Desarrollo de prácticas de laboratorio virtual para IPv6

Texto completo

(1)FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA. Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. Trabajo de Diploma “Desarrollo de prácticas de laboratorio virtual para IPv6”. Autora: Yenisley Carvajal Benavides Tutor: Ing. Jorge Luis Obregón Hernández. Santa Clara 2013 “Año 55 de la Revolución”.

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJODE DIPLOMA “Desarrollo de prácticas de laboratorio virtual para IPv6”. Autor: Yenisley Carvajal Benavides. E-mail: ycbenavides@uclv.edu.cu Tutor: Ing. Jorge Luis Obregón Hernández E-mail: jorge_luis@uclv.edu.cu. Santa Clara 2013 “Año 55 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 Telecomunicaciones y Electrónica, 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 Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Aprendí que no se puede dar marcha atrás, que la esencia de la vida es ir hacia adelante. La vida, en realidad, es una calle de sentido único.” Arthur Schnitzler..

(5) ii. DEDICATORIA. A mi madre, estrella guía que me ha regalado toda su luz cuando todo eran tinieblas. A mi padre, fuente de energía que me devolvió el valor y la fe cada vez que dudaba. A mi hermana, bella flor que dió colorido a mi sonrisa. A mi abuela, pósima de voluntad que tome como consigna. A mi esposo, mi sombra viva que me llamaba en el camino cuando me sentía sola y me daba miedo caminar..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A Dios por permitirme realizar parte de mis sueños. A toda mi familia por su apoyo, en especial: A mi madre por servirme de inspiración. Mi padre por su fe ciega en mí. A mi hermana por su cariño desmedido. A mi abuela por su comprensión. A mi esposo por su paciencia, amor y colaboración. A mis dos tías del alma: Mery y Neldys por ser incondicionales. A mi segundo papá Juanka porque no importa la distancia siempre está cerca. A mi otra familia, mis compañeros de trabajo, en especial al Muste, a Rembe, a Alaan y a Cary por estar siempre cuando los necesité. Al excelente claustro de profesores de la FIE por contribuir en mi formación profesional y humana, en especial a mi tutor Jorge Luis por su apoyo y dedicación. A mis compañeros de estudio por nuestra amistad. Y a todos los que de una manera u otra me han extendido su mano para apoyarme en la realización de este proyecto y en el transcurso de mi carrera..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. Con el propósito de darle cumplimiento a los objetivos trazados para la realización de esta tesis, se tomaron en cuenta una serie de tareas técnicas para la confección del informe final, ellas fueron: 1. La realización de una revisión bibliográfica acerca de los aspectos fundamentales que describen el funcionamiento básico de IPv6. 2.. La determinación de los rasgos o características que intervienen en la implementación de IPv6.. 3. La realización de un análisis detallado de los elementos fundamentales que se deben tener en cuenta para el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual. 4.. La implementación en Packet Tracer, de cada uno de los escenarios a utilizar en las prácticas de laboratorio virtual.. 5. La elaboración del informe final.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. El rápido agotamiento de direcciones IPv4, debido a su pequeño espacio de direccionamiento y al auge que han tenido los dispositivos modernos de tecnologías inalámbricas, ha conllevado a la implementación de un nuevo protocolo denominado IPv6, con un espacio de direccionamiento mucho mayor que soluciona el problema y solventa las deficiencias de IPv4. El desafío principal que enfrenta IPv6 es su implementación sobre la red actual y la preparación de todo el personal que las gestiona, aspectos que hacen que se justifique su estudio. En este trabajo se desarrollan prácticas de laboratorio virtual para IPv6 utilizando la herramienta de simulación Packet Tracer. Primeramente se realiza la descripción de los elementos fundamentales en el funcionamiento básico de IPv6, aspectos de vital importancia para la comprensión de este protocolo, posteriormente se describen las particularidades del funcionamiento de IPv6 para el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual, como son: el direccionamiento, los protocolos de ruteo y las técnicas de coexistencia IPv6/IPv4, y por último se precisa el procedimiento utilizado para el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual para IPv6, justificando la selección de la herramienta a utilizar. Se demuestra la importancia que posee el desarrollo de prácticas de laboratorio virtual utilizando una herramienta de simulación en temas como la coexistencia IPv6/IPv4..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO ....................................................................................................................i DEDICATORIA.................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA ................................................................................................................iv RESUMEN ............................................................................................................................. v INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1 Organización del informe ................................................................................................... 3 CAPÍTULO 1.. GENERALIDADES DE IPv6 ................................................................... 4. 1.1. Introducción ............................................................................................................ 4. 1.2. IPv6 ......................................................................................................................... 4. 1.2.1. Características ................................................................................................... 4. 1.2.2. Formato de las direccines IPv6 ......................................................................... 5. 1.3. Tipos de direcciones ............................................................................................... 6. 1.3.1. Dirección Unicast ............................................................................................. 7. 1.3.1.1 Dirección Unicast Global Agregable .............................................................. 7 1.3.1.2 Dirección Unicast de Enlace Local ................................................................. 9 1.3.1.3 Dirección Unicast compatible con IPv4 ......................................................... 9 1.3.1.4 Dirección Unicast Local Única (Hinden and Haberman, 2005) ................... 10 1.3.2. Dirección Anycast........................................................................................... 11. 1.3.3. Dirección Multicast......................................................................................... 12. 1.3.4. Otras direcciones............................................................................................. 14.

(10) vii 1.3.4.1 Dirección Loopback ...................................................................................... 14 1.3.4.2 Dirección Sin-Especificar (Unspecified Address) ........................................ 14 1.4. Encabezado IPv6................................................................................................... 14. 1.5. ICMP para IPv6 .................................................................................................... 18. 1.6. Descubrimiento de Vecino.................................................................................... 19. 1.6.1. Mensajes de Solicitud y Anuncio de Vecino .................................................. 19. 1.6.2. Mensaje de Solicitud y Anuncio de router...................................................... 21. CAPÍTULO 2.. Temas de las Prácticas de Laboratorio Virtual ........................................ 24. 2.1. Introducción .......................................................................................................... 24. 2.2. Configuración de las interfaces de red IPv6 ......................................................... 24. 2.2.1. Configuración estática .................................................................................... 25. 2.2.2. SLAAC ........................................................................................................... 25. 2.2.3. Configuración utilizando un servidor DHCPv6.............................................. 26. 2.2.4. Configuración sin estado utilizando un servidor DHCPv6 ............................. 27. 2.3. Protocolos de ruteo ............................................................................................... 27. 2.3.1. Protocolo de ruteo estático .............................................................................. 27. 2.3.2. Protocolo de ruteo dinámico ........................................................................... 28. 2.4. Métodos de coexistencia entre IPv6-IPv4 ............................................................ 32. 2.4.1. Técnica Dual-Stack ......................................................................................... 33. 2.4.2. Técnicas de Túnel ........................................................................................... 34. 2.4.3. Técnicas de translación de direcciones y protocolos ...................................... 38. CAPÍTULO 3.. PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL..................................... 39. 3.1. Las Nuevas Tecnologías de la Información y las Comunicaciones...................... 39. 3.2. Prácticas de Laboratorio Virtual ........................................................................... 39.

