Análisis Del Protocolo Ipv6

Universidad Tcnica del Norte Anlisis del protocolo IPv6 su Evolucion y Aplicabilidad

Silvia Duque, David Vallejo i

TESIS DE GRADO

ANLISIS DEL PROTOCOLO IPv6

SU EVOLUCION Y APLICABILIDAD


Silvia Duque, David Vallejo ii

AGRADECIMIENTO

El ms profundo agradecimiento a todas las personas que

han colaborado de una u otra forma para la culminacin de este

trabajo de tesis de grado, que pone fin a un largo camino de

estudio y sacrificio en pos de obtener una carrera profesional.

De manera especial a nuestro Director de tesis, Ing.

Rodrigo Naranjo G. quien con su valioso conocimiento nos ha

guiado en la realizacin del presente trabajo.

No podemos dejar de mencionar a los Docentes de la

Universidad Tcnica del Norte que nos impartieron sus

conocimientos con dedicacin y profesionalismo.


Silvia Duque, David Vallejo iii

DEDICATORIA

Dedicamos todo nuestro esfuerzo, sacrificio y esmero

puesto en este trabajo a nuestros padres, apoyo

fundamental en todos los aspectos de nuestra vida,

quienes con su ejemplo, sacrificio, trabajo y amor nos han

sabido brindar las mejores condiciones para culminar

todas nuestras metas y objetivos, una de ellas la obtencin

de un titulo profesional, que hoy lo vemos realizado.

Silvia L. Duque C. David N. Vallejo B.


Silvia Duque, David Vallejo iv

INTRODUCCION

IPv6 ha sido el nombre con el que se ha bautizado a la nueva versin del

protocolo Internet (IP). Se trata de la definicin de un nuevo protocolo de red

destinado a sustituir a la actual versin IP, la cuatro.

Por qu se necesita un nuevo protocolo de red?. La respuesta es muy simple.

Cuando IPv4 fue estandarizado, hace unos quince aos, nadie poda imaginar que se

convertira en lo que es hoy: una arquitectura de amplitud mundial, con un nmero

de usuarios superior al centenar de millones y que crece de forma exponencial.

Aquella primera "Internet" fundada, sobre todo, con fines experimentales, cientfico-

tcnicos y, por supuesto, con objetivos militares, no se parece en nada a la actual.

El presente trabajo describe desde un punto de vista tcnico el nuevo

protocolo IPv6, desarrollado por IETF. IPv6 se puede instalar como una

actualizacin de software en las mquinas y es capaz de trabajar con el actual

protocolo IPv4. Se prev que se empiece a desplegar de una manera gradual, puesto

que hay que mantener todas las infraestructuras que actualmente funcionan con

IPv4.

Esta nueva versin del Internet Protocol sustituir progresivamente a IPv4, ya

que brinda mejores caractersticas, entre las que destacan: espacio de direcciones

prcticamente infinito, posibilidad de autoconfiguracin de hosts, eficaz soporte

para seguridad, computacin movil, calidad de servicio, transporte de trfico

multimedia en tiempo real y aplicaciones anycast y multicast, posibilidad de

transicin gradual de IPv4 a IPv6, etc.

IPv6 representa el fruto de muchas propuestas del IETF y de grupos de

trabajo centrados en desarrollar un IPng (IP next gene ration) que resuelva el

eminente problema de falta de direcciones, y mejore las caractersticas del protocolo

actual.


