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• Cesar Adan Ynojosa Salas

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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria Universidad Politécnica Territorial del Estado Aragua “Federico Brito Figueroa” La Victoria- Edo – Aragua

IPv6 Profesora: Gloriangel Rojas. Autora: Marcano Ángela C.I: 20.336.930 Informática. Trayecto IV, Secc. II. Redes Avanzadas.

Julio, 2014.

INTRODUCCIÓN

A principio de los años 80, cuando surge oficialmente la TCP/IP el direccionamiento lógico es el eje principal que soporta la identificación de los host en una red. Este direccionamiento se conoce desde hace ya un buen tiempo como IPv4 con una longitud de 32 bits, y se creía ciertamente que era más que suficiente para el crecimiento de las redes en ese momento, pero el auge del internet y su crecimiento veloz ha llevado a que este proyecto sea insuficiente. Es por ello que la IETF (en español Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet) replantea un nuevo esquema de direccionamiento lógico, esta propuesta se conoce como IPv6.

El objetivo de este documento es hacer una investigación donde no solo se resalten las diferencias entre ambos protocolos, sino también el origen y beneficios de la IPv6 en comparación a la IPv4 que es la que se utiliza actualmente por la mayoría de los usuarios, así como resaltar los múltiples servicios que abarca y la proyección de implementación que resulta a nivel regional y mundial.

1.- ¿Qué es la TCP/IP? El protocolo TCP/IP es usado para controlar el tráfico de datos en la red. Este protocolo está formado por dos protocolos diferentes que realizan acciones diferentes. Por un lado está el protocolo TCP que es el encargado de controlar la transferencia de datos, y el protocolo IP que es el encargado de identificar a la máquina con su dirección IP en la red. Actualmente nos encontramos con que existen dos versiones diferentes de un mismo protocolo (TCP/IP) y que cada una de ella tiene unas características propias

2.- ¿Qué es la IPv4? Es un protocolo que se usa en paquetes conmutados de redes. IPv4 provee una capacidad de otorgar direcciones de aproximadamente 4300 millones de direcciones. Esta versión del protocolo es la que más se usa actualmente. Es una versión de 32 bits que consta de cuatro grupos decimales formado cada una por 3 dígitos como máximo. Estos números deben estar comprendidos entre el 0 y el 255 (un ejemplo de TCP/IPv4 sería 192.168.0.1). Visto en forma binaria serían cuatro agrupaciones de ocho dígitos cada una. Esta combinación es capaz de generar aproximadamente 4.000 millones de combinaciones, cosa que en un principio parecía más que suficiente, pero que en realidad no lo es tanto. En la actualidad prácticamente se está agotando este tipo de conexión ya que no solo son ordenadores quienes las usan, sino que es usado por cualquier aparato tecnológico con conexión a internet, además tenemos que tener en cuenta que no todas las combinaciones están disponibles, sino que hay muchas que son reservadas para servidores DNS, máscaras de subred, etc. Dado esto surgió la necesidad de que se asignara una sola IP por conexión, independientemente de cuantos ordenadores se estén conectando a dicha red. Este sistema se denomina NAT (Network Address Translator), y permite hacer mediante un router una red interna con direcciones IP privadas que apuntan a una sola dirección IP pública. Pero este sistema no es del todo bueno, ya que solo hay un ordenador que se conecta a internet y todos los demás se conectan a éste.

Por todos estos motivos se creó la nueva versión TCP/IPv6 del protocolo, para poder evitar todas las limitaciones de la versión TCP/IPv4.