(11) viii 3.2.1 3.3. Estructura de las Prácticas de Laboratorio Virtual ......................................... 40. Software para el desarrollo de las Prácticas de Laboratorio Virtual..................... 45. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 46 Recomendaciones ............................................................................................................. 46 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 47 GLOSARIO .......................................................................................................................... 50.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. En la década del setenta surge el protocolo de nivel de red denominado Protocolo de Internet (IP, Internet Protocol) inicialmente en su versión 4 (IPv4, Internet Protocol version 4) (Postel, 1981a) el cual utiliza para representar sus direcciones, 32 bits, arrojando un total de un poco más de 4 mil millones de posibles direcciones IPv4. Dicho protocolo superó las expectativas que en un principio tenían sus creadores, los cuales pensaban que era un espacio de direccionamiento suficiente para el acceso a Internet. El rápido desarrollo de Internet, junto con el enorme crecimiento de usuarios, específicamente de usuarios de tecnologías inalámbricas, ha hecho que el espacio de direcciones IPv4 no sea lo suficientemente grande para cubrir toda la demanda, a tal punto que el último lote de direcciones IPv4 fue vendido en el año 2011 por La Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA, Internet Assigned Numbers Authority) (Considerations, 2008) aspecto que los creadores de IPv4 no previeron desde un inicio y que ha dado paso en conjunto con otras deficiencias presentes en IPv4 (hacia IPv) a la utilización de una nueva versión del protocolo IP denominado IPv6 (Deering and Hinden, 1998). IPv6 viene a suplir las deficiencias mostradas por IPv4, pero principalmente por el insuficiente número de direcciones. Actualmente el número de personas que utiliza a IP como protocolo de red ha crecido exponencialmente, sumando a esto que cada usuario por lo general utiliza más de una dirección IP, debido al gran número de dispositivos electrónicos que puede utilizar, como pueden ser: Computadoras Personales, Teléfonos celulares, Asistentes Personales Digitales (PDA, Personal Digital Assistants), etc. La nueva variante del protocolo IP, IPv6, no viene a sustituir o desplazar de un primer momento a la antigua versión, viene a actuar de conjunto e integración, evolucionando cada vez más las redes de comunicación global. Por ello se hace necesario profundizar en el tema para enfrentar el reto que impone el desarrollo de este nuevo protocolo, preparando a los estudiantes que se formarán como futuros profesionales en telecomunicaciones para que.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. puedan dar respuesta acertada a las múltiples interrogantes y situaciones que pueda traer consigo la implementación de IPv6. Teniendo en cuenta las grandes ventajas que ofrece IPv6, su pobre desarrollo en Cuba, aun cuando algunos profesionales en la rama de las telecomunicaciones se hayan interesado en el tema; y sumando a ello, que el entendimiento del funcionamiento de dicho protocolo posee un alto grado de dificultad, hacen que se haga necesario profundizar en su estudio, desarrollando materiales que apoyen en la docencia a los estudiantes de la carrera de Telecomunicaciones y Electrónica en la Universidad Central ¨Marta Abreu¨ de Las Villas (UCLV), futuros profesionales encargados de contribuir al mejoramiento de las redes en Cuba. De ahí que surja la necesidad de preguntarse: •. ¿Cómo desarrollar prácticas de laboratorio virtual para IPv6 utilizando la herramienta de simulación Packet Tracer?. Para dar respuesta a esta interrogante científica se traza el siguiente objetivo general: •. Desarrollar prácticas de laboratorio virtual utilizando la herramienta de simulación Packet Tracer para contribuir al entendimiento del protocolo de red IPv6.. Para dar curso a este trabajo se trazan las siguientes interrogantes científicas: •. ¿Qué aspectos se deben tener en cuenta para enfocar el estudio del protocolo de red IPv6?. •. ¿Cuáles son los temas fundamentales a tener en cuenta para el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual referentes a IPv6?. •. ¿Cuáles son los elementos fundamentales desde el punto de vista pedagógico a tener en cuenta para el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual referentes a IPv6?. •. ¿Qué características permiten fundamentar la selección de la herramienta de simulación?. •. ¿Cómo llevar a cabo el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual?. A las cuales se les dio respuesta con los siguientes objetivos específicos: •. Realizar un estudio teórico para profundizar sobre el principio de funcionamiento básico del protocolo IPv6 y sobre el estado actual de las investigaciones en este campo.. •. Fundamentar los principales aspectos que describen el funcionamiento básico de IPv6, para enfocar el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual..

(14) INTRODUCCIÓN. 3. •. Fundamentar los temas seleccionados a desarrollar en las prácticas.. •. Fundamentar los elementos esenciales que se deben de tener en cuenta para el desarrollo de prácticas de laboratorio virtual, desde el punto de vista pedagógico.. •. Fundamentar las potencialidades de la herramienta de simulación escogida.. •. Desarrollar las prácticas correspondientes en función de la selección realizada. Con la culminación de este trabajo se pondrá a disposición de los especialistas, estudiantes y profesores de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la UCLV, un material de consulta que servirá de apoyo para el buen entendimiento del protocolo de red IPv6, desarrollando habilidades en la configuración de los diferentes dispositivos de red cuando es IPv6 el protocolo de red utilizado. Organización del informe Para alcanzar los objetivos planteados el informe de la investigación se estructurará en introducción, capitulario, conclusiones, referencias bibliográficas, bibliografía y anexos. •. Introducción, en la cual se define la importancia, actualidad y necesidad del tema que se aborda y se dejarán explícitos los elementos del diseño teórico.. •. Primer capítulo, el cual se dedicará a tratar los principales aspectos que describen al protocolo IPv6.. •. Segundo capítulo, el cual se dedicará a fundamentar las potencialidades del simulador escogido para el desarrollo de prácticas, así como los temas en específico de las prácticas a desarrollar.. •. Tercer capítulo, el cual se dedicará a mostrar la metodología seguida para el desarrollo de las prácticas poniendo como ejemplo el desarrollo de alguna de ellas.. •. Conclusiones donde se exponen las consideraciones finales sobre la problemática investigada.. •. Recomendaciones que solicitan la profundización y ampliación de los estudios sobre la temática.. •. Referencias Bibliográficas que dan origen a la conformación del cuerpo investigativo.. •. Glosario de Términos..

(15) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 4. CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 1.1. Introducción. Para el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual es de vital importancia que se tenga un conocimiento previo del funcionamiento de IPv6 como tema central a tratar. El siguiente capítulo se dedica a tratar los elementos que describen el funcionamiento básico de IPv6. 1.2. IPv6. La versión 6 del protocolo de Internet (IPv6), es un estándar desarrollado para trabajar en el nivel de red, responsable de dirigir y encaminar los paquetes a través de la red. IPv6 está destinado a reemplazar en un futuro al estándar IPv4 cuyo límite de direcciones IP admisibles restringe el crecimiento de Internet y su uso. A pesar de estar destinada a reemplazar a IPv4, IPv6 tiene, por el momento, que convivir con su antecesor, debido a que la migración total hacia IPv6 sería un proceso muy costoso, proceso que muchos países, empresas, organizaciones, etc., no estarían totalmente preparados para enfrentar. 1.2.1. Características. A continuación se muestra un resumen de las características de IPv6: • IPv6 aumenta el tamaño de dirección con respecto a IPv4 de 32 bits a 128 bits permitiendo soportar mayor cantidad de niveles de direccionamiento jerárquico. • Un nuevo formato de encabezado es diseñado para simplificar la sobrecarga del encabezado. Provocando un procesamiento más efectivo en los routers intermedios debido a que algunos campos del encabezado IPv4 se quitan o se hacen opcionales. • Probabilidad de paquetes con carga útil mayor de 65.355 bytes. • Seguridad en el núcleo del protocolo (IPsec, Internet Protocol Security) (Kent and Atkinson, Narten et al., 2011) El soporte de IPsec es un requerimiento del protocolo IPv6 y aumenta la interoperabilidad entre diferentes implementaciones de IPv6..

