Evolucion IPv4 IPv6 David Fernandez

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© 2002, DIT© 2002, DIT--UPMUPM 22ªª Jornada Internet de Nueva GeneraciJornada Internet de Nueva Generacióón n –– 22 de Octubre de 200222 de Octubre de 2002 11

Evolución de Internet Evolución de Internet desde IPv4 a IPv6desde IPv4 a IPv6

David Fernández CambroneroDavid Fernández Cambronero([email protected])([email protected])

Departamento de Ingeniería de Sistemas TelemáticosDepartamento de Ingeniería de Sistemas TelemáticosETSITETSIT--UPMUPM

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ContenidoContenido

Breve Introducción a IPv6Breve Introducción a IPv6Asignación de Direcciones IPv6Asignación de Direcciones IPv6Transición a IPv6Transición a IPv6

Herramientas BásicasHerramientas BásicasMétodos de TransiciónMétodos de TransiciónEscenarios de TransiciónEscenarios de Transición

ConclusionesConclusiones

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Resumen Características IPv6Resumen Características IPv6

uu IPv6 es una evolución de IPv4 (no una revolución)IPv6 es una evolución de IPv4 (no una revolución)

Mejora de la eficiencia y seguridadMovilidad:

3 métodos PnPAutoconfiguración:

Soporte autentificación/cifrado obligatorio (IPSec)Seguridad:

Obligatorio, control de ámbitosMulticast:

Identificación de flujosMultimedia:

Formato flexible de opciones. Extensibilidad mejoradaVersatilidad:

Cabecera simple alineada a 64 bitsPrestaciones:

Jerárquico. Agregación de rutasEncaminamiento:

Direcciones de 128 bits asignadas jerárquicamenteDireccionamiento:

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Modelo de Direccionamiento IPv6 (I)Modelo de Direccionamiento IPv6 (I)

uuDirecciones de 128 bits Direcciones de 128 bits Más de 10Más de 1038 38 direcciones posiblesdirecciones posiblesMás de 1500 direcciones por mMás de 1500 direcciones por m22 teniendo en teniendo en cuenta las pérdidas por asignación jerárquica cuenta las pérdidas por asignación jerárquica ––y y siendo pesimistasiendo pesimista-- (C. Huitema)(C. Huitema)

uuDirecciones asignadas a interfaces Direcciones asignadas a interfaces uuMúltiples direcciones por interfazMúltiples direcciones por interfazuu Las direcciones tienen ámbitoLas direcciones tienen ámbito

LinkLink--LocalLocalSiteSite--LocalLocalGlobalGlobal Global

Site-Local

Link-Local

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Modelo de Direccionamiento IPv6 (II)Modelo de Direccionamiento IPv6 (II)

uu Estructura de las direcciones:Estructura de las direcciones:Dirección IPv6 = Dirección IPv6 = PrefjoPrefjo + + IdId. de Interfaz. de Interfaz

uuSeparación entre “quién eres” y “dónde estás Separación entre “quién eres” y “dónde estás conectado”conectado”

Prefijo: depende de la topología de la redPrefijo: depende de la topología de la redIdId. de Interfaz: identifica a un nodo. de Interfaz: identifica a un nodo

uuNuevas direcciones Nuevas direcciones AnycastAnycast::UnicastUnicast: hacia un sistema: hacia un sistemaMulticastMulticast: hacia todos los sistemas pertenecientes : hacia todos los sistemas pertenecientes a un grupoa un grupoAnycastAnycast: hacia el más cercano de los sistemas : hacia el más cercano de los sistemas pertenecientes a un grupopertenecientes a un grupo

uuDesaparece la difusión (Desaparece la difusión (BroadcastBroadcast))

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uu Formato preferido:Formato preferido:X:X:X:X:X:X:X:XX:X:X:X:X:X:X:X (X = 2 (X = 2 bytesbytes writtenwritten in hex.)in hex.)

uu Ejemplo:Ejemplo:

