soportada por IPv4; protocolo que sufre un agotamiento inminente de sus reservas de direcciones, y por tanto se hace inaplazable para el mundo, y para Cuba transitar hacia IPv6; previéndose además, un período de coexistencia de ambas versiones. Todos estos aspectos en que se introduce la VoIP en el sector público deben ser cuidadosamente analizados desde el punto de vista de la QoS; por lo que debemos preguntarnos como disminuir el impacto sobre la QoS, y el comportamiento general de la VoIP en los probables escenarios de despliegue de IPv6. Cuba no es una excepción respecto a la necesidad de introducir IPv6. En este sentido en el 2003, se comienzan a realizar acciones con vistas a llamar la atención de las autoridades correspondientes en el país, acerca de la importancia del protocolo IPv6 para el futuro desarrollo de las comunicaciones. [1] Para enfrentar esta tarea se constituye en diciembre del 2004 la Fuerza de Trabajo IPv6, encabezada por el ing. Jesús Martínez Alonso y un grupo de destacados investigadores cubanos. [3] Es importante señalar, que Cuba cuenta con varios bloques de direcciones IPv6, en manos de los proveedores públicos de Internet y de algunos proveedores privados (según la estructuración de estos servicios en el país). [1] También se constituyó en el 2006 el Grupo de Trabajo de IPv6 para América Latina y el Caribe cuyo objetivo principal es fomentar la adopción de IPv6 en la región. [3] Aunque la mayor parte del diseño de IPv6, así como de las implementaciones de los fabricantes, se han llevado a cabo en Estados Unidos, no solía darse en este país a IPv6 la misma importancia comercial que en otras partes del mundo, sin embargo, en diciembre de 2001 se puso en marcha la iniciativa industrial en favor del establecimiento de un Grupo de Trabajo IPv6 para América del Norte, lo cual demuestra que existe una presión creciente para mejorar Internet; y ya para 2006 reconoció como elemento vital para recuperar el liderazgo científico y económico efectuar una transición a mediano plazo hacia IPv6. [3].

(15) INTRODUCCIÓN. 4. El mundo hoy se enfrenta a la inminente transición de IPv4 a IPv6, debido al agotamiento de los recursos de direcciones IPv4. [4] Además los operadores de telecomunicaciones que tradicionalmente han ofertado el servicio de voz empleando Multiplexación por División de Tiempo (TDM, por sus siglas en inglés) [5], han adoptado arquitecturas de Redes de Nueva Generación (NGN, por sus siglas en inglés) [6], para el soporte de la VoIP [7] en actuales escenarios de redes de datos basados en el conjunto de protocolos TCP/IP. [8] La industria ha estado retirando el soporte a las tecnologías basadas en TDM [9] asumiendo la VoIP con sus ventajas de ahorro de recursos [10]; y con los impactos que genera el tratamiento de la QoS [11] en las redes IP (Protocolo de Internet, por sus siglas en inglés).[12] Las proyecciones de crecimiento del tráfico de VoIP en el mundo hasta el 2015 van desde un 2% hasta un 46%.[13] Sumado a todos estos factores la QoS está enfrentando la transición hacia IPv6 y por ello se justifica efectuando un análisis de los probables escenarios de transición con el presente trabajo. ETECSA necesita efectuar la transición hacia IPv6, para integrarse a las nuevas aplicaciones y servicios que integra este nuevo protocolo, garantizando de esta forma el desarrollo futuro de las redes de datos, y del país en general; sin embargo el personal especializado no cuenta con las políticas; ni con estrategias bien definidas para disminuir los riesgos de realizar inversiones en equipamientos no escalables, o no compatibles con IPv6. [3] Es por ello que con el presente trabajo nos hemos trazado como objetivo general proponer un escenario de transición hacia IPv6 a partir de las condiciones técnicas de Cuba, para garantizar un comportamiento adecuado en cuanto a QoS de la VoIP; dentro de los objetivos específicos tenemos: 1. Diagnosticar las infraestructuras del nivel de red y del nivel de enlace que se encuentran en funcionamiento en Cuba, teniendo en cuenta el soporte de IPv6; y los probables escenarios de tránsito. 2. Analizar los impactos de la transición hacia IPv6 y la QoS sobre la VoIPv6 (Voz sobre la IPv6, por sus siglas en inglés). 3. Proponer un escenario de transición de IPv6 que provee un adecuado tratamiento de la QoS a los servicios públicos enfocados en la NGN cubana..

(16) INTRODUCCIÓN. 5. Con este proyecto pretendemos contribuir a la implementación de la VoIP, desde el punto de vista de un proveedor público de telecomunicaciones, con los estándares actuales de NGN; y teniendo en cuenta los impactos sobre la QoS que implica la transición hacia IPv6, y su coexistencia con IPv4. Organización del informe El informe está estructurado por tres capítulos que abordan las tareas de investigación definidas. Además se reflejan las conclusiones fundamentales, los acrónimos, el glosario, las referencias bibliográficas y los anexos. El primer capítulo estará basado en una amplia revisión bibliográfica del estado del arte de las comunicaciones unificadas, en el mundo, en Cuba, y en ETECSA. Además se realizarán diagnósticos de la situación real de las infraestructuras del nivel de red y de enlace; que se encuentran en funcionamiento. Y por último se discutirán los probables escenarios de transición de IPv4 hacia IPv6. En el segundo capítulo caracterizaremos la VoIP, y analizaremos los aspectos más relevantes de QoS tanto para IPv4, como para IPV6. Además abordaremos los principales protocolos de control, señalización, y establecimiento de las llamadas, así como su relación con la QoS. En el tercer capítulo se analizarán los escenarios de NGN, empleando IPv6, a partir de las principales recomendaciones internacionales, y los estándares existentes; para diseñar un modelo que responda a la arquitectura adoptada en Cuba para el despliegue de VoIP sobre IPv6 con garantías de QoS..