(16) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 5. • La autoconfiguración de direcciones es más sencilla, los 64 bits superiores son configurados por un mensaje desde el router (Router Advertisement)(Kempf et al., 2004) y los 64 bits más bajos se alcanzan con la dirección MAC (en formato EUI-64). La máscara de red es eliminada ya que el tamaño del prefijo de la subred es 64. • Aumenta la calidad de servicio (QoS, Quality of Service)(Ferguson and Huston, 1998) y se define la clase de servicio (CoS, Class of Service)(Goldthorpe, 1992). Los campos que surgen en el encabezado IPv6 especifican la forma de controlar e identificar el tráfico. • Posee capacidades de privacidad y autenticación. En IPv6 se declaran extensiones para utilizar autenticación, integridad de los datos, y confidencialidad de los datos. • Características de movilidad. Es necesario que IPv6 mantenga la posibilidad de conexión y desconexión de las PC (Personal Computer) de redes IPv6. Debido a la jerarquía de direccionamiento basada en agregación el ruteo es más eficaz en el backbone de la red. 1.2.2. Formato de las direccines IPv6. Las direcciones IPv6 se representan por una serie de campos hexadecimales de 16 bits separados por el carácter doble punto, en el formato siguiente: x:x:x:x:x:x:x:x. A continuación se muestran algunos ejemplos de direcciones IPv6. 2001:DB8:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210 2001:DB8:0:0:0:0:200C:417A Es importante señalar que comúnmente pueden encontrarse direcciones IPv6 con sucesivos campos hexadecimales de valor cero. Para hacer las direcciones menos extensas, se utiliza duplicar el carácter doble punto, lo que significa comprimir sucesivos campos hexadecimales de ceros, se pueden encontrar al principio, en medio o al final de una dirección IPv6. La tabla 1.1 muestra algunos ejemplos..

(17) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 6. Tabla 1.1 Ejemplo de simplificación de direcciones IPv6 duplicando el caracter doble punto. Confeccionada a partir de (Cisco, July 22, 2011) Tipo de Dirección IPv6. Formato Estándar. Formato Comprimido. Unicast. 2001:0:0:0:DB8:800:200C:417A. 2001::DB8:800:200C:417A. Multicast. FF01:0:0:0:0:0:0:101. FF01::101. Loopback. 0:0:0:0:0:0:0:1. ::1. 1.3. Tipos de direcciones. Las direcciones IPv6 tienen dos partes fundamentales, semejante a IPv4, los bits de la parte alta de la dirección que conforman el prefijo de red se encargan de identificar la red a la que pertenece dicha dirección y los bits de la parte baja se encargan de identificar la interfaz de la red. La longitud de ambas partes es variable, en función del tipo de dirección y las características de la misma. Ver figura 1.1.. Figura 1.1 Estructura general de una dirección IPv6. A la interfaz de un nodo se le puede asignar múltiples direcciones IPv6. Los bits iniciales de la dirección definen el tipo de dirección IPv6 específica. Existen tres tipos de direcciones IPv6 las cuales se muestran a continuación: •. Unicast: Se utiliza únicamente para identificar una interfaz en un nodo IPv6. Un paquete enviado a una dirección Unicast es entregado a la interfaz identificada por esa dirección.. •. Anycast: Se asigna a múltiples interfaces (usualmente en múltiples nodos). Un paquete enviado a una dirección Anycast es entregado a una de estas interfaces, usualmente la más cercana..

(18) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. •. 7. Multicast: Se utiliza para identificar a un grupo de interfaces IPv6. Un paquete enviado a una dirección Multicast es procesado por todos los elementos del grupo Multicast.. Se debe señalar que IPv6 no implementa broadcast. El mismo efecto puede lograrse enviando un paquete al grupo Multicast de enlace local (Muhicast, 1998). 1.3.1. Dirección Unicast. La dirección Unicast, al igual que en IPv4, es la más común y utilizada. La misma identifica a una única interfaz. La dirección Unicast se distingue de la dirección Multicast por el valor del octeto de nivel superior. El octeto de nivel superior de las direcciones Multicast tiene el valor hexadecimal FF. Cualquier otro valor de este octeto identifica a una dirección Unicast. A continuación se especifican algunas de los diferentes tipos de dirección Unicast: •. Global Agregable.. •. Enlace Local.. •. Compatible con IPv4.. •. Local Única.. 1.3.1.1 Dirección Unicast Global Agregable Una dirección Unicast Global Agregable es aquella que se crea a partir de un prefijo Unicast global agregable. La estructura de una dirección Unicast global agregable habilita la agregación estricta de prefijos de ruteo que limitan el número de entradas en la tabla de rutas global. Las direcciones globales agregables son usadas en enlaces que están ubicados hacia una organización superior o de mayor jerarquía y eventualmente para proveedores de servicio de Internet (ISP, Internet Server Proveedor). Las direcciones globales agregables IPv6 son definidas por un prefijo global de ruteo, un identificador de subred y un identificador de interfaz. Excepto para direcciones que comienzan con el código binario 000, todas las direcciones globales Unicast tienen 64 bits de identificador de interfaz. Las direcciones globales Unicast IPv6 asignadas usan el rango de direcciones que inician con el código binario 001, ejemplo: 2000::/3. La Figura1.2 muestra la estructura de una dirección global agregable..

(19) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 8. Figura 1.2 Estructura de una dirección Unicast Agregable Global. Las direcciones con un prefijo de 2000::/ 3 (001) a través de E000::/ 3 (111) son requeridas para tener identificadores de interfaz de 64 bits en el formato de identificador universal extendido (EUI-64, Extended Universal Identifier)(Hinden and Deering, 2006b). La IANA asigna el espacio de direccionamiento IPv6 en el rango de 2000:/ 16 a registros regionales. Además constituyen la parte fundamental de la estructura de direccionamiento IPv6, lo que permite una agregación estricta de prefijos de enrutamiento para limitar el tamaño de la tabla de enrutamiento global de Internet. Cada Dirección Global Agregable consta de tres partes: •. Prefijo de Ruteo Global: es el prefijo establecido a una organización por un proveedor, debe ser al menos de 48 bits. El prefijo asignado a la organización es parte del prefijo del proveedor.. •. Identificador de Subred o SLA (Site-LevelAgregator): el prefijo de 48 bits distribuido a una organización mediante un proveedor, abre la posibilidad para esa organización a tener 65,535 subredes, concediendo, por supuesto, un prefijo de 64 bits a cada una de las subredes. La organización puede usar los bits del 49 al 64 (16 bits) del prefijo recibido para identificar subredes.. Identificador de Interfaz: es utilizado para identificar la interfaz del nodo. Esta parte constituye los 64 bits de más bajo orden de la dirección..

(20) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 9. 1.3.1.2 Dirección Unicast de Enlace Local Una dirección Unicast de Enlace Local es una dirección que puede ser configurada automáticamente en cualquier interfaz usando el prefijo de enlace local FE80::/ 10 (1111 1110 10) y el identificador de la interfaz en el formato modificado EUI-64 (Hinden and Deering, 2006a). Las direcciones Unicast de enlace local son usadas por el protocolo de descubrimiento de vecino (ND, Neighbor Discovery) (Narten et al., 2011) y en el proceso de autoconfiguración sin estado (SLAAC, Stateless Address Autoconfiguration) (Thomson et al., 2012). Los nodos en un enlace local usan direcciones de enlace local para comunicarse; no necesitan direcciones globales para comunicarse. La figura 1.3 muestra la estructura de una dirección enlace local. Es importante señalar que los routers IPv6 no deben reenviar paquetes que tengan como dirección origen o destino una dirección Unicast de enlace local.. Figura 1.3 Dirección Unicast de Enlace Local 1.3.1.3 Dirección Unicast compatible con IPv4 Una dirección IPv6 compatible con IPv4 es una dirección Unicast IPv6 que tiene ceros en los 96 bits superiores de la dirección y una dirección IPv4 en los 32 bits de la parte baja de la dirección. La figura 1.4 muestra la estructura de una dirección Unicast IPv6 Compatible con IPv4..