3.- ¿Qué es la IPv6? IPv6 (Internet Protocol Version 6) o IPng (Next Generation Internet Protocol) es la nueva versión del protocolo IP (Internet Protocol). Ha sido diseñado por el IETF (Internet Engineering Task Force) para reemplazar en forma gradual a la versión actual, el IPv4. En esta versión se mantuvieron las funciones del IPv4 que son utilizadas, las que no son utilizadas o se usan con poca frecuencia, se quitaron o se hicieron opcionales, agregándose nuevas características. Esta es una versión de 128bits, lo que algunos cálculos sitúan el número totales de conexiones en 1000 sixtillones, muy por encima del protocolo TCP/IPv4. Esto hace que desaparezcan los problemas de direccionamiento de TCP/IPv4 y que no sean necesarias técnicas como el NAT para proporcionar conectividad a todos los ordenadores de una red. Es más avanzado y tiene mejores funciones en comparación con el IPv4. Tiene la capacidad de proveer un número infinito de direcciones. Reemplaza al IPv4 para dar lugar a un creciente número de redes alrededor del mundo y para solucionar el problema de agotamiento de direcciones IP. El protocolo TCP/IPv6 además gana en seguridad, ya que incluye IPsec, que permite autenticación y encriptación del propio protocolo base y así todas las aplicaciones se pueden beneficiar de ello. El protocolo TCP/IPv6 además consta de una autoconfiguración. Esta funcionalidad permite que un router IPv6 envíe por enlace local la información de red los ordenadores y que éstos puedan configurarse correctamente. Además los ordenadores que usan IPv6 pueden obtener sus parámetros y direcciones de configuración de un servidor DHCP con versión 6. Esta nueva versión hace que todos los problemas que se daban con las limitaciones de IPv4 sean prácticamente solucionados. Actualmente están en uso las dos versiones de protocolo, ya que IPv6 se está implementando poco a poco hasta que finalmente IPv4 se quede en desuso. Esto está dando algunos problemas, ya que hay que hacer cambios entre IPv4 y IPv6 en algunas aplicaciones o webs que tienen diferente versión de protocolo y pueden dar error, además de plantear graves problemas de seguridad que pueden ser explotados.

4.- ¿Por qué surge la IPv6? El motivo básico para crear un nuevo protocolo fue la falta de direcciones. IPv4 tiene un espacio de direcciones de 32 bits, en cambio IPv6 ofrece un espacio de 128 bits. El reducido espacio de direcciones de IPv4, junto al hecho de falta de coordinación para su asignación durante la década de los 80, sin ningún tipo de optimización, dejando incluso espacios de direcciones discontinuos, generan en la actualidad, dificultades no previstas en aquel momento. Otros de los problemas de IPv4 es la gran dimensión de las tablas de ruteo en el backbone de Internet, que lo hace ineficaz y perjudica los tiempos de respuesta. Debido a la multitud de nuevas aplicaciones en las que IPv4 es utilizado, ha sido necesario agregar nuevas funcionalidades al protocolo básico, aspectos que no fueron contemplados en el análisis inicial de IPv4, lo que genera complicaciones en su escalabilidad para nuevos requerimientos y en el uso simultáneo de dos o más de dichas funcionalidades. Entre las más conocidas se pueden mencionar medidas para permitir la Calidad de Servicio (QoS), Seguridad (IPsec) y movilidad. 5.- Características de la IPv6: 

Mayor espacio de direcciones. El tamaño de las direcciones IP cambia de 32 bits a 128 bits, para soportar más niveles de jerarquías de direccionamiento y más nodos direccionables.



Simplificación del formato del Header. Algunos campos del header IPv4 se quitan o se hacen opcionales.



Paquetes IP eficientes y extensibles, sin que haya fragmentación en los routers, alineados a 64 bits y con una cabecera de longitud fija, más simple, que agiliza su procesado por parte del router.



Posibilidad de paquetes con carga útil (datos) de más de 65.355 bytes.



Seguridad en el núcleo del protocolo (IPsec).



Capacidad de etiquetas de flujo. Puede ser usada por un nodo origen para etiquetar paquetes pertenecientes a un flujo de tráfico particular.



Autoconfiguración.



Renumeración y "multihoming" facilitando el cambio de proveedor de servicios.



Características de movilidad, es la posibilidad de que un nodo mantenga la misma dirección IP, a pesar de su movilidad.



Ruteo más eficiente en el backbone de la red, debido a la jerarquía de direccionamiento.



Calidad de servicio (QoS) y clase de servicio (CoS).



Capacidades de autenticación y privacidad. 6.- El Direccionamiento de IPv6:

Las direcciones son de 128 bits e identifican interfaces individuales o conjuntos de interfaces. Al igual que en IPv4 en los nodos se asignan a interfaces.

Se clasifican en tres tipos: 

Unicast: Identifican a una sola interfaz. Un paquete enviado a una dirección unicast es entregado sólo a la interfaz identificada con dicha dirección.



Anycast: Identifican a un conjunto de interfaces. Un paquete enviado a una dirección anycast, será entregado a alguna de las interfaces identificadas con la dirección del conjunto al cual pertenece esa dirección anycast.



