IPv6

De Departamento de Informatica
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El motivo básico por el que surge la necesidad de crear un nuevo protocolo, que en un primer momento se denominó IPng (Internet Protocol Next Generation), fue la evidencia de la falta de direcciones. IPv4, aparte de su espacio de direcciones reducido en comparación a IPv6 (su sucesor), tiene otros problemas o dificultades que se verían solucionados por la implementación del nuevo protocolo.

Los creadores de IPv4, a principios de los años 70 no predijeron en ningún momento el gran éxito que tendría el protocolo en tan poco tiempo, en muchos ámbitos. Desde ese momento, y debido a la gran cantidad de aplicaciones en las que IPv4 ha sido utilizado, ha sido necesario crear complementos (parches) al protocolo básico. Sin embargo, el inconveniente más importante de estas ampliaciones, es que fueron diseñadas posteriormente y es difícil usar más de un parche simultáneamente. Características principales de IPv6.

  • Mayor espacio de direcciones
  • "Plug & Play": Autoconfiguración.
  • Seguridad intrínseca en el núcleo del protocolo.
  • Calidad de servicio (Qos) y Clase de Servicio (CoS).
  • Multicast: Evío de un mismo paquete a un grupo de receptores.
  • Anycast: Envío de un paquete a un receptor dentro de un grupo.
  • Paquetes IP eficientes y extensibles, sin que haya fragmentación en los encaminadores (routers), alineados a 64 bits, y con una cabecera de longitud fija, más simple, que agiliza su procesamiento por parte del router.
  • Posiblidad de paquetes con carga útil de más de 65535 bytes.

Contenido

Fomato del datagrama IPv6

Formato del datagrama de IPv6

Características de los datagramas de IPv6

  • Capacidades ampliadas de direccionamiento: El IPv6 incrementa el tamaño de dirección IP de 32 bits 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.
  • Una cabecera de 40 bytes simplificada: La longitud de la cabecera IPv6 es de 40 bytes, a diferencia de la IPv4 que podría oscilar entre 20 y 60 bytes (según las opciones empleadas).Sin embargo, se ha simplificado enormemente, dado que se ha pasado de 12 campos a tan solo 8, evitando redundancias.
  • Prioridad y etiquetado del flujo: Un factor de mejora de la eficiencia de IPV6 a resaltar es el uso de etiquetas de flujo (flow label). En estas etiquetas se puede colocar cualquier requerimiento referente a un servicio especial, tal como prioridad, retardo o ancho de banda. Todos los paquetes que estén en secuencia llevan los mismos detalles de esta información en la etiqueta de flujo a fin de asegurar el tipo de servicio que ellos necesitan de los enrutadores intermedios. Una necesidad pudiera ser transmisión de video o limitar el tráfico en el ámbito de un computador o el envío de una aplicación para evitar congestionamiento.

En IPv6 se definen los siguientes campos:

  • Versión: siempre equivale a 4 bits. Durante el período de transición de IPv4 a IPv6, los routers se deben fijar en este campo para saber qué tipo de datagrama se está enrutando.
  • Clase de tráfico: se usa para diferencias las fuentes que deben beneficiarse del control de flujo de otras. Se asignan prioridades de 0 a 7 fuentes que pueden bajar su velocidad en situaciones de congestionamiento. Se saignan valores de 8 a 15 al tráfico en tiempo real en donde la velocidad es constante. Estas distinciones en los flujos permite que los routers reaccionen mejor en caso de congestión. En cada grupo de prioridad, se asignan prioridades más bajas se relacionan con los datagramas que tienen menos importancia.
  • Longitud de la carga útil: de dos bytes contiene sólo el tamaño de la carga útil, sin tener en cuenta la longitud del encabezado. Para paquetes en los que el tamaño de datos es superior a 65.536, este campo vale 0 y se utiliza la opción de jumbograma de la extensión "salto a salto".
  • Siguiente cabecera: identifica el encabezado siguiente. Puede ser un protocolo o una extensión. Su función es similar a la del campo "protocol" en protocolo IPv4.
  • Límite de saltos: su valor de 8 bits disminuye con cada nodo que reenvía el paquete. SI el valor llega a 0, se rechazará el nodo cuando pase por un router y se enviará un mensaje de error ICMPv6. Se utiliza para que los datagramas no circulen indefinidamente. Corresponde a la función "Time to live" en IPv4, pero se ha cambiado el nombre puesto que ningún router lo utilizaba.
  • Direcciones de origen y de destino: con una longitud dija de 16 bytes, los primeros definen el tipo de dirección. Las que comienzan con 8 ceros se reservan, en particular para las direcciones IPv4. Se admiten dos variantes, que se distinguen según los 16 bits siguientes (16 a 0 ó 1).
  • Datos: contiene los datos a transferir. Igual que en IPv4, no corresponde al contenido de cabecera del datagrama.