(21) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 10. Figura 1.4 Estructura de una dirección Unicast IPv6 Compatible con IPv4 1.3.1.4 Dirección Unicast Local Única (Hinden and Haberman, 2005) Una dirección Unicast Local Única es una dirección que es única globalmente y que está prevista para comunicación local. Es poco probable que se enruten hacia la Internet Global, o sea, solo se enrutan en un área limitada, como por ejemplo: un sitio. También pueden ser enrutadas entre un conjunto limitado de sitios. La figura 1.5 muestra la estructura de una dirección Unicast Local Única. Las direcciones locales únicas tienen las siguientes características: •. Poseen un prefijo único global, lo cual le da una alta probabilidad de singularidad.. •. Poseen un prefijo conocido para permitir un filtrado fácil en los límites de un sitio determinado.. •. Permiten a los sitios estar combinados o interconectados de forma privada sin crear algún conflicto de dirección.. •. Son independientes a los ISP y puede ser usadas para las comunicaciones dentro de un sitio sin tener conectividad a Internet.. •. Si llegasen a ser enviadas fuera de un sitio vía router o DNS (Domain Name System), no habría conflicto con ninguna otra dirección.. •. Las aplicaciones pueden tratar a las direcciones locales únicas como direcciones globales..

(22) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 11. Figura 1.5 Estructura de una dirección Unicast Local Única En la figura se observa: •. Prefijo FC00::/7, el cual identifica direcciones Unicast IPv6 locales. •. Identificador Global conformado por 41 bits, el cual es usado para crear un prefijo global único.. •. Identificador de subred de16 bit, el cual se utiliza para identificar una subred dentro de un sitio.. 1.3.2. Dirección Anycast. Una Dirección Anycast es aquella que es asignada a una selección de interfaces que típicamente pertenecen a nodos diferentes. Un paquete enviado a una dirección Anycast es entregado a la interfaz más cercana identificada por la dirección Anycast. Las direcciones Anycast son sintácticamente indistinguibles de las direcciones Unicast debido a que son asignadas a partir del espacio de direcciones Unicast. Cuando una dirección Unicast es asignada a más de una interfaz esta se convierte en una dirección Anycast y los nodos donde esta dirección sea asignada deben configurarse explícitamente para que sepan que es una dirección Anycast. Uno de los usos esperados de las direcciones Anycast es identificar un conjunto de routers pertenecientes a una organización que ofrece servicios de Internet. Tales direcciones pueden ser utilizadas como direcciones intermedias en enrutamiento IPv6, logrando que un paquete sea entregado a un ISP o a una secuencia de ISP. Otro posible uso es identificar un conjunto de routers conectados a una subred en particular, o el conjunto de routers que proveen la entrada a un dominio de enrutamiento en particular..

(23) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 12. Las direcciones Anycast poseen una serie de restricciones, las cuales se muestran a continuación: •. Una dirección Anycast no puede ser utilizada como dirección origen de un paquete IPv6.. •. Una dirección Anycast no debe ser asignada a un host IPv6, es decir, sólo puede ser asignada a un router IPv6.. La Figura 1.6 muestra la estructura de la dirección Anycast de subred de un router; la dirección tiene un prefijo concatenado por una serie de ceros (el identificador de interfaz). La dirección de subred del router Anycast puede usarse para alcanzar un router en el enlace que es identificado por el prefijo en la dirección de subred del router Anycast.. Figura 1.6 Estructura de la Dirección Anycast de subred para un router. Anycast agrupa las siguientes direcciones ya definidas en Unicast: •. Dirección Agregable Global.. •. Dirección Local Única.. •. Dirección Enlace Local.. 1.3.3. Dirección Multicast. Una Dirección Multicast es una dirección creada para identificar a un grupo de interfaces que típicamente pertenecen a nodos diferentes, tiene un prefijo FF00::/ 8 (1111 1111). Un paquete enviado a una dirección Multicast es entregado a todas las interfaces identificadas por la dirección Multicast. El segundo octeto siguiendo el prefijo define el tiempo de vida y el alcance de la dirección Multicast. Una dirección Multicast permanente tiene un parámetro de tiempo de vida igual a 0; una dirección Multicast temporal tiene un parámetro de tiempo de vida igual a 1. Una dirección Multicast que tiene el alcance de un nodo,.

(24) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 13. enlace, sitio, organización, o un alcance global tiene un parámetro de alcance de 1, 2, 5, 8, o E, respectivamente. Por ejemplo, una dirección Multicast con el prefijo FF02::/ 16 es una dirección Multicast permanente con alcance para todos los nodos en un enlace. La Figura 1.7 muestra la estructura general de las direcciones Multicast IPv6.. Figura 1.6 Estructura general de las Direcciones Multicast. Ejemplos de grupos Multicast: •. El grupo de todos los nodos. (Alcance de enlace local). Ejemplos:. •. . FF02::1(Representa el grupo de todos los nodos en el enlace local).. . FF02::2 (Representa el grupo de todos los routers en el enlace local).. El grupo de nodos solicitados Ejemplo: . FF02:0:0:0:0:1:FF00:0000/104. La dirección del grupo de nodos solicitados es una dirección a la que se debe unir cada nodo por cada dirección Unicast y Anycast asignada. La dirección de nodos solicitados tiene el prefijo FF02:0:0:0:0:1:FF00:0000/104 concatenado con 24 bits de nivel bajo de una dirección Unicast o Anycast. La figura 1.7 muestra la estructura de una dirección Multicast para nodo solicitado correspondiente a la última parte del identificador de la computadora, de esa manera el rango de direcciones Multicast de Nodo Solicitado va de FF02:0:0:0:0:1:FF00:0000 a FF02:0:0:0:0:1:FFFF:FFFF. Por ejemplo, la dirección Multicast de nodos solicitados correspondiente a la dirección IPv6 2037:El 01:800:200E:El.

(25) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 14. 8C6C es FF02::1:El FF0E:El 8C6C. Las direcciones de nodo solicitado son usadas en mensajes de solicitud para el descubrimiento de vecinos.. Figura1.7 Estructura de Dirección Multicast de Nodo Solicitado. 1.3.4. Otras direcciones. 1.3.4.1 Dirección Loopback La Dirección Loopback IPv6 (::1) es similar a la dirección Loopback en IPv4 (127.0.0.1). No debe ser una interfaz física, pues se trata de una interfaz virtual. Se utiliza para pruebas y comunicaciones dentro de un mismo nodo. Los routers no reenvían paquetes que tienen esta dirección como su fuente o dirección de destino. 1.3.4.2 Dirección Sin-Especificar (Unspecified Address) No debe ser asignada a ningún nodo, pues indica ausencia de dirección. Por ejemplo, se haya en el campo de dirección de fuente, indica que el nodo está iniciándose y todavía no sabe cuál es su dirección. Es representada en el formato estándar como: 0:0:0:0:0:0:0:0 y con el carácter doble punto duplicado (::) en el formato comprimido. 1.4. Encabezado IPv6. La figura 1.8 muestra el encabezado de paquete utilizado por IPv4, el mismo tiene 12 campos con un tamaño total de 20 octetos (160 bits). Los 12 campos pueden estar seguidos por un campo de Opción y seguidamente los datos. Los campos sombreados referentes al.

(26) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 15. encabezado IPv4 mostrados en la figura 1.8 no son incluidos en el encabezado del paquete IPv6.. Figura 1.8 Formato de Encabezado IPv4. Un paquete en IPv6 al igual que en IPv4 está compuesto fundamentalmente por dos partes: el encabezado y los datos. La figura 1.9 muestra el encabezado de paquete utilizado por IPv6, el mismo tiene 8 campos con un tamaño total de 40 octetos (320 bits). Los campos sombreados en la figura 1.8 fueron eliminados del encabezado IPv6 debido a que en IPv6, la fragmentación y la suma chequeo no son manejadas por los routers en la capa de red. En lugar de ello, la fragmentación en IPv6 es manejada por los nodos extremos que previamente establecieron la comunicación y las sumas de chequeo son implementadas en las capas de enlace y de transporte. La tabla 1.2 muestra un resumen de la función de cada uno de los campos presentes en el encabezado IPv6 y una breve comparación de dichos campos con los existentes en el encabezado IPv4..

