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IPv4-IPv6

Yair Durán, Daniel Veas 14 de Julio 2010

Universidad Técnica Federico Santa María

Introducción La comunicación en las redes de información no sería posible sin los protocolos de red. Los protocolos definen el formato, orden de mensajes enviados y recibidos entre entidades de la red, mensajes que permite que uno o más dispositivos se puedan comunicar entre sí. Los protocolos son la parte de software más importante en las telecomunicaciones para que las aplicaciones instaladas en los dispositivos puedan comunicarse con otras a través de una red. Para que el navegador de Internet (Explorer, Firefox) pueda cargar las páginas web, existe detrás un protocolo de comunicación conocido como HTTP. Los protocolos, además son los encargados del establecimiento de una comunicación, como también de establecer el flujo de la información entre dos o más nodos. Una parte muy importante de los protocolos es la verificación y control de error de los paquetes que transitan en la red. Esta característica de los protocolos permite que la información que se envía a través de la red llegue sin errores, en caso de suceder esto, la información es reenviada nuevamente por el transmisor, hasta que ésta llegue a su destino libre de error. En el mundo de Internet, el protocolo más utilizado es el TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP es una pila de protocolos que establecen la comunicación de dispositivos a través de la Internet. TCP/IP hizo posible que computadoras de diferentes arquitecturas se puedan comunicar entre sí (e.g. Macs con PCs, ). El protocolo más conocido de la pila TCP/IP es el IP (Internet Protocol). TCP/IP fue diseñado inicialmente para cubrir las necesidades del Departamento de Defensa (DoD) de los EUA. La inicial ARPANET, la primera red de conmutación de paquetes. Uno de esos primeros proyectos fue la demanda de una aplicación de transferencia de archivos, acceso remoto y correo electrónico. En 1973 se inició un proyecto donde se desarrollarían protocolos de capas inferiores debido a que las capas existentes se volvieron inadecuadas. El nombre oficial para ese conjunto de protocolos fue TCP/IP, el cual fue tomado de los nombres del protocolo de capa de red (Internet Protocol [IP]) y de unos de los protocolos de la capa de transporte (Transmisión Control Protocol [TCP]). La versión de IP comúnmente usada es la versión 4 (IPv4), la cual no ha sido substancialmente modificada desde que el RFC 791 fue publicado en 1981. Los RFCs son propuestas que son enviadas a un organismo como el IETF para que éstas sean criticadas, se envíen comentarios o retroalimentación al autor de la propuesta para mejorlas. Desde ese tiempo, IPv4 ha probado ser robusta, fácil de implementar e interoperable, la prueba más real es la red Internet de la actualidad. Los diseñadores de Internet jamás se imaginaron el crecimiento explosivo del número de nodos conectados a la supercarretera de la información; así que decidieron que las direcciones IP contendrían 32 bits, permitiendo 4 mil millones de direcciones, parecerán muchas, pero no es ni siquiera la población total mundial. El IETF es una organización que define estándares y la arquitectura del Internet. En 1990, el IETF empezó a estudiar el problema de expandir el número de direcciones de Internet. El IETF creo un grupo de trabajo de IPv6 para crear los estándares que se requieran y permitir la transición de IPv4 a IPv6. Existen otros documentos que definen los detalles del protocolo, ahora llamado IPv6 (Internet Protocol version 6); éstos incluyen una especificación general de IPv6 (RFC 2460), un RFC que trata con la estructura de direccionamiento de IPv6 (RFC 2373). Asi es como aparece una forma de arreglar el problema generado y con un prometedor futuro