3ffe:3328:4:3:250:4ff:fe5c:b3f43ffe:3328:4:3:250:4ff:fe5c:b3f4

uu Direcciones especiales:Direcciones especiales:0:0:0:0:0:0:0:1 0:0:0:0:0:0:0:1 -- LoopbackLoopback0:0:0:0:0:0:0:0 0:0:0:0:0:0:0:0 -- UnspecifiedUnspecified AddressAddress

uu Representación de Prefijos:Representación de Prefijos:3ffe:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/603ffe:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/603ffe::CD30:0:0:0:0/603ffe::CD30:0:0:0:0/603ffe:0:0:CD30::/603ffe:0:0:CD30::/60

Representación de DireccionesRepresentación de Direcciones

Prefijo Id. de Interfaz

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Modelo Encaminamiento IPv6Modelo Encaminamiento IPv6

uuModelo jerárquico:Modelo jerárquico: las direcciones dependen las direcciones dependen estrictamente de la topología de la red.estrictamente de la topología de la red.

uuDos tipos de Dos tipos de Agregaciones:Agregaciones:Por Proveedor:Por Proveedor: direcciones asignadas del rango direcciones asignadas del rango de cada proveedor.de cada proveedor.Por Punto de Intercambio (Exchange):Por Punto de Intercambio (Exchange): las las direcciones dependen del punto al que nos direcciones dependen del punto al que nos conectamosconectamos

uu Consecuencia:Consecuencia: Si cambiamos de proveedor o de Si cambiamos de proveedor o de punto de intercambio, es necesario punto de intercambio, es necesario RENUMERARRENUMERARla red. (Si el proveedor de nuestro proveedor la red. (Si el proveedor de nuestro proveedor cambia también deberemos renumerar).cambia también deberemos renumerar).

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Encaminamiento IPv6: Topología PúblicaEncaminamiento IPv6: Topología Pública

X1, X2: Puntos de Intercambio (Exchanges: NAP, FIX, etc)

P1-P4: Proveedores de larga distanciaP5, P6: Otros Proveedores

X1, X2: Puntos de Intercambio (Exchanges: NAP, FIX, etc)

P1-P4: Proveedores de larga distanciaP5, P6: Otros Proveedores

P1P1

P5P5SiteSite AA

P2P2

P3P3

P4P4

SiteSite BB

SiteSite DD

SiteSite EE SiteSite FF

SiteSite CCP6P6

X1X1 X2X2

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ISP 2ISP 22001:b00::/242001:b00::/24

MultihomingMultihoming

uu “Multihomed site”:“Multihomed site”: Sitio conectado a varios Sitio conectado a varios proveedores (ISPs) simultáneamente.proveedores (ISPs) simultáneamente.

ISP 1ISP 1

MultihomedMultihomedNetworkNetwork

ISP 3ISP 3

2001:b00:2001:b00:bbbbbbbb::/48::/48

2001:c00:2001:c00:cccccccc::/48::/482001:a00:2001:a00:aaaaaaaa::/48::/48

2001:c00::/242001:c00::/242001:a00::/242001:a00::/24

Razones:Razones:•• FiabilidadFiabilidad•• Balanceo de CargaBalanceo de Carga•• ......

uu Problema: el modelo de encaminamiento de IPv6 Problema: el modelo de encaminamiento de IPv6 impide anunciar prefijos de un ISP a través de impide anunciar prefijos de un ISP a través de la conexión con otro.la conexión con otro.

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Asignación de Direcciones IPv6Asignación de Direcciones IPv6

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Jerarquía de DelegaciónJerarquía de Delegación

Internet Assigned Numbers Authority(www.iana.org)

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Registros Regionales de InternetRegistros Regionales de Internet

Fuente: Paul Wilson, APNIC

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Nueva Política de Asignación de Nueva Política de Asignación de Direcciones IPv6Direcciones IPv6

uu Basada en la experiencia del 6BONE (desde 1996)Basada en la experiencia del 6BONE (desde 1996)uu Reciente revisión de los mecanismos de asignación de Reciente revisión de los mecanismos de asignación de

direccionesdireccionesuuNueva política en vigor desde mayo del 2002Nueva política en vigor desde mayo del 2002

consensuada entre APNIC, RIPE y ARINconsensuada entre APNIC, RIPE y ARINuu Estructura de Estructura de direcciones globalesdirecciones globales (prefijo 2001::/3)(prefijo 2001::/3)