Multicast: Identifican un grupo de interfaces. Cuando un paquete es enviado a una dirección multicast es entregado a todos las interfaces del grupo identificadas con esa dirección.

En el IPv6 no existen direcciones broadcast, su funcionalidad ha sido mejorada por las direcciones multicast.

7.- Representación de las Direcciones con IPv6:

Existen tres formas de representar las direcciones IPv6 como strings de texto. 

Primero: x:x:x:x:x:x:x:x donde cada x es el valor hexadecimal de 16 bits, de cada uno de los 8 campos que definen la dirección. No es necesario escribir los ceros a la izquierda de cada campo, pero al menos debe existir un número en cada campo. Por Ejemplo: FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210



1080:0:0:0:8:800:200C:417A Segundo: Como será común utilizar esquemas de direccionamiento con largas cadenas de bits en cero, existe la posibilidad de usar sintácticamente :: para representarlos. El uso de :: indica uno o más grupos de 16 bits de ceros. Dicho símbolo podrá aparecer una sola vez en cada dirección. Por ejemplo: 1080:0:0:0:8:800:200C:417A

Unicast Address

FF01:0:0:0:0:0:0:101

Multicast Address

0:0:0:0:0:0:0:1

Loopback Address

0:0:0:0:0:0:0:0

Unspecified Addresses

Podrán ser representadas como: 1080::8:800:200C:417A



Unicast Address

FF01::101

Multicast Address

::1

Loopback Address

:: unspecified addresses Tercero: Para escenarios con nodos IPv4 e IPv6 es posible utilizar la siguiente sintaxis:

x:x:x:x:x:x:d.d.d.d, donde x representan valores hexadecimales de las seis partes más significativas (de 16 bits cada una) que componen la dirección y las d, son valores decimales de los 4 partes menos significativas (de 8 bits cada una), de la representación estándar del formato de direcciones IPv4.

Por Ejemplo: 0:0:0:0:0:0:13.1.68.3 0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38 O en la forma comprimida: ::13.1.68.3 ::FFFF:129.144.52.38 8.- Representación de los prefijos de las direcciones con IPv6: Los prefijos de identificadores de subredes, routers y rangos de direcciones IPv6 son expresados de la misma forma que en la notación CIDR utilizada en IPv4. Un prefijo de dirección IPv6 se representa con la siguiente notación: Direccion-ipv6/longitud-prefijo, donde direccion-ipv6 es una dirección IPv6 en cualquiera de las notaciones mencionadas anteriormente. longitud-prefijo: es un valor decimal que especifica cuantos de los bits más significativos, representan el prefijo de la dirección. 9.- DNS en IPv6: El almacenamiento actual de direcciones de Internet en el Domain Name System (DNS) de IPv4 no se puede extender fácilmente para que soporte direcciones IPv6 de 128 bits, ya que las aplicaciones asumen que a las consultas de direcciones se retornan solamente direcciones IPv4 de 32 bits. Para poder almacenar las direcciones IPv6 se definieron las siguientes extensiones: 





un nuevo tipo de registro, el registro AAAA. Se usa para almacenar direcciones IPv6, porque las extensiones están diseñadas para ser compatibles con implementaciones de DNS existentes; un nuevo dominio para soportar búsquedas basadas en direcciones IPv6. Este dominio es IP6.ARPA; Redefinición de las consultas existentes, que localizan direcciones IPv4, para que puedan también procesar direcciones IPv6.