Silvia Duque, David Vallejo v

INDICE

Portada i

Agradecimiento ii

Dedicatoria iii

Introduccin iv

Indice v

CAPITULO 1

Conceptos Iniciales 1

1.1 Descripcin de IPv4 2

1.2 Breve Historia de TCP/IP e Internet 3

1.3 Organizacin de Internet 4

1.4 Modelo de Referencia OSI frente a TCP/IP 6

1.4.1 El Protocolo Internet (Internet Protocol - IP) 8

1.4.2 Direccionamiento IP 10

1.4.3 Direcciones de red y de difusin 12

1.4.4 Resumen de reglas especiales de direccionamiento 13

1.4.5 Protocolos de resolucin de direcciones 14

1.4.6 Mensajes de error y control en IP (ICMP) 17

1.4.7 Sistema de Nombre de Dominio (DNS) 19

1.5 Problemas con IPv4 20

1.6 IPv4 versus IPv6. Porque cambiar a IPv6? 22

1.7 Historia del IPv6 26

1.7.1 Desarrollo de una nueva versin del IP 27

1.7.2 Nombre del prximo IP 29


Silvia Duque, David Vallejo vi

CAPITULO II

EL PROTOCOLO IPV6 30

2.1 Introduccin a IPv6 31

2.2 Caractersticas de IPv6 32

2.2.1 Mayor espacio para direccionamiento 32

2.2.2 Simplificacin de la cabecera 33

2.2.3 Cabeceras de extensin 33

2.2.4 Mejor soporte para calidad de servicio 33

2.2.5 Mayor seguridad en el protocolo 33

2.2.6 Direccionamiento jerrquico y enrutamiento eficientes 33

2.3 Notacin IPv6 34

2.3.1 Representacin de direcciones IPv6 en texto 34

2.3.2 Compresin de ceros 34

2.3.3 Prefijo 35

2.4 Tipos de direcciones IPv6 37

2.4.1 Unicast 37

2.4.1.1 La direccin no especificada 37

2.4.1.2 La direccin loopback 37

2.4.1.3 Direcciones IPv6 con direcciones IPv4 38

2.4.1.4 Direcciones Unicast Globales Agregables 38

2.4.1.5 Direcciones Unicast de uso local 39

2.4.1.6 Identificador de Interfase 40

2.4.2 Anycast 41

2.4.3 Multicast 42

2.4.3.1 Direcciones Multicast Predefinidas 43

2.5 Datagrama IPv6 45

2.5.1 Forma General de un datagrama IPv6 45

2.5.2 Formato del encabezado base del IPv6 45


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2.6 DNS para IPv6 47

2.6.1 Registro de recursos (AAAA) 47

2.6.2 Dominio IP6.INT 48

2.7 Principales protocolos en IPv6 48

2.7.1 Protocolo ICMPv6 48

2.7.2 Neighbor Discovery - El ARP de IPv6 51

2.7.3 Protocolo DHCPv6 54

2.7.4 Protocolo RIPng 57

2.7.5 Protocolo OSPFv6 60

2.8 Seguridades 62

2.8.1 Seguridad en IPv6 63

2.9 Organismos administradores, polticas de distribucin y asignacin de direcciones IPv6. 567

2.9.1 Definiciones 69

2.9.2 Registro deInternet (IR) 70

2.9.3 Registro Regional de Internet (RIR) 70

2.9.4 Registro Nacional de Internet (NIR) 70

2.9.5 Registro Local de Internet (LIR) 70

2.9.6 Adjudicar 70

2.9.7 Asignar 71

2.9.8 Utilizacin 71

2.9.9 HD-Ratio 71

2.9.10 Usuario final 71

2.9.11 Objetivos de la administracin del espacio de direcciones IPv6 72

2.9.12 Principios de la poltica IPv6 74

2.9.12.1 Espacio de direcciones no debe ser considerado propietario 74

2.9.12.2 Rutabilidad no garantizada 75

2.9.12.3 Adjudicacin Mnima 75

2.9.12.4 Consideraciones de la infraestructura de IPv4 75

2.9.13 Polticas para adjudicaciones y asignaciones 75

2.9.13.1 Criterio de adjudicacin inicial 75


Silvia Duque, David Vallejo viii

2.9.13.2 Tamao de adjudicacin inicial 75

2.9.13.3 Adjudicacin subsiguiente 76

2.9.13.4 Adjudicacin de LIR a ISP 76

2.9.14 Asignacin 77

2.9.15 Registracin 78

2.9.16 Reverse lookup 78

2.9.17 Poseedores de IPv6 ya existentes 78

CAPITULO III

Mecanismos de Transicin de Ipv4 a IPv6 79

3.1 Introduccin 80

3.2 DSTM 82

3.2.1 Funcionamiento de DSTM 83

3.2.2 Comunicacin Bidireccional 84

3.3 Tneles 84

3.3.1 6to4 84

3.3.1.1 Direccin 6to4 86

3.3.1.2 Seleccin de direccin 87

3.3.1.3 Encapsulacin 6to4 87

3.3.1.4 Tipos de comunicacin 87

3.3.2 6over4 89

3.3.2.1 Direccin 6over4 90

3.3.2.2 MTU 91

3.3.2.3 Encapsulacin 6over4 92

3.3.3 Tunnel Broker 92

3.3.3.1 Tipos de tneles 93

3.3.3.2 Descripcin de TB 93


Silvia Duque, David Vallejo ix

3.3.3.3 Funcionamiento de TB 93

3.3.3.4 Mantenimiento de los tneles 96

3.4 Traductores 97

3.4.1 SIIT 97

3.4.1.1 Traduccin de IPv4 a IPv6 98

3.4.1.2 Traduccin de cabeceras IPv4 a cabeceras IPv6 99

3.4.1.3 Traduccin de IPv6 a IPv4 101

3.4.1.4 Traduccin de cabeceras IPv6 a cabeceras IPv4 101

3.4.2 NAT-PT 103

3.4.2.1 NAT-PT Tradicional 103

3.4.2.1.1 NAT-PT Bsico 103

3.4.2.1.2 NAT-PT 105

3.4.2.2 NAT-PT Bidireccional 106

3.4.2.2.1 Sesiones al interior del dominio (IPv4 IPv6) 106

3.4.2.2.2 Sesiones al exterior del dominio (IPv6 IPv4) 107

3.4.2.3 Traduccin de Protocolo 108

3.4.3 BIS 109

3.4.3.1 Componentes de BIS 109

3.4.3.1.1 Resolvedor de Extensin de Nombres 110

3.4.3.1.2 Mapeador de direcciones 110

3.4.3.1.3 Traductor 111

3.4.3.2 Comunicacin en BIS 111

3.4.3.2.1 Comunicacin iniciada por host Dual Stack 111

3.4.3.2.2 Comunicacin iniciada por host IPv6 112

CAPITULO IV Implementacin de una isla ipv6 y conexin con el 6bone 113

4.1 Introduccin 114

4.2 Implementacin de una isla IPv6 de prueba 115


Silvia Duque, David Vallejo x

4.2.1 Subred simple con direcciones link-local 116

4.2.2 Trfico IPv6 entre nodos de diferentes subnets en una red IPv6 120

4. 2.3 Trfico IPv6 entre nodos de diferentes subnets en una red IPv4 123

4.2.4 Trfico IPv6 entre nodos de diferentes sitios a travs del Internet (6to4) 125

4.2.5 Conexin al 6bone 128

4.3 Configuracin de la isla IPv6 130

4.3.1 Diseo de la red 130

4.3.2 Prueba de funcionamiento de la isla IPv6 132

4.3.3 Modelado orientado a objetos de la Isla IPv6 133

COMPROBACION DE HIPOTESIS 135

CONCLUSIONES 136

RECOMENDACIONES 148

TEMAS DE TESIS SUGERIDOS 155

BIBLIOGRAFIA 157

REFERENCIAS 160

GLOSARIO 162

ANEXOS 167

Anexo 1

Lista de tunnel brokers 168

Anexo 2

Lista de enrutadores 6to4 relay 169

Anexo 3

Conexin al 6bone 171


Silvia Duque, David Vallejo xi

Anexo 4

Pruebas de conectividad de la Isla IPv6 178

Anexo 5

Metodologa para la migracin IPv4 a IPv6 del backbone de la Universidad Tcnica del Norte 183

Anexo 6

Instalacion de Ipv6 en plataformas Linux 197

Anexo 7

Referencias RFCs 205

Anexo 8

Anteproyecto de tesis 209


Silvia Duque, David Vallejo 1

CAPITULO I

CONCEPTOS INICIALES

1.1 Descripcin de IPv4

1.2 Breve Historia de TCP/IP e Internet

1.3 Organizacin de Internet

1.4 Modelo de Referencia OSI frente a TCP/IP

1.5 Problemas con IPv4

1.6 IPv4 versus IPv6. Porque cambiar a IPv6?

1.7 Historia del IPv6



1.1 Descripcin de IPv4

La base de Internet ha sido el protocolo IP, es este protocolo el que le ha permitido crecer

tanto en tamao como en aplicaciones manejadas, fue creado como un estndar de facto por

gente que usa Internet, pero se adapta al modelo OSI. Permite comunicar cualquier sistema

con otro con gran facilidad, en esto ha residido su enorme xito. [WWW021]

Su espacio de direcciones resulto insuficiente, debido al crecimiento de Internet y al

nmero cada vez mayor de elementos activos con direccin IP conectados a la red.

e

Fig 1.1 Comunicacin de diferentes sistemas en Internet

HOST A HOST B

Mensajes

Paquetes

Datagramas Datagramas

Red Tipo X Red Tipo Y

APLICACION

APLICACION

T RANSPORTE TCP

Interfaz De Red Ejem: IEEE 802.5

TRANSPORTE TCP

INTERNET IP

INTERNET IP

Interfaz De Red Ejem: X.25

RED1

RED1

INTERNET

Interfaz De Red



1.2 Breve Historia de TCP/IP e Internet

EEUU estaba buscando una forma de mantener las comunicaciones vitales del pas en el

posible caso de una Guerra Nuclear. Este hecho marc profundamente su evolucin, ya que

an ahora los rasgos fundamentales del proyecto se hallan presentes en lo que hoy

conocemos como Internet. [WWW018]

No deba haber una autoridad central, y deba operar en situaciones difciles. Cada

mquina conectada debera tener el mismo status y la misma capacidad para mandar y

recibir informacin.

El envo de los datos debera descansar en un mecanismo que pudiera manejar la

destruccin parcial de la Red. Se decidi entonces que los mensajes deberan de dividirse

en pequeas porciones de informacin o paquetes, los cuales contendran la direccin de

destino pero sin especificar una ruta especfica para su arribo; por el contrario, cada paquete

buscara la manera de llegar al destinatario por las rutas disponibles y el destinatario

reensamblara los paquetes individuales para reconstruir el mensaje original. La ruta que

siguieran los paquetes no era importante; lo importante era que llegaran a su destino.

Trayectoria interrumpida

Paquetes

Rutas de la red

Fig 1. 2 Rutas alternativas en Internet



Se buscaba:

Protocolos comunes. Que puedan especificarse cualquier red para simplificar los procesos

Interoperabilidad. Que equipos de diversos fabricantes puedan funcionar juntos

Comunicaciones slidas. Una norma fiable y de alto rendimiento

Facilidad de reconfiguracin. Facilidad de reconfigurar, y aadir o eliminar computadoras

sin interrumpir las comunicaciones.

TCP/IP no pertenece a nadie porque se desarrollo en pblico, adquiri gran popularidad

cuando se incorpor a la versin 4.2 del UNIX de BSD (Berkley Standard Distribution).

La descentralizacin de ARPANET y la disponibilidad sin costo de programas basados en

TCP/IP permiti que ya en 1977, otro tipo de redes no necesariamente vinculadas al

proyecto original, empezaran a conectarse.

En 1983, el segmento militar de ARPANET se separa y forma su propia red que se conoci

como MILNET. ARPANET, y sus "redes asociadas" empezaron a ser conocidas como

Internet. [LIB001]

En 1984, la Fundacin Nacional para la Ciencia (National Science Foundation) inicia una

nueva "red de redes" vinculando en una primera etapa a los centros de supercmputo en los

E.U. (6 grandes centros de procesamiento de datos distribuidos en el territorio de los E.U.)

a travs de nuevas y ms rpidas cone xiones. Esta red se le conoci como NSFNET y

adopt tambin como protocolo de comunicacin a TCP/IP.

Eventualmente, empezaron a conectarse no solamente centros de supercmputo, sino

tambin instituciones educativas con redes ms pequeas. El crecimiento exponencial que

experiment NSFNET as como el incremento continuo de su capacidad de transmisin de

datos, determin que la mayora de los miembros de ARPANET terminaran conectndose a

esta nueva red y en 1989, ARPANET se declara disuelta. Actualmente NSFNET es la

espina dorsal de Internet gestionada por el ANS (Advanced Network Services).

1.3 Organizacin de Internet

Internet comenz, y con un objetivo claro de descentralizacin total, por razones de

seguridad, tampoco deba existir una forma de controlar su operacin, por esto no exista un

"Centro de Administracin de Internet", sin embargo, para mantener su coherencia y velar



por su desarrollo, se anunci en Junio de 1991 en Copenhague la creacin dela Internet

Society la cual entr a operar a partir de Enero de 1992 como una entidad sin nimo de

lucro y como una organizacin internacional no gubernamental orientada a la cooperacin

global y coordinacin de la Internet y de sus tecnologas y aplicaciones de redes.

[WWW020]

Figura 1.3 Organizacin del IAB

Internet Society

Internet Activities Board (IAB)

Federal Networking Council

Internet Research Task Force (IRTF)

Internet Engineering Task Force (IETF)

rea de Aplicacin

Area Internet

Area IPng

Area Administracin de la red

Area de requisitos operativos

Area de encaminamiento

Area de seguridad

Area de transporte

Area de servicios de usuario



1.4 Modelo de Referencia OSI frente a TCP/IP

A continuacin se detalla la relacin de TCP / IP con respecto al modelo de referencia OSI

(Open Systems Interconnection) de la ISO. Sesion

El modelo de referencia OSI fue desarrollado en capas con el propsito de que la una

fuese independiente de la otra. [LIB002]

Estas capas son:

Fsica. Comunica directamente con el medio de comunicacin, tiene dos

responsabilidades enviar y recibir bits.

Enlace de Datos (trama de datos). Proporciona comunicacin nodo a nodo en una

misma LAN, sus funciones son: proporcionar un mecanismo de direcciones que permita

entregar los mensajes en los nodos correctos y debe traducir los mensajes de las capas

superiores en bits que puedan ser transmitidos por la capa fsica.

