sistemas distribuidos “el protocolo ipv6” · pdf file“el protocolo ipv6 ......

27
DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERIA Y AGRIMENSURA UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” Integrantes: Carabelli, Mariano C-3639/1 Longo, Lucas L-1658/6 Montenegro, Jose Maria M-3013/9

Upload: duongque

Post on 08-Feb-2018

217 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERIA Y AGRIMENSURA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO

SISTEMAS DISTRIBUIDOS

“El protocolo IPv6”

Integrantes: Carabelli, Mariano C-3639/1Longo, Lucas L-1658/6Montenegro, Jose Maria M-3013/9

Page 2: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

INDICE:

INTRODUCCIÓN:.............................................................................................................................................2

EL PROTOCOLO IP:........................................................................................................................................3

EL PROTOCOLO IPV4.................................................................................................................................... 5

LOS MOTIVOS DEL CAMBIO.......................................................................................................................6

OBJETIVOS DE DISEÑO................................................................................................................................ 7

CARACTERÍSTICAS DEL IPV6.................................................................................................................... 8

IMPLANTACIÓN DE IPV6..............................................................................................................................9

ESTRUCTURA DEL PROTOCOLO IPV6...................................................................................................10

DIRECCIONES ............................................................................................................................................... 12

RESERVAS DE ESPACIO DE DIRECCIONAMIENTO EN IPV6...........................................................15

DIRECCIONES UNICAST LOCALES.........................................................................................................16

DIRECCIONES ANYCAST (RFC2526)........................................................................................................18

DIRECCIONES MULTICAST (RFC2375)................................................................................................... 19

DIRECCIONES REQUERIDAS PARA CUALQUIER NODO..................................................................20

DIRECCIONES UNICAST GLOBALES AGREGABLES (RFC2374)..................................................... 21

ESTRUCTURA DE DIRECCIONES UNICAST GLOBALES AGREGABLES...................................... 23

FORMATO PARA LA REPRESENTACIÓN EN URL’S (RFC2732)....................................................... 26

BIBLIOGRAFÍA:............................................................................................................................................. 27

Introducción:

AÑO 2006 2

Page 3: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

En los años 90 las organizaciones involucradas en los temas de Internet vaticinaban un uso intensivo de la red, y planteaban que la cantidad de direcciones disponible con el protocolo IPv4 no seria suficiente en el futuro.

Esto se puede ver claramente con el imparable crecimiento actual de aplicaciones que necesitan direcciones IP públicas únicas, globales, válidas para conexiones extremo a extremo, y por tanto encaminables, como por ejemplo: Videoconferencia, Voz sobre IP, seguridad, e incluso juegos. A esto hemos de sumar los innumerables dispositivos que vamos creando, o los ya existentes a los que damos nuevas o mejoradas aplicaciones, mediante su conexión a la red.

Luego de muchas deliberaciones, la conclusión fue la propuesta de un nuevo protocolo, el IPv6.

En principio IPv6 conserva la mayor parte de las características y conceptos de operación de IPv4. Sin embrago, agrega nuevas capacidades que permiten no solo flexibilizar, sino modelar nuevos conceptos de operación.

La implantación del nuevo protocolo se esta realizando en forma gradual mediante la creación de “redes islas” con IPv6. Para la interconexión de estas islas a través de IPv4 se esta utilizando tunneling de IPv6 en IPv4.

En este trabajo se pretende acercar al lector información acerca del protocolo IPv6; para ello comenzaremos hablando sobre el protocolo IPv4 y las razones por las cuales este debe ser reemplazado. Una vez entendido este punto hablaremos de las bondades del nuevo protocolo.

El Protocolo IP:

AÑO 2006 3

Page 4: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Antes de comenzar con el protocolo IPv4, daremos al lector una breve idea sobre el protocolo IP para que luego sean mas claras las características de cada protocolo y se puede entender las razones del cambio. Todos los temas que se mencionan en esta breve introducción teórica se mencionaran a lo largo de esta monografía.

El Protocolo de Internet (IP, de sus siglas en inglés Internet Protocol) es un protocolo no orientado a conexión usado tanto por el origen como por el destino para la comunicación de datos a través de una red de paquetes conmutados.

Los datos en una red que se basa en IP son enviados en bloques conocidos como paquetes o datagramas (en el protocolo IP estos términos se suelen usar indistintamente). En particular, en IP no se necesita ninguna configuración antes de que un equipo intente enviar paquetes a otro con el que no se había comunicado antes.

El Protocolo de Internet provee un servicio de datagramas no fiable. IP no provee ningún mecanismo para determinar si un paquete alcanza o no su destino y únicamente proporciona seguridad de sus cabeceras y no de los datos transmitidos. Por ejemplo, al no garantizar nada sobre la recepción del paquete, éste podría llegar dañado, en otro orden con respecto a otros paquetes, duplicado o simplemente no llegar. Si se necesita fiabilidad, ésta es proporcionada por los protocolos de la capa de transporte, como TCP.

Las cabeceras IP contienen las direcciones de las máquinas de origen y destino (direcciones IP), direcciones que serán usadas por los enrutadores (routers) para decidir el tramo de red por el que reenviarán los paquetes.

Una dirección IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquicamente a una interfaz de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet Protocol), que corresponde al nivel de red o nivel 3 del modelo de referencia OSI. Dicho número no se ha de confundir con la dirección MAC que es un número físico que es asignado a la tarjeta o dispositivo de red (viene impuesta por el fabricante), mientras que la dirección IP se puede cambiar.

Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados, generalmente tienen una dirección IP fija (se aplica la misma reducción por IP fija o IP estática), es decir, no cambia con el tiempo. Los servidores de correo, dns, ftp públicos, servidores web necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de esta forma se facilita su ubicación. Las máquinas tienen una gran facilidad para manipular y jerarquizar la información numérica, y son altamente eficientes para hacerlo y ubicar direcciones IP, sin embargo, los seres humanos debemos utilizar otra notación más fácil de recordar y utilizar, tal es el caso URLs y resolución de nombres de dominio DNS.

Hay diferentes clases de direcciones IP. Cada clase define la parte de la dirección IP que identifica a la RED y la parte que identifica al número de hosts dentro de esa red. La comunidad Internet ha definido 5 clases de direcciones para poder acomodar redes de diferentes tamaños. El TCP/IP de Microsoft soporta las clases A, B y C.