(17) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 6. CAPÍTULO 1. Transición hacia IPv6. En el presente capítulo trataremos la necesidad de transitar hacia IPv6; se analizarán los principales mecanismos de transición; y realizaremos un diagnóstico sobre las principales infraestructuras de nivel 2, desplegadas en el Proveedor de Servicio (PS); enfocándonos en el futuro de estos backbones, de cara al soporte que necesariamente deben ofrecerle al nivel de red implementado con IPv6. 1.1. Principales tecnologías de nivel 2 desplegadas en ETECSA. Existen varias tecnologías desplegadas en Cuba en el nivel 2 de la Arquitectura TCP/IP. Entre ellas podemos citar a X.25 [14] como una de las más antiguas de todas, cuya tendencia es a concentrarse en diferentes puntos de país, para concentrar a los clientes que no han sido capaces de transitar hacia tecnologías con mejores soportes de ancho de banda; y mejores adaptaciones a las aplicaciones modernas de redes. La tendencia de esta red es a desaparecer de las redes cubanas; en primer lugar por el poco soporte que ofrecen a las aplicaciones y servicios de la actualidad; y en segundo lugar debido a que la industria mundial retiró todo el soporte técnico, y logístico a este tipo de redes. [9]. Además en el nivel 2 existe una arquitectura ATM/FR que soporta una buena parte de los servicios actuales, sin embargo las puertas de esta red están prácticamente agotadas; y la industria también provee una atención y crecimientos limitados a corto plazo [9]; debido a esto el backbone IP/MPLS instalado en Cuba desde el 2007, debe asumir el rol principal dentro de las tecnologías de nivel 2; destinadas a trasportar el resto de los protocolos de capas superiores.. 1.1.1. Backbone ATM para el soporte de la Red. El modo de transferencia asincrónica, es una tecnología que ofrece un servicio orientado a conexión y trabaja en el Nivel 2 del Modelo OSI (Open System Interconection, por sus.

(18) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 7. siglas en inglés), esta tecnología emplea la conmutación de celdas (paquetes) de longitud fija y circuitos virtuales (VC, por sus siglas en inglés) para el transporte de datos, voz y vídeo de manera rápida, como podemos apreciar en la figura #1. ATM combina los beneficios de la conmutación de circuitos (retardo constante de transmisión y capacidad garantizada) con los beneficios de la conmutación de paquetes (flexibilidad y eficiencia en el uso del ancho de banda). [15]. Figura #1 ATM en el transporte de voz, datos y vídeo. [15] ATM fue diseñada como una red de banda ancha para redes publicas, capaz de soportar varias clases de tráfico sobre una misma conexión física, basado en los estándares de la ITU-T [16] para la Red Digital de Servicios de Banda Ancha (B-ISDN, por sus siglas en inglés) [17], originalmente concebida como una tecnología para la transferencia rápida de servicios multimedia sobre redes públicas. [15] Cuba cuenta con un backbone ATM que está compuesto por conmutadores Alcatel; que usan como soporte enlaces de FO (Fibra Óptica, por sus siglas en inglés). En la Ciudad de la Habana existe un anillo a 622 Mbps soportando por la plataforma de conmutación y enrutamiento formada por los equipos 7670 y 7470, este anillo tiene conexiones a 155 Mbps con las principales provincias del país que cuentan con conmutadores 7470 y conexiones a 34 Mbps con el resto de las provincias que tienen conmutadores 7270. La red de acceso al backbone esta formada por multiplexores 3600 y 3630, también de tecnología Alcatel; que posibilitan una gestión integrada y centralizada de toda la red, en algunos de los cuales se incluyen tarjetas que proporcionan capacidad de conmutación FR (Frame Relay, por sus siglas en inglés). [3] Los servicios que se ofrecen están fundamentalmente relacionados con la interconexión de redes corporativas, para formar redes privadas virtuales sobre FR, y acceso a los ISP, a.

(19) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 8. velocidades que van desde los 64Kbps hasta los 2 Mbps utilizando técnicas xDSL (x-Líneas de Subscriptor Digital, por sus siglas en inglés) para el acceso.[3] Los ISP utilizan también FR para interconectar sus puntos de presencia a los largo del país para lograr el acceso al NAP (Network Access Point, pro sus siglas en inglés) que se encuentra en Ciudad de la Habana.[3] El desarrollo de ATM se inclinó hacia la necesidad de una tecnología capaz de transportar múltiples protocolos; que aprovechara las principales ventajas logradas hasta la fecha. ATM es capaz de transportar IPv6, sin embargo introduce dificultades a algunas de las nuevas funcionalidades que hacen de IPv6 un protocolo versátil de cara al futuro; por ejemplo ATM impone dificultades al soporte nativo de la autoconfiguración de IPv6. [18] Además existen problemas de escalabilidad en una red IP sobre ATM [15]; que desviaron el centro de atención hacia el desarrollo de una nueva visión de red.. 1.1.2. Backbone MPLS para el soporte de la Red. La conmutación de etiquetas de múltiples protocolos (MPLS, por sus siglas en inglés) es una tecnología relativamente nueva que está siendo utilizada en las redes de núcleo, soportando la convergencia de redes de datos y de voz. El backbone MPLS es capaz de manejar interfaces que soportan altas velocidades; y por tanto son capaces de evacuar volúmenes de tráfico muy elevados. MPLS mejora los servicios que pueden ser proporcionados por las redes IP, ofreciendo Ingeniería de Tráfico (TE, por sus siglas en inglés), garantizando QoS, y garantizando servicios VPN. [14] Cuba cuenta en la actualidad con un backbone MPLS soportado por la SDH (Synchronous Digital Hierarchy, por sus siglas en inglés) Nacional; y la Fibra Óptica Nacional. Este backbone forma parte del desarrollo creciente de las redes de telecomunicaciones de nuestro país; y está llamado a ser el principal soporte de datos del país, para afrontar los proyectos de conectividad social, e informatización de nuestra sociedad. Además tiene la responsabilidad de ser el soporte para la introducción masiva de las redes de nueva.

(20) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 9. generación, en Cuba, y todos los servicios de valor agregado que introduce esta visión de red. La arquitectura general del backbone IP/MPLS puede apreciarse en la figura #17 del Anexo #1; donde existen varios enrutadores de núcleo a lo largo de todo el país, con la redundancia adecuada tanto física, como lógica; enlazados a enrutadores de bordes ubicados en cada provincia, a los cuales se conectan los equipos de acceso mediante diferentes interfaces. Debe notarse que toda la configuración, y explotación de este nuevo backbone, se basa en el protocolo IPv4; y todos los servicios que se han comercializado hasta el presente también están soportados con IPv4; sin embargo durante la investigación pudimos comprobar que los enrutadores de borde manejan tanto IPv4, como IPv6; lo cual constituye un elemento de suma importancia a tener en cuenta en la propuesta de las estrategias de transición. Esta red MPLS tiene alcance nacional, y se integrara en la primera fase con el backbone ATM que fue descrito en el epígrafe anterior; para ellos se crearan pasarelas entre los diferentes diseños de red, y la red MPLS. Para el acceso a esta red se emplean los métodos tradicionales, y las pasarelas entre redes; y los DSLAM de acceso; con la utilización de CPE (Costumer Premise Equipment, por sus siglas en inglés), ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line, por sus siglas en inglés), o SHDSL (Symmetric High Speed Digital Subscriber Line, por sus siglas en inglés). En la figura siguiente podemos apreciar un escenario típico de integración entre clientes de la Red ATM, y clientes de la Red MPLS.[3].