Modelo OSI Vrs Modelo TCP/IP

Aplicacin

Sesin

Presentacin

Transporte

Red

Enlace

Fsica

Aplicacin

Internet

Transporte

Red Capas de Medios

Capas de Host Protocolos

Redes

Fig 1.4 OSI vs. TCP/IP



Red (paquete de datos). Dirige los mensajes de una red a otra. Aade al mensaje una

cabecera con la direccin de red de origen y de destino (encamina)

Transporte (datagramas). Divide en fragmentos que coinciden con el lmite del tamao

de la red, al otro lado los reensambla. Asigna puertos al mensaje segn su proceso para

que se comunique con el correspondiente proceso. Y su entrega puede ser fiable: detecta

errores y no fiable: no detecta errores.

Sesin. Controla los dilogos entre distintos nodos, establece conexin, transfiere y

libera la conexin

Presentacin. Traduce de un formato de datos a otro, tambin encripta y desencripta.

Aplicacin. Proporciona los servicios usados por las aplicaciones para que lo usuarios se

comuniquen a travs de la red

As como el modelo de referencia OSI posee siete niveles (o capas), la arquitectura

TCP/IP viene definida por 4 niveles :

El nivel de acceso a la red [enlace y fsico]. Se encarga del intercambio de datos entre

un host y la red y entre dispositivos de la misma red

El nivel de interred [Red, IP]. Se encarga de encaminar los mensajes a travs de las

interredes. El protocolo TCP/IP de esta capa es IP que implementa un sistema de

direcciones lgicas de host denominadas direcciones IP . Estas son usadas por la capa

de interred y las superiores para identificar los dispositivos y realizar el encaminamiento

entre las redes.

La capa host a host.(transporte). Protocolo proveedor de servicio [Transporte, TCP o

UDP] se encarga de la integridad de los datos de punto a punto.

Nivel de aplicacin. Abarca las funciones de las capas de sesin presentacin y

aplicacin de OSI.

OSI distingue de forma clara los servicios (lo que una capa hace), las interfaces (cmo se

pueden acceder a los servicios) y los protocolos (implementacin de los servicios). TCP/IP

no lo hace as, no dejando de forma clara esta separacin. OSI fue definido antes de



implementar los protocolos, por lo que algunas funcionalidades necesarias fallan o no

existen. En cambio, TCP/IP se cre despus que los protocolos, por lo que se amolda a

ellos perfectamente. TCP/IP combina las funciones de la capa de presentacin y de sesin

en la capa de aplicacin. TCP/IP combina la s capas de enlace de datos y la capa fsica del

modelo OSI en una sola capa. TCP/IP parece ser ms simple porque tiene menos capas.

Los protocolos TCP/IP son los estndares en torno a los cuales se desarroll Internet, de

modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En

comparacin, no se crean redes a partir de protocolos especficos relacionados con OSI,

aunque todo el mundo utiliza el modelo OSI como gua. [WWW021]

1.4.1 El Protocolo Internet (Internet Protocol - IP)

El protocolo IP es el principa l del modelo OSI, as como parte integral del TCP/IP. Las

tareas principales del IP son el direccionamiento de los datagramas de informacin y la

administracin del proceso de fragmentacin de dichos datagramas.

El datagrama es la unidad de transferencia que el IP utiliza, algunas veces identificada en

forma ms especfica como datagrama Internet o datagrama IP. Las caractersticas de este

protocolo son:

No orientado a conexin

Transmisin en unidades denominadas datagramas.

Sin correccin de errores, ni control de congestin.

No garantiza la entrega en secuencia.

La forma general de un datagrama es la siguiente:

ENCABEZADO DEL REA DE DATOS DEL DATAGRAMA DATAGRAMA



Un datagrama se divide en reas de encabezado y datos. El encabezado del datagrama

contiene la direccin de la fuente y del destino, contiene tambin un campo de tipo que

identifica el contenido del datagrama. El IP no especifica el formato del rea de datos; el

datagrama se puede utilizar para transportar datos arbitrarios.

Un arreglo de campos en un datagrama es el siguiente:

0 4 8 16 19 24 31

Figura 1.5 Datagrama IP

Explicacin del Datagrama IP

Vers ion contiene la versin del protocolo IP Hlen Tamao de la cabecera en palabras.

TOS Tipo de servicio. Se especifica prioridad y tipo de transporte Longitud Total Mide en bytes la longitud de todo el Datagrama. Permite calcular el tamao del

campo de datos: Datos = Longitud Total 4 * Hlen. Identificacin Numero de 16 bits que identifica al Datagrama, que permite implementar nmeros

de secuencias y que permite reconocer los diferentes fragmentos de un mismo Datagrama, pues todos ellos comparten este numero.

Banderas Un campo de tres bits donde el primero est reservado. El segundo, llamado bit de No - Fragmentacin significa: 0 = Puede fragmentarse el Datagrama o 1 = No puede fragmentarse el Datagrama. El tercer bit es llamado Ms Fragmentos y significa: 0 = Unico fragmento o Ultimo fragmento, 1 = aun hay ms fragmentos. Cuando hay un 0 en ms fragmentos, debe evaluarse el campo desp. De Fragmento: si este es cero, el Datagrama no esta fragmentado, si es diferente de cero, el Datagrama es un ltimo fragmento.

Desp. de Fragmento

A un trozo de datos se le llama Bloque de Fragmento. Este campo indica el tamao del desplazamiento en bloques de fragmento con respecto al Datagrama original, empezando por el cero

VERSION HLEN TIPO DE SERVICIO LONGITUD TOTAL IDENTIFICACIN BANDERAS DESPLAZAMIENTO DE FRAGMENTO TIEMPO DE VIDA PROTOCOLO SUMA DE VERIFICACIN DEL ENCABEZADO

DIRECCIN IP DE LA FUENTE

DIRECCIN IP DEL DESTINO

OPCIONES IP (SI LAS HAY) RELLENO DATOS .....



TTL Tiempo de Vida del Datagrama, especifica el numero de segundos que se permite al Datagrama circular por la red antes de ser descartado

Protocolo Especifica que protocolo de alto nivel se emple para construir el mensaje transportado en el campo datos de Datagrama IP. Algunos valores posibles son: 1 = ICMP, 6 = TCP, 17 = UDP, 88 = IGRP (Protocolo de Enrutamiento de Pasarela Interior de CISCO).

Suma de verificacin

Es un campo de 16 bits que se calcula haciendo el complemento a uno de cada palabra de 16 bits del encabezado, sumndolas y haciendo su complemento a uno. Esta suma hay que recalcularla en cada nodo intermedio debido a cambios en el TTL o por fragmentacin

Direccin IP de la Fuente

Direccin IP de la Fuente

Direccin IP del Destino

Direccin IP del Destino

Opciones IP Existen hasta 40 bytes extra en la cabecera del Datagrama IP que pueden llevar una o ms opciones. Su uso es bastante raro

Datos Datos del datagrama

Tabla 1.1 Explicacion del Datagrama IP

El tamao mximo posible de un datagrama IP es 216 o 65.535 octetos.La entrega del

datagrama en IP no est garantizada porque sta se puede retrasar, enrutar de manera

incorrecta o mutilar al dividir y reensamblar los fragmentos del mensaje. Por otra parte, el

IP no contiene suma de verificacin para el contenido de datos del datagrama, solamente

para la informacin del encabezado. [LIB004]

1.4.2 Direccionamiento IP

El TCP/IP utiliza una direccin de 32 bits para identificar una mquina y la red a la cual

est conectada. Unicamente el NIC (Centro de Informacin de Red) asigna las direcciones

IP (o Internet), aunque si una red no est conectada a Internet, dicha red puede determinar

su propio sistema de numeracin.

Hay cuatro formatos para la direccin IP, cada uno de los cuales se utiliza dependiendo del

tamao de la red. Los cuatro formatos, Clase A hasta Clase D (aunque ltimamente se ha

aadido la Clase E para un futuro).



CLASE Direccin ms baja Direccin ms alta

CLASE A 0.1.0.0 126.0.0.0

CLASE B 128.0.0.0 191.255.0.0

CLASE C 192.0.1.0 223.255.255.0

CLASE D 224.0.0.0 239.255.255.255

CLASE E 240.0.0.0 247.255.255.255

Tabla 1.2 Clases de direcciones IP

Clase A

Conceptualmente, cada direccin est compuesta por un par (RED (netid), y Dir. Local

(hostid) en donde se identifica la red y el host dentro de la red.

La clase se identifica mediante las primeras secuencias de bits, a partir de los 3 primeros

bits (de orden ms alto).

Las direcciones de Clase A corresponden a redes grandes con muchas mquinas. Las

direcciones en decimal son 0.1.0.0 hasta la 126.0.0.0 (lo que permite hasta 1.6 millones de

hosts).

Clase B

Las direcciones de Clase B sirven para redes de tamao intermedio, y el rango de

direcciones vara desde el 128.0.0.0 hasta el 191.255.0.0. Esto permite tener 16320 redes

con 65024 host en cada una.

Clase C

Las direcciones de Clase C tienen slo 8 bits para la direccin local o de anfitrin (host) y

21 bits para red. Las direcciones de esta clase estn comprendidas entre 192.0.1.0 y

223.255.255.0, lo que permite cerca de 2 millones de redes con 254 hosts cada una.

