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Última edición: diciembre de 2012 Página 1

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

Laboratorio de Redes 2

Práctica 2 – Introducción a IPv6 Duración aproximada: 3 hrs. Autor : Raúl Fuentes

Objetivo :

El alumno será introducido al protocolo de comunicación IPv6 y seguirá aprendiendo lentamente la

configuración de enrutadores mediante el simulador de Cisco Packet Tracer.

1 – Limitantes de IPv4

Rompimient o de paradigmas

Aunque IPv4 se volvió extremadamente eficiente sigue teniendo una gran limitante y es el hecho que

solo tiene 32 bits. Desde 1994 se ha visto la posibilidad de que las direcciones se viesen agotadas, nada

más que la creación de CIDR les di o un aire extra, además existe también el dispositivo denominado NAT

( Network Address Translate), que se encarga de traducir IP privadas de IP públicas, pero viene a romper

el paradigma principal de Internet que es que cada host tenga una dirección única. La siguiente

ilustración muestra un esquema de cómo se ve la red desde una empresa.

Ilustración 1 - NAT en funcionamiento -

En el sistema con NAT, el paradigma principal está roto . En la ilustración 2, las maquinas que se

enc uentran en la porción “privada” contienen una IP falsa. ES el dispositivo limítrofe de la red donde

está el NAT que se encarga de crear una relación entre esta dirección privada y una real (o publica).

Laboratorio de redes ITESM Dep. Ciencias Computacionales


Curiosidad: Notara que existen mucho bloques “Legacy”, esto se debe a que fueron

asignados en los primeros años de IP cuando se manejaba el modelo “Classful” y al pasar a

“classles” quedaron desperdiciados o de difícil asignación.

Limitantes nativas

IPv4 tiene limitantes ante las nuevas necesidades , principalmente porque no estaban en la mesa

al Al momento de concebir el protocolo. Un ejemplo es en la tecnología móvil ya que no es del todo factible

poder hacer un cambio de dirección rápido y transparente cuando el usuario necesite cambiar de puntos

de acceso debido a que el mismo usuario es te en movimiento, algo que con la tecnología moderna

ocurre con mayor frecuencia.

Además , la seguridad fue algo que no se consideró en los 70 Y aunque existe IPsec este no es nativo en

el mismo protocolo provocando un overhead a la hora de ser implementado.

aado

Agotamiento de direcciones

Desde 1994 las estimaciones indicaban que los bloques de direcciones se verían agotadas entre el 2005

y el 2011, dichas estimaciones fueron correctas ya que en Febrero del 2011 IPv4 llego a su límite al

entregar los últim os bloques disponibles . Esto no significa que IPv4 colapsara solo que ya no crecerá.

Puede darse un caso que compañías renuncien a sus porciones y hagan traspasos a otra compañías. La

IANA establece claramente los pasos para ejecutar dicho proceso pero Esto ya no se acerca ni siquiera

a una posible solución a dicha limitante.

Ilustración 2 – Espacios asignados por la IANA en junio del 2011. Se puede apreciar ya no hay espacios disponibles.

NOTA : Se puede revisar el registr o de asignación de bloques de IPv4 en la IANA en este sitio:

http://www.iana.org/assignments/ipv 4 - addres s - space/ipv 4 - addres s - space.xm l

http://www.iana.org/assignments/ipv4-address-space/ipv4-address-space.xml
















Curiosidad: Aunque se restructura todas las direcciones de IPv4 hoy en día solo el 14% de

la población mundial tiene acceso a Internet y esto sin considerar que en esta era cada

persona puede tener una infinidad de dispositivos conectados a dicha red. (Hagen, 2011)

2- IPv6 En 1983 TCP/IP toma el lugar del viejo protocolo NCP pero no fue fue la única opción durante ese

tiempo, existieron otros protocolos entre ellos el modelo OSI. En 1996 se inician los bocetos para un

nuevo protocolo donde se toma como una evolución de IPv4 pero considerando todo lo que se

aprendió durante los años anteriores y las nuevas formas de acceder a la red. En síntesis IPv6 es la

evolución de IPV4 y posee las siguientes características:

• Tantas direcciones de red como granos de arena en el planeta.