(21) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 10. Figura #2 Integración entre la Red ATM/FR y la Red IP/MPLS. [3] El futuro del backbone cubano es continuar con la tendencia hacia IP/MPLS que brinda capacidades de banda ancho, QoS, soporta la totalidad de protocolos, incluyendo IPv6, la ingeniería de tráfico, además es un escenario ideal para las redes multiservicios; donde las nuevas aplicaciones como IPTv, videoconferencia, VoIP, vídeo bajo demanda, e-learning, aplicaciones de gobierno y salud en línea, encuentran un ambiente natural. [14] 1.2. IPv4 como protocolo de Nivel de Red empleado en la actualidad. Protocolo de Internet versión 4 (IPv4): No es más que la cuarta versión en el desarrollo del Protocolo de Internet (IP) y la primera versión del protocolo que fue ampliamente desplegada.. IPv4 sigue siendo el protocolo de Internet de capa de red más. generalizado.[19] Este protocolo se describe en la RFC 791. [20] IPv4 es un protocolo no orientado a conexión, diseñado para su uso sobre redes de paquetes conmutados de capa de enlace (por ejemplo Ethernet [21]). Funciona en un modelo de entrega según el “mejor esfuerzo”, ya que no garantiza la entrega, ni asegura la secuencia adecuada ni evita las entregas duplicadas.. Estos aspectos, incluyendo la.

(22) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 11. integridad de los datos, son tratados por un protocolo de capa superior denominado TCP (Transmission Control Protocol, por sus siglas en inglés). [19]. 1.2.1. Nivel de Red de la Arquitectura TCP/IP. La Arquitectura TCP/IP está compuesta por 5 niveles bien definidos que tienen su analogía con el modelo OSI, de 7 capas o niveles. En la figura #18 del Anexo #2 se ilustran ambas arquitecturas. De abajo hacia arriba aparece la primera capa que contiene los niveles 1 y 2, se refiere a las Interfaces de red, y en la capa que le sigue correspondiente al nivel 3, se encuentra IP. La capa 4 se encarga del transporte, y el resto de las capas son resumidas por la capa de aplicación. El nivel de red es el encargado del enrutamiento de los paquetes dentro de la red. En esta capa la unidad de información ya no es la trama propia del nivel de enlace de datos, sino el paquete o en su caso el datagrama. Es empleado por su diseño y funcionalidades por servicios “no orientados a conexión”. Se lleva a cabo el enrutamiento de los paquetes o datagramas. Es decir, el direccionamiento de las aplicaciones, y dispositivos; también conocido como direccionamiento lógico. Protocolos como IP, X.25, y dispositivos como enrutadores, conmutadores X.25, PAD se asocian a este nivel.[8]. 1.2.2. Descripción de Funciones. La función o propósito del Protocolo de Internet consiste en enrrutar, y enviar datagramas a través de un conjunto de redes interconectadas. Esto se consigue pasando los datagramas desde un módulo de Internet a otro hasta que se alcanza el destino deseado. Los módulos de Internet residen en los hosts y las pasarelas en los enrutadores de paquetes IP. Los datagramas son encaminados desde un módulo de Internet a otro a través de redes individuales basándose en la interpretación de las direcciones IP..

(23) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 12. En el enrutamiento de mensajes desde un módulo de Internet a otro, los datagramas pueden necesitar atravesar una red cuyo tamaño máximo de paquete es menor que el tamaño del datagrama. Para salvar esta dificultad se proporciona un mecanismo de fragmentación en el Protocolo de Internet.[20]. 1.2.3. Formato de cabecera de IPv4. En una red IP absolutamente toda la información viaja en datagramas IP. Esto incluye tanto la intercambiada a nivel de transporte por TCP (Transmission Control Protocol, por sus siglas en inglés) y UDP (User Datagram Protocol, por sus siglas en inglés) como cualquier información de control que tenga que intercambiarse, por ejemplo para enrutamiento dinámico, mensajes de error, etc. El datagrama IP tiene dos partes: cabecera y texto; la cabecera tiene una parte fija de 20 bytes y una opcional de entre 0 y 40 bytes. La longitud total de la cabecera siempre es múltiplo de 4; esto garantiza un proceso eficiente por parte de equipos (host o enrutadores) cuya arquitectura optimiza el acceso a direcciones de memoria que estén en frontera de 32 bits. En la figura #19 del Anexo #3 se muestran los principales campos del datagrama. [22] IPv4 ha resuelto la mayoría de los retos del nivel de red, incluyendo el agotamiento de direcciones del protocolo, la seguridad, la movilidad entre otros. No obstante IPv6 se ha venido desarrollando desde hace algunas décadas, y en la actualidad ya es un protocolo maduro, que ha pasado por varias fases de experimentación, y se encuentra en funcionamiento junto a su homólogo IPv4. Esto no quiere decir que IPv4 va a desaparecer de un día para otro, sino que pronostica una convivencia medianamente larga para ambos protocolos; entre los cuales deben implementarse diversos mecanismos de interoperabilidad con el objetivo de que el período de transición no constituya un obstáculo ni para los usuarios, ni para los esquemas de servicios, y negocios que en la actualidad no pueden prescindir del funcionamiento de las redes de telecomunicaciones. El agotamiento de las direcciones IPv4 es uno de los problemas actuales que estamos enfrentando, esto compromete el crecimiento, y el desempeño de Internet, y por tanto el soporte a las nuevas aplicaciones, y servicios que exige una sociedad ubicua. El proceso de transición afecta tanto los elementos que componen la NGN, como todos los equipos de.