Por ltimo, las direcciones de Clase D se usan con fines de multidifusin, cuando se quiere

una difusin general a ms de un dispositivo. El rango es desde 224.0.0.0 hasta

239.255.235.255.

Clase E



Cabe decir que, las direcciones de clase E (aunque su utilizacin ser futura) comprenden el

rango desde 240.0.0.0 hasta el 247.255.255.255.

Por tanto, las direcciones IP son cuatro conjuntos de 8 bits, con un total de 32 bits. Por

comodidad estos bits se representan como si estuviesen separados por un punto.

A partir de una direccin IP, una red puede determinar si los datos se enviarn a travs de

una compuerta (Gateway, Router). Obviamente, si la direccin de la red es la misma que la

direccin actual (enrutamiento a un dispositivo de red local, llamado host directo), se

evitar la compuerta ; pero todas las dems direcciones de red se enrutarn a una compuerta

para que salgan de la red local.

La compuerta que reciba los datos que se transmitirn a otra red, tendr entonces que

determinar el enrutamiento con base en la direccin IP de los datos y una tabla interna que

contiene la informacin de enrutamiento.

Otra de las ventajas que ofrece el direccionamiento IP es el uso de direcciones de difusin

(broadcast addresses), que hacen referencia a todos los host de la misma red. Segn el

estndar, cualq uier direccin local (hostid) compuesta toda por 1s est reservada para

difusin (broadcast). Por ejemplo, una direccin que contenga 32 1s se considera un

mensaje difundido a todas las redes y a todos los dispositivos. Es posible difundir en todas

las mquinas de una red alterando a 1s toda la direccin local o de anfitrin (hostid), de

manera que la direccin 147.10.255.255 para una red de Clase B se recibira en todos los

dispositivos de dicha red; pero los datos no saldran de dicha red.

Consideremos la siguiente direccin IP en binario:

11001100.00001000.00000000.10101010 (204.8.0.170)

La direccin de la mscara (MASK) es en binario:

11111111.11111111.11100000.00000000 (255.255.224.0)

Segn lo visto anteriormente, para hallar la direccin se SubRED (SubNet) tomamos la IP y

considerando que todo lo que tenga 1s en la mscara se queda como esta en la IP, y todo lo

que tenga 0s en la mascara se pone a 0 en la IP. Entonces, la direccin de SubRed es:

11001100.00001000.00000000.00000000 (204.8.0.0)

1.4.3 Direcciones de red y de difusin

La mayor ventaja de la codificacin de informacin de red en las direcciones de red en IP

tiene una ventaja importante: hacer posible que exista un ruteo eficiente. Las direcciones IP



se pueden utilizar para referirse a redes as como a anfitriones individuales. Por regla, una

direccin que tiene todos los bits del campo hostID a 0, se reserva para referirse a la red en

s misma.

Otra ventaja significativa del esquema de direccionamiento IP es que ste incluye una

direccin de difusin (BROADCAST) que se refiere a todos los anfitriones de la red. De

acuerdo con el estndar, cualquier campo hostID consistente solamente en 1s, esta

reservado para la difusin (BROADCAST). Esto permite que un sistema remoto enve un

slo paquete que ser publidifundido en la red especificada.

1.4.4 Resumen de reglas especiales de direccionamiento: En la prctica, el IP utiliza solo unas cuantas combinaciones de ceros (esta) o unos

(toda). En la siguiente figura se listan las posibilidades.

Figura 1.6 Resumen de reglas especiales de direccionamiento

Notas:

1 es permitido solamente en el arranque del sistema pero nunca es una

direccin valida de destino.

2 nunca es una direccin vlida de origen.

3 Nunca debe aparecer en una red.

Todos 0 Todos 0 anfitrin

Todos unos

Red todos unos

127 nada (a menudo 1)

Este anfitrin 1

Anfitrin en esta red 1

Difusin limitada (red local) 2

Difusin dirigida para red 2

Loopback 3



1.4.5 Protocolos de resolucin de direcciones

Permiten a los programas de un nivel ms alto trabajar slo con direcciones IP en lugar de

direcciones fsicas (MAC).

Protocolo de Asociacin de Direcciones (ARP):

El ARP permite que un anfitrin encuentre la direccin fsica de otro anfitrin dentro de la

misma red fsica con slo proporcionar la direccin IP de su objetivo. La informacin se

guarda luego en una tabla ARP de orgenes y destinos.

La idea detrs de la asociacin dinmica con ARP es muy sencilla: cuando un host A quiere

definir la direccin IP, transmite por difusin (broadcast) un paquete especial que pide al

anfitrin (host) que posee la direccin IP, que responda con su direccin fsica. Todos los

anfitriones reciben la solicitud, incluyendo a B, pero slo B reconoce su propia direccin IP

y enva una respuesta que contiene su direccin fsica. Cuando A recibe la respuesta, utiliza

la direccin fsica para enviar el paquete IP directamente a B. [WWW021]

Los datos en los paquetes ARP no tienen un encabezado con formato fijo. Para hacer que

ARP sea til para varias tecnologas de red, la longitud de los campos que contienen

direcciones depende del tipo de red.

ARP Protocolo de Asociacin de Direcciones.

RARP Protocolo de Asociacin de Direcciones por replica.



Figura 1.7 Esquema de funcionamiento ARP

Para determinar la direccin fsica de B, desde su direccin IP, el anfitrin A transmite por

difusin una solicitud ARP que contiene a todas las mquinas en la subred, y el anfitrin B

enva una respuesta ARP que contiene la direccin fsica.[WWW001]

Protocolo de Asociacin de Direcciones por Rplica (RARP):

Una mquina sin disco utiliza RARP (Protocolo Inverso de Asociacin de Direcciones), a

fin de obtener su direccin IP desde un servidor.

En el arranque del sistema, utiliza la direccin de red para obtener la direccin IP de la

mquina, transmite por difusin la solicitud RARP. Los servidores en la red reciben el

mensaje, buscan la transformacin en una tabla y responden al transmisor. Una vez que la

mquina obtiene su direccin IP, la guarda en memoria y no vuelve a utilizar RARP hasta

que se inicia de nuevo.



Figura 1.8 Esquema de funcionamiento RARP

Ejemplo de un intercambio en el que se utiliza el protocolo RARP. la mquina A transmite

por difusin una solicitud RARP especificndose como destino y las mquinas autorizadas

para proporcionar el servicio RARP (C y D) responden directamente a A. [WWW001]

Figura 1.9 Formato de mensaje ARP/RARP

Tipo de Hardware Especifica un tipo de interfaz de hardware para el que el transmisor busca una respuesta; contiene el valor 1 para Ehternet De forma similar

Tipo de Protocolo Especifica el tipo de direccin de protocolo de alto nivel que proporcion el transmisor. contiene 080016 para la direccin IP

Operacin Especifica una solicitud ARP (1), una respuesta ARP (2), una solicitud RARP (3) o una respuesta RARP (4)



HLEN Longitud de la direccin de hardware

PLEN Longitud de la direccin del protocolo de alto nivel

SENDER HA Direccin de hardware del transmisor.

SENDER IP Direccin IP del transmisor.

TARGET HA Direccin de hardware del objetivo (RARP), proporcionada por el transmisor

TARGET IP Direccin IP del objetivo (ARP), proporcionada por el transmisor

1.4.6 Mensajes de error y control en IP (ICMP)

El ICMP permite que los routers enven mensajes de error o de control hacia otros routers o

anfitriones

Cuando un datagrama causa un error, el ICMP slo puede reportar la condicin del error a

la fuente original del datagrama; la fuente debe relacionar el error con un programa de

aplicacin individual o debe tomar alguna otra accin para corregir el problema.

Formato de los mensajes ICMP

Cada mensaje ICMP tiene su propio formato, todos comienzan con los mismos tres

campos; un campo TYPE (TIPO) de mensaje, de 8 bits y nmeros enteros, que identifica el

mensaje; un campo CODE (CODIGO), de 8 bits, que proporciona ms informacin sobre el

tipo de mensaje, y una campo CHECKSUM (SUMA DE VERIFICACIN), de 16 bits.

Adems, los mensajes ICMP que reportan errores siempre incluyen el encabezado y los

prime ros 64 bits de datos del datagrama que caus el problema. El campo TYPE de ICMP

define el significado del mensaje as como su formato.

Tabla 1.3 Formato de los mensajes ICMP

TIPO (8 o 0) CODIGO (0) CHECKSUM

Identificador Numero de Secuencia

Datos Opcionales



Esquema ICMP

El Host A usa Echo para detectar si el Host B esta activo en la red. Enva el "echo 8" ICMP

al Host B, el Host B cambia el tipo del mensaje a "echo reply 0" y devuelve el datagrama al

Host A.

Una de las herramientas de depuracin ms utilizadas incluye los mensajes ICMP de echo

request (8) y echo reply (0). En la mayora de los sistemas, el comando que llama el usuario

para enviar solicitudes de eco ICMP se conoce como ping.