• El manejo modular de los encabezados en IPv6 – IPv6 simplifica al máximo el encabezado de

su protocolo para facilitar un procesamiento más rápido de ello. Además para poder ofrecer

nuevas capacidades se le da un diseño modular donde pueden añadirse nuevas opciones sin

afectar sistemas ya establecidos.

• Esquema “Stateless” y “Stateful” - Posiblemente el elemento más singular de IPv6, el primero

permite que un nodo dentro de la red se auto-configure solo permitiendo el ahorro de

recursos dentro del sistema mientras el segundo corresponde más a los escenarios ya

conocidos de IPv4.

• Fragmentación solo en extremos – Siguiendo con la simplificación de trabajo en los

dispositivos intermedios ahora los paquetes son fragmentados exclusivamente por los nodos

finales.

• Cambio completo en el manejo de ICMP (Internet Control Message Protocol), principalmente

lo relacionado al nuevo protocolo NDP (Network Discovery Protocol) que es el corazón del

control automático de IPv6.

• La implementación de NDP en hosts y gateway dan como resultado el “multihoming” y el

efecto “plug & play”. Este último puede significar en el desuso de servidores DHCP.

• La eliminación de NAT – Permite dejar el uso de direcciones públicas y privadas y regresa

simplicidad y funcionamientoa diferentes aplicaciones.

• Tecnología móvil y seguridad – Mediante los encabezados adicionales se pueden

implementar mejores sistemas para hacer más transparente la conexión de dispositivos

móviles y la implementación de IPsec.



Ilustración 3 - Como un intento de apo yar la emigración, existe dentro de las compañías mas ligadas a telecomunicaciones el día mundial de IPv6.

La emigración es lenta pero constante, empezó desde 1998 y obtuvo mayor auge en los últimos años, de

hecho el día 8 de junio del 2011 se declaró como día mundial de IPv6 (Por parte de instituciones

privadas claro está) como objetivo de ser un día de pruebas al emigrar temporalmente (incluso

permanentemente) a IPv6.

De hecho el impacto de IPv6 depende también mucho de las regiones, por ejemplo en Asia ya es una

realidad, China está desde el 2006 creando su Backbone en IPv6 y Japón lo inicio a implementar desde

el 2001. Europa ha estado trabajando desde el 2000 y E.U.A. inicio una migración de sus sistemas claves

para completarse en el 2008 en IPv6 ( Hagen, 2011)

Formato

IPv6 está conformada de 128 bits, 4 veces más que una dirección IPv4, se divide en un formato de 8

segmentos de 16 bits de cada uno, pero a diferencia de IPv4, no son representados en números

decimales si no en hexadecimales de 4 cifras.

Los segmentos son separados por dos puntos (:)en lugar de punto (.) y a diferencia de IPv4 permite

cierta flexibilidad de acotación.

Ilustración 4 – Dirección IPv6

E l prefijo de longitud, que en IPv4 apareció como un campo adicional denominado sub - mascara de red

( actualmente se le suele referir también como prefijo ) , está incluido en el campo de la dirección de IPv6,

por lo tanto en la misma dirección que provee un ISP(o la que se le asigna al ISP) viene ya con la

capacidad de “subnet”.



Como se mencionó anteriormente, el cambio de una notación decimal a hexadecimal puede

confundir, además de que la longitud es larga, sin embargo IPv6 permite ciertas abreviaciones como

las siguientes:



2001:db8:10::304:000

2001:db8:001::304:0000 V F

1. Los ceros a la izquierda de un segmento pueden ser omitidos. Así en el ejemplo anterior, en el

segmento 2 y 8, el contenido puede ser abreviado a “db8” y “192” respectivamente, mientras

que el contenido del segmento 7 “c0ca” permanece sin cambios. En los casos de los segmentos

3 ,5 y 6, cada uno puede ser abreviado a “0” en vez de “0000”.