Los cambios son diseñados para ser compatibles con el software existente. Se mantiene el soporte de direcciones IPv4. 10.- Innovación y Negocio con IPv6: La IPv6 no es tan diferente a la IPv4, de hecho, lo más importante es el número casi ilimitado de direcciones. Sin embargo este pequeño detalle permite que no sea preciso el uso de NAT, y por lo tanto se permiten las comunicaciones reales extremo a extremo, e incluso la seguridad en las mismas, es decir, de extremo a extremo. Por otro lado el elevado número de direcciones que se entregan a los usuarios permiten que estas sean estáticas, y por tanto que la comunicación desde el exterior de las redes hasta el interior de las mismas también sea factible. No realizar la transición a IPv6 supone importantes trabas para el crecimiento de la sociedad de la información y el despliegue de la banda ancha, y sobre todo, una importante limitación a la innovación en el internet, debido al uso extensivo del NAT, que se acrecentaría incluso a varios niveles e implicaría también la disminución de la red, y el incremento de la dificultad de su gestión y monitorización. En cambio, el despliegue de IPv6 es el habilitador de la innovación que se requiere en la red, dado que permite recuperar su paradigma inicial de comunicación segura extremo a extremo. IPv6 disminuye drásticamente el coste de desarrollo de aplicaciones, tanto por el hecho de no utilizar NAT como por otras características como la autoconfiguración y la extensibilidad de protocolo, entre otras. Se trata como de un tipo de círculo, el despliegue de banda ancha requiere IPv6, el despliegue de IPv6 permite nuevos servicios y aplicaciones. Nuevos servicios y aplicaciones requieren el crecimiento de la banda ancha a usuarios existentes y hacen atractiva la conexión a internet no solo para nuevos usuarios, sino también para todo tipo de dispositivos que hasta ahora no se pensaban conectar a la red.

11.- Diferencias entre la IPv4 y la IPv6: IPv4

IPv6

La apariencia de las direcciones IP utiliza 4 La apariencia de las direcciones IPv6 utiliza

números decimales de 1 byte, separados por números hexadecimales separados por dos un punto (por ejemplo. 192.168.1.1) puntos (por ejemplo. fe80::d4a8:6435:d2d8:d9f3b11). El número de bits en la dirección IP es de 32 bits.

El número de bits en la dirección IP es de 128 bits.

La capacidad de direcciones es de 4300 millones.

La capacidad de direcciones es infinita.

La dirección IPv4 es asignada a nodos.

La dirección IPv6,indistintamente de su tipo son asignadas a interfaces.

La IPv4 no posee integridad punto a punto de la señalización de VoIP.

La IPv4 posee integridad punto a punto de la señalización de VoIP.

Sin soporte a trafico multimedia en tiempo real.

Soporte a tráfico multimedia en tiempo real y mucho más fiable.

Sin configuración dinámica.

Configuración dinámica.

La fragmentación se lleva a cabo por los routers y los equipos.

La fragmentación se lleva a cabo solo por los equipos.

La resolución de direcciones es en Broadcast ARP.

La resolución de direcciones es en Multicast Neighbor.

Los registros de Host en DNS: A.

Los registros de Host en DNS: AAAA.

El tamaño mínimo de paquetes es de 576 bytes.

El tamaño mínimo de paquetes es de 1280 bytes.

12.- Ventajas de la IPv6 sobre la IPv4:  IPv6 simplifica la tarea del router en comparación con IPv4.  IPv6 tiene mayor compatibilidad con redes móviles que IPv4.

 IPv6 permite mayor carga útil que la permitida en IPv4.  IPv6 es utilizada por menos de un 1% de las redes, mientras que IPv4 sigue estando en uso por el otro 99%.

GLOSARIO DE TERMINOS  TCP: Sus siglas significan Transmission Control Protocol, IP lo que en español quiere decir: Protocolo de Control de Transmisión. Es uno de los protocolos fundamentales en Internet. Muchos programas dentro de una red de datos compuesta por computadoras, pueden usar TCP para crear conexiones entre sí a través de las cuales puede enviarse un flujo de datos. El protocolo garantiza que los datos serán entregados en su destino sin errores y en el mismo orden en que se transmitieron.  IP: Es un código numérico que identifica a equipos o dispositivos de una red. Como un PC o Tablet, un router, un servidor web, una impresora de red, un modem, etc.  DNS: ( Domain Name Service) Es un sistema de nombres que permite traducir de nombre de dominio a dirección IP y vice-versa. Aunque el internet sólo funciona en base a direcciones IP, el DNS permite que los clientes usen nombres de dominio que son bastante más simples de recordar.  NAT: (Network Address Translation - Traducción de Dirección de Red) es un mecanismo utilizado por routers IP para intercambiar paquetes entre dos redes que asignan mutuamente direcciones incompatibles. Consiste en convertir, en tiempo real, las direcciones utilizadas en los paquetes transportados. También es necesario editar los paquetes para permitir la operación de protocolos que incluyen información de direcciones dentro de la conversación del protocolo.  IPsec: (abreviatura de Internet Protocol security) es un conjunto de protocolos cuya función es asegurar las comunicaciones sobre el Protocolo de Internet (IP)autenticando y/o cifrando cada paquete IP en un flujo de datos. IPsec también incluye protocolos para el establecimiento de claves de cifrado.  DHCP: (siglas en inglés de Dynamic Host Configuration Protocol, en español «protocolo de configuración dinámica de host») es un protocolo de red que permite a los clientes de una red IP obtener sus parámetros de configuración automáticamente. Se trata de un protocolo de tipo cliente/servidor en el que generalmente un servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas van quedando libres, sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP, cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después.  QoS: Es la sigla de Quality of Service (Calidad de servicio) que podemos definir como el conjunto de tecnologías que garantiza la transmisión de cierta cantidad de información en un tiempo determinado a uno o varios dispositivos. Es decir, con QoS activado el router se encarga de distribuir el ancho de banda disponible (el que te proporciona tu operador) en función del escenario de uso y de manera automática