En comunicaciones, el encaminamiento (a veces conocido por el anglicismo ruteo o enrutamiento) es el mecanismo por el que en una red los paquetes de

AÑO 2006 4

Page 5: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

información se hacen llegar desde su origen a su destino final, siguiendo un camino o ruta a través de la red. En una red grande o en un conjunto de redes interconectadas el camino a seguir hasta llegar al destino final puede suponer transitar por muchos nodos intermedios.

Asociado al encaminamiento existe el concepto de métrica, que es una medida de lo "bueno" que es usar un camino determinado. La métrica puede estar asociada a distintas magnitudes: distancia, coste, retardo de transmisión, número de saltos, etc., o incluso a una combinación de varias magnitudes. Si la métrica es el retardo, es mejor un camino cuyo retardo total sea menor que el de otro. Lo ideal en una red es conseguir el encaminamiento óptimo: tener caminos de distancia (o coste, o retardo, o la magnitud que sea, según la métrica) mínimos. Típicamente el encaminamiento es una función implantada en la capa 3(capa de red) del modelo de referencia OSI.

El protocolo IPv4

IPv4 es la versión 4 del Protocolo IP (Internet Protocol). Esta fue la primera versión del protocolo que se implementó extensamente, y forma la base de Internet.

A cada computadora que se desee conectar a Internet se le debe atribuir un número diferente, llamado número de IP, que funciona como una verdadera dirección de Internet para esa computadora. El protocolo IPv4, sobre el cual se basa actualmente todo el funcionamiento de Internet, utiliza precisamente este número para permitir que las diversas computadoras de Internet se reconozcan, se encuentren y puedan conectarse las unas con las otras. De manera bastante aproximada, se puede pensar en algo muy similar al número que se asigna a cada teléfono.

IPv4 usa direcciones de 32 bits, limitándola a 232 = 4.294.967.296 direcciones únicas, muchas de las cuales están dedicadas a redes locales (LANs). Por el crecimiento enorme que ha tenido del Internet (mucho más de lo que esperaba, cuando se diseñó IPv4), combinado con el hecho de que hay desperdicio de direcciones en muchos casos, podríamos llegar al punto en que no habría más números disponibles y, en consecuencia, ninguna otra computadora podría conectarse a Internet. Hasta este momento, ya fueron asignados cerca de dos tercios de los números disponibles y, en consecuencia, queda sólo un tercio. Es decir, alrededor de 1.500 millones. Esta limitación ayudó a estimular el impulso hacia IPv6.

El desperdicio de direcciones IPv4 que se menciono anteriormente, se debe a varios factores. Uno de los principales es que inicialmente no se consideró el enorme crecimiento que iba a tener Internet; se asignaron bloques de direcciones grandes (de 16,7 millones de direcciones) a países, e incluso a empresas.

Otro motivo de desperdicio es que en la mayoría de las redes, exceptuando las más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera y la última dirección no son utilizables; de todos modos no siempre se utilizan todas las direcciones restantes. Por ejemplo, si en una subred se quieren acomodar 80 hosts, se necesita una subred de 128 direcciones (se

AÑO 2006 5

Page 6: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

tiene que redondear a la siguiente potencia de 2); en este ejemplo, las 48 direcciones restantes ya no se utilizan.

Los motivos del cambio

El motivo básico por el que surge, en el seno del IETF, la necesidad de crear un nuevo protocolo, que en un primer momento se denominó IPng (Internet Protocol Next Generation, o “Siguiente Generación del Protocolo Internet”), fue la evidencia de la falta de direcciones. IPv4 tiene un espacio de direcciones de 32 bits, es decir 232. En cambio, IPv6 nos ofrece un espacio de 2128.

Sin embargo, IPv4 tiene otros problemas o “dificultades” que IPv6 soluciona o mejora. Los creadores de IPv4, a principio de los años 70, no predijeron en ningún momento, el gran éxito que este protocolo iba a tener en muy poco tiempo, en una gran multitud de campos, no sólo científicos y de educación, sino también en innumerables facetas de la vida cotidiana. Desde ese momento, y debido a la multitud de nuevas aplicaciones en las que IPv4 ha sido utilizado, ha sido necesario crear “añadidos” al protocolo básico. Entre los “parches” más conocidos, podemos citar medidas para permitir la Calidad de Servicio (QoS), Seguridad (IPsec), y Movilidad, fundamentalmente. El inconveniente más importante de estas ampliaciones de IPv4, es que utilizar cualquiera de ellos es muy fácil, pero no tanto cuando pretendemos usar al mismo tiempo dos “añadidos”, y no digamos que se convierte en casi imposible o muy poco práctico el uso simultáneo de tres o más, llegando a ser un auténtico malabarismo de circo.

La ventaja fundamental de IPv6 es el espacio de direcciones. El reducido espacio de IPv4 junto al hecho de una importante falta de coordinación, durante la década de los 80, en la delegación de direcciones, sin ningún tipo de optimización, dejando incluso grandes espacios discontinuos, nos esta llevando a límites no sospechados en aquel momento. Por supuesto, hay una solución que podríamos considerar como evidente, como sería la renumeración, y reasignación de dicho espacio de direccionamiento. Sin embargo, no es tan sencillo, es incluso impensable en algunas redes, ya que requiere unos esfuerzos de coordinación, a escala mundial, absolutamente impensables. Además, uno de los problemas de IPv4 permanecería: la gran dimensión de las tablas de encaminado (routing) en el troncal de Internet, que la hace ineficaz, y perjudica enormemente los tiempos de respuesta.

La falta de direcciones no es apreciable por igual en todos los puntos de la red, de hecho, no es casi apreciable, por el momento, en Norte América. Sin embargo, en zonas geográficas como Asia (en Japón la situación esta llegando a ser crítica), y Europa, el problema se agrava.

Como ejemplos, podemos citar el caso de China que ha pedido direcciones para conectar 60.000 escuelas, tan sólo ha obtenido una clase B (65.535 direcciones), o el de muchos países Europeos, Asiáticos y Africanos, que solo tienen una clase C (255 direcciones) para todo el país. Tanto en Japón como en Europa el problema es creciente, dado al importante desarrollo de las redes de telefonía celular, inalámbricas, módems de cable, xDSL, etc., que requieren

AÑO 2006 6

Page 7: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

direcciones IP fijas para aprovechar al máximo sus posibilidades e incrementar el número de aplicaciones en las que pueden ser empleados. En pocos meses, podemos ver dispositivos “siempre conectados”, con lo que fácilmente un usuario podría tener, en un futuro no muy lejano, hasta 50 o 100 IP’s.

