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IPv6

La nueva generación IP

La posibilidad de agotamiento de las direcciones IPv4 (aproximadamente 4000 millones de direcciones) condujo a desarrollar una nueva especificación denominada IPv6. IP versión 6 (IPv6) es la nueva versión del Protocolo Internet, diseñado como el sucesor para el IP versión 4 (IPv4).

Nuevas características

Autoconfiguración de direcciones libres de estado

Los nodos IPv6 pueden configurarse a sí mismos automáticamente cuando son conectados a una red IPv6 usando los mensajes de descubrimiento de routers de ICMPv6.

El proceso incluye la creación de una dirección de enlace local, verificación de que no esta duplicada en dicho enlace y determinación de la información que ha de ser autoconfigurada (direcciones y otra información).

Las direcciones pueden obtenerse de forma totalmente manual, mediante DHCPv6 (stateful o configuración predeterminada), o de forma automática (stateless o descubrimiento automático, sin intervención). Este protocolo define el proceso de generar una dirección de enlace local, direcciones globales y locales de sitio, mediante el procedimiento automático (stateless). También define el mecanismo para detectar direcciones duplicadas.

La autoconfiguración “stateless” (sin intervención), no requiere ninguna configuración manual del host, configuración mínima (o ninguna) de routers, y no precisa servidores adicionales. Permite a un host generar su propia dirección mediante una combinación de información disponible localmente e información anunciada por los routers. Los routers anuncian los prefijos que identifican la subred (o subredes) asociadas con el enlace, mientras el host genera un “identificador de interfaz”, que identifica de forma única la interfaz en la subred. La dirección se compone por la combinación de ambos campos. En ausencia de router, el host sólo puede generar la dirección de enlace local, aunque esto es suficiente para permitir la comunicación entre nodos conectados al mismo enlace.

En la autoconfiguración “stateful” (predeterminada), el host obtiene la dirección de la interfaz y/o la información y parámetros de configuración desde un servidor. Los servidores mantienen una base de datos con las direcciones que han sido asignadas a cada host. Ambos tipos de autoconfiguración (stateless y stateful), se complementan.
Un host puede usar autoconfiguración sin intervención (stateless), para generar su propia dirección, y obtener el resto de parámetros mediante autoconfiguración predeterminada (stateful).

El mecanismo de autoconfiguración “sin intervención” se emplea cuando no importa la dirección exacta que se asigna a un host, sino tan sólo asegurarse que es única y correctamente enrutable.

El mecanismo de autoconfiguración predeterminada, por el contrario, nos asegura que cada host tiene una determinada dirección, asignada manualmente. Cada dirección es cedida a una interfaz durante un tiempo predefinido (posiblemente infinito). Las direcciones tienen asociado un tiempo de vida, que indican durante cuanto tiempo esta vinculada dicha dirección a una determinada interfaz. Cuando el tiempo de vida expira, la vinculación se invalida y la dirección puede ser reasignada a otra interfaz en cualquier punto de Internet.

Capacidades de Autenticación y Privacidad

Nuevas extensiones para utilizar autenticación, integridad de los datos, y (opcionalmente) confidencialidad de los datos, se especifican para IPv6.

Capacidad de Etiquetado de Flujo

IPv6 agrega una nueva capacidad para permitir el etiquetado de paquetes que pertenecen a "flujos" de tráfico particulares para lo cuál el remitente solicita tratamiento especial, como la calidad de servicio no estándar o el servicio en "tiempo real".

La Calidad de Servicio (QoS) es el efecto colectivo del rendimiento de la red, lo que determina el grado de satisfacción de los usuarios del servicio y está caracterizada por la combinación de aspectos tales como: soporte, operatibilidad , seguridad y otros factores específicos de cada servicio. Para lograr el mas alto grado de calidad , las técnicas y procedimientos de QoS deben ser implementadas en todos los dispositivos de la red.

Capacidad extendida de direccionamiento

Ipv6 permite cambiar el prefijo que anuncian unos pocos ruters para reasignar la numeración de toda la red, ya que los identificadores de nodos (los 64 bits menos significativos de la dirección) pueden ser auto-configurados independientemente por un nodo. El tamaño de una subred en IPv6 es de 2^64 (máscara de subred de 64-bit), el cuadrado del tamaño de la Internet IPv4 entera. Esto simplifica las complejas técnicas de Classless Interdomain Routing (CIDR) utilizadas en IPv4 para utilizar de mejor manera el pequeño espacio de direcciones.