Los mensajes de ICMP requieren doble encapsulacion: Los mensajes ICMP viajan

empaquetados en Datagramas IP. Aun as, no se considera a ICMP un protocolo de nivel

superior a IP. [WWW002]

Host A

Router

Host B

ICMP Echo 0

Peticin de

respuesta

ICMP Echo 8

Respuesta



1.4.7 Sistema de Nombre de Dominio (DNS)

Los host en Internet se identifican entre s mediante una direccin IP (216.32.74.52) pero

es mas facil de recordar nombres como www.yahoo.com, y esto ofrece la flexibilidad de

poder cambiar la mquina en la que estn alojados (cambiara entonces la direccin IP) sin

necesidad de cambiar las referencias a l. Para realizar es ta conversin entre nombres y

direcciones IP se utilizan los servidores DNS. [WWW023]

La estructura

Un sistema de nombres de dominio (DNS) consta de una base de datos de nombres

distribuida. Los nombres de la base de datos DNS establecen una estructura l gica de rbol,

conocida como espacio de nombres del dominio. Cada nodo o dominio del espacio de

nombres del dominio tiene un nombre y puede contener subdominios. Los dominios y

subdominios se agrupan en zonas para permitir la administracin distribuida del espacio de

nombres.

El nombre del dominio identifica la posicin del mismo en la jerarqua lgica del DNS

respecto de su dominio principal, al separar cada rama del rbol con un punto. En la

siguiente figura se muestran varios dominios superiores, entre los que se encuentra

Midominio, y un host llamado host, dentro del dominio midominio.com. Si alguien

quisiera contactar con ese host, usaran el nombre completo host.midominio.com.

Figura 1.10 Estructura de Dominios DNS



1.5 Problemas con IPv4

La necesidad de un espacio de direcciones extenso est forzando un cambio inmediato en el

IP, otros factores que tambin contribuyen. Son soporte de nuevas aplicaciones. Por

ejemplo, debido a que el audio y el video en tiempo real necesitan determinadas garantas

en los retardos, una nueva versin del IP debe proporcionar un mecanismo que haga posible

asociar un datagrama con una reservacin de fuente preasignada. Adems, como varias de

las nuevas aplicaciones de Internet necesitan comunicaciones seguras, una nueva versin

del IP deber incluir capacidades que hagan posible autenticar al emisor y que brinden

seguridad a nivel de red. [LIB006]

La escasez de direcciones hace que haya menos direcciones disponibles para ser asignadas,

limita el crecimiento de Internet, obstaculiza el uso de Internet a nuevos usuarios, el ruteo

es ineficiente, provoca que los usuarios usen NAT

Podemos resumir los problemas de IPv4 en la siguiente tabla:

Independencia de medio y/o protocolo

(IP over everything) IP incluye un sistema de direccionamiento

independiente del medio/protocolo subyacente, incluyendo gestin del encaminamiento.

El sistema de direccionamiento no asegura que las direcciones de emisor y receptor sean autnticas:

IPv4 incluye un mecanismo de

fragmentacin y reensamblado. IPv6 prohbe

la fragmentacin en nodos intermedios.

Transporte de datos sin estado (orientado a

datagramas) Cada paquete recibe tratamiento

independiente

No hay reserva de recursos

Protocolos y aplicaciones por encima de IP a

veces necesitan este estado, y eso tiene

implicaciones para IPsec



Servicio no fiable IP ofrece un servicio no fiable en dos sentidos:

o no se garantiza la entrega de un datagrama

o no se comprueba la integridad de los datos del datagrama (s, en parte, de la cabecera)

TCP (sobre todo) se encarga de asegurar la entrega, mediante asentimientos y retransmisiones, pero lo hace extremo a extremo.

Consecuencia: Ni IP ni TCP tienen un control exacto del trfico, lo que permite eliminar, redirigir o inyectar datagramas al vuelo.

Tabla 1.4 Problemas de IPv4

Soluciones

Expansin de las capacidades de direccionamiento.

IPv6 incrementa el tamao de las direcciones de 32 bits (IPv4) a 128 bits, para soportar ms niveles en la jerarqua de direccionamiento, un nmero mayor de nodos direccionables, y un sistema de autoconfiguracin de direcciones. Se aade un nuevo tipo de direccin, la llamada anycast, de forma que es posible enviar un paquete a cualquier nodo entre un grupo de ellos.

Simplificacin de la cabecera.

Algunos campos de la cabecera del IPv4 son eliminados o pasan a ser opcionales, tanto para reducir el coste de procesamiento como el tamao de la cabecera.

Problemas ms acuciantes: Escasez de direcciones Explosin del tamao de tablas de encaminamiento Sistema de asignacin basado en clases muy ineficiente: falta de flexibilidad en la asignacin de rangos de direcciones. Consecuencias: Agotamiento de direcciones clase B (corto plazo) Agotamiento del espacio total de direcciones IP (medio plazo)



Mayor flexibilidad para extensiones y nuevas opciones.

En IPv6 no existe un campo opciones, como tal. La gestin de opciones se realiza por un campo siguiente cabecera. Eliminando as las limitaciones de tamao en la cabecera, e introduciendo una gran flexibilidad en el desarrollo de nuevas opciones.

Capacidades de control de flujo.

Se aaden capacidades que permiten marcar los paquetes que pertenezcan a un determinado tipo de trfico, para el cual el remitente demanda una calidad mayor a la especificada por defecto o servicios en tiempo real.

Capacidades de autenticacin y privacidad de datos.

IPv6 provee extensiones para soportar autenticacin, e integridad y confidencialidad de datos.

Tabla 1.5 Soluciones que brinda IPv6

1.6 IPv4 versus IPv6. Porque cambiar a IPv6?

La versin 4 del protocolo de Internet IP proporciona los mecanismos de comunicacin

bsicos del conjunto TCP/IP y la red global Internet; ha probado ser un diseo flexible y

poderoso se ha mantenido casi sin cambio desde su insercin a fines de los aos setenta.

Desde el momento en que se dise el IPv4, el desempeo de los procesadores se ha

incrementado exponencialmente, el tamao de las memorias se ha incrementado, al igual

que el ancho de banda de la columna vertebral de la red Internet se ha incrementado, las

tecnologas LAN han emergido y el nmero de anfitriones en Internet ha crecido hasta

llegar por mas de 4 millones. Adems, los cambios no ocurren de manera simultnea, el IP

se ha adaptado a los cambios de una tecnologa antes de adaptarse a los cambios de otras.

A pesar de su diseo, el IPv4 tambin debe ser reemplazado. El inminente agotamiento del

espacio de direcciones. Cuando el IP se dise, un espacio de 32 bits era ms que

suficiente. Slo un puado de organizaciones utilizaba las LAN; pocas tenan una WAN

corporativa. Ahora, sin embargo, muchas corporaciones de tamao mediano tienen varias

LAN y varias de las grandes corporaciones cuentan con una WAN corporativa. En



consecuencia, el espacio de direcciones IP de 32 bits que se usa actualmente no puede

adaptarse al crecimiento proyectado de la red global de Internet. [WWW022]

La tecnologa bsica TCP/IP ha funcionado bien por mucho tiempo. Por qu debera

cambiarse? En trminos generales, los procesos que estimulan la evolucin del TCP/IP y de

la arquitectura de Internet son los siguientes:

Nuevas tecnologas de comunicacin y computacin:

Los investigadores e ingenieros que trabajan en los protocolos TCP/IP mantienen un agudo

inters por las nuevas tecnologas. Tan pronto como una nueva computadora de alta

velocidad est disponible, la utilizan en anfitriones y ruteadores. En cuanto una nueva

tecnologa de red emerge, la utilizan para transportar datagramas IP, creando nuevas

necesidades de funcionalidades en los protocolos actuales.

Nuevas tecnologas de comunicacin y

computacin

Nuevas aplicaciones

Incrementos en el tamao y en la carga

Multiprotocolo

Seguridad

Tiempo Real

Tarificacin

Comunicaciones Mviles

Facilidad de Gestin

Poltica de enrutado



Nuevas aplicaciones:

Las nuevas aplicaciones constituyen una de las fronteras de investigacin y desarrollo de

Internet ms interesantes y por lo general crean una demanda de infraestructura o servicios

que los protocolos actuales no pueden proporcionar. Por ejemplo, el inters creciente en

multimedios ha creado una demanda de protocolos que puedan transferir imgenes y sonido

eficientemente. De la misma forma, el inters en la comunicacin en tiempo real de a udio y

video ha creado una demanda de protocolos que puedan garantizar la entrega de la

informacin con retardos fijos, as como protocolos que puedan sincronizar audio y video

con flujos de datos.

Incrementos en el tamao y en la carga:

La red global de Internet ha tenido varios aos de crecimiento exponencial.

Sorpresivamente, la carga de trfico en Internet ha crecido ms rpido que el nmero de

redes. El incremento en el trfico puede atribuirse a varias causas. En primer lugar, la

poblacin de Interne t cambi, deja de estar formada por acadmicos e investigadores, la

gente ahora utiliza Internet luego de sus horas de trabajo para actividades comerciales y de

entretenimiento. En segundo lugar, las nuevas aplicaciones que transfieren imgenes y

video en tiempo real generan ms trfico que las aplicaciones que transfieren texto. En

tercer lugar, las herramientas de bsqueda automatizada generan una cantidad sustancial de

trfico y lo hacen ms lento al sondear en las localidades de Internet para encontrar datos.