(24) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 13. acceso, la lógica, y el software de aplicación. La introducción, y despliegue de IPv6 solucionará la escasez de direcciones, y garantizará el crecimiento de Internet. [23]. 1.2.4. Aspectos negativos del empleo del NAT. Desafortunadamente, los métodos empleados para la conservación de las direcciones IPv4 introducen efectos indeseados que perjudican el desempeño, e incrementan los costos de operación. Existe una tendencia muy marcada en las redes cubanas al empleo del NAT; esto se debe fundamentalmente a que el NAT resuelve la escasez de direcciones de una manera sencilla para los clientes; y también provee una seguridad satisfactoria, para las redes que operan en el entorno cliente-servidor; sin embargo los inconvenientes que el NAT trae consigo deben ser seriamente considerados. A continuación se detallan algunos elementos que corroboran los efectos negativos del NAT [24]: • Configurar NAT para que sea capaz de soportar la administración remota trae consigo altos costos de operación. • La falta de transparencia que por naturaleza introduce el NAT, dificulta enormemente efectuar diagnósticos fiables de los problemas que a menudo se presentan. • Cuando se emplea NAT, la manipulación dinámica que se efectúa sobre la cabecera de los paquetes IP, necesaria para establecer el enlace entre la red privada, y la red pública; dificulta enormemente la seguridad IPSec (Internet Protocol Security, por sus siglas en inglés) extremo-extremo. Esto se debe, principalmente; a que la modificación que NAT le hace a la cabecera del paquete, induce a rechazar los paquetes durante los controles que establece IPSec. • NAT degrada el desempeño de la red, lo cual es especialmente importante para las aplicaciones sensibles a los tiempos de tránsito. • NAT es un obstáculo para las aplicaciones “peer to peer”, para las cuales fue diseñado Internet desde sus inicios; y en la actualidad reaparecen como aplicaciones claves, tanto para los usuarios finales, como para los negocios. Para estas aplicaciones es necesario conocer las direcciones de los hosts implicados en las redes privadas, lo cual implica.

(25) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 14. mecanismos complejos relacionados con la aplicación, para localizar la dirección del host final. • El comportamiento de los NATs varía dramáticamente desde una implementación a otra. Consecuentemente, resulta muy difícil para las aplicaciones predecir o descubrir el comportamiento preciso de uno o varios NATs que pueden existir en la trayectoria de los datos de una aplicación.[25] • Los NATs no tienen recuperación ante fallos de manera inherente. Cuando el NAT falla; todo el tráfico que pasa a través de este se detiene.[25] • Los NATs se encuentran en la trayectoria de los datos, y por tanto intentan procesar cada paquete. Obviamente para aumentar el ancho de banda, es necesario mejorar la capacidad de procesamiento del NAT.[25] • Las aplicaciones que trabajan con dispositivos identificados o que identifican dispositivos como el SNMP (Simple Network Management Protocol, por sus siglas en inglés) y los DNS (Domain Name System, por sus siglas en inglés) requieren de una cuidadosa configuración cuando operan a través de un NAT.[25]. 1.3. Necesidad de transición hacia IPv6. El crecimiento exponencial de Internet, y la convergencia generalizada hacia la arquitectura TCP/IP, han provocado el agotamiento de la reserva de direcciones IPv4. Esta situación compromete el crecimiento, y el desempeño de Internet, y por tanto el soporte a las nuevas aplicaciones, y servicios que exige una sociedad ubicua. Las técnicas actuales para extender la vida de IPv4, disminuyen el desempeño de las redes; y hacen más compleja la aplicación de medidas de seguridad extremo-extremo; así como la seguridad cuando un dispositivo se traslada de su red original a otra red desconocida. La introducción, y despliegue de IPv6 solucionará la escasez de direcciones, y garantizará el crecimiento de Internet. Además este nuevo protocolo se ha diseñado conscientemente para que sea más seguro, y para que soporte de manera natural la movilidad, y la capacidad de gestionar nuevas direcciones donde quiera que un dispositivo lo solicite. (Stateless Autoconfiguration). [26]. La. transición hacia IPv6 ha superado la etapa de pruebas, y se hace impostergable su adopción;.

(26) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 15. sin embargo la falta de compatibilidad de los dispositivos, y de la generalidad de las aplicaciones actuales, unido a la falta de contenido en Internet con IPv6; han retrasado la adopción de IPv6.[27] Resulta evidente que existirá un período de coexistencia de IPv4, e IPv6; que será más extenso de lo que realmente conviene a Internet, y a sus usuarios. En este complejo escenario de coexistencia estará envuelta la QoS en la implementación de VoIP. IPv6 ofrece el potencial de la estabilidad, y accesibilidad para la interconexión extremoextremo de redes telemáticas; además mejora las principales dificultades de su predecesor IPv4, extiende sus funcionalidades con nuevas capacidades; y viene a solucionar la principal limitación incrementando el espacio de direcciones IP en aproximadamente 79 octillones (79x10^27). [23]. 1.4. IPv6 como protocolo del Nivel de Red empleado en la actualidad. IP versión 6 (IPv6) es la nueva versión del Protocolo de Internet, está diseñada como sucesora de IPv4 [20]. Los principales cambios del nuevo protocolo recaen sobre las siguientes características: [28] •. Expansión de las capacidades del direccionamiento. (De 32 a 128 bits , lo que permite el manejo de un número mayor de jerarquías en el direccionamiento, permite una autoconfiguración más simple [10]). •. Formato de la cabecera más simple, ver Figura #20 del Anexo #4. (Se reducen los costos del procesamiento de los paquetes, y se optimiza el ancho de banda debido a que la cabecera es más simple [10]). •. Soporte mejorado para manejar las extensiones, y las opciones. (Las opciones son manejadas fuera de la cabecera, lo que optimiza el proceso de envío [10]). •. Capacidad de manejar flujos de datos etiquetados. (Permite etiquetar paquetes pertenecientes al mismo flujo de tráfico, que necesitan a petición del emisor un tratamiento diferenciado en cuanto a QoS [10]).

(27) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. •. 16. Capacidad de manejar seguridad en el nivel de red. (La seguridad es manejada como una extensión de la cabecera [10]). 1.4.1. Principales mecanismos de transición hacia IPv6. Los principales mecanismos diseñados para llevar a cabo la transición proponen comenzar desde los bordes de la red hacia el núcleo, lo que implica transportar trafico IPv6 a través de la red IPv4, permitiendo que los dominios aislados que funcionan como IPv6 se comuniquen entre sí, sin tener que efectuar una transición completa hacia IPv6 nativo. En este contexto es posible emplear IPv4 e IPv6 a lo largo de toda la red, desde todos los bordes a través del núcleo, o emplear la traducción entre IPv4 e IPv6 para permitirle a los hosts que se comunican con un protocolo, que se comuniquen de manera transparente con hosts que se comunican con el otro.[29] Los cuatro mecanismos básicos se muestran a continuación [29]: • Desplegar IPv6 sobre túneles IPv4: Este túnel encapsula el tráfico IPv6 dentro de los paquetes IPv4, y se usan principalmente para la comunicación entre sitios IPv6 aislados, o para realizar conexiones con redes IPv6 remotas, utilizando el backbone IPv4.. Esta técnica incluye el uso de túneles configurados manualmente,. encapsulación de rutas genéricas (GRE), mecanismos de túneles semiautomáticos como los servicios tunnel broker, y los mecanismos de túneles completamente automáticos, tales como, 6to4. • Desplegar IPv6 sobre enlaces de datos dedicados: Esta técnica permite que dominios IPv6 aislados se comuniquen mediante el uso de la misma infraestructura de red de nivel 2 que emplea IPv4, pero con IPv6 utilizando PVC (Circuitos Virtuales Privados, por sus siglas en inglés), FR (Frame Relay, por sus siglas en inglés), o ATM separados; o enlaces ópticos separados; etc. • Desplegar IPv6 sobre un backbone MPLS: Esta técnica le permite a dominios IPv6 aislados comunicarse mutuamente, pero sobre un backbone MPLS con IPv4. Existen múltiples técnicas disponibles en los diferentes puntos de la red. Los.