(27) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 16. Figura 1.9 Formato de Encabezado IPv6. Tabla 1.2 Función de los campos del encabezado IPv6, comparación con el encabezado IPv4. Versión. Similar a la Versión de campo en el encabezado de IPv4, excepto que las listas del campo definen 6 para IPv6 en lugar del número 4 para IPv4.. Clase de Tráfico. Similar al campo tipo de servicio en el encabezado de IPv4. Este campo se utiliza para etiquetar los paquetes y así poder diferenciar los servicios.. Etiqueta de Flujo. Es un nuevo campo en el encabezado de IPv6. Este campo se utiliza para etiquetar los paquetes y así poder diferenciar flujos específicos en la capa de red.. Longitud de Carga Útil. Similar al campo de longitud total en el encabezado en IPv4. El campo de longitud de carga útil indica la longitud total de datos del paquete.. Siguiente Encabezado. Similar al campo de protocolo en el encabezado IPv4. El valor del campo siguiente encabezado determina el tipo de información siguiente al encabezado IPv6. El tipo de información siguiente al encabezado IPv6 puede ser de un.

(28) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 17. paquete de transporte (TCP, Transmission Control Protocol) (Raghunarayan, 2005, Fenner and Flick, 2005) o UDP(User Datagram Protocol) (Fenner and Flick, 2005) o un paquete referente a una extensión de encabezado IPv6. Ver figura 1.9. Límite de Salto. Similar al campo tiempo de vida en IPv4. El valor del campo de límite de salto especifica el máximo número de routers que un paquete IPv6 puede pasar antes de que el paquete sea invalidado. Cada router disminuye el valor en uno.. Dirección de Fuente. Similar al campo dirección de fuente en IPv4, excepto que el campo contiene una dirección de fuente de 128 bits para IPv6, en lugar de los 32 bits de dirección de fuente para IPv4.. Dirección de Destino. Similar al campo dirección de destino en IPv4, excepto que el campo contiene una dirección del destino de 128 bits para IPv6 en lugar de una dirección del destino de 32 bits para IPv4.. Luego de los ocho campos del encabezado IPv6 puede aparecer opcionalmente una extensión de encabezado y a continuación los datos. La tabla 3 (Cisco, July 22, 2011) trata con más detalles los elementos referentes a las extensiones de encabezado IPv6. La figura 1.10 muestra funciones de la estructura de extensión del encabezado IPv6..

(29) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 18. Figura 1.10 Formato Extendido de Encabezado IPv6 1.5. ICMP para IPv6. El protocolo de mensaje de control de Internet para IPv6 (ICMPv6, Internet Control Message Protocol)(Version, 1998), funciona de igual manera que la variante creada para IPv4 (ICMP) (Postel, 1981b). ICMPv6 genera mensajes de error, como pueden ser: mensajes de destinos inalcanzables; y mensajes informativos, como pueden ser: mensajes de solicitud de eco y mensajes de respuesta a la solicitud de eco. Adicionalmente, los paquetes ICMPv6 son usados en el proceso de ND, descubrimiento de máxima unidad de transferencia de paquetes (MTU, Maximun Transmition Unit) mínima para un camino determinado, y otros protocolos como MLD (Multicast Listener Discovery) (Stevens et al., 2003), siendo este último un protocolo utilizado por los routers IPv6 para descubrir nodos que quieren recibir paquetes Multicast destinados a direcciones Multicast específicas. El valor 58 en el campo siguiente encabezado del encabezado IPv6 identifica que a continuación viene un paquete ICMPv6. Los paquetes ICMPv6 son semejantes a un paquete de la capa de transporte en el sentido que el paquete ICMPv6 le sigue a los encabezados de extensión siendo la última pieza de información en el paquete IPv6. Los campos fundamentales en el encabezado del paquete ICMPv6 son: tipo y código, e.

(30) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 19. identifican paquetes específicos de ICMPv6, al igual que en ICMP. El otro campo encontrado en el encabezado de paquete ICMPv6 es la suma chequeo, el valor de este campo es derivado de los campos en los encabezado de paquete de ICMPv6 e IPv6, el valor es computado por el remitente y verificado por el receptor. A continuación se encuentran los datos pertenecientes al paquete ICMPv6, los cuales contienen información de error o de diagnóstico relevante para el procesamiento del paquete IPv6. La figura 1.11 muestra la estructura del encabezado del paquete ICMPv6. Encabezado ICMPv6. Figura 1.11 Formato de Encabezado ICMPv6. 1.6. Descubrimiento de Vecino. El protocolo de ND en IPv6(Narten et al., 2011) es un protocolo que usa mensajes ICMPv6 y direcciones Multicast de nodo solicitado para determinar la dirección de la capa de enlace (Dirección MAC) de un vecino en la misma red (enlace local), además es usado para verificar la asequibilidad de un vecino, ya sean host o routers. Para el funcionamiento exitoso de este protocolo los dispositivos de red utilizan una serie de mensajes ICMPv6, los cuales se mencionan a continuación: •. Mensaje de Solicitud de Vecino (NS, Neighbor Solicitation).. •. Mensaje de Anuncio de Vecino (NA, Neighbor Advertisement).. •. Mensaje de Solicitud de Router (RS, Router Solicitation).. •. Mensaje de Anuncio de Router (RA, Router Advertisement).. En (Narten et al., 2011) se tratan con más detalle las características referentes a cada uno de estos mensajes. 1.6.1. Mensajes de Solicitud y Anuncio de Vecino. El valor 135 en el campo tipo y 0 en el campo código del encabezado ICMPv6 identifica que se trata de un mensaje NS. Los mensajes NS son enviados sobre un enlace local cuando un nodo quiere determinar la dirección MAC (Media Access Control) de otro.

(31) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 20. nodo en el mismo enlace local para establecer una comunicación. La dirección fuente del mensaje NS es la dirección IPv6 que identifica la interfaz del nodo solicitante y la dirección destino una dirección Multicast de nodo solicitado correspondiente al grupo Multicast al que pertenece el nodo solicitado. Ver figura 1.12.. Figura 1.12 Mensaje de Solicitación de Vecino IPv6 Después de recibir el mensaje NS solicitando su dirección MAC, el nodo solicitado responde enviando un mensaje NA, este mensaje de respuesta tiene un valor 136 en el campo tipo y 0 en el campo código del encabezado ICMPv6. La dirección fuente del mensaje NA es la dirección IPv6 que identifica la interfaz del nodo solicitado, mientras que la dirección destino es la dirección de IPv6 que identifica la interfaz del nodo solicitante. Después que el nodo solicitante recibe el mensaje NA, puede establecerse la comunicación entre ambos nodos. Ver figura 1.12. Los mensajes NS y NA se utilizan también: •. Para verificar la asequibilidad de un vecino después de que la dirección de enlace local del vecino es identificada..

(32) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. •. 21. Cuando hay un cambio en la dirección de enlace local de un nodo en un enlace local y se necesita informar del cambio.. •. Durante el desarrollo del proceso SLAAC.. Todas las direcciones Unicast IPv6 tanto globales como de enlace local deben verificarse para garantizar la singularidad en el enlace; he incluso, hasta la singularidad en el enlace es verificada, para lo cual se implementa el protocolo de detección de direcciones duplicadas (DAD, Duplicate Address Detection)(Moore, 2006) para lo cual se hace necesario utilizar los mensajes NS y NA. 1.6.2. Mensaje de Solicitud y Anuncio de router. El valor 134 en el campo tipo y 0 en el campo código del encabezado ICMPv6 identifica que se trata de un mensaje RA. Los mensajes de RA son enviados periódicamente desde la interfaz del router configurada para ello. Es importante que para que el proceso SLAAC se desarrolle apropiadamente, la longitud del prefijo anunciado por el router en el paquete de RA tenga una longitud de 64 bits. Ver figura 1.13. Los mensajes RA tienen como dirección fuente una dirección Multicast para el grupo de todos los nodos. Los mensajes RA típicamente incluyen la siguiente información: •. Uno o más prefijos de enlaces para que los nodos en el enlace local puedan configurar automáticamente sus direcciones IPv6.. •. La información de tiempo de vida para cada prefijo incluido en el anuncio.. •. Banderas que indican el tipo de autoconfiguración, con o sin estado (stateless or stateful).. •. Información del router, como puede ser el tiempo en que ese router va a ser el router por defecto.. •. Información adicional para las estaciones de trabajo (Host), como puede ser el límite de salto y MTU (Crawford, 1998, Knowles, 1993) que podrá utilizar el host para los paquetes que confecciona..