Multiprotocolo:

Cada vez resulta ms necesaria la convivencia de diversas familias de protocolos: IP, OSI,

IPX... Se necesitan mecanismos que permitan abstraer al usuario de la tecnologa

subyacente para permitir que concentre su atencin en los aspectos realmente importantes

de su trabajo. Se tiende, pues, hacia una red orientada a aplicaciones, que es con lo que el

usuario interacciona, ms que a una red orientada a protocolos (como hasta el momento).



Seguridad:

El mundo IPv4 es el mundo acadmico, cientfico, tcnico y de investigacin. Un ambiente,

en general, que podra calificarse como "amigable", desde el punto de vista de la gestin y

la seguridad en la red. Con la aparicin de servicios comerciales y la conexin de

numerossimas empresas, el enorme incremento en el nmero de usuarios y su distribucin

por todo el planeta, y la cantidad, cada vez mayor, de sistemas que necesitan de Internet

para su correcto funcionamiento, etc., es urgente definir unos mecanismos de seguridad a

nivel de red. Son necesarios esquemas de autentificacin y privacidad, tanto para proteger a

los usuarios en s como la misma integridad de la red ante ataques malintencionados o

errores.

Tiempo Real:

IPv4 define una red pura orientada a datagramas y, como tal, no existe el concepto de

reserva de recursos. Cada datagrama debe competir con los dems y el tiempo de trnsito

en la red es muy variable y sujeto a congestin. A pesar de que en la cabecera IP hay un

campo destinado a fijar, entre otras cosas, la prioridad del datagrama, en la prctica ello no

supone ninguna garanta. Se necesita una extensin que posibilite el envo de trfico de

tiempo real, y as poder hacer frente a las nuevas demandas en este campo.

Tarificacin:

Con una red cada da ms orientada hacia el mundo comercial hace falta dotar al sistema de

mecanismos que posibiliten el anlisis detallado del trfico, tanto por motivos de

facturacin como para poder dimensionar los recursos de forma apropiada.

Comunicaciones Mviles:

El campo de las comunicaciones mviles est en auge, y an lo estar ms en un futuro

inmediato. Se necesita una nueva arquitectura con mayor flexibilidad topolgica, capaz de

afrontar el reto que supone la movilidad de sus usuarios. La seguridad de las

comunicaciones, en este tipo de sistemas, se ve, adems, especialmente comprometida.



Facilidad de Gestin:

Con el volumen actual de usuarios y su crecimiento estimado, resulta ms que obvio que la

gestin de la red va a ser una tarea ardua. Es preciso que la nueva arquitectura facilite al

mximo esta tarea. Un ejemplo de ello sera la autoconfiguracin de los equipos al

conectarlos a la red.

Poltica de enrutado:

Tradicionalmente los datagramas se han encaminado atendiendo a criterios tcnicos tales

como el minimizar el nmero de saltos a efectuar, el tiempo de permanencia en la red, etc.

Cuando la red pertenece a una nica organizacin eso es lo ideal, pero en el nuevo entorno

econmico en el que diferentes proveedores compiten por el mercado. Es imprescindible

que la fuente pueda definir por qu redes desea que pasen sus datagramas, atendiendo a

criterios de fiabilidad, coste, retardo, privacidad, etc. Internet se expande hacia nuevas

industrias y nuevos pases, cambiando de forma fundamentalmente adquiere nuevas

autoridades y polticas administrativas. Muchos de los esfuerzos de investigadores e

ingenieros alrededor del TCP/IP continan enfocados a encontrar formas de adaptarse a

nuevos grupos administrativos.

1.7 Historia del IPv6 En Internet hubo una crisis en 1990. El espacio para direcciones de bits definido por lPv4

se estaba agotando. Ms agobiante era el crecimiento masivo en el tamao de las tablas de

encaminamiento de los encaminadores de Internet. Si estas tablas seguan creciendo, no

pareca posible seguir fabricando encaminadores lo suficientemente potentes como para

afrontar reto. El desarrollo de la versin 6 de IP comenz en 1992 como respuesta a esta

crisis. [LIB008]

La versin 6 del Protocolo de Internet fue desarrollada para afrontar estos problemas. IPv6

utiliza direcciones de 128 bits, lo cual crea un nuevo espacio para direcciones muy vasto.

Adems, IPv6 aborda la complejidad de la configuracin de los hosts, lo que estaba

obstaculizando la velocidad de despliegue de IP. Los diseadores de lPv6 no mejo raron las



partes del protocolo que ya funcionaban bien. Evitaron aadir complejidad a los

protocolos. El resultado es que se ha simplificado la estructura del paquete IPv6, y es

razonable esperar que una pila de protocolo IPv6 se comporte igual o mejor que una

implementacin IPv4 en el mismo host.

Mientras IPv6 todava estaba en desarrollo, se ide una solucin que plantaba cara al

crecimiento explosivo de las tablas de encaminamiento de IPv4 Se desarroll el

Encaminamiento Inter Dominio Sin Clase (CIDR), y se despleg a travs el protocolo BGP

Esto redujo en gran medida el nmero de rutas mantenidas en los encaminadores de

Internet.

Adems, la adopcin de redes privadas ha reducido algo la presin sobre el espacio para

direcciones. Esto es un alivio aunque retrasa lo inevitable: la actualizacin de redes ms

grande y compleja del mundo.

Dado el estado de las cosas la versin 6 de IP est esperando ahora a iniciar la transicin

En esta va hay mucha investigacin y pruebas, una red IPv6 que se esta construyendo

sobre la versin IPv4 existente.

1.7.1 Desarrollo de una nueva versin del IP

N de versin IP Denominacin

0-3 No asignado

4 Internet Protocol (actual)

5 ST (Stream Protocol)

6 SIP-SIPP-IP v6

7 IP v7- TC/IX-CAT NIP



8 Pip

9 TUBA

10-15 No asignado

Tabla 1.6 Versiones del protocolo IP

Los grupos en el IETF han estado trabajando para formular una nueva versin del IP por

varios aos, han invitado a toda la comunidad a participar en el proceso de estandarizacin,

investigadores, fabricantes de computadoras, vendedores de hardware y software de red,

programadores, administradores, usuarios, compaas telefnicas y televisoras por cable

han especificado sus requerimientos para la prxima versin IP y han comentado todos sus

propuestas especficas.

Se han propuesto muchos diseos para servir a un propsito en particular o a una

comunidad en especial. Uno de los diseos propuestos hara al IP ms sofisticado y el costo

por el incremento en la complejidad de procesamiento se elevara. Otro diseo propone

utilizar una modificacin protocolo CLNS de OSI. Un tercer diseo mayor propone

conservar la mayor parte de las ideas del IP, y hacer extensiones para adaptarlo a

direcciones extensas. El diseo conocido como SIP (Simple IP) ha sido la base para una

propuesta extendida que incluye ideas de otras propuestas la versin extendida del SIP ha

sido llamada Simple IP Plus (SIPP) y finalmente emerge como el diseo elegido como base

para el prximo IP.

La seleccin de la nueva versin del IP no ha sido fcil por la pugna entre muchos grupos

por favorecerse. Adems, se han involucrado algunas personalidades algunas opiniones

tcnicas individuales se mantienen fuertemente. En consecuencia, las discusiones han

generado argumentaciones acaloradas.



1.7.2 Nombre del prximo IP

IAB public una declaracin poltica que se refera a la prxima versin como IP versin 7,

este error ocurri porque el protocolo ST estaba asignado como la versin nmero 5 y uno

de los documentos disponibles por el IAB reportaba errneamente a la versin actual como

la versin 6.

Para evitar la confusin, el IETF cambi el nombre, eligi ''IP - la prxima generacin" y el

esfuerzo comenz a conocerse como IPng.

Formalmente, se ha decidido que a la prxima versin del IP se le asigne el nmero de

versin 6. En el pasado, el trmino IPng ha sido utilizado en un contexto amplio para

referirse a todas las discusiones y propuestas para una prxima versin del IP, mientras que

el trmino IPv6 se ha utilizado para referirse a una propuesta especfica que proviene del

IETF. IPng se refiere a todos los esfuerzos relacionados con el desarrollo de una nueva

generacin del IP. [WWW022]



CAPITULO II

EL PROTOCOLO IPv6 2.1 Introduccin a IPv6

2.2 Caractersticas de IPv6

2.3 Notacin IPv6

2.4 Tipos de direcciones IPv6

2.5 Datagrama IPv6

2.6 DNS para IPv6

2.7 Principales protocolos en IPv6

2.8 Seguridades

2.9 Organismos administradores, polticas de distribucin y

asignacin de direcciones IPv6.