(28) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 17. cambios necesarios en la infraestructura de la red son mínimos, debido a que el encaminamiento está basado en etiquetas en lugar de utilizar la cabecera IP. • Desplegar IPv6 utilizando backbones que soporten el modo dual stack: Esta técnica le permite a las aplicaciones IPv4 e IPv6 coexistir en una capa IP dual. Todos los enrutadores de la red necesitan ser actualizados para que soporten la dualidad de protocolos. Además de las estrategias para desplegar IPv6 dentro del entorno IPv4, también se necesitaran mecanismos de traducción de protocolos o servidores dual stack para permitir comunicaciones entre aplicaciones que usan IPv4 y aplicaciones que usan IPv6. Estos mecanismos adquieren trascendental importancia cuando el despliegue de IPv6 pase de la fase de prueba a la etapa de uso normal, y más relevante cuando los desarrolladores de aplicaciones decidan detener el soporte de aplicaciones IPv4. [29] Despliegue de Túneles IPv6 sobre IPv4 Realizar un túnel consiste en la encapsulación de tráfico IPv6 dentro de los paquetes IPv4, de manera que los paquetes puedan ser enviados sobre el backbone IPv4; permitiendo a los sistemas IPv6 aislados comunicarse entre ellos, sin tener que actualizar la infraestructura IPv4 existente. Los túneles constituyen una de las estrategias claves durante el periodo de coexistencia de ambos protocolos, tanto para los PS, como para las Empresa. En la figura #3 se aprecia como los túneles le sirven a los PS para ofertar servicios IPv6 de extremo a extremo sin necesidad de efectuar grandes modificaciones la infraestructura IPv4 existente, y sin impactar los servicios IPv4 existentes.. Es posible interconectar dominios IPv6. aislados, y efectuar conexiones con redes IPv6 remotas como la 6bone. [29].

(29) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 18. Figura #3 IPv6 sobre Túneles IPv4.[3] Existen varios mecanismos para realizar los túneles. Entre ellos podemos encontrar la configuración manual de túneles IPv6 (RFC 2893 [30]); los túneles IPv6 sobre IPv4 denominados túneles GRE (Generic Routing Encapsulation, por sus siglas en inglés); los túneles semiautomáticos como los que emplean los servicios Tunnel Broker (RFC 3053 [31]); y los túneles automáticos como los compatibles con IPv4 y 6to4. Los túneles manuales, y los túneles GRE son empleados entre dos puntos, y requieren configuración tanto en la fuente del paquete como en el destino final del túnel; mientras que los túneles automáticos solamente necesitan ser habilitados, y duran el tiempo que dura la comunicación. En el Anexo #5 podemos apreciar claramente la caracterización de los diferentes mecanismos de tunelización que se encuentran disponibles para poder realizar la selección más adecuada a nuestro entorno de transición. Todos los mecanismos de tunelización requieren que los puntos finales del túnel trabajen en modo dual stack. Existen otras técnicas para establecer los túneles, como ISATAP (Intrasite Automatic Tunnel Addressing Protocol, por sus siglas en inglés) y 6over4, los cuales se emplean sobre redes de áreas universitarias, o para realizar la transición de las redes locales. Pero este tema no será analizado en profundidad en el presente trabajo..

(30) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 1.4.2. 19. Despliegue de IPv6 sobre enlaces de datos dedicados. La mayoría de las redes del mundo, y también de las redes cubanas están compuestas por enlaces dedicados con diferentes tecnologías de nivel 2. Esto es válido tanto para el backbone, como para las redes de los clientes.. En el backbone del PS se emplean. protocolos de alta velocidad, tales como ATM, MPLS, FR; donde uno puede servirle de transporte a otro protocolo. Las redes de los clientes frecuentemente emplean redes WAN (Wide Area Network, por sus siglas en inglés) con ATM, FR; y en la red de acceso emplean SHDSL, ADSL; y en las LAN emplean Ethernet, etc. Cada una de estas tecnologías, presentan requerimientos para interactuar con las capas del nivel superior, y es por esto que se necesitan especificaciones para el transporte de IPv6 por los protocolos de nivel 2. [32] En la figura #4 podemos apreciar a IPv6 sobre enlaces dedicados.. Figura #4 IPv6 sobre enlaces de datos dedicados. [3] Los enrutadores conectados a los ISP mediante WANs o MANs (Metropolitan Area Network, por sus siglas en inglés), que pretenden usar IPv6, pueden configurarse para que empleen la misma infraestructura de nivel 2 que emplea IPv4; por ejemplo, emplear PVC, ATM o FR separados que empleen IPv6. Este tipo de implementación tiene la ventaja para el PS que no se afectan los servicios desplegados con IPv4. [29] Existen dos tecnologías básicas, Ethernet, y ATM.. La tecnología Ethernet es casi. omnipresente, tanto en las LAN (Local Area Network, por sus siglas en inglés), como en.