Topological

0 /64 127

001 Infraestructure End Site

0 3 /48 63

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Criterios de AsignaciónCriterios de Asignación

uuAsignación a Asignación a LIRsLIRs (ISP): (ISP): /32/32Asignado a Asignado a ISPsISPs que tengan previsto conectar más que tengan previsto conectar más de 200 redes finales (de 200 redes finales (EndEnd SitesSites) en 2 años) en 2 añosEjEj: : RedirisRediris: 2001:0720::/32; TTD: : 2001:0720::/32; TTD: 2001:0800::/322001:0800::/32

uuAsignación a Redes Finales (Asignación a Redes Finales (EndEnd SitesSites): ): En general: En general: /48 /48 (16 bits libres para subredes)(16 bits libres para subredes)

Grandes y pequeñas empresasGrandes y pequeñas empresasRedes domésticasRedes domésticas

Cuando exista sólo una subred: Cuando exista sólo una subred: /64/64Redes móviles (coches) o Redes móviles (coches) o telefonostelefonos con interfaces de con interfaces de red adicionales (WLAN o red adicionales (WLAN o BluetoothBluetooth))

Cuando exista sólo un sistema: Cuando exista sólo un sistema: /128 /128 Conexión PPPConexión PPP

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Ejemplo Red DomésticaEjemplo Red Doméstica

uu Requisito: 2 prefijos /64Requisito: 2 prefijos /64LANLAN y WLANy WLAN

uu /48/48 --> 65536 prefijos !!!!> 65536 prefijos !!!!

Internet

ADSL

LAN WLAN

Router

2001:9000:40::/48

2001:9000:40:1::/64

2001:9000:40:0::/64

uu ¿Estamos despilfarrando ¿Estamos despilfarrando direcciones?direcciones?

uuHay más de 35 billones Hay más de 35 billones de prefijos /48 posiblesde prefijos /48 posibles

uuTeniendo en cuenta las Teniendo en cuenta las pérdidas por asignación: pérdidas por asignación:

Estimación pesimista: Estimación pesimista: 178.000 millones de 178.000 millones de prefijosprefijos

uu La uniformidad en los La uniformidad en los prefijos (/48) facilita el prefijos (/48) facilita el cambio de proveedor y el cambio de proveedor y el renumeradorenumerado

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Transición a IPv6Transición a IPv6

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Reflexiones sobre la TransiciónReflexiones sobre la Transición

uu IPv4 e IPv6 son incompatibles…IPv4 e IPv6 son incompatibles……aunque tienen bastantes similaridades: la traducción entre …aunque tienen bastantes similaridades: la traducción entre IPv4 e IPv6 es posible en algunos casosIPv4 e IPv6 es posible en algunos casos

uuNada puede detener la Internet:Nada puede detener la Internet:Migración progresiva (no Migración progresiva (no flagflag dayday))Requisito de interoperabilidad entre sistemas IPv4 e IPv6Requisito de interoperabilidad entre sistemas IPv4 e IPv6

uu Internet es una red heterogénea:Internet es una red heterogénea:Miles de organizaciones involucradasMiles de organizaciones involucradasCoordinación pero sin una autoridad estricta: la transición Coordinación pero sin una autoridad estricta: la transición puede durar muchos años…puede durar muchos años…

uuTransición muy compleja:Transición muy compleja:Actualizar routers, hosts, aplicaciones, gestión y operación, Actualizar routers, hosts, aplicaciones, gestión y operación, formación de personal, formación de personal, etcetc

uu La transición es la clave del éxito de IPv6:La transición es la clave del éxito de IPv6:IPv6 HA SIDO DISEÑADO PENSANDO EN LA TRANSICIONIPv6 HA SIDO DISEÑADO PENSANDO EN LA TRANSICION