Resumen “640 Kbps. de memoria han de ser suficientes para cualquier usuario”, Bill Gates, Presidente de Microsoft, 1.981 Estas son grandes frases de precursores de la revolución tecnologica, no es que estuvieran equivocados, sino que las Tecnologías de la Información han evolucionado de un modo mucho más explosivo de lo esperado. El agotamiento de direcciones IPs producido ha generado una gran preocupación en este ultimo tiempo, muchas han sido las causas como es el aumento de dispositivos móviles que usan diferentes caracteristicas, la demografia de internet (Antes no todos tenian notebooks o internet en sus casas), conexiones Always-On o el uso ineficiente de direcciones. Un analogo de la direccion IP podría ser nuestro RUN (a pesar de los numeros van en forma creciente y son ilimitados), si un día se acabaran no habría como reconocernos en la sociedad, en las diferentes entidades y tramites que uno realiza, así mismo ocurre con las IPs, ya que no podríamos ser reconocidos en el internet. A continuación se hablará lo que son los protocolos de Internet Ipv4 y su sucesor IPV6, las diferencias entre ambos y las mejoras que nos ofrecen, abriendonos nuevas posibilidades a caracteristicas no vistas antes que harán de la vida de las personas, mas comoda. Ipv6 nos ofrece entre otras cosas Multicast u otros beneficios donde el mayor es el otorgamiento de mas direcciones, lo cual arreglaría de cierta forma el problema actual. Veremos como Ipv6 mejora el rendimiento en los routers producto de su mejora en la cabecera, arreglos como el cambio de algunas opciones o la desaparicion de otras como Checksum. Son muchos los beneficios y puertas que nos abré IPV6 es cosa de ver las diferentes caracteristicas nuevas que nos otorga, su problema radica en la implementacion lenta que se efectua en los paises, que no supera el 1% .

Internet Protocol Protocolo para la comunicación en una red a través de paquetes conmutados, es principalmente usado en Internet. Los datos se envían en bloques conocidos como paquetes (datagramas) de un determinado tamaño. El envío es no fiable (best effort o mejor esfuerzo); el protocolo IP no garantiza que un paquete alcance su destino correctamente. Un paquete puede llegar dañado, repetido, en otro orden o no llegar. Para implementar fiabilidad en IP se utiliza el protocolo TCP de la capa de transporte. Los paquetes poseen una cabecera con información sobre la máquina de origen y la de destino (sus direcciones IP), con esta información los enrutadores determinan por dónde enviar la información. Cada paquete de un mismo archivo puede enviarse por diferentes rutas dependiendo de la congestión del momento. Actualmente se utiliza la versión Ipv4 en un 99% de las redes. IPv4 IPv4 es la versión 4 del Protocolo de Internet y constituye la primera versión de IP que es implementada de forma masiva. IPv4 es el principal protocolo utilizado en el Nivel de Red del Modelo TCP/IP para Internet. IPv4 es un protocolo orientado hacia datos que se utiliza para comunicación entre redes a través de interrupciones (switches) de paquetes (por ejemplo a través de Ethernet). Tiene las siguientes características: • Es un protocolo de un servicio de datagramas no fiable (también referido como de mejor esfuerzo). • No proporciona garantía en la entrega de datos. • No proporciona ni garantías sobre la corrección de los datos. • Puede resultar en paquetes duplicado o en desorden. Todos los problemas mencionados se resuelven en el nivel superior en el modelo TCP/IP, por ejemplo, a través de TCP o UDP. El propósito principal de IP es proveer una dirección única a cada sistema para asegurar que una computadora en Internet pueda identificar a otra. Direcciones IPv4 utiliza direcciones de 32 bits (4 bytes) que limita el número de direcciones posibles a utilizar a 4,294,967,295 direcciones únicas. Sin embargo, muchas de estas están reservadas para propósitos especiales como redes privadas, Multidifusión (Multicast), etc. Debido a esto se reduce el número de direcciones IP que realmente se pueden utilizar, es esto mismo lo que ha impulsado la creación de IPv6 como reemplazo para IPv4.

Cabecera

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En el campo versión va el registro de la versión del protocolo al que pertenece dicho datagrama. El incluir la versión en cada datagrama hace posible la transicion entre versiones, ya que es imprecindible saber a que version del protocolo IP pertenece. La longitud de la cabecera no es estandar, por eso se incluye un campo en la cabecera IHL para indicar la longitud de este. El campo tipo de servicio permite al host indicar a la subred el tipo de servicio que entrega. La longitud total incluye el largo de todo el datagrama: tanto la cabecera como los datos. La longitud máxima es de 65535 bytes. El campo identificación es necesario para que el host destino determine a qué datagrama pertenece un fragmento recién llegado. Todos los fragmentos de un datagrama contienen el mismo valor de identificación. Luego viene un bit sin uso, y dos campos de 1 bit. DF significa no fragmentar, y MF significa más fragmentos. El desplazamiento del fragmento indica en qué parte del datagrama actual va este fragmento. El campo tiempo de vida es un contador que sirve para limitar la vida del paquete. El campo protocolo indica la capa de transporte a la que debe entregarse (TCP o UDP o algún otro). La suma de comprobación de la cabecera verifica solamente a la cabecera. IPv6