Algunos Proveedores de Servicios Internet se ven incluso obligados a proporcionar a sus clientes direcciones IP privadas, mediante mecanismos de NAT (traslación de direcciones, es decir, usar una sola IP pública para toda una red privada). De hecho, casi todos los Proveedores de servicios de internet se ven obligados a delegar tan sólo reducidos números de direcciones IP públicas para sus grandes clientes corporativos.

Desafortunadamente, de seguir con IPv4, esta tendencia no sería “temporal”, sino “invariablemente permanente”. Ello implica la imposibilidad práctica de muchas aplicaciones, que quedan relegadas a su uso en Intranets, dado que muchos protocolos son incapaces de atravesar los dispositivos NAT como ejemplo de ellos podemos citar:

• RTP y RTCP (“Real-time Transport Protocol” y “Real Time Control Protocol”) usan UDP con asignación dinámica de puertos (NAT no soporta esta traslación).

• RTP y RTCP (“Real-time Transport Protocol” y “Real Time Control Protocol”) usan UDP con asignación dinámica de puertos (NAT no soporta esta traslación).

• La autenticación Kerberos necesita la dirección fuente, que es modificada por NAT en la cabecera IP.

• IPsec pierde integridad, debido a que NAT cambia la dirección en la cabecera IP.

• Multicast, aunque es posible, técnicamente, su configuración es tan complicada con NAT, que en la práctica no se emplea.

Objetivos de diseño

Cuando la IETF empezó a trabajar para resolver la falta de direcciones IP, planteo los siguientes objetivos de diseño:

• Escalabilidad: establecer un espacio de direcciones que no se agote en el futuro cercano.

• Políticas de enrutamiento: reducir el tamaño de las tablas de ruteo y simplificar el protocolo para permitir a los routers procesar los paquetes mas rapidamente

• Seguridad: Ofrecer mecanismos que permitan incorporar fácilmente en el protocolo medidas de seguridad usando encriptación

• Calidad de Servicio: Permitir un mejor manejo de los diferentes tipos de servicio, para poder ofrecer garantía de QoS y para permitir el uso de aplicaciones en tiempo real

• Multicast: Facilitar el uso de aplicaciones multicast.

AÑO 2006 7

Page 8: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

• Autoconfiguracion: Permitir la movilidad de un host sin cambiar su dirección.• Debe preservar las virtudes de Ipv4: robustez, independencias de las

características de la red física, alto rendimiento, topología flexible, extensibilidad, servicio de datagramas, direccionamiento univoco a nivel global, protocolo de control integrado y estándares de libre distribución.

• Compatibilidad con Ipv4: permitir la compatibilidad del protocolo nuevo con el viejo.

• Implementación: la implementación debe suponer la transición sencilla.

Características del IPv6

En principio Ipv6 conserva la mayor parte de las características y conceptos de operación de Ipv4. Sin embargo, agrega nuevas capacidades y funcionamiento que permiten no solo flexibilizar, sino modelar nuevos conceptos de operación.

Entre las principales características de Ipv6, se encuentran:

• Nuevo formato de encabezado: El encabezado IPv6 tiene un nuevo formato que está diseñado para reducir al mínimo la sobrecarga del encabezado. Esto se consigue al mover los campos que no son esenciales y los campos de opciones a encabezados de extensión que se colocan a continuación del encabezado IPv6. La simplificación del encabezado IPv6 permite un procesamiento más eficaz en los enrutadores intermedios. Los encabezados IPv4 y los encabezados IPv6 no son inter-operables y el protocolo IPv6 no es compatible con el protocolo IPv4. Un host o un enrutador debe utilizar simultáneamente una implementación de IPv4 e IPv6 para reconocer y procesar ambos formatos de encabezado. El nuevo encabezado IPv6 sólo tiene el doble de tamaño que el encabezado IPv4, a pesar de que las direcciones IPv6 son cuatro veces mayores que las direcciones IPv4.

• Espacio de direcciones más grande: IPv6 utiliza direcciones de origen y destino de 128 bits (16 bytes). Aunque con 128 bits se pueden proporcionar más de 3,4×1038 combinaciones posibles, el amplio espacio de direcciones de IPv6 se ha diseñado para permitir múltiples niveles de división en subredes y asignación de direcciones de la red troncal Internet a las subredes individuales de una organización.

• Infraestructura de direcciones y enrutamiento eficaz y jerárquica: Las direcciones globales de IPv6 que se utilizan en la parte IPv6 de Internet están diseñadas para crear una infraestructura eficaz, jerárquica y que se puede resumir y que tiene en cuenta la existencia de múltiples niveles de proveedores de servicios Internet. En la red Internet IPv6, los enrutadores de red troncal tienen tablas de enrutamiento mucho más pequeñas.

• Configuración de direcciones con y sin estado: Para simplificar la configuración de los hosts, IPv6 admite la configuración de direcciones con estado, como la configuración de direcciones con la presencia de un

AÑO 2006 8

Page 9: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

servidor DHCP, y la configuración de direcciones sin estado (configuración de direcciones sin la presencia de un servidor DHCP). Con la configuración de direcciones sin estado, los hosts de un vínculo se configuran automáticamente con direcciones IPv6 para el vínculo (direcciones locales del vínculo) y con direcciones derivadas de prefijos anunciados por los enrutadores locales. Incluso sin la presencia de un enrutador, los hosts del mismo vínculo se pueden configurar automáticamente con direcciones locales del vínculo y comunicarse sin necesidad de configuración manual.

• Seguridad integrada: La compatibilidad con IPSec es un requisito del conjunto de protocolos IPv6. Este requisito proporciona una solución basada en estándares para las necesidades de seguridad de red y aumenta la interoperabilidad entre diferentes implementaciones de IPv6.

• Mejora de la compatibilidad para la calidad de servicio (QoS): Los nuevos campos del encabezado IPv6 definen cómo se controla e identifica el tráfico. La identificación del tráfico, mediante un campo Flow Label (etiqueta de flujo) en el encabezado, permite que los enrutadores identifiquen y proporcionen un control especial de los paquetes que pertenecen a un flujo dado. Un flujo es un grupo de paquetes entre un origen y un destino. Dado que el tráfico está identificado en el encabezado IPv6, la compatibilidad con QoS se puede obtener de forma sencilla incluso si la carga del paquete está cifrada con IPSec.