(31) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 20. los enlaces PPP (Point to Point, por sus siglas en inglés) empleados para conectar los enrutadores. El mapeo de las direcciones IPv6 en la capa de Ethernet puede apreciarse en la RFC 2464. [33] Como la resolución de direcciones es una responsabilidad de la capa 3, Ethernet, y las tecnologías derivadas de Ethernet, son transparentes a las comunicaciones IPv6 [32], la segunda tecnología es ATM, es un método de nivel 2 para la transmisión de paquetes WAN para transmitir datos y vídeos. La transmisión de paquetes IPv6 a través de una red ATM se describe en la RFC 2492. [34] La diferencia mas notable con respecto a otros protocolos de enlaces es que los enlaces PVC (Private Virtual Circuit, por sus siglas en inglés) no usan direccionamiento en esta capa. [32]. 1.4.3. Despliegue de IPv6 sobre un backbone MPLS. Un modelo de red que funciona tanto para IPv4, como para IPv6 es el etiquetado del datagrama IP, denominado MPLS. En una red basada en MPLS [35], el nodo de ingreso va a enviar un protocolo de señalización por todos los nodos que conforman esta red hasta llegar al extremo y a continuación va a asignar etiquetas a cada uno de los enrutadores; una vez asignada, cada nodo sabe que etiqueta se le va a asignar, y a continuación viene los datos clásicos, cabecera IP y datos IP, con 12 campos más los campos si es versión 4, o los 8 campos más los datos si es versión 6. Lo que hace el nodo, como ha sido avisado y han sido colocadas etiquetas, es asignar a uno de ellos una determinada etiqueta, y en función de ésta se va a encaminar hacia un punto determinado hasta llegar hasta el extremo final, pero el análisis que hace cada nodo para poder conmutar un datagrama IP está basado en la etiqueta, y no en el análisis de la cabecera IP, y con esto conseguimos rapidez; luego el nodo de regreso va a tener como función básica eliminar el campo de etiqueta para luego enviarlo a la red, podría haber una red basada en prioridades, en flujos o mixta, lo que se consigue es que tengamos un envío de información bastante ágil. Con la red MPLS podemos construir túneles para enviar diferentes tipos de tráfico sin afectar los requerimientos establecidos con anterioridad. [36] Visión del Proveedor de Servicios (PS) ante la introducción de IPv6. El Multiprotocolo de Conmutación de Etiquetas (MPLS) [35] es ampliamente aceptado como tecnología de núcleo para las redes de próxima generación. Los PS que ofrecen.

(32) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 21. servicios MPLS/VPN [37] a sus clientes; en breve tiempo ampliarán la carpeta de servicios introduciendo VPN (Redes Privadas Virtuales, por sus siglas en inglés) con IPv6. [38] Los PS que pretenden soportar IPv6 en modo tradicional tendrán escasas opciones, como son: Métodos de Tunelización (por ejemplo, manual, Tunnel Broker [31], Generic Routing Encapsulation [GRE] [39] o Intrasite Automatic Tunnel Addressing Protocol [ISATAP], los cuales presentan problemas de escalabilidad [12]). Por otra parte implementar IPv6 nativo inmediatamente, con núcleo MPLS dual-stack; introduce riesgos de inestabilidad, y mayores costo de actualización de hardware y software y mayores costos de operación. [12] Factores críticos que deben ser afrontados por el proveedor de servicios PS antes de decidir la transición hacia IPv6 sobre MPLS. 1. Los proveedores de servicios, ejecutan inversiones significativas para construir un backbone MPLS configurado para IPv4; y entre los primeros objetivos se encuentra recuperar la inversión ejecutada; en este sentido ETECSA ha realizado la inversión principal; y se encuentra en el proceso de configuración y refinamiento del backbone utilizando IPv4. 2. La estabilidad del backbone es otro de los factores críticos. El PS tiene que ofrecer servicios confiables, especialmente cuando existe voz sobre MPLS. Los mayores esfuerzos en la primera etapa se centran en estabilizar la infraestructura IPv4, y por tanto no se tomarán iniciativas precipitadas, y no se harán movimientos hacia IPv6 a menos que la integración ocurra de manera suave y planificada. [12] 3. Algunas características avanzadas pueden ser desplegadas en el núcleo; por ejemplo: la ingeniería de tráfico, re-enrutamiento rápido, y MPLS QoS.. La. estrategia de migración no debe perturbar la operación de estas características para el tráfico de IPv4, y al mismo tiempo debe permitir que el tráfico IPv6 se beneficie de estas características. [40] IPv6 sobre MPLS. Escenarios de Despliegue. Existen muchas maneras para entregar servicios IPv6 a los usuarios finales. [41] La más utilizada es el envío de tráfico IPv6 de extremo a extremo..

(33) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 22. IPv6 sobre MPLS le permite a los dominios IPv6 aislados comunicarse con otros dominios similares empleando el backbone IPv4 MPLS. Los mecanismos más importantes para desplegar IPv6 sobre MPLS se describen brevemente a continuación: • Soporte nativo de IPv6 sobre MPLS. [42] La infraestructura del núcleo requiere actualizar completamente el Plano de Control hacia IPv6. • Requiere enrutamiento IPv6 en el núcleo. • Requiere IPv6 LDP (Label Distribution Protocol, por sus siglas en inglés) en el núcleo. • Una transición brusca introduce riesgos y costos adicionales para el PS. [40] IPv6 sobre Túneles IPv4. “CE-hacia-CE”. [41] Esta estrategia no requiere cambios en los enrutadores P, ni en los PE, porque se emplean túneles IPv4 para encapsular el tráfico IPv6; de tal manera que aparecería como tráfico IPv4 dentro de la red.[40] Sin embargo este método adolece de los constantes retos de escalabilidad que presentan las técnicas de tunelización (la creación y el manejo de túneles, así como el enrutamiento de cada enrutador CE [Custumer Edge, por sus siglas en inglés] hacia otro enrutador CE) [40] IPv6 empleando “Circuitos sobre MPLS”. [42] Permiten que sean emulados: •. Circuitos ATM, FR, puerto a puerto sobre Ethernet, VLANs entre otros.. •. Es necesario que los enrutadores PE soporten “Circuit_over_MPLS”. Soportado por los enrutadores de Internet Cisco 12000 y 7600. [29]. •. Esta técnica evita cualquier actualización IPv6 en el núcleo, pero también acarrea retos de escalabilidad..

(34) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 23. IPv6 Provider Edge Router (6PE), e IPv6 VPN Provider Edges (6VPE) Soportan el servicio de alcance global con IPv6, y servicios VPN con IPv6 sobre un backbone IPv4 MPLS.. Estas estrategias han probado ser muy atractivas para los. proveedores que tienen en operación IPv4 debido a las siguientes razones [40]: 1.. No se requieren actualizaciones para los enrutadores P, por lo tanto se preserva la estabilidad del backbone, y se minimizan los costos de la operación.. 2. Permiten un despliegue gradual, actualizando solamente los enrutadores PE para que ofrezcan servicios IPv6 (y donde se empleen RR [Reflectores de Rutas, por sus siglas en inglés] se actualizaran estos, o en su lugar se desplegará una malla separada de RR para IPv6).. 3. Son muy escalables porque se apoyan en un solo lado del modelo de provisión como en la arquitectura MPLS VPN, por lo cual la adición de un nuevo sitio involucra solamente la configuración del puerto en cuestión para este sitio particular.. 4. Toma las ventajas de MPLS forwarding en el núcleo, y su alto rendimiento.. 5. Garantizan que el tráfico IPv6 se beneficie automáticamente de las características avanzadas de MPLS que pueden ser desplegadas en el núcleo, tales como FRR (Fast Reroute Techniques, por sus siglas en inglés; in RSVP-TE), TE, y MPLS QoS.. IPv6 Provider Edge (6PE) La solución 6PE [43] utiliza el mismo paradigma transparente de enrutamiento y transporte para lograr alcanzabilidad global con IPv6, sobre un backbone IPv4 MPLS que no conoce de IPv6. La diferencia clave es que la información de alcanzabilidad (reachability) que se anuncia entre los enrutadores PE (Provider Edge, por sus siglas en inglés) vía MP-BGP (Multi Protocol-Border Gateway Protocol, por sus siglas en inglés) ya no emplea prefijos VPN con IPv4; sin que utiliza prefijos IPv6. De manera que los enrutadores PE deben ser actualizados a dual-stack, y en lo adelante se denominarán 6PE. Ellos soportarán IPv6 (y típicamente IPv4) en las interfaces de acceso, pero soportarán solamente IPv4, e IPv4 MPLS en las interfaces que apuntan al núcleo. [40].