2. Conjunto de segmentos cuyo valor es 0 pueden ser representados por

“::”

“::” pero solo en una

ocasión. IPv6 provee herramientas donde al encontrarse con tal nomenclatura, seguirá con la

dirección IPv6 y los bits que falten para completarla serán llenados con ceros (De ahí que solo

se pueda usar una vez por dirección).

Con lo anterior descrito, se muestran 3 modos de escribir la dirección anterior de forma acotada. Los

primeros 2 son correctos mientras el tercero abusa de la agrupación de ceros, haciéndola una dirección

IPv6 inválida.

Ilustración 5 – Modos de escritura de una dirección IPv6

Ejercicios

Indique si las siguientes direcciones IPv6 tienen una sintaxis correcta :

:192:218:25 2001: db8::4632:0000:cafe V F

2001: db8:4632::cafe :192:218:0 V F

2001: db 8::1 V F

2001:db8:0:0:0:0:0:1 V F

2001:db8::0:0:1 V F

2001:db8::0:0:0:0:0:1 V F

2001:db8:4632:192:218:: V F

Si se tiene la IPv6 2001:db8:0010:0000:0000:0000:0304:0000 ¿las siguientes abreviaciones son

correctas?

2001: db 8:: 1::0304:: V F

2001:db8::1:0000:0000:0000:0304:0000 V F

2001:db8:10::0304:: V F

V F



2001:db8:10:0:0:0:304:0 V F

2001:db8:A::304:0 V F

IPv6 header

Uno de los principales cambios que sufre IPv6 respecto a IPv4 se puede apreciar en el encabezado

que acompaña a todo paquete de capa 3. No solo se vuelve más largo para contener las direcciones

de IPv6 sino que también se simplifican lo más posible para aligerar los tiempos de procesamiento

en los dispositivos intermedios. Por lo mismo varios campos de IPv4 que son opcionales desaparecen

en IPv6. La siguiente ilustración ilustra el contenido de ambos encabezados:

Ilustración 6- Header IPv4 vs IPv6

Un encabezado típico de IPv4 tiene una longitud mínima de 20 bytes (8 bytes en las direcciones fuente

y destino además de los campos fundamentales), pero no todo los componentes se usaban con

frecuencia y cuando lo hacían entonces la longitud del encabezado variaba, otros quedaron como bits

de control para usarse en un futuro (que jamás llego). En IPv6, que contiene un encabezado de 40

bytes de longitud como mínimo (32 bytes solo por las direcciones) ,

A continuación se explican cada uno de los campos que contiene un encabezado IPv6

• Versión – equivalente al campo “versión” de IPv4 , en este caso su valor es de 6 para

representar que es IPv6. Este campo es utilizado por el enrutador para saber cómo interpretar

el resto del encabezado. Un caso especial son las versiones para identificar paquetes que

viajan en túneles como se verán en las últimas sesiones del laboratorio.

• Traffic Class (Clasificación de trafico)- Equivalente al encabezado “tipo de servicios”, está

directamente relacionado al sistema de prioridad de QoS (Quality of Services). El RFC 2474

define acerca de esto.

• Flow label – Un nuevo campo experimental de 20 bits destinados para control de flujo y tráfico

en tiempo real en conmutador multicapas y conmutación de paquetes (Switched packets).

Este campo por lo mismo es manipulado por los enrutadores durante el ruteo del paquete.



• Payload Lenght – Su equivalente en IPv4 es “total lenght” nos indica en bytes el tamaño de

los datos y otros encabezados encapsulados que el paquete está transportando.