• Nuevo protocolo para la interacción de nodos vecinos: El protocolo Descubrimiento de vecinos en IPv6 consiste en un conjunto de mensajes del Protocolo de mensajes de control de Internet para IPv6 (ICMPv6, Internet Control Message Protocol for IPv6) que administran la interacción de nodos vecinos (es decir, nodos que se encuentran en el mismo vínculo). El descubrimiento de vecinos reemplaza los mensajes de Protocolo de resolución de direcciones (ARP, Address Resolution Protocol)

• Capacidad de ampliación: IPv6 se puede ampliar con nuevas características al agregar encabezados de extensión a continuación del encabezado IPv6. A diferencia del encabezado IPv4, que sólo admite 40 bytes de opciones, el tamaño de los encabezados de extensión IPv6 sólo está limitado por el tamaño del paquete IPv6.

Implantación de IPv6

IPv6 no es realmente compatible con IPv4 pues utiliza un formato de encabezado diferente, sin embargo, con pequeñas modificaciones puede lograrse compatibilidad. No obstante la implementación del IPv6 implica modificaciones en computadoras, routers e incluso en las aplicaciones.

La implantación del nuevo protocolo se esta realizando en forma gradual mediante la creación de “redes islas” con IPv6. Para la interconexión de estas islas a través del backbone IPv4 se utiliza tunneling de Ipv6 a IPv4. La red experimental así formada se conoce como 6Bone y empezó a funcionar en 1996.

Existe una gran variedad de empresas y sitios Web que ofrecen aplicaciones listas para funcionar bajo el nuevo protocolo. Se espera que el IPv6

AÑO 2006 9

Page 10: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

reemplace gradualmente al IPv4, coexistiendo ambos algunos años. Una transición sin sobresaltos permitirá a proveedores y usuarios sacar partido de sus inversiones en los actuales servicios IPv4, al tiempo que preparan la migración completa al IPv6 a medida que vayan apareciendo nuevos dispositivos IPv6.

La IETF ha ideado una amplia gama de técnicas de transición e integración, que permite a los proveedores elegir los métodos que resulten más adecuados para ellos. En ultima instancia, muchas implantaciones IPv6 serán <<nativas>>, es decir, puramente IPv6, en lugar de ser islas de IPv6 conectadas por medio de Internet IPv4 existente.

Estructura del protocolo IPv6

La unidad de datos del protocolo IPv6 se conoce con el nombre de paquete y su estructura tiene la siguiente forma:

CabeceraIPv6

CabeceraOpcional 1

CabeceraOpcional 2

CabeceraOpcional 3 ...

Cabecera TCP+Datos

Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes: la cabecera y los datos.

cabecera IPv6

Cabecera de IPv6

La cabecera está en los primeros 40 bytes del paquete y contiene las direcciones de origen y destino (128 bits cada una), la versión de IP (4 bits), la clase de tráfico (8 bits, Prioridad del Paquete), etiqueta de flujo (20 bits, manejo de la Calidad de Servicio), longitud del campo de datos (16 bits), cabecera siguiente (8 bits), y límite de saltos (8 bits, Tiempo de Vida). Después viene el campo de datos, con los datos que transporta el paquete, que puede llegar a 64k de tamaño en el modo normal, o más con la opción "jumbo payload".

Campos relevantes:

• Versión: Es un campo de 4 bits que designa que el paquete es de IPv6 (0110)

Todo el software IP debe verificar este campo antes de procesar el datagrama, para ver si el formato coincide con las especificaciones y la versión esperada.

AÑO 2006 10

Page 11: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

• Clase de Tráfico: Este es un campo de 8 bits donde se puede dar especificar un identificador de diferenciación de tráfico. Actualmente varios grupos de la IETF están trabajando en la forma que mejor se pueda usar este campo. Uno de estos es DiffServ, el cual esta clasificando el trafico mas importante asignándole mayor prioridad. Similar al los bits de precedencia de IPv4.

• Etiqueta de flujo: Este campo de 20 bits es usado cuando se necesita un manejo especial de un paquete. Este contiene información que los enrutadores usan para asociar ciertos datagramas con un flujo y prioridad especifica. Por ejemplo se quiere establecer una videoconferencia, por lo tanto se fija un flujo que garantice un retardo mínimo entre el audio y el video. También un ISP podría contratar con sus clientes un flujo de datos específico, o distribuido de acuerdo a servicios o sitios que visita (QoS).

• Longitud de la carga útil: Es un entero de 16 bits usado para designar la longitud de la carga útil del datagrama IP (información), sin el encabezado base, la cual esta dada en octetos. Esto da 2^16 posibilidades, alrededor de 64000 octetos. Teniendo la posibilidad de transmitir paquetes tan grandes, en ciertas circunstancias puede significar un gran aumento en eficiencia. Cuando los paquetes son grandes, el numero de paquetes necesarios para enviar cierta información es menor, y cuando hay menos paquetes para enrutar, entonces el enrutador tiene mas tiempo para enrutar otros paquetes, o realizar otras tareas (manejo de cache, mantenimiento de tablas, etc). Los encabezados extendidos si se incluyen en la longitud de la carga útil.

• Siguiente cabecera: Este campo es designado para que los enrutadores sepan si hay mas encabezados consecuentes que deben ser analizados en el datagrama. Este campo de 8 bits permite 255 posibilidades, de las cuales actualmente se tienen definidas unas cuantas.

1. Hop-by-hop HeaderSon las propiedades que cada nodo por el que pase un paquete debe analizar.

2. Destination Options Header I

Son las opciones que el destino tiene para el manejo del paquete, este con el uso del encabezado hop by hop, puede denotar que el destino es el siguiente router.

3. Routing Header

AÑO 2006 11

Page 12: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Define una lista de nodos intermedios por el cual un paquete debe pasar para llegar a su destino.

4. Fragment Header

Es usado por el origen para enviar paquetes que son mas grandes que el MTU definido. Contrariamente a IPv4, IPv6 no permite fragmentar un paquete durante el transito. Para esto descubre en la ruta por medio de ICMPv6 y el Hop-by-hop header el MTU mínimo de la ruta. Entonces este encabezado se usa cuando se requiere mandar un paquete mas grande que el MTU descubierto.

5. Authentication Header

Permite garantizar que un paquete si pertenece al origen.

6. Encrypted Security Payload Header

Ahora que se puede garantizar que un paquete pertenece al origen, se debe garantizar que la carga útil pueda ser leída solo por el host destino. El encabezado de autenticación y este proveen lo que se conoce como IPsec.

7. Destination Options Header II

A diferencia del encabezado de destino I, este solo posee opciones para el destino, como las opciones de seguridad se encuentran antes, estas opciones se consideran seguras de extremo a extremo.

• Limite de saltos: Cumple una funcionalidad similar al TTL en IPv4. Especifica el numero de saltos que un paquete, a nivel de la capa de red, puede tener. Un limite de estos es de mucha importancia para que no se den ciclos infinitos cuando haya problemas de enrutamiento. Al igual que en IPv4 este campo es de 8 bits y es inicializado en 255, decrementandose en 1 cuando pasa por un enrutador.