2.1 Introduccin a IPv6

El Protocolo de Internet versin 6, mejor conocido como IPv6, es la versin ms reciente

de este protocolo y el sucesor de IPv4, la versin anterior, la cual no haba sufrido cambios

importantes desde 1981 cuando se dio a conocer por primera vez. Antes de adoptar este

nombre, el protocolo IPv6 fue conocido como IPng (Internet Protocol next generation), y

hasta la fecha existen personas que lo siguen llamando de esta manera. [LIB014]

Al observar el salto desde IPv4 hasta IPv6 (omitiendo la opcin que parecera ser ms

lgica, IPv5) surge la duda en cuanto a por qu no se utiliz IPv5 como el nombre para el

protocolo sucesor. Y la respuesta es muy simple: IPv5 nunca fue considerado para ser la

nueva versin del protocolo. El nombre IPv5 fue asignado a un protocolo experimental,

cuyo objetivo era el de la transmisin de datos en tiempo real. Este protocolo fue conocido

originalmente como ST-2 (Stream Protocol Version 2), pero su funcin fue reemplazada

eventualmente por RSVP (Resource Reservation Setup Protocol). Incluso, a raz de este

suceso, se han hecho peticiones para que en un futuro las versiones aumenten en nmeros

pares.

Hasta hace algunos aos, el IPv4 haba resultado ser un protocolo completo y de fcil

implementacin. El problema es que no se anticiparon algunas situaciones que

eventualmente se convertiran en limitantes para la utilizacin del mismo.

Estas son algunas de estas situaciones:

El crecimiento desmedido del Internet y la reduccin del espacio para asignar direcciones IP. El crecimiento del Internet y la capacidad de los enrutadores pertenecientes al backbone de Internet para mantener grandes tablas de enrutamiento. La necesidad de una configuracin simple. La necesidad de una mayor seguridad a nivel IP. La necesidad de un mejor soporte en la transmisin de datos en tiempo real, mejor conocido como Calidad de Servicio.



Para resolver estas limitantes, la IETF (Internet Engineering Task Force) desarroll un

grupo de protocolos y estndares conocido como IPv6. Este protocolo fue diseado con la

intencin de afectar en lo ms mnimo a las capas inferiores y superiores, evitando agregar

caractersticas totalmente nuevas a esta versin, manteniendo as la estructura bsica

original del protocolo. [LIB008]

2.2 Caractersticas de IPv6

IPv6 presenta ciertas caractersticas que contrastan con la versin 4 de este protocolo. Estas

caractersticas se listan a continuacin:

Mayor espacio para direccionamiento.

Simplificacin de la cabecera.

Cabeceras de extensin.

Mejor soporte para calidad de servicio.

Mayor seguridad en el protocolo.

Direccionamiento jerrquico y enrutamiento eficientes.

2.2.1 Mayor espacio para direccionamiento

En el protocolo IPv6 se increment el tamao de las direcciones IP de 32 bits a 128 bits. El

propsito de utilizar 128 bits no es exclusivamente para aumentar la cantidad de

direcciones IP, ya que aunque 128 bits pueden representar hasta 3.4x1038 posibles

direcciones, el espacio para direccionamiento en IPv6 ha sido diseado para soportar

mltiples niveles de direccionamiento jerrquico (niveles tales como el diseo de subredes).

Por el momento solo hay una pequea cantidad de estas direcciones asignadas, lo que

indica que existe un gran nmero de direcciones disponibles para ser utilizadas en un

futuro. [WWW019]



2.2.2 Simplificacin de la cabecera

La cabecera IPv6 fue modificada para disminuir el tiempo que tardaban los enrutadores en

procesarla. Esto se logr eliminando algunos campos obsoletos y moviendo los campos

opcionales y los que no se consideraban indispensables a las cabeceras de extensin, las

cuales se colocan despus de la cabecera IPv6.

2.2.3 Cabeceras de extensin

IPv6 puede ser expandido para soportar nuevas caractersticas, agregando cabeceras de

extensin despus de la cabecera IPv6. A diferencia del campo de Opciones de la

cabecera IPv4, el cual solo puede contener 40 bytes, el tamao de las cabeceras de

extensin es limitado nicamente por el tamao del paquete IPv6.

2.2.4 Mejor soporte para calidad de servicio

Se agreg la capacidad de etiquetar paquetes que pertenezcan a un mismo tipo de trfico,

para los cuales el emisor haya solicitado un manejo especial, como el envo de datos en

tiempo real.

2.2.5 Mayor seguridad en el protocolo

Se hizo obligatorio el soporte para IPSec (IP Security), el cual es un protocolo para la

transmisin de datos a travs de redes inseguras. Este requerimiento ofrece una solucin

para seguridad en redes y permite la interoperabilidad confiable entre diferentes

implementaciones IPv6.

2.2.6 Direccionamiento jerrquico y enrutamiento eficientes

Las direcciones IPv6 globales utilizadas en la porcin IPv6 del Internet fueron diseadas

para crear una infraestructura de enrutamiento eficiente y jerrquica, basada en la existencia

de diferentes proveedores de servicio de Internet , cada uno con diferentes caractersticas.

Debido a estas caractersticas, en la parte IPv6 del Internet los enrutadores pertenecientes al

backbone manejan tablas de enrutamiento mucho ms pequeas.



2.3 Notacin IPv6

2.3.1 Representacin de direcciones IPv6 en texto

Las direcciones en IPv6 estn representadas en la forma x:x:x:x:x:x:x:x, en donde cada x

es un fragmento de 16 bits escrito en notacin hexadecimal. Cada uno de estos fragmentos

debe estar separado por un :. El siguiente es un ejemplo de una direccin IPv6:

3FFE:8B34:23C4:B34A:023C:0002:F436:1234

Otra notacin comn es utilizada cuando se requiere especificar direcciones IPv4. En este

caso, nicamente los dos ltimos fragmentos de la direccin, es decir, los ltimos 32 bits,

sern denotados en forma decimal, separados por un punto. A continuacin se muestra una

direccin de este tipo:

3FFE:8B34:23C4:B34A:023C:0002:148.210.30.5

2.3.2 Compresin de ceros

Al crear direcciones IPv6, existe la posibilidad de que en ellas aparezcan grandes cadenas

de ceros. Es en estos casos donde se puede utilizar la compresin de ceros.

Cuando existen ceros a la izquierda de un fragmento de la direccin, estos pueden ser

comprimidos. La direccin

3FFE:8B34:023C:B34A:003F:08B3:23C4:0001

se puede escribir de la siguiente manera:

3FFE:8B34:23C:B34A:3F:8B3:23C4:1

Tambin al tener nicamente ceros en un fragmento de la direccin, no es necesario

escribirlos todos, basta con escribir uno. La direccin

3FFE:8B34:0000:0000:23C4:0000:0000:0001


3FFE:8B34:0:0:23C4:0:0:1

16 bits

Direccin IPv4



El ltimo caso en la compresin de ceros es cuando se tiene un grupo de fragmentos

conteniendo nicamente de ceros. En este caso, se puede utilizar ::, pero solamente una

vez en la direccin. La direccin

3FFE:8B34:0000:0000:0000:0000:0000:0001


3FFE:8B34::1

En veces, el mal uso de la compresin de ceros, puede resultar en direcciones errneas.

Para ejemplificar lo anterior utilizaremos la siguiente direccin:

3FFE:8B34:0000:0000:3FC0:0000:0000:0001

INCORRECTO CORRECTO

3FFE:8B34::3FC0::1 3FFE:8B34:0000:0000:3FC0::1

3FFE:8B34::3FC0:0000:0000:1

No se pueden utilizar dos :: en una sola direccin. Esto nos llevar a una confusin de cuantos ceros se encuentran entre cada fragmento.

3FFE:8B34:0000:0000:3FC::1 3FFE:8B34:0000:0000:3FC0::1 Solamente se pueden omitir los ceros a la izquierda de un fragmento de la direccin. Los ceros a la derecha no pueden ser omitidos.

2.3.3 Prefijo

El prefijo, al igual que en IPv4, indica cuantos bits del lado izquierdo de la direccin

identifican la red. Este nmero debe ser escrito en notacin decimal, y debe escribirse al

final de la direccin, separado por un /, como se muestra en la siguiente direccin:

3FFE:8B4C:234A::34BC:23B4/48

El prefijo se puede usar en una direccin en particular como la direccin mostrada

previamente, pero tambin puede ser utilizada para una direccin de red, como la siguiente:

3FFE:8B4C:234A::/48

Tabla 2.1 Mal uso en la compresin de ceros



La notacin en puntos decimales o de mscara utilizada en IPv4, no es permitida para

especificar un prefijo en IPv6.