• Next header – Parecido al campo protocolo de IPv4. Los posibles valores TCP,UDP ,ICMPv6,

incluyendo campos propios de IPv6 como encabezados de extensión.

• Hop limit – Equivalente a TTL, cada dispositivo de capa 3 que reciba un paquete decrece su

valor, al llegar a Cero ese contador, el paquete es descartado.

• Dirección fuente: La dirección IPv6 de quien envía, solo Unicast (o anycast)

Dirección destino: La dirección IPv6 de quien recibe o el grupo de quien recibe.

• Encabezados de extensión – No forman parte de un encabezado de IPv6 PERO le siguen

inmediatamente al mismo, la cantidad de dichos encabezados se modular y el siguiente

inmediato estará indicado en el campo “Next header”

NOTA: Todo protocolo de capa 4 en IPv6 debe de poseer Check-Sum incluyendo UDP.

Actividad de repaso

¿Por qué creen que “Version” es el primer elemento que debe tener ambos encabezados?

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_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

¿Qué hacía el Checksum de IPv4? ¿Servía para validar que los datos del paquete llegaran bien o era

otro elemento?

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

Si en un encabezado IPv6 que recibiera un host el campo “payload lenght” indicara 40 ¿Qué

significaría?

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Tipo de direccionamiento

Al igual que en IPv4, no toda las direcciones de IPv6 son específicamente para hosts o para ser vistas

en Internet. A continuación se despliega la información correspondiente al tipo de direcciones

utilizadas en IPv6



Dirección Tipo Uso

::/128 No

especificada/Invalida

La dirección unicast 0:0:0:0:0:0:0:0 es una dirección que solo será utilizada en software, puede aparecer antes de la asignación de una dirección DHCP u otro servicios. En dispositivos

intermedios de Capa

3 representa las

rutas por defecto.

::1/128 Loopback Esta dirección es

equivalente a la

127.0.0.1

paquetes con

destino esta

máquina serán

atendidas por el

mismo host y sin

pasar por la Capa

física. Por tal

motivo no debe

ser usada mas

que en software.



::FFFF:a.b.c.d/96

Este método sirve

para que existe

conectividad entre

dispositivos de IPv6

con dispositivos

que solo soportan

IPv4 (No se pueden

asignar a

dispositivos con

IPv4). Deben ir

acompañadas de

tuéneles en ciertos

dispositivos

intermedios.

::a.b.c.d/96 LEGACY El modo original de mapear ipv4 a ipv6 cuando en una red existían ambos

Direcciones embebidas de IPv4 a IPv6



nodos de forma mezclada (Túnel automático

6to4), actualmente

en abandono.

3FFE::/16 LEGACY Fue para prefijo de

6bone, actualmente

en abandonada. Fue

usado de 1998 al

2006.

2000::/3 Unicast global Toda las direcciones

globales validas

2001:db8::/32 Net-test Todo lo que este

dentro de este

rango es

meramente como

propósitos

educativos. No se

espera ver un

dispositivo con

esta dirección en

red pública.

2001:0::/32 Túneles Teredo Para servidores de

tuéneles Teredo y

dispositivos clientes

NAT.

2002::/16 Túneles 6to4 Usado para hacer

túnel entre IPv4 e

IPv6

FC00::/8 Unique local Direcciones

internas de un AS,

no deben

aparecer en el

exterior. También

denominadas

Central y Assigned

Unique Local

Address (ULA-

Central)

FD00::/8 Unique Local, Private Unique Local

Address (ULA, no

ruteable en el

Internet,



equivalente a

direcciones privadas

de

IPv4).

FE80::/10 Link-local Dirección de IP

formada a partir de

la MAC. Es una

dirección valida

cuando se está

dentro de una red

local meramente. No

debe aparecer en la

red pública.