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Calendario de Introducción de IPv6Calendario de Introducción de IPv6(Previsión)(Previsión)

Fuente: Tony Hain. Cisco

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Herramientas BásicasHerramientas Básicas

uuNODOS DUALESNODOS DUALESMáquinas con doble pila de protocolos: IPv4 e IPv6Máquinas con doble pila de protocolos: IPv4 e IPv6

uuTÚNELES TÚNELES IPv6 sobre IPv4IPv6 sobre IPv4IPv4 sobre IPv6IPv4 sobre IPv6

uuTRADUCTORES DE PROTOCOLOS TRADUCTORES DE PROTOCOLOS Traducen datagramas IPv6 a IPv4 y viceversaTraducen datagramas IPv6 a IPv4 y viceversa

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Nodos DualesNodos Duales

1.1. Consulta al DNS sobre un Consulta al DNS sobre un nombrenombre

2.2. DNS puede devolver:DNS puede devolver:Registro ARegistro ARegistro AAAARegistro AAAAAmbosAmbos

3.3. El Resolver devuelve las El Resolver devuelve las respuestas a la aplicación respuestas a la aplicación

4.4. La aplicación utiliza IPv6 o La aplicación utiliza IPv6 o IPv4 dependiendo de las IPv4 dependiendo de las respuestasrespuestas

IPv4IPv4 IPv6IPv6

SubredSubred

TCPTCP UDPUDP

AplicacionesAplicacionesDNSDNS

DNSResolver

0x08000x0800 0x86dd0x86dd

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TúnelesTúneles

uu La RFC 2893 define la utilización básica de túneles La RFC 2893 define la utilización básica de túneles como mecanismo para transportar paquetes IPv6 como mecanismo para transportar paquetes IPv6 sobre redes IPv4sobre redes IPv4

uu Los datagramas IPv6 se encapsulan sobre datagrams Los datagramas IPv6 se encapsulan sobre datagrams IPv4 para atravesar redes que aun no han sido IPv4 para atravesar redes que aun no han sido migradasmigradas

uu Los túneles se utilizan frecuentemente en las redes Los túneles se utilizan frecuentemente en las redes actuales:actuales:

EjEj: MBONE, transporte multiprotocolo (IPX, : MBONE, transporte multiprotocolo (IPX, AppletalkAppletalk, , etcetc) ) sobre redes IP, sobre redes IP, mobilidadmobilidad IP, IP, etcetc

IPv4Header

Data

IPv6Header Data

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RouterRouter--toto--HostHostSistema destino sin router IPv6 local

HostHost--toto--HostHostSistemas IPv6 aislados

HostHost--toto--RouterRouterÚtil para conectar sistemas IPv6 aislados (i.e. sin routers IPv6 locales)

RouterRouter--toto--routerrouterInterconexión de islas IPv6 a través de redes IPv4

Tipos de TúnelesTipos de Túneles

IPv6IPv4

IPv4

IPv4IPv6

IPv6IPv4IPv6

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Mecanismos de Transición basados en Mecanismos de Transición basados en TúnelesTúneles

uuBasados en Túneles:Basados en Túneles:Túneles manuales, automáticos y “Tunnel Túneles manuales, automáticos y “Tunnel Brokers”Brokers”6to46to46over46over4Dual Dual StackStack TransitionTransition MechanismMechanism (DSTM)(DSTM)Tunneling IPv6 Tunneling IPv6 overover UDP UDP throughthrough NATsNATs(TEREDO)(TEREDO)IntraIntra--SiteSite AutomaticAutomatic TunnelTunnel AddressingAddressing ProtocolProtocol(ISATAP)(ISATAP)