Lo que ya no está presente de IPv4 en IPv6

  • Fragmentación/Reensamblado: funciona de diferente manera que en IPv4, ya que no permite la fragmentación/reensamblado en routers intermedios, sólo se permite en los host finales por lo que los ataques de fragmentación de paquetes ya no servirían de mucho como hasta ahora. Si un paquete requiere fragmentación, se envía un mensaje ICMP “packet too big”.
  • Suma de comprobación de cabecera: desaparece, porque su cálculo reduce en gran medida el desempeño. Con las redes tan fiables de hoy en día, además del hecho de que la capa de enlace de datos y las capas de transporte ya realizan sumas de comprobación.
  • Opciones: La tercera mejora importante es el mejor apoyo del campo opciones. Este cambio fue esencial con la nueva cabecera, pues campos que antes eran obligatorios ahora son opcionales. Además, es diferente la manera de representar las opciones, haciendo más sencillo que los enrutadores hagan caso omiso de opciones no dirigidas a ellos. Esta característica mejora el tiempo de procesamiento de los paquetes.


Transición de IPv4 a IPv6

El problema de transición de IPv4 a IPv6 es que si bien IPv6 es compatible con su antecesor, IPv4 no es capaz de manejar datagramas de IPv6.

Se presentan las siguientes soluciones:

Pila dual

La solución consiste en implementar un nodo IPv6/IPv4, el cual tiene la capacidad de enviar y recibir tanto datagramas IPv4 como IPv6. Estos nodos tienen que tener direcciones IPv6 e IPv4. Además, tienen que ser capaces de determinar si otro nodo es un nodo IPv6 o solo IPv4. Este problema puede resolverse utilizando DNS, que puede devolver una dirección IPv6 si el nombre del nodo que se está resolviendo es IPv6 o, en cualquier otro caso, devolver una dirección IPv4. Y si el nodo que envía la solicitud DNS es un nodo exclusivamente IPv4, DNS devuelve una dirección IPv4. Suponga que el nodo A es un nodo IPv6 y desea enviar un datagrama IP al nodo F.El problema se ve reflejado cuando el nodo B tiene que crear un datagrama IPv4 para enviárselo al nodo C. Lo que se hace es copiar el campo de datos del datagrama IPv6 en el campo de datos del datagrama IPv4 y puede enviarse sin problemas. Sin embargo, al hacer la conversión de IPv6 a IPv4, habrá campos específicos de IPv6 en el datagrama IPv6 (por ejemplo, el campo identificador de flujo) que no tienen una contrapartida en IPv4. La información de estos campos se pierde. Lo cual nos dice que no es tan efectiva esta solución.

Piladual.jpg

Tunelización

Para resolver ese problema se usa la tunelización, por ejemplo los nodos B y E desean enviarse dataramas IPv6 pero están conectados entre sí a través de routers IPv4. Nos referiremos al conjunto de routers intermedios IPv4 existentes entre los dos routers IPv6 como a un túnel. Mediante la tunelización, el nodo IPv6 del lado emisor del túnel (por ejemplo, B) toma el datagrama IPv6 completo y lo incluye en el campo de datos (carga útil) de un datagrama IPv4. Este datagrama IPv4 se direcciona entonces hacia el nodo IPv6 del lado receptor del túnel (por ejemplo, E) y se envía al primer nodo del túnel (por ejemplo, C). Los routers IPv4 existentes en el túnel enrutan este datagrama IPv4 entre ellos mismos, como si fuera cualquier otro datagrama, siendo totalmente inconscientes de que el datagrama IPv4 contiene un datagrama IPv6 completo. El nodo IPv6 del lado de recepción del túnel termina recibiendo el datagrama IPv4, determina que el datagrama IPv4 contiene un datagrama IPv6, extrae el datagrama IPv6 y, a continuación, le enruta exactamente igual que si hubiera recibido el datagrama IPv6 desde un vecino IPv6 directamente conectado.


Tunelizacion.jpg

Referencias

“El protocolo IPv6”, 6SOS - Jordi Palet Martinez - Pub.5/01/2004

www.6sos.org ,6/07/2012

“Eficiencia de IPv6”, Maura Fernández Gonzalez, U.Central Caracas Venezuela.

“Introducción a IPv6”, Miguel Luengo, U. Nacional de La Plata.

http://www.redeszone.net/2011/10/06/seguridad-en-ipv6-lo-que-debes-saber/ ,6/07/2012

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