(35) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 24. Los enrutadores P permanecen ajenos a IPv6, y tienen en funcionamiento el enrutamiento IPv4, y distribución de etiquetas IPv4. Esta arquitectura se muestra en la figura #5. [40] Una manera de entender la solución 6PE consiste en considerar que el núcleo IPv4 MPLS transporta eficazmente el tráfico de una VPN adicional, cuyo tráfico y espacio de direcciones en este caso es IPv6. Tal como, en el caso de IPv4 VPNs, los enrutadores del núcleo permanecen ajenos de los enrutadores que pertenecen a esta VPN particular. Nótese, sin embargo que esta VPN especial no involucra los mecanismos de la RFC 2547bis [44] (tales como las VRF [Virtual Route Forwarding, por sus siglas en inglés], los RD (Route Distinguishers, por sus siglas en inglés), y RT (Route Targets, por sus siglas en inglés), porque las tablas de rutas y encaminamientos de IPv6 están naturalmente separadas de las de IPv4. [40]. Figura #5 Arquitectura 6PE. [3]. IPv6 VPN Provider Edge (6VPE) Además de los servicios de conectividad global que pueden ser ofertados por la estrategia 6PE, los PS son cuestionados por sus clientes acerca de la posibilidad de ofrecer servicios IPv6 VPN. Al mecanismo mediante el cual se ofrecen estos servicios de le denomina 6VPE [38]. La estrategia 6VPE combina “el manejo de IPv6” de 6PE con “el manejo de VPN” de IPv4 MPLS VPNs; para soportar tales servicios IPv6 VPN sobre un backbone.

(36) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 25. IPv4/MPLS. [40] En nuestro país el principal servicio de conectividad ofertado a nuestros clientes, son las VPN capa 3, en el presente se emplea VPN/IPv4. En la figura siguiente se muestra un ejemplo donde dos clientes que emplean IPv6 nativa, pretenden establecer una comunicación a través de una arquitectura IPv4/MPLS; empleando el mecanismo 6VPE. Los enrutadores de borde manejan la dualidad de protocolos, la información de cómo alcanzar las subredes IPv6 se obtienen en función IGPv4 quien es informado por MP-BGP sobre las subredes IPv6; IGPv4 intercambia información con el núcleo de MPLS basado en las IPv4 de loopback de los PE involucrados; y en función de esta información se actualizan las tablas de etiquetas basadas en el funcionamiento del Protocolo de distribución de etiquetas (LDP, por sus siglas en inglés).. Figura #6 Distribución de Rutas y Etiquetas en el núcleo IPv4, para 6VPE Las nuevas características de 6VPE respecto a 6PE se expresan a continuación: 1. Se emplea una familia de direcciones diferentes para 6VPE en MP-BGP, la cual se denomina: familia de direcciones diferentes VPN-IPv6 (AFI=2 [Address Family Identifier, por sus siglas en inglés] para “IPv6”, SAFI=128 [Sub Address Family Identifier, por sus siglas en inglés] para “VPN etiquetadas”). Una dirección VPNIPv6 es una entidad de 24 bytes, que comienza con el RD (Route Distinguisher, por sus siglas en inglés) de 8 bytes, y termina con la dirección IPv6 de 16 bytes. El papel y codificación de las RD es exactamente igual que las VPN con IPv4..

(37) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 26. 2. Se emplea un concepto de VRF de la arquitectura MPLS /VPN-Capa 3, en la cual cada VPN tiene un conjunto separado de tablas de rutas y encaminamientos, junto con los mecanismos asociados al control de la importación y exportación de rutas hacia adentro, y hacia fuera de las VRFs, incluyendo el etiquetado de las rutas con los RT (Route Targets, por sus siglas en inglés). 3. La estrategia 6VPE produce los mismos beneficios que 6PE. Por ejemplo, como en 6PE, solamente los enrutadores PE que realmente conectan servicios VPN/IPv6 necesitan ser actualizados para soportar IPv6 y las funcionalidades 6VPE. De esta manera el PS puede también introducir servicios VPN/IPv6 sin la necesidad de ser actualizados, ni de cambios de configuración en los enrutadores de núcleo. [40]. 1.4.4. Despliegue de IPv6 utilizando backbone Dual Stack. El empleo de backbones en modo dual stack es una estrategia básica para enrutar tanto IPv4, como IPv6. Para ello todos los enrutadores de la red necesitan ser actualizados con la funcionalidad dual stack. Los requerimientos principales consisten en que cada sitio posea un prefijo global de unidifusión (en inglés unicast global prefix); y entradas apropiadas en el DNS que almacena al mapeo entre los hosts y las direcciones IP de ambos protocolos. Las aplicaciones seleccionarán si emplearán IPv4, o IPv6; en dependencia de la respuesta del DNS. Este tipo de estrategia es válido para algunas infraestructuras de red donde coexisten aplicaciones IPv4 e IPv6. Por otra parte, resulta necesario actualizar todos los enrutadores de la red para que soporten el modo dual stack, con los consiguientes costos que esto acarrea; además existen otras limitaciones, por ejemplo: se requiere que se predefina un esquema de direccionamiento dual; se requiere gestión dual para los protocolos de enrutamiento; se requieres que los enrutadores tengan suficiente memoria para soportar tanto las tablas de rutas IPv4, como la IPv6.[29]. 1.5. Conclusiones del capítulo. En Cuba se encuentran en funcionamiento varias tecnologías de backbone a un mismo tiempo, existiendo distintos tipos de pasarelas entre ellas, para garantizar las.