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Traductores de ProtocolosTraductores de Protocolos

uu Permiten la comunicación entre sistemas sóloPermiten la comunicación entre sistemas sólo--IPv4 y IPv4 y sistemas sólosistemas sólo--IPv6IPv6

uuTraducen las cabeceras de los paquetes entre IPv4 e Traducen las cabeceras de los paquetes entre IPv4 e IPv6 (sólo los campos comunes)IPv6 (sólo los campos comunes)

uuAdolecen del mismo problema que los NAT en IPv4:Adolecen del mismo problema que los NAT en IPv4:Fiabilidad, cuello de botella, escalabilidad, limitan Fiabilidad, cuello de botella, escalabilidad, limitan las aplicaciones a utilizarlas aplicaciones a utilizar

IPv4

DNSDNS

Traductor IPv6

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Mecanismos de Transición basados en Mecanismos de Transición basados en TraductoresTraductores

uuSin estado (Sin estado (StatelessStateless):):StatelessStateless IP/ICMP IP/ICMP TranslationTranslation AlgorithmAlgorithm (SIIT)(SIIT)BumpBump in in thethe StackStack (BIS/MBIS)(BIS/MBIS)BumpBump in in thethe API (BIA)API (BIA)

uu Con estado (Con estado (StatefulStateful):):NATNAT--PTPTSOCKS64SOCKS64TransportTransport RelayRelay TranslatorTranslator (TRT)(TRT)ApplicationApplication LevelLevel GatewaysGateways (ALG)(ALG)

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Estado de la TransiciónEstado de la Transición

uu ¿Dónde estamos actualmente?¿Dónde estamos actualmente?Existen cerca de 20 mecanismos de transición Existen cerca de 20 mecanismos de transición definidos actualmentedefinidos actualmenteImplementaciones disponibles de la mayoría de Implementaciones disponibles de la mayoría de ellosellosExperimentación práctica en redes experimentales Experimentación práctica en redes experimentales y proyectos de investigación:y proyectos de investigación:

6BONE, 6BONE, LONGLONG, ARMSTRONG, , ARMSTRONG, etcetcuuSin embargo, Sin embargo, NO EXISTEN RECOMENDACIONESNO EXISTEN RECOMENDACIONES

claras para aquellos que deseen comenzar la claras para aquellos que deseen comenzar la transición (transición (ISPsISPs, redes corporativas o de , redes corporativas o de campuscampus, , redes domésticas, redes domésticas, etcetc))

Los grupos Los grupos ngtransngtrans y v6ops trabajan en y v6ops trabajan en actualmente en su definiciónactualmente en su definición

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Escenarios de TransiciónEscenarios de Transición

u3GPPServicios móviles para dispositivos de pequeño tamaño con ancho de banda modesto (probablemente sólo-IPv6)

uRedes no gestionadas (Unmanaged)Redes domésticas o de pequeñas empresas sin personal técnico que las gestione

uRedes gestionadas (Managed)Redes corporativas gestionadas por personal cualificado

u Proveedor de Servicios Internet (ISP)Red de un proveedor que da servicios utilizando diferentes tecnologías de red: DSL, HFC, dial-up, etcNecesidad de diferenciar la migración del núcleo de la red (típicamente basado en MPLS), la red de distribución o la de acceso

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uuUna única subred conectada a Internet a través de Una única subred conectada a Internet a través de un único ISP (un único ISP (draftdraft--ietfietf--ngtransngtrans--unmanscopeunmanscope).).

Redes no gestionadas (Redes no gestionadas (UnmanagedUnmanaged))

Internet

Home Access Device (HAD)

LAN

ISP

uu Entorno doméstico o Entorno doméstico o pequeñas empresas pequeñas empresas (SOHO)(SOHO)

uuNo gestionadoNo gestionadoPlugPlug--andand--playplay

uuAplicaciones:Aplicaciones:LocalesLocalesClienteClientePeerPeer--toto--peerpeerServidorServidorUnmanaged Network

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Redes no gestionadas (Redes no gestionadas (UnmanagedUnmanaged))

uuMigración de aplicaciones a IPv6 (Migración de aplicaciones a IPv6 (draftdraft--huitemahuitema--ngtransngtrans--unmanevalunmaneval):):