Enrutamiento simplificado

La cabecera de los paquetes IPv6 y el proceso de reenvío de datagramas tienen varias simplificaciones con respecto a IPv4, lo cual hace que el procesamiento de los paquetes sea más simple y por ello más eficiente.

Fragmentación

IPv6 no permite que los routers fragmenten los paquetes. El emisor siempre está informado con un mensaje ICMP cuando una fragmentación será necesaria. Así el emisor puede bajar su tamaño de paquete para esa conexión ocasionando que la fragmentación no sea necesaria. De este modo la fragmentación ser realiza de extremo a extremo.

Jumbogramas

IPv6 tiene soporte para transmitir datagramas jumbogramas, que pueden ser de hasta 4 GiB. El uso de jumbogramas puede mejorar mucho la eficiencia en redes de altos MTU, en comparación con IPv4 el cual limita los paquetes a 64 KiB de carga útil. El uso de jumbogramas está indicado en el encabezado opcional Jumbo Payload Option.

Movilidad

Una de las características de IPv6 móvil (MIPv6) es que, a diferencia de IPv4 móvil, evita el ruteo triangular y por lo tanto es tan eficiente como cualquier red IPv6 normal. Los routers IPv6 pueden soportar también Movilidad de Red (NEMO, por Network Mobility), que permite que redes enteras se muevan a nuevos puntos de conexión de routers sin reasignación de numeración.

Multidifusión

La multidifusión es un método para transmitir datagramas IP a un grupo de receptores interesados, mediante envío simultáneo a los múltiples destinos. Esta es una estrategia muy eficiente para el envío de los mensajes sobre cada enlace de la red, ya que solo se envía un mensaje y los encamindadores (routers) son los encargados de crear las copias hacia los destinatarios.

Soporte mejorado para extensiones

Los cambios en la manera en que se codifican las opciones de la cabecera IPv6 permiten un reenvío más eficiente, límites menos rigurosos en la longitud de opciones, y mayor flexibilidad para introducir nuevas opciones en el futuro.

Direccionamiento

IPv6 incrementa el tamaño de dirección IP a 128 bits, para dar soporte a más niveles de direccionamiento jerárquico, un número mucho mayor de nodos direccionables, y una autoconfiguración más simple de direcciones. La escalabilidad del enrutamiento multienvío se mejora agregando un campo "ámbito" a las direcciones multienvío. Y se define un nuevo tipo de dirección llamada "dirección envío a uno de", usado para enviar un paquete a cualquiera de un grupo de nodos.

Alcance de las direcciones

Cada interface en IPv6 puede tener más de una dirección según el alcance geográfico:

  • Global: es la dirección que tiene cada interfaz en internet, no son modificadas como sucede con (NAT) en ipv4 facilitando así la comunicación punto a punto entre dispositivos móviles en cualquier parte del mundo.
  • Emplazamiento local: El prefijo de emplazamiento local (fec0::) específica que la dirección sólo es válida dentro de una organización local. La RFC 3879 lo declaró obsoleto, estableciendo que los sistemas futuros no deben implementar ningún soporte para este tipo de dirección especial.
  • Local: El prefijo de enlace local (fe80::) específica que la dirección sólo es válida en el enlace físico local.

Formas de direccionamiento soportadas por IPv6

IPv6 soporta tres tipos de direccionamiento:

  • Anycast: se utiliza para conseguir el camino mas corto entre dos hosts, una vez enviado un datagrama el router lo transmitirá únicamente al que considere que esté más cerca en la red.
  • Multicast: permite enviar un único datagrama a la dirección multidifusión y el router es el encargado de hacer copias y enviarlas a todos los receptores que hayan informado de su interés por los datos de ese emisor.
  • Unicast: es la dirección, que suele estar asociada a un único dispositivo, utilizada para enviar o recibir datos.