(33) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 22. Figura 1.13 Mensaje de Anuncio de Router. Los RA son también enviados en respuesta a mensajes RS. Los mensajes RS, tienen un valor de 133 en el campo tipo y 0 en el campo código en el encabezado del paquete ICMPv6, los mensajes enviados por los hosts en solicitud inmediata de la información requerida para iniciar el proceso SLAAC son mensajes de RS, el objetivo de dichos mensajes es no tener la necesidad de esperar el próximo mensaje programado de RA para comenzar a ejecutar SLAAC. Debido a que los mensajes RS son usualmente enviados por los hosts en el momento inicial después de ejecutarse el arranque del sistema, en un momento donde dichos host no tienen configurada una dirección Unicast, hace que usualmente la dirección IPv6 fuente.

(34) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE IPv6. 23. sea una dirección Sin Especificar (::), aunque en la mayoría de los casos la dirección fuente para mensajes NS es una dirección Unicast de enlace local. Ver figura 1.13. La dirección destino en mensajes RS es una dirección Multicast con alcance de todos los routers en el enlace local. Cuando una RA es enviado en respuesta a una solicitación de router, la dirección destino en el mensaje RA es la dirección Unicast de la fuente del mensaje de solicitación de router. Los siguientes parámetros pertenecientes a mensaje RA pueden ser configurados: •. El intervalo de tiempo entre mensajes periódicos de RA.. •. El valor de tiempo de vida del router, parámetro que indica el tiempo en que un router determinado puede ser considerado como router por defecto.. •. Los prefijos de red a utilizar en un enlace determinado.. •. El intervalo de tiempo entre retransmisiones de mensaje NS.. •. El intervalo de tiempo que un nodo considera a un vecino asequible..

(35) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 24. CAPÍTULO 2. Temas de las Prácticas de Laboratorio Virtual. 2.1. Introducción. El siguiente capítulo se dedicará a tratar los elementos fundamentales de los temas a desarrollar en las prácticas. Los temas seleccionados se enfocan fundamentalmente en: •. Direccionamiento Básico. Donde se tratará lo referente a la configuración estática de direcciones IPv6 y la configuración dinámica de direcciones IPv6 mediante la utilización del proceso SLAAC.. •. Protocolos de Ruteo. Donde se tratarán mecanismos estáticos y dinámicos para la configuración de rutas.. •. Técnicas de Coexistencia IPv6/IPv4. Donde se tratarán temas como: o Doble Pila (Dual Stack). o Translación de direcciones y protocolos (NAT-PT). o Técnicas de Túnel.. Existen otros temas de vital importancia en el funcionamiento de IPv6 como lo son los temas referentes a IPsec, QoS (Ferguson and Huston, 1998), la administración de la red, etc; los cuales no son tratados debido a su complejidad y al poco espacio de tiempo con el que se cuenta. 2.2. Configuración de las interfaces de red IPv6. La dirección IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquica a una interfaz de un dispositivo dentro de una red que utilice el protocolo IP. Dicho número no se ha de confundir con la dirección MAC, la cual es un número hexadecimal fijo que es asignado a la tarjeta o dispositivo de red por el fabricante, a diferencia de la dirección IP la cual se puede cambiar. En el entorno IPv6 existen diferentes formas de configurar una dirección IP a una interfaz, las cuales se mencionan a continuación:.

(36) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. •. Configuración Estática. •. Configuración Dinámica. 25. o SLAAC o Configuración. utilizando. un. servidor. DHCPv6. (Dynamic. Host. Configuration Protocol for IPv6) (Droms et al., 2003) o Configuración sin Estado utilizando un servidor DHCPv6 2.2.1. Configuración estática. Como en IPv4, las direcciones IPv6 de las interfaces de red pueden ser definidas estáticamente. En este caso la dirección IPv6, el prefijo de red y la dirección del Gateway son todas definidas manualmente en el host. La configuración estática se usa típicamente para la configuración de la interfaz de un router o de un servidor, pero no es común usarlo en host IPv6, usar configuración estática es desaprovechar todas las beneficios suministrados por IPv6. 2.2.2. SLAAC. Los nodos pueden usar SLAAC para generar direcciones sin la necesidad de un servidor DHCPv6. El mecanismo SLAAC es desarrollado en el protocolo IPv6 para facilitar la administración de Internet. Admite un gran número de hosts IP, los cuales poseen soporte para protocolos relacionados al descubrimiento de redes y que reciben direcciones IPv6 globalmente únicas asociadas con su localización. Facilita además el despliegue plug-and-play en Internet de nuevos. dispositivos,. como. pueden. ser:. dispositivos. inalámbricos,. equipos. electrodomésticos, etc. Como consecuencia, los dispositivos de la red pueden conectarse sin la necesidad de configuración manual y de servidores DHCPv6. Un host puede construir su dirección IPv6 a partir de un prefijo de red de 64 bits recibidos desde el router a través de un mensaje RA. Como consecuencia, el host se autoconfigura su dirección IPv6 a partir de la información obtenida desde el router y de su dirección MAC aplicando en mecanismo EUI-64 extendido..

(37) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 26. En SLAAC, el papel fundamental lo juega el router de la red. El router es el encargado de anunciar en la red el prefijo a usar mediante un mensaje RA, dichos mensajes se retransmiten periódicamente o en respuesta a un mensaje de RS. 2.2.3. Configuración utilizando un servidor DHCPv6. Muchas empresas actualmente utilizan DHCP para distribuir direcciones IP a sus hosts. IPv6 puede ser desplegado utilizando el mecanismo DHCPv6. El proceso de adquirir los datos de configuración para un cliente en IPv6 es similar a IPv4. Sin embargo, DHCPv6 usa Multicast para muchos de sus mensajes. Inicialmente, el cliente debe detectar la presencia de routers en el enlace utilizando ND. Si un router es encontrado, el cliente examina los mensajes del router para determinar si DHCPv6 debería ser usado. Para que el router permita el uso de DHCPv6 en ese enlace debe estar desactivada la bandera Autoconfiguración y habilitada la bandera de Administración en el mensaje RA, dejando así que el host pueda utilizar DHCPv6 para obtener una dirección IPv6, luego el cliente inicia una fase de solicitación DHCPv6 para encontrar un servidor DHCPv6. Usar DHCPv6 genera los siguientes beneficios •. Provee un mayor control sobre la asignación de direcciones IPv6.. •. Puede ser usado simultáneamente con SLAAC.. •. Puede usarse para la reenumerar.. •. Puede usarse para registrar nombres de dominio automáticos utilizando DNS dinámico.. •. Puede utilizarse para delegar el prefijo IPv6 a las tablas de ruteo del equipo de premisa del cliente (CPE, Client Premise Equipment).. El propósito de DHCPv6 es el mismo que DHCPv4: un servidor asigna una dirección IPv6 a un equipo. Sin embargo, el router por defecto de la red, que en DHCPv4 se incluía, en DHCPv6 no se incluye. El router por defecto de la red se anunciará por mensajes RA originados por el propio router. Esta es una diferencia importante entre DHCPv6 y DHCPv4..