FEC0::/10 DEPRECATED Actualmente

reservado para

“Local site scope” y

no es soportado. Fue

sustituido por

“Unique local

Addressses)

FF00::/8 Multicast Diferentes multicasts Tabla 1 - Dirrecionamiento de IPv6 (2011)

Al igual que IPv4, se pueden tener distintos tipo de direcciones, los cuales son:

• Unicast – Sigue tratándose de una dirección única por dispositivo, sin embargo puede ser

dos tipos de direcciones.

a. Dirección unicast Global– Únicas en toda la red (Internet), por lo mismo pueden ser

ruteables.

b. Dirección unicast Link-local – Es una dirección dentro de la sub-red local, no será una

dirección ruteable ya que solo identifica a un dispositivo dentro de dicha red.

• Multicast – Lo más cercano a Broadcast en IPv6, ya que este puede controlar que tanto

puede viajar de subred en subred, no sufre muchos cambios respecto a IPv4. Sigue siendo un

mensaje que es atendido por un grupo selecto que hosts que estén en el mismo grupo

multicasting.

• Anycast –Estas direcciones son “asignadas “ a multiples interfaces (usualmente de multiples

nodos). Un paquete enviado a una dirección anycast is entregrada a una de estas interfaces

, usualmente la mas cercana. (Hagen, 2011). El concepto de Anycast nació en IPv4 y se trata

de identificar un nodo sin importar a cuantas redes tenga acceso físicamente .



Observación: Una dirección Anycast no es identificable a simple vista de una dirección

global unicast.

NOTA: Multicast y Anycast, no pueden ser utilizadas como dirección de origen.

Direcciones globales

Ilustración 11 – Clasificación de porciones de una dirección IPv6

En la Ilustración 11 – Clasificación de porciones de una dirección IPv6 se puede apreciar la forma en

que una dirección global está constituida Prácticamente, la empresa tiene 80 bits de direcciones y el

resto se utiliza para poder identificarla de forma única (Esto se analizara a fondo en futuras

prácticas). A continuación se desglosa la información.

• Registro - Los primeros 23 bits, son del Registro, controlados por IANA y las organizaciones

regionales. Al tratarse de una dirección global este arrancara en2000::/3 de acuerdo a las

convenciones actuales mostradas en Tabla 1 - Dirrecionamiento de IPv6 (2011).

• Prefijo ISP – Los bits 24 al 32 sirven para identificar ISP en la misma jerarquía que proviene de

la IANA.

• Prefijos del sitio – Es el termino del control de IANA y el ISP, estos son manejados por esto

último y sirve para identificar a una red de un sistema autónomo de la red de otro sistema

autónomo. Es decir, una entidad (el sistema autónomo) tendrá este prefijo de forma única y

el resto de la dirección IPv6 queda bajo su control.

• Prefijo de sub-red – Estos bits, están ya bajo control de una compañía o un entidad autónoma

(También conocida como sistemas autónomos o AS por sus siglas en ingles) y pueden servir

para que la empresa pueda utilizar subredes, o bien acoplarse con los ID de las interfaces.

• ID Interfaz – La última mitad ya son para identificar dispositivos dentro de una red (unicast y

anycast).



Ejercicios

Con todo lo visto hasta ahora en el manejo de direcciones en IPv6 conteste las siguientes preguntas:

1. ¿Cuántos grupos multicast se pueden tener en IPv4? ¿Cuántos enIPv6?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________



Utilizando la dirección unicast 2001:db8:0000:3246::c0ca:0192/48, conteste las siguientes

preguntas: ¿Cuál es el prefijo del ISP?

_____________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3 . ¿Cuál es la dirección del AS al que pertenece esta host? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _______________________ _____________________________________________

4 . Utilizando la dirección de red 2001:db8:0:c0ca:fea::/64 ¿Cuántos nodos podrían ser asignados a esa

red?¿Cuales sería el rango de direcciones posibles?

____________________________________________________________________ ___________________ _________________________________________________ ____________________________________________________________________

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