 Backbone: Se refiere a las principales conexiones troncales de Internet. Está compuesta de un gran número de routers comerciales, gubernamentales, universitarios y otros de gran capacidad interconectados que llevan los datos a través de países, continentes y océanos del mundo mediante cables de fibra óptica.  Header: (cabecera) se refiere a la información suplementaria situada al principio de un bloque de información que va a ser almacenada o transmitida y que contiene información necesaria para el correcto tratamiento del bloque de información.  Nodo: Es un «punto de intersección o unión de varios elementos que confluyen en el mismo lugar». Por ejemplo: en una red de ordenadores cada una de las máquinas es un nodo, y si la red es Internet, cada servidor constituye también un nodo.  Bytes: Un byte es la unidad fundamental de datos en los ordenadores personales, un byte son ocho bits contiguos. El byte es también la unidad de medida básica para memoria, almacenando el equivalente a un carácter.  Interfaz: Las interfaces de red permiten a cualquier servidor que ejecute el servicio Enrutamiento y acceso remoto comunicarse con otros equipos a través de redes privadas o públicas. Las interfaces de red se relacionan con el servicio Enrutamiento y acceso remoto en dos aspectos: el hardware físico, como el adaptador de red, y la configuración de las interfaces de red.  Unicast: Es el envío de información desde un único emisor a un único receptor.  Anycast: Es una forma de direccionamiento en la que la información es enrutada al mejor destino desde el punto de vista de la topología de la red. En la red internet, una dirección IP se puede anunciar desde varios puntos diferentes. Los routers intermedios encaminan el paquete hasta el destino más cercano.  Multicast: Es un método para transmitir datagramas IP a un grupo de receptores interesados.

CONCLUSION

Es evidente que la transición entre IPv4 e IPv6 no tiene ninguna vuelta atrás, debido a las escasas direcciones que posee IPv4 para ser distribuidas a nivel mundial, lo cual llevaría a la red a colapsar y fracasar en todos los aspectos. Algunos factores como la autoconfiguración, la seguridad, Qos, etc, el crecimiento de aplicaciones bajo TCP/IP (accesos móviles, accesos inalámbricos, etc.) llevaron a la IETF a iniciar estudios con referencia a la mejora de la IPv4, el cual no fue muy fácil debido a que no todos los componentes están preparados para esta transición, y se ha tenido que valer de una cantidad de recursos tecnológicos para iniciar el proceso de transición a IPv6.

La IPv6 posee una gran cantidad de similitudes con la IPv4, y tiene a su vez muchas más diferencias que en realidad superan en calidad a la IPv4, desde la mayor extensión de red al mundo, la autoconfiguración, mayor compatibilidad con redes móviles y muchas otras ventajas que irán surgiendo a medida que la tecnología continúe en su auge de crecimiento. Evaluado concretamente, la IPv6 sería lo más propio y adecuado para implementar actualmente en cualquier negocio, universidad, hogar u cualquier sitio que requiera de conexión a internet por cualquier razón, pero pasaran algunos años para que la IPv6 sea el protocolo de internet reinante, no solo por adaptación sino por muchas otras razones de costumbres y adaptaciones, pero las instituciones internacionales de telecomunicaciones hacen grandes esfuerzos para que cada día sean más los elementos del mundo de las comunicaciones unidos a este protocolo. Por los momentos, la coexistencia de ambos esquemas será lo más común entre los dos ámbitos.