(38) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 2.2.4. 27. Configuración sin estado utilizando un servidor DHCPv6. La configuración de direcciones IPv6 sin estado utilizando un servidor DHCPv6, normalmente combina SLAAC para la asignación de direcciones con el intercambio DHCPv6 para todas las demás configuraciones. En este caso, DHCPv6 es usado sólo para que el host adquiera parámetros adicionales de configuración, como la dirección IPv6 de servidores de nombre de dominio, de transferencia de fichero, etc. El host se autoconfigura su dirección IPv6 mediante el proceso EUI-64 extendido y luego envía un mensaje DHCPv6 solicitando al servidor DHCPv6 el resto de los parámetros de configuración. 2.3. Protocolos de ruteo. Los protocolos de ruteo son utilizados para resolver peticiones de servicios de envío de paquetes de datos a través de diferentes redes. El objetivo de un protocolo de ruteo es crear y mantener una tabla de rutas. Esta tabla contiene las redes conocidas y los puertos asociados a dichas redes. Los routers utilizan dichos protocolos para administrar la información recibida de otros routers, la información que se conoce a partir de la configuración de sus propias interfaces, y las rutas configuradas manualmente. Todos los protocolos de ruteo tienen el mismo propósito: obtener información sobre redes remotas y adaptarse rápidamente cuando ocurre un cambio en la topología. El método que usa un protocolo de ruteo para lograr su propósito depende del algoritmo que utilice y de las características operativas de ese protocolo. Los protocolos de ruteo se pueden clasificar en: •. Estáticos. •. Dinámicos. 2.3.1. Protocolo de ruteo estático. No emplea protocolos de ruteo para el intercambio de información entre routers. Toda la información del ruteo se almacena en una tabla de rutas estáticas en cada router. Es necesario asegurarse de que cada router posea las rutas adecuadas en su tabla de ruteo de modo que se pueda cursar tráfico a través de ellos. Significa que sólo existe una ruta de.

(39) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 28. acceso para que los paquetes viajen entre dos extremos de la red y la topología de la red no cambia con el paso del tiempo. El ruteo estático tiene varios usos, entre ellos: •. Facilita el mantenimiento de la tabla de ruteo en redes más pequeñas en las cuales no está previsto que crezcan significativamente.. •. Ruteo desde y hacia redes de conexión única. En especial para conectarse con los ISP cuando existe una única ruta predeterminada.. Ventajas del ruteo estático: •. El procesamiento de la CPU (Central Process Unit) es mínimo.. •. Es más fácil de comprender para el administrador de la red.. •. Es fácil de configurar.. Desventajas del ruteo estático: •. La configuración y el mantenimiento son prolongados.. •. La configuración es propensa a errores, especialmente en redes extensas.. •. Se requiere de la intervención del administrador para mantener la información cambiante de las rutas.. •. No se adapta bien a las redes en crecimiento; el mantenimiento se torna cada vez más complicado.. •. Requiere un conocimiento completo de toda la red para una correcta implementación.. 2.3.2. Protocolo de ruteo dinámico. Los protocolos de ruteo dinámicos se usan para facilitar el intercambio de información de ruteo entre los routers. Estos protocolos permiten a los routers compartir información en forma dinámica sobre redes remotas y agregar esta información automáticamente en sus propias tablas de ruteo. Las operaciones de un protocolo de ruteo dinámico varían según el tipo de protocolo de ruteo. En general, las operaciones de un protocolo de ruteo dinámico pueden describirse de la siguiente manera: •. El router envía y recibe mensajes de ruteo en sus interfaces..

(40) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL •. 29. El router comparte mensajes de ruteo e información de ruteo con otros routers que están usando el mismo protocolo de ruteo.. •. Los routers intercambian información de ruteo para obtener información sobre redes remotas.. •. Cuando un router detecta un cambio de topología, el protocolo de ruteo puede anunciar este cambio a otros routers.. Ventajas del ruteo dinámico: •. El administrador tiene menos trabajo en el mantenimiento de la configuración cuando agrega o elimina redes.. •. Los protocolos reaccionan automáticamente a los cambios de topología.. •. La configuración es menos propensa a errores.. •. Es más escalable, el crecimiento de la red normalmente no representa un problema.. Desventajas del ruteo dinámico: •. Se utilizan recursos del router (ciclos de CPU, memoria y ancho de banda del enlace).. •. El administrador requiere más conocimientos para la configuración, verificación y resolución de problemas.. Las rutas de IPv6 usan los mismos protocolos y las mismas técnicas que IPv4. Aunque las direcciones son más largas, los protocolos utilizados en el ruteo IPv6 son sólo extensiones lógicas de los protocolos utilizados en IPv4. Existen diferentes protocolos de ruteo dinámico utilizados para enrutar paquetes de datos IPv6, a continuación se mencionan alguno de ellos: •. RIPng o RIPv6 (Routing Information Protocol next generation) (Malkin and Minnear, 2011). •. OSPFv3 (Open Shortest Path First version 3) (Coltun et al., 2008). •. EIGRPv6 (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol for IPv6). •. IS-IS para IPv6 (Intermediate System to Intermediate System for IPv6) (Hopps, 2008).

(41) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. •. 30. BGP para IPv6 (Border Gateway Protocol) (Bates et al., 2000) (Marques and Dupont, 1999)  RIPng. RIPng o RIPv6 es un protocolo de ruteo simple basado en su versión para IPv4 denominada RIP. RIPng posee características similares a RIP, proporcionando de una manera sencilla establecer una red IPv6 sin necesidad de crear un nuevo protocolo de ruteo. RIPng es un protocolo de ruteo vector distancia con un límite de 15 saltos que incluye las siguientes características: •. Basado en la versión 2 de RIP para IPv4 (RIPv2), en un ambiente IPv4/IPv6 es necesario utilizar ambas versiones, RIPv2 y RIPng.. •. Usa IPv6 como protocolo de nivel de red.. •. Incluye el prefijo IPv6 y la dirección IPv6 del siguiente salto, la cual debe ser una dirección IPv6 de enlace local.. •. Utiliza el grupo Multicast FF02::9 como dirección de destino para las actualizaciones de RIP, similar a la función de broadcast que realiza RIPv2.. •. Envía actualizaciones por el puerto 521 del protocolo de nivel de transporte UDP.. RIPng posee las siguientes limitaciones: •. El diámetro máximo de la red es de 15 saltos.. •. Para determinar el mejor camino utiliza solamente la distancia.. •. Lazos de ruteo y conteo infinito.  OSPFv3. El protocolo de ruteo OSPFv3 mantiene los mecanismos fundamentales de la versión para IPv4, con la diferencia de que aumenta el tamaño de las direcciones. OSPFv3 es un protocolo basado en una tecnología de estado del enlace, que detecta rápidamente cambios en la topología y calcula la siguiente ruta disponible, después de un breve período de convergencia con muy poco tráfico de ruteo. Cada router mantiene una base de datos que describe la topología del sistema autónomo, la cual se denomina base de datos de estado de enlaces. Todos los routers del sistema autónomo tienen una base de datos idéntica,.