El espacio de direcciones en IPv6 utiliza un esquema similar al utilizado por IPv4, en el

cual los bits ms a la izquierda de la direccin indican el tipo de direccin. A estos bits se

les conoce como el formato del prefijo. [LIB014]

A continuacin se muestra una tabla con los tipos de direcciones, as como su formato del

prefijo:

Alocacin Formato del Prefijo Fraccin del espacio de direcciones

Reservado 0000 0000 1/256

Sin asignacin 0000 0001 1/256 Reservado para NSAP 0000 001 1/128

Reservado para IPX 0000 010 1/128 Sin asignacin 0000 011 1/128 Sin asignacin 0000 1 1/32 Sin asignacin 0001 1/16

Direcciones Unicast Globales Agregables

001 1/8

Sin asignacin 010 1/8 Sin asignacin 011 1/8 Sin asignacin 100 1/8 Sin asignacin 101 1/8 Sin asignacin 110 1/8 Sin asignacin 1110 1/16 Sin asignacin 1111 0 1/32 Sin asignacin 1111 10 1/64 Sin asignacin 1111 110 1/128 Sin asignacin 1111 1110 0 1/512

Direcciones Unicast Link-local

1111 1110 10 1/1024

Direcciones Unicast Site-local

1111 1110 11 1/1024

Direcciones Multicast 1111 1111 1/256 Tabla 2.2 Espacio de direcciones



Las direcciones con formato del prefijo iniciando en 001 hasta 111, a excepcin de las

direcciones Multicast, deben tener un identificador de interfase de 64 bits, siguiendo el

estndar EUI-64.

2.4 Tipos de direcciones IPv6

2.4.1 Unicast

Una direccin de tipo Unicast est asignada la mayora de las veces a una sola interfase. Es

permitido que varias interfases tengan la misma direccin Unicast , mientras aparezcan

como una sola al entorno exterior. Entre las direcciones de este tipo se encuentran las

direcciones Globales Agregables, de Uso Local, compatibles con IPv4, as como la

direccin de loopback y la direccin no espec ificada. [LIB005]

2.4.1.1 La direccin no especificada

A la direccin 0:0:0:0:0:0:0:0, o simplemente ::, se le conoce como la direccin no

especificada. Esta direccin significa ausencia de direccin, y no puede ser utilizada como

direccin fuente o destino, ni puede ser incluida en la cabecera de enrutamiento.

2.4.1.2 La direccin loopback

A la direccin 0:0:0:0:0:0:0:1, o simplemente ::1, se le conoce como la direccin de

loopback o autoprueba. Esta direccin es til cuando un host desea mandarse un paquete a

s mismo. Esta direccin no puede ser asignada a ninguna interfase, y tampoco puede ser

utilizada como direccin fuente. Un paquete con una direccin destino de este tipo nunca

debe de salir del nodo, y ningn enrutador debe procesarlo.



2.4.1.3 Direcciones IPv6 con direcciones IPv4

Algunas direcciones IPv6 contienen direcciones IPv4 dentro de ellas, y existen dos tipos.

Las Direcciones IPv6 compatibles con IPv4 son para nodos que soportan ambos

protocolos (IPv6 e IPv4), y se conforman de la siguiente manera:

0000..................................0000 0000 Direccin IPv4

Las Direcciones IPv6 mapeadas a IPv4 son para nodos que solamente soportan IPv4, y se

conforman de la siguiente manera:

0000..................................0000 FFFF Direccin IPv4

2.4.1.4 Direcciones Unicast Globales Agregables

Las Direcciones Unicast Globales Agregables son equivalentes a las direcciones IPv4

pblicas. Como su nombre lo dice, este tipo de direcciones son globales, es decir, son

nicas en todo el Internet. El formato de estas direcciones es el siguiente:

001 TLA ID RES NLA ID SLA ID Identificador de Interfase

Como se puede ver, el formato del prefijo es 001, lo cual indica que la direccin debe

empezar con un 2 o un 3 hexadecimal. Algunas de las direcciones que se estn utilizando

actualmente empiezan con 3FFE, que son las utilizadas por los TLAs. Otras direcciones

utilizadas son 2001 y 2002 para uso pblico.

Una ventaja de IPv6 es el enrutamiento jerrquico, el cual invo lucra distintos niveles de

enrutamiento, como los siguientes:

80 bits 16 bits 32 bits


13 bits 8 bits 24 bits 16 bits 64 bits



TLA ID (Top Level Aggregator ID) Es un identificador para los TLA. Un TLA es el nivel

ms alto de la jerarqua de enrutamiento. Estos TLA son controlados por IANA (Internet

Assigned Numbers Authority).

RES Este espacio es reservado en caso de que en un futuro se necesiten ms bits para los

TLAs o NLAs.

NLA (Next Level Aggregator ID) Es un identificador para los NLA. Un NLA puede ser

un proveedor de Internet .

SLA (Site Level Aggregator ID) Es un identificador para los SLA. Un SLA es utilizado

por organizaciones individuales para identificar subredes dentro de su sitio.

Identificador de Interfase Indica la interfase en una red especfica. Su funcionamiento se

explicar ms adelante.

2.4.1.5 Direcciones Unicast de uso local

Existen dos tipos de direcciones de uso local: Link-local (Enlace Local) y Site-local

(Sitio Local). Las direcciones Link-local son utilizadas por nodos para comunicarse con sus

nodos vecinos dentro de un mismo enlace. Un paquete con esta direccin nunca debe

abandonar el enlace. Estas direcciones se pueden reconocer por su prefijo FE80::/64.

1111 1110 10 000...000 Identificador de interfase

Las direcciones Site-local son equivalentes a las direcciones privadas en IPv4 (10.0.0.0/8,

172.16.0.0/12 y 192.168.0.0/16). Estas direcciones se pueden utilizar para redes que no

tienen acceso al Internet. Un paquete con esta direccin no puede ser reenviado por ningn

enrutador en esa red. Estas direcciones se pueden reconocer por su prefijo FEC0::/64.

1111 1110 10 000...000 Identificador de subred Identificador de interfase


10 bits 38 bits 16 bits 64 bits



2.4.1.6 Identificador de Interfase

Como se haba mencionado anteriormente, la mayora de las direcciones Unicast requieren

un identificador de interfase. Este sirve para identificar una interfase en un enlace, y debe

ser nico. El identificador de interfase se utiliza en el formato EUI-64 desarrollado por la

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). En la especificacin EUI-64 se

indica como se debe convertir una direccin MAC de 48 bits en un identificador de

interfase de 64 bits. [LIB007]

A continuacin se muestra el formato de una direccin MAC de 48 bits:

En donde las c significan la compaa, la u es el bit Universal/Local, la g es el bit

Individual/Grupo, y las x son la identificacin del fabricante.

Para convertir una direccin MAC de 48 bits en un identificador de interfase de 64 bits, se

deben insertar dos octetos con los valores 0xFF y 0xFE entre la identificacin de la

compaa y la identificacin exclusiva del fabricante. Para hacer este identificador de

interfase vlido para IPv6 se debe cambiar el valor del bit u a su complemento. A

continuacin se muestra el proceso completo de conversin:

ccccccug cccccccc cccccccc xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

24 bits Identificacin de la compaa

administrada por la IEEE

24 bits Identificacin exclusiva del fabricante

Figura 2.1 Direccin MAC de 48 bits



2.4.2 Anycast

Una direccin Anycast identifica mltiples interfases. Un paquete con este tipo de direccin

es entregado a una sola interfase, generalmente la ms cercana. La interfase ms

cercana es la que tiene menor distancia en trminos de enrutamiento. Una direccin

Anycast no puede ser diferenciada de una direccin Unicast. Estas direcciones solamente

pueden ser utilizadas como direcciones destino. [LIB003]

El formato de una direccin Anycast es el siguiente:

Prefijo de la subred 000...000

n bits 128 - n bits

cccccc0g cccccccc cccccccc xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

Identificacin de la compaa administrada por la IEEE

24 bits

Identificacin exclusiva del fabricante

24 bits

cccccc0g cccccccc cccccccc xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 11111111 11111110

cccccc1g cccccccc cccccccc xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 11111111 11111110

0xFF 0xFE

64 bits

Figura 2.2 Conversin de una direccin MAC a un identificador de interfase



2.4.3 Multicast

Una direccin Multicast identifica a mltiples interfases (pueden encontrarse en distintos

nodos), como su nombre lo indica. Un paquete con una direccin Multicast, se entregar a

todas las interfases identificadas con esa direccin. Una direccin de este tipo no debe ser

utilizada como direccin fuente o como direccin dentro de un encabezado de

enrutamiento. A continuacin se muestra el formato de una direccin Multicast:

1111 1111 Banderas Alcance Identificador de Grupo

El formato del prefijo de una direccin Multicast es 1111 1111, lo cual facilita su

identificacin, ya que todas las direcciones de este tipo comienzan con 0xFF.

Las banderas son 4 bits, aunque en realidad 3 son reservados y deben estar siempre en 0.

Solamente se usa el bit de ms a la derecha que es conocido como el bit T. Cuando este

bit se encuentra en 0, indica una direccin Multicast que est permanentemente asignada

(Bien conocidas), y es asignada por una autoridad de numeracin en Internet. Cuando

este bit se encuentra en 1, indica una direccin Multicast no permanentemente asignada.

El campo de alcance es de 4 bits, y sirve para restringir el trfico de Multicast. A

continuacin se muestran los posibles va lores:

0 Reservado

1 Alcance Nodo Local

2 Alcance Enlace Local

3 Sin asignacin

4 Sin asignacin

5 Alcance Sitio Local

6 Sin asignacin

7 Sin asignacin

8 Alcance Organizacin Local

8 bits 4 bits 4 bits 112 bits

Universidad Tcnica del

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Análisis Del Protocolo Ipv6