El protocolo Internet versión 6, definida en el RFC 2460 y diseñada para reemplazar a la versión 4 RFC 791, IPv6 fue diseñado como una evolución natural a IPv4. Es decir, todo lo que funcionaba perfectamente en IPv4 se ha mantenido, lo que no funcionaba se ha eliminado, y se ha tratado de añadir nuevas funciones manteniendo la compatibilidad entre ambos protocolos. Las características principales de IPv6 son: •

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IPv4 posibilita 4.294.967.296 (232) direcciones IPs diferentes, un número inadecuado para dar una dirección a cada persona en el planeta, y mucho menos a cada vehículo, teléfono, PDA, etcétera. En cambio, IPv6 admite 128 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 (2 ) de direcciones. El protocolo ND (Neighbor Discovery) de IPv6 facilita la configuración automática de direcciones. La configuración automática consiste en la capacidad de un host de IPv6 de generar automáticamente sus propias direcciones IPv6, lo que facilita la administración de direcciones y supone un ahorro de tiempo. El protocolo ND se corresponde con una combinación de los siguientes protocolos IPv4: Address Resolution Protocol (ARP), Internet Control Message Protocol (ICMP), Router Discovery (RDISC), e ICMP Redirect. Los

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encaminadores de IPv6 utilizan el protocolo ND para anunciar el prefijo de sitio de IPv6. Los hosts de IPv6 utilizan el descubrimiento de vecinos con varias finalidades, entre las cuales está solicitar el prefijo de un encaminador de IPv6. El formato del encabezado de IPv6 elimin o convierte en opcionales determinados campos de encabezado de IPv4. Pese al mayor tamaño de las direcciones este nuevo encabezado de tamaño estandarizado permite un procesamiento más rapido que su predecedor. Aunque las direcciones IPv6 son cuatro veces mayores que las direcciones IPv4, el encabezado de IPv6 sólo tiene el doble de tamaño que el encabezado de IPv4. A diferencia de IPv4 móvil, IPv6 móvil (MIPv6) evita el ruteo triangular y por lo tanto es tan eficiente como el IPv6 normal. Los routers IPv6 pueden soportar también Movilidad de Red (NEMO, por Network Mobility) (RFC 3963), que permite que redes enteras se muevan a nuevos puntos de conexión de routers sin reasignación de numeración. Sin embargo, ni MIPv6 ni MIPv4 o NEMO son ampliamente difundidos hoy, por lo que esta ventaja es mayormente teórica. Cabecera

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La cabecera básica de IPv6, mostrada en la Figura 2, tiene una longitud fija de 40 bytes, consistiendo en los siguientes campos: Versión (4 bits). Es el número de versión de IP, es decir, 6. Clase de tráfico (8 bits). El valor de este campo especifica la clase de tráfico. Los valores de 0-7 están definidos para tráfico de datos con control de la congestión, y de 8-15 para tráfico de vídeo y audio sin control de la congestión. Etiqueta del flujo (20 bits). El estándar IPv6 define un flujo como una secuencia de paquetes enviados desde un origen específico a un destino específico. Un flujo se identifica únicamente por la combinación de una dirección fuente y una etiqueta de 20 bits. De este modo, la fuente asigna la misma etiqueta a todos los paquetes que forman parte del mismo flujo. La utilización de esta etiqueta, que identifica una camino a lo largo de la red, posibilita encaminar conmutar en vez de encaminar. Su uso viene descrito en la RFC 1809. Longitud del paquete (16 bits). Especifica el tamaño total del paquete, incluyendo la cabecera y los datos, en bytes. Es necesario porque también hay campos opcionales en la cabecera. Siguiente cabecera (8 bits). Indica el tipo de cabecera que sigue a la cabecera fija de IPv6, por ejemplo, una cabecera TCP/UDP, ICMPv6 o una cabecera IPv6 opcional. Límite de saltos (8 bits). Es el número de saltos máximo que le quedan al paquete. El límite de saltos es establecido a un valor máximo por el origen y decrementado en 1 cada vez que

un nodo encamina el paquete. • Dirección origen (128 bits). Es la dirección del origen del paquete. • Dirección destino (128 bits). Es la dirección del destino del paquete. Cada cabecera de tiene una longitud múltiplo entero de 8 bytes. La razón de que los distintos campos de la cabecera estén alineados a 64 bits, es que la nueva generación de procesadores, de 64 bits, puedan procesar dichos campos más eficientemente.