• Dirección fuente: Es la dirección de la máquina que origina el paquete.

• Dirección destino: A diferencia de IPv4, esta no es necesariamente la dirección del destino, puede ser una dirección intermedia al destino, de acuerdo a los encabezados extendidos que se use (NEXT HEADER)

Direcciones

Las direcciones IPv6 son identificadores de 128 bits para interfaces y conjuntos de interfaces. Se asignan a interfaces y no a nodos. En IPv6 un nodo es

AÑO 2006 12

Page 13: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

cualquier dispositivo que implemente el protocolo IPv6, esto incluye a las computadoras y dispositivos de encaminamiento.

A una interface se le podrían asignar varias direcciones IPv6 de cualquier tipo. Dichas direcciones se clasifican en tres tipos.

Unicast: Identificador para una única interfaz. Un paquete enviado a una dirección unicast es entregado sólo a la interfaz identificada con dicha dirección. Es el equivalente a las direcciones IPv4 actuales.

Anycast: Identificador para un conjunto de interfaces (típicamente pertenecen a diferentes nodos). Un paquete enviado a una dirección anycast es entregado en una (cualquiera) de las interfaces identificadas con dicha dirección (la más próxima, de acuerdo a las medidas de distancia del protocolo de encaminado). Nos permite crear, por ejemplo, ámbitos de redundancia, de forma que varias máquinas puedan ocuparse del mismo tráfico según una secuencia determinada (por el routing), si la primera “cae”.

Multicast: Identificador para un conjunto de interfaces (por lo general pertenecientes a diferentes nodos). Un paquete enviado a una dirección multicast es entregado a todas las interfaces identificadas por dicha dirección. La misión de este tipo de paquetes es evidente: aplicaciones de retransmisión múltiple (broadcast).

Notación de direcciones

Diferente a IPv4 que usa 4 octetos separados por puntos en notación decimal, IPv6 al tener que denotar una dirección de 128bits usa 8 campos hexadecimales, de 16 bits cada uno. El uso de hexadecimales en IPv6 nos sirve para una notoria reducción en el tamaño de la dirección, ya que cada byte se puede denotar en 2 hexadecimales Por ejemplo una dirección en IPv6 podría verse así:

3FC2:43AB:3240:0000:85E2:0002:2900:00AC, se usan dos puntos (:) para la delimitación de campos.

A veces las direcciones se pueden tornar un poco confusas por ser tan largas, pero se pueden utilizar convenciones adicionales para su reducción. -Todos los ceros a la izquierda se pueden eliminar. -Si uno de los campos tiene solo ceros se puede obviar el campo dejándolo vació. -Si hay varios campos vacíos, se eliminan los dos puntos de tal modo que solo queden dos consecutivos.

3FFE:43AB:3240:0000:85E2:0002:2900:00AC pasaría a ser:3FFE:43AB:3240::85E2:2:2900:AC

3FFE:FE34:32AB:0000:0000:0000:0000:0001 podría expresarse como:

AÑO 2006 13

Page 14: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

3FFE:FE34:32AB::1

Básicamente la dirección Ipv6 se divide en dos partes: un prefijo de subred y un identificador de interface. Los primeros bits identifican el tipo de dirección, de manera análoga al Ipv4, es decir, que el prefijo nos permite conocer donde esta conectada una determinada interface (su ruta de encaminamiento).

Las direcciones siguen siendo asignadas por el proveedor, pero al cambiarde proveedor, sólo cambia el prefijo, y la red se “renumera” automáticamente(routers, sitios y nodos finales – dispositivos – servidores).

Las interfaces pueden tener múltiples direcciones. Las direcciones tienen ámbito (Global, Sitio, Enlace). Las direcciones, al estar compuestas por un prefijo y un identificador de interfaz, nos permiten separar “quién es” de “donde esta conectado” . Además, las direcciones tienen un período de vida (de validez).

Autoconfiguración:

La autoconfiguración es el conjunto de pasos por los cuales un host decide como autoconfigurar sus interfaces en IPv6. Este mecanismo es el que nos permite afirmar que IPv6 es “Plug & Play”.

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).

AÑO 2006 14

Page 15: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

El mecanismo de autoconfiguración “sin intervención” se emplea cuando noimporta la dirección exacta que se asigna a un host, sino tan sólo asegurarse quees 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. Para gestionar la expiración de los vínculos, una dirección pasa a través de dos fases diferentes mientras está asignada a una interfaz. Inicialmente, una dirección es “preferred” (preferida), lo que significa que su uso es arbitrario y no está restringido. Posteriormente, la dirección es “deprecated” (desaprobada), en anticipación a que el vínculo con su interfaz actual va a ser anulado. Mientras esta en estado “desaprobado”, su uso es desaconsejado, aunque no prohibido. Cualquier nueva comunicación (por ejemplo, una nueva conexión TCP), debe usar una dirección “preferida”, siempre que sea posible. Una dirección “desaprobada” debería ser usada tan solo por aquellas aplicaciones que ya la venían utilizando y a las que les es muy difícil cambiar a otra dirección sin interrupción del servicio.

Para asegurarse de que todas las direcciones configuradas son únicas, en un determinado enlace, los nodos ejecutan un algoritmo de detección de direcciones duplicadas, antes de asignarlas a una interfaz. Este algoritmo es ejecutado para todas las direcciones, independientemente de que hayan sido obtenidas mediante autoconfiguración stateless o stateful.

La autoconfiguración esta diseñada para hosts, no para routers, aunque ello no implica que parte de la configuración de los routers también pueda ser realizada automáticamente (generación de direcciones de enlace local). Además, los routers también tienen que “aprobar” el algoritmo de detección de direcciones duplicadas.

Reservas de espacio de direccionamiento en IPv6

A diferencia de las asignaciones de espacio de direccionamiento que se hicieron en IPv4, en IPv6, se ha reservado, que no “asignado”, algo más del 15%, tanto para permitir una fácil transición (caso del protocolo IPX), como para mecanismos requeridos por el propio protocolo.