Representación de las direcciones IPv6

La representación de las direcciones IPv6 sigue el siguiente esquema (no es preciso escribir los ceros a la izquierda de cada campo). Ejemplos:

FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210
1080:0:0:0:8:800:200C:417A

Dado que, por el direccionamiento que se ha definido, podrán existir largas cadenas de bits “cero”, se permite la escritura de su abreviación, mediante el uso de “::”, que representa múltiples grupos consecutivos de 16 bits “cero”. Este símbolo sólo puede aparecer una vez en la dirección IPv6. Por ejemplo las direcciones:

1080:0:0:0:8:800:200C:417A (una dirección unicast)
FF01:0:0:0:0:0:0:101 (una dirección multicast)
0:0:0:0:0:0:0:1 (la dirección loopback)
0:0:0:0:0:0:0:0 (una dirección no especificada)

Pueden representarse como:

1080::8:800:200C:417A (una dirección unicast)
FF01::101 (una dirección multicast)
::1 (la dirección loopback)
:: (una dirección no especificada)

Representación del prefijo

La representación de los prefijos IPv6 se realiza del siguiente modo:

dirección-IPv6/longitud-del-prefijo

Donde:

dirección-IPv6 = una dirección IPv6 en cualquiera de las notaciones válidas
longitud-del-prefijo = valor decimal indicando cuantos bits contiguos de la parte izquierda de la dirección componen el prefijo

Por ejemplo, las representaciones válidas del prefijo de 60 bits 12AB00000000CD3, son:

12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60
12AB::CD30:0:0:0:0/60
12AB:0:0:CD30::/60

Por tanto, para escribir una dirección completa, indicando la subred, podríamos hacerlo como:

12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF/60

Tipos de direcciones en IPv6

Los tipos de direcciones IPv6 pueden identificarse tomando en cuenta los primeros bits de cada dirección.

::: representa una dirección con todo ceros y se utiliza para indicar la ausencia de dirección. Este tipo de direcciones no se asigna ningún nodo.

::1: corresponde a la dirección de auto-retorno (loopback) y es una dirección que puede usar un nodo para enviarse paquetes a sí mismo (corresponde con 127.0.0.1 de IPv4). Este tipo de direcciones no puede asignarse a ninguna interfaz física.

::1.2.3.4: corresponde a una dirección IPv4 compatible que se usa como un mecanismo de transición en las redes duales IPv4/IPv6. Actualmente es un mecanismo que no se usa.

::ffff:0:0: corresponde a una dirección IPv4 mapeada que se usa como mecanismo de transición en terminales duales IPv4/IPv6. Este tipo de direcciones permite que los nodos que sólo soportan IPv4, puedan seguir trabajando en redes IPv6.

fe80::: corresponde al prefijo de enlace local y específica que la dirección sólo es válida en el enlace físico local.

fec0::: corresponde al prefijo de emplazamiento local y específica que la dirección sólo es válida dentro de una organización local. Fue declarado obsoleto por la RFC 3879. Esta RFC estableció que los sistemas futuros no deben implementar ningún soporte para este tipo de dirección especial. Se deben sustituir por direcciones Local IPv6 Unicast.

ff00::: corresponde al prefijo de multicast. Se usa para las direcciones multicast.

Direcciones IP reservadas

En la arquitectura de direcciones de Internet, determinadas direcciones IP están reservados por la Internet Assigned Numbers Authority (IANA) para el uso especial. Estas direcciones pueden ser necesarios para el mantenimiento de las tablas de enrutamiento de multidifusión, o intervenciones en los modos de fallo.

Las siguientes direcciones se definen en el RFC 5156 para IPv6:

CIDR Uso Propósito
:/128 Dirección no especificada.
::1/128 Local Se utiliza para la dirección de bucle (loopback) para el host local.
::ffff:0:0/96 Local Para mapeo de direcciones IPv4.
::<ipv4-address>/96 Local Compatibilidad con direcciones IPv4 (desaprobado).
2001::/32 Global Utilizado para el protocolo de tunelizado Teredo.
2001:10::/28 Local Overlay Routable Cryptographic Hash Identifiers (ORCHID)
2001:db8::/32 Subnet Direcciones utilizadas en documentación.
2002::/16 Global 6to4
fc00::/7 Subnet Única dirección local.
ff00::/8 Global Multicasting

Updated by Martin Andres Gomez Gimenez over 13 years ago · 24 revisions

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