Transición entre versiones A la hora de desarrollar el nuevo protocolo (IPv6) se especificó que debía coexistir con el actual (IPv4). Para ello, se desarrollaron junto con el mismo los llamados "mecanismos de transición". Los mecanismos de transición se dividen en 3 grupos: • Dual stack • Traducción • Túneles • Dual Stack (doble pila) Mantiene simultaneamente en un dispositivo, tanto al stack (pila) del protocolo IPv4, como al de IPv6. De esta manera, dependiendo de la pila que tenga implementada el nodo al cual queremos comunicarnos, es la pila IPv4 o IPv6 que se utilizará. Traducción Este mecanismo usa una "traducción" similar a la que efectúa el NAT, donde es modificada la cabecera IPv4 a una cabecera Ipv6. El más conocido dentro de este grupo es NAT-PT. Sin embargo, este tipo de mecanismos no es de los más recomendados. Túneles Cuando un paquete IPv6 tiene que atravesar una red que sólo es IPv4, pueden utilizarse "túneles" para lograrlo. Un túnel trabaja "encapsulando" un paquete IPv6 dentro de un paquete IPv4 para que el mismo pueda viajar por estas redes. El paquete es "desencapsulado" al llegar al destino, que deberá ser un nodo IPv6 o dual stack.

Conclusión Muchas son las facilidades y ayudas que nos ofrece IPv6, nos otorga un mayor servicio y su mayor utilidad es la gran cantidad de dirrecciones que nos otorga (2¹²⁸ direcciones), el cual es un numero considerable para los diversos usos que se le puede dar. Entre los beneficios hallados nos encontramos la simplicidad de procesamiento en los routers (En parte, gracias al quitado del Cheksum), su Multicast, la autoconfiguracion de direcciones, entre otros. Algunos otros beneficios son: la mejora de Calidad de Servicio (QoS), la mejora de caracteristicas para dispositivos móviles y la transcision paulatina entre IPv4 e IPv6. Grandes son las posibilidades que nos ofrecen a futuro, donde ya se implementan nuevos objetos que necesariamente deben estar provistos de una IP, entre ellos: Tostadoras que mediante servicios de internet, nos dibujan en el pan como estará el día. O también lo son despertadores que conocen nuestros tiempos de desplazamiento al trabajo, y que con motivos de algún accidente, lluvia o nevada, calculan el tiempo extra necesario para llegar a la hora al trabajo. Tambien nos da un mayor uso en elementos como VOIP o Telefonía IP, también para móviles cada vez mas sofisticados o como utilidades para el ser humano como refrigeradores que evaluan nuestros hábitos de consumo y nos dan opciones como imprimir una lista de comprar, hacer pedidos al supermercado o navegar por un supermercado virtual. Cada vez la tecnología avanza, buscando de alguna forma ayudar a la sociedad y mejorar la vida de las personas. El problema ultimamente ha sido el lento cambio entre ambos protocolos, ya que a pesar de que los nuevos sistemas vienen con tecnologias para mejorar esto, algunas industrias de operadores de red, fabricantes de hardware han optado por no intervenir y esperar a ver que sucede. Si bien su uso esta en ejecución, también el problema es el costo y capacitación de personal para el cambio, entre otros. Muchos lo postergan para evitar los costos y complejidad de implementación a corto plazo, una inversión hoy en IPv6 es invertir en la continuidad de las empresas, ya que mitiga de forma efectiva todo riesgo futuro cuando IPv4 esté agotado. También es una inversión en oportunidades y crecimiento futuros; el gran espacio de direcciones que IPv6 ofrece, sin duda, dará lugar a nuevos hardware, dispositivos, servicios, software e innovación en aplicaciones en las comunicaciones y en las industrias de los medios en formas imprevistas. El camino de IPv4 a IPv6 no es una cuestión de transición ni de migración, sino de evolución, de integración, pero se trata de una evolución disruptora, rompedora, y al mismo tiempo necesaria. IPv6 nos permitirá un crecimiento escalable y simple, principales handicaps actuales de IPv4. Preparemos y mejoremos nuestras redes, las de nuestros clientes, las de nueva implantación, con dispositivos, sistemas operativos y aplicaciones que estén realmente listos o en camino de cumplir las especificaciones de IPv6, sin por ello dejar de ser válidos en Ipv4 .

Referencias

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http://ipv6.com/ http://www.faqs.org/rfcs/rfc2460.html http://ipv6.net/ http://es.wikipedia.org/ http://portalipv6.lacnic.net/ http://www.ietf.org/