Estado Prefijo (en binario) Fracción del Espacio

Reservado 0000 0000 1/256

No Asignado 0000 0001 1/256

Reservado para NSAP 0000 001 1/128Reservado para IPX 0000 010 1/128

AÑO 2006 15

Page 16: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

No asignado 0000 011 1/128No asignado 0000 1 1/32No asignado 0001 1/16Direcciones Unicast Globales Agregables 001 1/8

No asignado 010 1/8No asignado 011 1/8No asignado 100 1/8No asignado 101 1/8No asignado 110 1/8No asignado 1110 1/16No asignado 11110 1/32No asignado 1111 10 1/64No asignado 1111 110 1/128No asignado 1111 1110 0 1/512Direcciones Unicast Locales De Enlace 1111 1110 10 1/1024

Direcciones Unicast Locales De Sitio 1111 1110 10 1/1024

Direcciones Multicast 1111 1111 1/256

De esta forma se permite la asignación directa de direcciones de agregación, direcciones locales, y direcciones multicast, con reservas para OSI NSAP e IPX. El 85% restante queda reservado para uso futuro.

Podemos distinguir las direcciones multicast de las unicast por el valor del octeto de mayor orden de la dirección (FF, o 11111111 en binario, indica multi-cast). En cambio, en el caso de las anycast, no hay ninguna diferencia, sintáctica mente hablando, y por tanto, son tomadas del espacio de direcciones unicast.

Direcciones unicast locales

Las direcciones unicast, son agregables con máscaras de bits contiguos, similares al caso de IPv4, con CIDR ( Class-less Interdomain Routing). Como hemos visto, hay varias formas de asignación de direcciones unicast, y otras pueden ser definidas en el futuro.

Los nodos IPv6 pueden no tener ningún conocimiento o mínimo de la estructura interna de las direcciones IPv6, dependiendo de su misión en la red (por ejemplo, host frente a router). Pero como mínimo, un nodo debe considerar que las direcciones unicast (incluyendo la propia), no tienen estructura:

128 bitsDirección del nodo

AÑO 2006 16

Page 17: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Un host algo más sofisticado, conocería el prefijo de la subred del enlace al que esta conectado:

n bits 128-n bitsPrefijo de subred identificador de interfaz

Dispositivos más sofisticados pueden tener un conocimiento más amplio de la jerarquía de la red, sus límites, etc., en ocasiones dependiendo de la posición misma que el dispositivo o host/router, ocupa en la propia red.

El “identificador de interfaz” se emplea, por tanto, para identificar interfaces en un enlace, y deben de ser únicos en dicho enlace.

En muchos casos también serán únicos en un ámbito más amplio. Por lo general, el identificador de interfaz coincidirá con la dirección de la capa de enlace de dicha interfaz. El mismo identificador de interfaz puede ser empleado en múltiples interfaces del mismo nodo, sin afectar a su exclusividad global en el ámbito IPv6.

Se han definido dos tipos de direcciones unicast de uso local: Local de Enlace (Link-Local) y Local de Sitio (Site-Local).Las direcciones locales de enlace han sido diseñadas para direccionar un único enlace para propósitos de auto-configuración (mediante identificadores de interfaz), descubrimiento del vecindario, o situaciones en las que no hay routers.

Por tanto, los encaminadores no pueden retransmitir ningún paquete con direcciones fuente o destino que sean locales de enlace (su ámbito esta limitado a la red local). Tienen el siguiente formato:

10 bits 54 bits 64 bits1111111010 0 identificador de interfaz

Se trata de direcciones FE80::<ID de interfaz>/10.

Las direcciones locales de sitio permiten direccionar dentro de un “sitio” local u organización, sin la necesidad de un prefijo global.

Se configuran mediante un identificador de subred, de 16 bits. Los encaminadores no deben de retransmitir fuera del sitio ningún paquete cuya dirección fuente o destino sea “local de sitio” (su ámbito esta limitado a la red local o de la organización).

10 bits 38 bits 16 bits 64 bits1111111010 0 ID de subred identificador de

interfaz

Se trata de direcciones FEC0::<ID de subred>:<ID de interfaz>/10.

AÑO 2006 17

Page 18: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Direcciones anycast (RFC2526)

Tal y como hemos indicado antes, las direcciones anycast tienen el mismo rango de direcciones que las unicast.

Cuando una dirección unicast es asignada a más de una interfaz, convirtiéndose en una dirección anycast, los nodos a los que dicha dirección ha sido asignada, deben ser explícitamente configurados para que reconozcan que se trata de una dirección anycast.

Existe una dirección anycast, requerida para cada subred, que se denomina “dirección anycast del router de la subred” (subnet-router anycast address). Su sintaxis es equivalente al prefijo que especifica el enlace correspondiente de la dirección unicast, siendo el indicador de interfaz igual a cero:

n bits 128-n bitsPrefijo de subred 00000000000000000000

Todos los routers han de soportar esta dirección para las subredes a las que están conectados. Los paquetes enviados a la “dirección anycast del router de la subred”, serán enviados a un router de la subred.

Una aplicación evidente de esta característica, además de la tolerancia a fallos, es la movilidad. Imaginemos nodos que necesitan comunicarse con un router entre el conjunto de los disponibles en su subred.

Dentro de cada subred, los 128 valores superiores de identificadores de interfaz están reservados para su asignación como direcciones anycast de la subred.

La construcción de una dirección reservada de anycast de subred depende del tipo de direcciones IPv6 usadas dentro de la subred.

Las direcciones cuyos tres primeros bits (prefijo de formato) tienen valores entre 001 y 111 (excepto las de multicast, 1111 1111), indican con el bit “universal/local” igual a cero, que el identificador de interfaz tiene 64 bits, y por tanto no es globalmente único (es local). En este caso, las direcciones reservadas anycast de subred se construyen del siguiente modo:

64 bits 57 bits 7 bitsPrefijo de subred 1111110111 ...

111ID anycast

Identificador de interfaz

En el resto de los casos, el identificador de interfaz puede tener una longitud diferente de 64 bits, por lo que la construcción se realiza según el siguiente esquema:

n bits 121-n bits 7 bitsPrefijo de subred 1111111 ...

1111111ID anycast

AÑO 2006 18

Page 19: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Identificador de interfaz

Direcciones multicast (RFC2375)

Una dirección multicast en IPv6, puede definirse como un identificador para un grupo de nodos. Un nodo puede pertenecer a uno o varios grupos multicast.

Las direcciones multicast tienen el siguiente formato:

8 4 4 112 bits11111111 000T ámbito identificador de Grupo

El bit “T” indica, si su valor es cero, una dirección multicast permanente, asignada únicamente por la autoridad de numeración global de Internet. En caso contrario, si su valor es uno, se trata de direcciones multicast temporales. Los 4 bits que le preceden, que por el momento están fijados a cero, están reservados para futuras actualizaciones. Los bits “ámbito” tienen los siguientes significados:

0 Reservado1 Ámbito Local de Nodo2 Ámbito Local de Enlace3 No asignado4 No asignado5 Ámbito Local de Sitio6 No asignado7 No asignado8 Ámbito Local de Organización9 No asignadoA No asignadoB No asignadoC No asignadoD No asignadoE Ambito GlobalF Reservado

El “Identificador de Grupo”, identifica, como cabe esperar, el grupo de multicast concreto al que nos referimos, bien sea permanente o temporal, dentro de un determinado ámbito.