Caso A: Router no soporta IPv6Caso A: Router no soporta IPv6TEREDOTEREDO

Caso B: ISP y router soportan IPv6 e IPv4Caso B: ISP y router soportan IPv6 e IPv46to46to4

Caso C: Router soporta IPv6 e IPv4; ISP sólo IPv4Caso C: Router soporta IPv6 e IPv4; ISP sólo IPv4TunnelTunnel brokerbroker

Caso D: ISP sólo soporta IPv6Caso D: ISP sólo soporta IPv6Host IPv6: SIIT, NATHost IPv6: SIIT, NAT--PT, TRTPT, TRTHost duales: DSTMHost duales: DSTM

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Redes 3GPPRedes 3GPP

uu Escenarios GPRS en estudio (Escenarios GPRS en estudio (draftdraft--soininensoininen--ngtransngtrans--3gpp3gpp--cases):cases):

Dual UE que se conecta a nodos IPv4 e IPv6Dual UE que se conecta a nodos IPv4 e IPv6UE mantiene dos contextos PDP simultáneosUE mantiene dos contextos PDP simultáneos

IPv6 UE que se conecta a nodo IPv6 a través de una IPv6 UE que se conecta a nodo IPv6 a través de una red IPv4red IPv4

Etapas preliminares: redes intermedias IPv4Etapas preliminares: redes intermedias IPv4IPv4 UE que se conecta a nodo IPv4 a través de una IPv4 UE que se conecta a nodo IPv4 a través de una red IPv6red IPv6

Etapa final: terminales antiguos sobre red migrada a IPv6Etapa final: terminales antiguos sobre red migrada a IPv6IPv6 UE que se conecta a un nodo IPv4IPv6 UE que se conecta a un nodo IPv4

EjEj: terminal IPv6 que accede a un servidor IPv4: terminal IPv6 que accede a un servidor IPv4IPv4 UE que se conecta a un nodo IPv6IPv4 UE que se conecta a un nodo IPv6

EjEj: terminal IPv4 que accede a un servidor migrado a IPv6: terminal IPv4 que accede a un servidor migrado a IPv6

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Escenarios de Transición 3GPP (I)Escenarios de Transición 3GPP (I)

uu Dual UE que se conecta a nodos IPv4 e IPv6Dual UE que se conecta a nodos IPv4 e IPv6

uu IPv6 UE que se conecta a nodo IPv6 a través de una red IPv4IPv6 UE que se conecta a nodo IPv6 a través de una red IPv4

Fuente: Jonne Soininen, NGTRANS-IETF

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Escenarios de Transición 3GPP (II)Escenarios de Transición 3GPP (II)

uu IPv4 UE que se conecta a nodo IPv4 a través de una red IPv6IPv4 UE que se conecta a nodo IPv4 a través de una red IPv6

uu IPv6 UE que se conecta a un nodo IPv4IPv6 UE que se conecta a un nodo IPv4


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Escenarios de Transición 3GPP (III)Escenarios de Transición 3GPP (III)

uu IPv4 UE que se conecta a un nodo IPv6IPv4 UE que se conecta a un nodo IPv6


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ConclusionesConclusiones

uu La transición a IPv6 es un proceso largo, complejo y La transición a IPv6 es un proceso largo, complejo y muy costosomuy costoso

uuMecanismos de transición:Mecanismos de transición:maduros y estables en generalmaduros y estables en generalmecanismos basados en nodos duales y túneles mecanismos basados en nodos duales y túneles preferibles a los traductorespreferibles a los traductores

uu Escenarios de Transición:Escenarios de Transición:en estudio dentro de los grupos en estudio dentro de los grupos ngtransngtrans y v6ops de y v6ops de IETFIETF

uu Las aplicaciones marcarán el ritmo de la transiciónLas aplicaciones marcarán el ritmo de la transiciónuuMuy importante estudiar las características de cada Muy importante estudiar las características de cada

entorno para escoger los mecanismos de transición entorno para escoger los mecanismos de transición más adecuadosmás adecuados

Documents

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