(38) CAPÍTULO 1. TRANSICIÓN HACIA IPv6. 27. comunicaciones entre clientes de diferentes redes que pertenecen a una misma organización. Algunas de estas infraestructuras como el backbone IP, X.25 no son mencionadas en el diagnósticos porque están en proceso de desintegración; quedando ATM, e IP/MPLS como las principales arquitecturas. ATM está cediendo su protagonismo al backbone IP/MPLS, activo desde el 2007; y se convertirá dentro de poco en una red de acceso al backbone principal IP/MPLS; que constituirá el transporte de todos los servicios y aplicaciones basados en IP. Además arribamos a la conclusión de que constituye, también en Cuba; una necesidad la transición de IPv4 hacia IPv6, y que es imprescindible determinar el escenario que mejor responda a las necesidades de los proveedores de servicios..

(39) CAPÍTULO 2. VOZ SOBRE IPv6. 28. CAPÍTULO 2. Voz sobre IPv6. En el presente capítulo pretendemos exponer los principales retos a los que se expone la Voz sobre IP, desde el punto de vista de la Calidad de Servicio. Además analizaremos el funcionamiento de la Voz sobre IPv6, así como el soporte que brinda IPv6 a la Calidad de Servicio. Analizaremos los principales protocolos que hacen posible el funcionamiento de la VoIPv6; y el soporte de estos a la Calidad de Servicio. 2.1. Definición de la Voz sobre el Protocolo de Internet. Voz sobre el Protocolo de Internet: No es más que la transmisión de voz sobre una red de paquetes, utilizando el protocolo IP, permitiendo la integración de servicios. [45]. 2.1.1. Surgimiento de la VoIP. La voz sobre el protocolo de Internet (VoIP) ha sido estudiada, y probada desde la década del 1970; sin embargo el propio desarrollo de la industria no propiciaba la transmisión de la voz sobre redes heterogéneas de paquetes. Los primeros resultados obtenidos con la voz manejada en forma de dato, han provenido de ambientes pre-almacenados; o de aplicaciones que no funcionan en “tiempo real”.. La adopción de tecnologías de. Procesamiento Digital de Señales para la compresión de la voz y el vídeo, a finales de la década de 1980, y comienzos de 1990 constituyeron un acelerador para que a principios del año 2000 hiciera su entrada comercial la VoIP en el mundo de las telecomunicaciones, formándose la llamada red de primera generación (1G). Con la acelerada convergencia hacia la arquitectura TCP/IP como red multiservicio; los principales proveedores tradicionales de voz han enfocado sus esfuerzos hacia el nuevo paradigma de la VoIP, lo que ha dado como resultado la segunda generación (2G). Hace solamente 6 años se ha venido formando la tercera generación (3G). [43].

(40) CAPÍTULO 2. VOZ SOBRE IPv6. 29. La VoIP ha permitido ahorrar costos de troncalización a través de los operadores tradicionales que manejan los enlaces multiplexados por división de tiempo (TDM por sus siglas en inglés).Las compañías más grandes han empleado VoIP principalmente para el soporte a la movilidad, y otros servicios relacionados como las “funciones relacionadas con la presencia”, y la mensajería unificada. A pesar de la reciente aceptación de la VoIP, tanto por la industria, como por la esfera comercial; todavía existen dos factores que constituyen obstáculos importantes que se oponen a la adopción definitiva de estos estándares. El primero lo constituye la calidad de servicio, que en IP no está intrínsecamente garantizada; y el segundo problema está relacionado con la integridad de la señalización extremoextremo que se ve afectada por diferentes obstáculos que deben ser atravesados en la mayoría de las arquitecturas (firewalls, y dispositivos NAT). En el mundo tradicional de las telecomunicaciones (TDM) es posible efectuar una comunicación de voz, con calidad de servicio garantizada; a cualquier parte del mundo. Sin embargo VoIP todavía enfrenta importantes retos, especialmente en cuanto a la calidad de servicio realmente alcanzada por los usuarios. Tradicionalmente VoIP ha empleado IPv4 para su implementación y desarrollo, tal es así que en Cuba se ha adoptado una arquitectura NGN basada en la versión 4 del protocolo IP. [20]. 2.1.2. Motivaciones del empleo de la VoIP. Algunas de las principales motivaciones para que la industria y los mercados encuentren la VoIP como un camino viable son [10]: 1. Las nuevas aplicaciones que se hacen posibles, lo que genera oportunidades para nuevos servicios, y nuevas ganancias. Entre ellas podemos mencionar la Movilidad, la mensajería unificada, entrega convergente de cualquier tipo de servicio de información, aplicaciones de Integración de Telefonía de Computadoras para Centros de Contactos, lo que incluye centros de contactos virtuales y servicios sin las limitaciones tradicionales de distancias. 2. Reducción de costos por los siguientes conceptos: disminución de los gastos de operación debido a la convergencia de las redes, menores inversiones en.

(41) CAPÍTULO 2. VOZ SOBRE IPv6. 30. equipamientos. Y estos ahorros pueden repercutir en menores precios para los clientes. 3. La convergencia permite la introducción del “triple play”, lo cual es posible por el empleo de arquitecturas de paquetes “no orientadas a conexión”. 4. IP se ha convertido en un soporte para la ubicuidad en el área de los datos. Puede ser empleado para todo, además es lo suficientemente bueno para soportar cualquier carga útil. Sin embargo han existido diversos factores que han impedido una rápida penetración de la VoIP. En primer lugar encontramos las consideraciones de QoS para redes de paquetes, especialmente para entornos entre proveedores (“carries to carries”); en segundo lugar la necesidad de una señalización robusta para la interacción, y coexistencia con las PSTN, que seguramente perduraran por las próximas dos décadas; y por ultimo las consideraciones de seguridad, especialmente en los entornos de coexistencia. [10]. 2.2. Principales dificultades de IPv4 como soporte de los servicios de voz. En los orígenes de las redes IP, la red fue diseñada con el criterio de construirla lo mas simple posible. El principal objetivo de esta red fue enviar paquetes de un nodo hacia el próximo nodo conocido.. Todos los paquetes eran tratados de la misma manera y. almacenados en un simple buffer del tipo “first-in, first-out”. Esta red dio lugar a una gigantesca interconexión de dispositivos de red, con un tratamiento sobre el tráfico denominado “best effort”. Queda claro que todos los tipos de tráficos, no responden de manera similar ante distintos eventos que se presentan continuamente en las redes IP de la actualidad. Existen servicios tales como Protocolo de Transferencia de Ficheros (FTP, por sus siglas en inglés) [46], Correo electrónico (e-mail, por sus siglas en inglés) [47], Protocolo de transferencia de hipertexto (http, por sus siglas en inglés) [48]; que pueden coexistir sin dificultad en redes donde rige el “mejor esfuerzo”; sin embargo otras aplicaciones de tiempo real son sensibles al comportamiento de diversos parámetros que afectan la calidad de servicio; a estas.