Por ejemplo, si asignamos una dirección multicast permanente, con el identificador de grupo 101 (hexadecimal), al grupo de los servidores de tiempo (NTS), entonces: FF01::101 significa todos los NTS en el mismo nodo que el paquete origen

AÑO 2006 19

Page 20: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

FF02::101 significa todos los NTS en el mismo enlace que el paquete origen

FF05::101 significa todos los NTS en el mismo sitio que el paquete origen

FF0E::101 significa todos los NTS en Internet

Las direcciones multicast no-permanentes, sólo tienen sentido en su propio ámbito. Por ejemplo, un grupo identificado por la dirección temporal multicast local de sitio FF15::101, no tiene ninguna relación con un grupo usando la misma dirección en otro sitio, ni con otro grupo temporal que use el mismo identificador de grupo (en otro ámbito), ni con un grupo permanente con el mismo identificador de grupo.

Las direcciones multicast no deben ser usadas como dirección fuente en un paquete IPv6, ni aparecer en ninguna cabecera de encaminado.

Las principales direcciones multicast reservadas son las incluidas en el rango FF0x:0:0:0:0:0:0:0.

Algunos ejemplos útiles de direcciones multicast, según su ámbito, serían:

FF01:0:0:0:0:0:0:1 – todos los nodos (ámbito local)

FF02:0:0:0:0:0:0:1 – todos los nodos (ámbito de enlace)

FF01:0:0:0:0:0:0:2 – todos los routers (ámbito local)

FF02:0:0:0:0:0:0:2 – todos los routers (ámbito de enlace)

FF05:0:0:0:0:0:0:2 – todos los routers (ámbito de sitio)

La dirección FF02:0:0:0:0:1:FFxx:xxxx, denominada “Solicited-Node Address”, o dirección de nodo solicitada, permite calcular la dirección multicast a partir de la unicast o anycast de un determinado nodo. Para ello, se sustituyen los 24 bits de menor peso (“x”) por los mismos bits de la dirección original.

Así, la dirección 4037::01:800:200E:8C6C se convertiría en FF02::1:FF0E:8C6C.

Cada nodo debe de calcular y unirse a todas las direcciones multicast que le corresponden para cada dirección unicast y anycast que tiene asignada.

Direcciones Requeridas para cualquier nodo

Todos los nodos, en el proceso de identificación, al unirse a la red, deben de reconocer como mínimo, las siguientes direcciones:

AÑO 2006 20

Page 21: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Sus direcciones locales de enlace para cada interfaz:

• Las direcciones unicast asignadas• La dirección de loopback• Las direcciones multicast de todos los nodos• Las direcciones multicast solicitadas para cada dirección unicast o anycast

asignadas• Las direcciones multicast de todos los grupos a los que dicho host

pertenece

Además, en el caso de los routers, tienen que reconocer también:

• La dirección anycast del router de la subnet, para las interfaces en lasque esta configurado para actuar como router

• Todas las direcciones anycast con las que el router ha sido configurado• Las direcciones multicast de todos los routers• Las direcciones multicast de todos los grupos a los que el router pertenece

Además, todos los dispositivos con IPv6, deben de tener, predefinidos, los prefijos siguientes:

• Dirección no especificada• Dirección de loopback• Prefijo de multicast (FF)• Prefijos de uso local (local de enlace y local de sitio)• Direcciones multicast predefinidas• Prefijos compatibles IPv4

Se debe de asumir que todas las demás direcciones son unicast a no ser que sean específicamente configuradas (por ejemplo las direcciones anycast).

Direcciones unicast globales agregables (RFC2374)

Dado que uno de los problemas que IPv6 resuelve es la mejor organización jerárquica del routing en las redes públicas (globales), es indispensable el concepto de direccionamiento “agregable”.

En la actualidad ya se emplea este tipo de direcciones, basadas en la agregación por parte de los proveedores del troncal Internet, y los mecanismos adoptados para IPv6, permiten su continuidad. Pero además, se incorpora un mecanismo de agregación basado en “intercambios”.

La combinación de ambos es la que permite un encaminamiento mucho más eficiente, dando dos opciones de conectividad a unas u otras entidades de agregación.Se trata de una organización basada en tres niveles:

AÑO 2006 21

Page 22: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

• Topología Pública: conjunto de proveedores e “intercambiadores” que proporcionan servicios públicos de tránsito Internet.

• Topología de Sitio: redes de organizaciones que no proporcionan servicios públicos de tránsito a nodos fuera de su propio “sitio”.

• Identificador de Interfaz: identifican interfaces de enlaces.

En la figura adjunta, el formato de direcciones agregables ha sido diseñado para soportar proveedores de larga distancia (identificados como Proveedor 1-4), intercambiadores (Intercambiador 1 y 2), proveedores de niveles inferiores (podrían ser ISP’s, identificados como Proveedor 5 y 6), y Clientes (Cliente A-F).

A diferencia de lo que ocurre actualmente, los intercambiadores también proporcionarán direcciones públicas IPv6. Las organizaciones conectadas a dichos intercambiadores también recibirán servicios de conectividad directos, indirectamente a través del intercambiador, de uno o varios proveedores de larga distancia.

De esta forma, su direccionamiento es independiente de los proveedores de tráfico de larga distancia, y pueden, por tanto, cambiar de proveedor sin necesidad de renumerar su organización. Este es uno de los objetivos de IPv6.

AÑO 2006 22

Page 23: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

º

Además, una organización puede estar suscrita a múltiples proveedores (multi-homing o “multi-localización”), a través de un intercambiador, sin necesidad de tener prefijos de direcciones de cada uno de los proveedores.

Estructura de direcciones unicast globales agregables

El formato de las direcciones unicast globales agregables es el siguiente:

3 13 8 24 16 64 bitsFP TLA

IDRes. NLA

IDSLAID

Interfaz ID

Topología Publica --> Topología De Sitio Indentificador De

AÑO 2006

Prov. 1 Prov. 3

Intercambiador 1 Intercambiador 2

Prov. 2 Prov. 4

Clie.A

Clie. B

Prov.5

Prov.6

Clie. C

Clie. D Clie.