(42) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 31. indicando el estado de cada interfaz y de cada vecino alcanzable. Los routers distribuyen sus estados locales a través del sistema autónomo mediante el desbordamiento. A diferencia de la anterior versión donde el identificador de router se determinaba por la IP más grande, en la nueva versión, se asigna manualmente el RID, el identificador de área, y el identificador del estado del enlace. La nueva versión también es capaz de enrutar prácticamente cualquier protocolo de red. OSPFv3 usa las direcciones FF02::5 y FF02::6 Multicast para actualizaciones (antes 224.0.0.5 y 224.0.0.6).  EIGRPv6 EIGRPv6 es la nueva versión mejorada de IGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol for IPv4), el nuevo protocolo se basa en el funcionamiento del antiguo pero agrega nuevas características y mejora otras para facilitar el proceso. EIGRPv6 posee particularidades importantes como es la compatibilidad con IGRP. Sin embargo los paquetes de saludo (hello) y de actualizaciones se envían por Multicast utilizando la dirección IPv6 FF02::A. Es fácil de configurar, administra mejor el ancho de banda por utilizar Multicast para actualizar las rutas, es posible balancear la carga cambiando los valores de las métricas manualmente. Una de las características más importantes de EIGRPv6 es que se adapta muy fácilmente a los protocolos enrutables ya que trabaja de una forma modular. Para seleccionar la ruta más adecuada, EIGRP utiliza la tabla de vecino, la tabla de topología y la tabla de encaminamiento. Este protocolo pertenece a Cisco EIGRPv6 es la nueva versión mejorada de IGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol for IPv4), el nuevo protocolo se basa en el funcionamiento del antiguo pero agrega nuevas características y mejora otras para facilitar el proceso. EIGRPv6 posee particularidades importantes como es la compatibilidad con IGRP. Sin embargo los paquetes de saludo (hello) y de actualizaciones se envían por Multicast utilizando la dirección IPv6 FF02::A. Es fácil de configurar, administra mejor el ancho de banda por utilizar Multicast para actualizar las rutas, es posible balancear la carga cambiando los valores de las métricas manualmente. Una de las características más importantes de EIGRPv6 es que se adapta muy fácilmente a los protocolos enrutables ya que trabaja de una forma modular..

(43) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 32. Para seleccionar la ruta más adecuada, EIGRP utiliza la tabla de vecino, la tabla de topología y la tabla de encaminamiento. Este protocolo pertenece a Cisco (Cisco) por lo que se puede implementar sólo en routers pertenecientes a Cisco. Por lo que se puede implementar sólo en routers pertenecientes a Cisco.  IS-IS para IPv6 IS-IS en IPv6 es un protocolo de compuerta interior (IGP, Interior Gateway Protocol), este protocolo anuncia información del estado del enlace a través de la red para crear una especie de mapa de la topología de red. La función es semejante a las ofrecidas por IS-IS en IPv4. IS-IS en IPv6 posee dos modos de trabajo, modo de topología simple y modo de topología múltiple.  BGP para IPv6 BGP para IPv6 es un protocolo de compuerta exterior (EGP, Exterior Gateway Protocol), se utiliza para interconectar sistemas autónomos, es decir, para el enrutado entre diferentes dominios. Se emplea para grandes redes y para conexión entre ISP. Su principal función es el intercambio de información de disponibilidad o alcance entre varios sistemas BGP, permitiendo así construir las rutas más adecuadas. Añade mecanismos para soportar ruteo entre dominios sin clases, es decir, el uso de prefijos, agregación de rutas, y todos los mecanismos en los que se basa IPv6. BGP en IPv6 añade a la versión anterior, extensiones multiprotocolo, tanto para IPv6 como para otros protocolos. 2.4. Métodos de coexistencia entre IPv6-IPv4. La transición de IPv4 a IPv6 no requiere que las actualizaciones lleguen de manera simultánea. Hay muchos mecanismos de transición que permiten una integración fluida entre IPv4 e IPv6, permitiendo que los nodos IPv4 se comuniquen con nodos IPv6 y viceversa. Para diferentes situaciones se requieren diferentes estrategias. La migración hacia IPv6 no va a producirse de momento, se vaticina por varios años la convivencia entre Ipv4 e IPv6, hasta que estén todas las condiciones creadas y todos los usuarios a nivel global migren hacia el nuevo protocolo. Existe una serie de mecanismos que permitirán la convivencia y la migración progresiva tanto de las redes como de los.

(44) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 33. equipos de usuario. Estas técnicas pueden ser utilizadas incluso de forma combinada. Este epígrafe se dedica a describir las principales técnicas disponibles y factibles de implementar hoy en día. •. Técnica Doble Pila (Dual-Stack) (Gilligan and Nordmark, 2000, Nordmark and Gilligan, 2005). Permiten a IPv4 y a IPv6 coexistir en los mismos dispositivos y redes.. •. Técnicas de Túnel (Gilligan and Nordmark, 2000). Permiten el transporte de tráfico de IPv6 a través de la infraestructura de IPv4 existente.. • 2.4.1. Técnicas de traducción. Permiten comunicar solamente nodos IPv6 con nodos IPv4. Técnica Dual-Stack. La técnica Dual-Stack permite a IPv4 y a IPv6 coexistir en los mismos dispositivos y redes. Un nodo con soporte para IPv6 e IPv4 funciona como un nodo IPv6 único cuando se comunica con un nodo IPv6, y como un nodo IPv4 único cuando comunica con un nodo IPv4. Es decir, cuando se ejecuta Dual-Stack el nodo tiene acceso tanto a recursos IPv4 como IPv6. Los routers que ejecutan ambos protocolos pueden redireccionar el tráfico hacia nodos finales tanto IPv6 como IPv4. Un nodo IPv6 e IPv4 tiene una dirección al menos para cada versión de protocolo, posibilitando de esta manera el uso de ambos protocolos en una misma red. Los nodos Dual-Stack pueden utilizar la configuración convencional de direcciones IPv4 mediante DHCP para obtener direcciones IPv4 o manualmente, mientras que las direcciones IPv6 pueden ser obtenidas a través de los mecanismos de configuración de redes implementados por IPv6. La principal desventaja que posee Dual-Stack es que la topología de red requiere dos tablas y dos procesos de enrutamiento. Es decir, cada nodo en la red necesita tener actualizada la información necesaria referente a ambos protocolos. La figura 2.1 representa la topología de una red Dual-Stack..

(45) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 34. Figura 2.1 Topología de red Dual Stack 2.4.2. Técnicas de Túnel. Los túneles son una de las técnicas más antiguas para poder enrutar paquetes a través de redes que no tienen soporte nativo para el protocolo que se está utilizando. En general se utilizan túneles encapsulando un paquete de un protocolo dentro de un paquete correspondiente a otro protocolo. Los paquetes originales son transportados hasta un punto de la red por medio del protocolo original, luego encapsulados para enrutar la porción de red que no lo soporta y luego llevados a su estado original en el otro extremo para ser enviados al destino final en forma nativa. Los túneles según (Gilligan and Nordmark, 2000) pueden clasificarse en: •. Túneles configurados manualmente. •. Túneles automáticos. A continuación se tratan las diferentes variantes referentes a dichos tipos de túneles. La figura 2.2 muestra una topología de red en la cual se implementa un túnel IPv6 sobre IPv4.  Túneles manualmente configurados Un túnel configurado manualmente se considera como un enlace permanente entre dos dominios IPv6 sobre un backbone IPv4. Se utiliza fundamentalmente para conexiones estables que requieren comunicación regular y segura entre dos fronteras de routers o entre un sistema final y un extremo del router, o para conexión de redes remotas IPv6..

(46) CAPÍTULO 2. TEMAS DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL. 35. Figura 2.2 Topología de red utilizando Túnel Ipv6 sobre IPv4 Una dirección IPv6 es manualmente configurada en una interfaz del túnel, y las direcciones IPv4 manualmente configuradas son asignadas a la fuente del túnel y el destino del túnel. Los nodos al final de cada túnel configurado deben soportar Dual-Stack. Los túneles manualmente configurados pueden configurarse entre el extremo del router o entre un extremo del router y el host.  Túneles automáticos Un Túnel Automático es un túnel que no utiliza configuración manual. Los extremos finales del túnel se determinan por el uso de las interfaces lógicas del túnel, las rutas y las direcciones IPv6 origen y destino. A continuación se mencionan un grupo de técnicas de túnel automático soportadas por IPv6: •. Túnel para conectar dominios IPv6 a través de redes IPv4 (Túnel 6to4). (Carpenter and Moore, 2001). •. Túnel de direccionamiento de protocolo automático entre dominios. (ISATAP, Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol) (Templin, 2008). •. Túnel para paquetes IPv6 sobre dominios IPv4. (Túnel 6over4) (Carpenter and Jung, 1999). •. Encapsulación de enrutamiento genérico (GRE, Generic Routing Encapsulation) (Conta and Deering, 1998).