EClie.

F

23

Page 24: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Interfaz

Donde:

FP Prefijo de Formato (001) - Format Prefix

TLA ID identificador de Agregación de Nivel Superior - Top-Level Aggregation Identifier

Res. Reservado para uso futuro

NLA ID identificador de Agregación de Siguiente Nivel - Next-Level Aggregation Identifier

SLA ID identificador de Agregación de Nivel de Sitio - Site-Level Aggregation Identifier

Interfaz ID identificador de Interfaz

El campo Reservado permitirá, en el futuro, ampliaciones “organizadas” del protocolo, por ejemplo ampliar el número de bits de los campos TLA y NLA. Por el momento contiene ceros.

Identificador de Agregación de Nivel Superior

Se trata del nivel superior en la estructura jerárquica de enrutado.Los routers situados en este nivel tienen, en la tabla de encaminado, una

entrada para cada TLA ID activo, y probablemente entradas adicionales relativas al propio TLA ID donde están físicamente situados.

Podrían tener otras entradas, para su optimización, dependiendo de su topología, pero siempre pensando en que se minimice la tabla.

Esta estructura de direccionamiento permite 8.192 (213) identificadores deTLA. Se prevé su crecimiento haciendo que este campo crezca hacia la derecha en el espacio reservado para el futuro, o usando este mismo formato/estructura para prefijos de formato (FP) adicionales.

Identificador de Agregación de Siguiente Nivel

Es empleado por organizaciones a las que se ha asignado un TLA, para crear una estructura jerárquica de direccionamiento, acorde con su propia red, y para identificar los “sitios” u organizaciones que de ella dependen.

Pueden reservar los bits superiores para la diferenciación de la estructura de su red, en función a sus propias necesidades.

n 24-n bits 16 64 bits

AÑO 2006 24

Page 25: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

NLA1 Site ID SLA ID Interfaz ID

Dado que cada organización que recibe un TLA dispone de 24 bits de espacio NLA, permite proporcionar servicio aproximadamente al número total de direcciones IPv4 soportadas actualmente.

Las organizaciones que reciben un TLA pueden soportar varios NLA en su propio espacio de direccionamiento (Site ID). Esto permite que sirvan tanto a clientes directos (suscriptores) como a otras organizaciones proveedoras de servicios públicos de tránsito. Y así sucesivamente, como se muestra en la siguiente figura:

n 24-n bits 16 64 bitsNLA1 Site ID SLA

IDInterfaz ID

m 24-n-m bits 16 64 bitsNLA2 Site ID SLA

IDInterfaz ID

O 24-n-m-o bits

16 64 bits

NLA 3 Site ID SLA ID

Interfaz ID

El diseño del espacio NLA de cada organización es libre para cada TLA asignado, y así sucesivamente con los niveles inferiores.

Sin embargo, se recomienda seguir los procedimientos del RFC2050.En cualquier caso es fundamental apreciar el balance entre eficacia de

encaminado agregable y flexibilidad. Las estructuras más jerárquicas permiten una mejor agregación, y por tanto reducen las tablas de encaminado. Por el contrario, asignaciones más planas del espacio NLA proporcionan mejor flexibilidad en la conexión (crecimientos no previstos en un determinado espacio), resultando en tablas de encaminado mayores, y por tanto menos eficaces.

Identificador de Agregación de Nivel de Sitio

El SLA es usado por organizaciones “finales” para crear su propia estructura jerárquica de direcciones e identificar sus subredes.

Es equivalente al concepto de subred en IPv4, con la muy apreciable diferencia de que cada corporación tiene un mayor número de subredes (16 bits proporcionan capacidad para 65.535).

Del mismo modo que en el caso del NLA, se puede escoger entre una estructura “plana”, o crear varios niveles, según la figura adjunta:

n 16-n bits 64 bits

AÑO 2006 25

Page 26: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

SLA1 Subred Interfaz IDm 16-n-m bits 64 bitsSLA2 Subred Interfaz ID

Una gran compañía podría necesitar varios identificadores SLA. Como es lógico, cada caso dependerá de cómo están conectadas sus diversas delegaciones.

Formato para la representación en URL’s (RFC2732)

Cuando navegamos, continuamente aludimos a URL, en muchas ocasiones sin conocer el significado precios de esta abreviatura.

La especificación original (RFC2396), que data del año 1.988, nos dice que Uniform Resource Locator (Localizador de Recurso Uniforme), es un medio simple y extensible para identificar un recurso a través de su localización en la red.

Una vez aclarado esto, y de la misma forma que en ocasiones usamos direcciones en formato IPv4 para escribir un URL, se han descrito unas normas para realizar la representación literal de direcciones IPv6 cuando se usan herramientas de navegación WWW.

El motivo por el que ha sido preciso realizar esta definición es bien simple.Con la anterior especificación no estaba permitido emplear el carácter “:” en

una dirección, sino como separador de “puerto”. Por tanto, si se desea facilitar operaciones tipo “cortar y pegar” (cut and paste), para trasladar direcciones entre diferentes aplicaciones, de forma rápida, era preciso buscar una solución que evitase la edición manual de las direcciones IPv6.

La solución es bien sencilla: el empleo de los corchetes (“[”,“]”) para encerrar la dirección IPv6, dentro de la estructura habitual del URL.

AÑO 2006 26

Page 27: SISTEMAS DISTRIBUIDOS “El protocolo IPv6” · PDF file“El protocolo IPv6 ... más pequeñas, resulta conveniente dividir la red en subredes. Dentro de cada subred, la primera

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EL PROTOCOLO IPv6

Bibliografía:

[1] Christian Huitema "IPV6 The new Internet Protocol". Prentice Hall 1998

[2]William Stallings "Comunicaciones y Redes de Computadoras" .Prentice Hall 2000

[3] A.S Tanenmaum "Redes de Ordenadores" Prentice Hall, 3ra Edición 1996

[4] IETF : http://www.ietf.org/ (RFC Pages) :

RFC791, RFC1752, RFC2215, RFC2373, RFC2460, RFC2462, RFC2474, RFC2475, RFC2481, RFC2597, RFC3168, RFC3260, RFC3290

[5] 6bone; http://www.6bonet.net

[6]The 6Net Project: http://www.6net.org

[7] The Euro6IX Project: http://www.euro6ix.org

[8] The IPv6 Forum The new Internet (http://www.ipv6forum.com/)

[9] Coulouris, G.; Dollimore , J; Kindberg, T. Sistemas Distribuidos, Concepto y Diseño, Tercera Edicion.

AÑO 2006 27