IPv6Jhon Jairo Padilla aguilar, pHD.

Qué está mal con IPv4?

Básicamente 3 cosas:

Direcciones

Enrutamiento

Comunicaciones Extremo a Extremo

1. Direcciones en IPv4

Cada dirección identifica la interfaz física (NIC) que

interconecta un computador

Hay demasiados computadores tanto fijos como

móviles (PCs, teléfonos celulares, Tablets, etc)

Las direcciones IPv4 son de 32 bits (máximo número

de computadores en el mundo sería 232)

Por malas políticas se asignación de direcciones se

desperdiciaron direcciones

SE AGOTARON LAS DIRECCIONES DE INTERNET!!!

Realmente se necesita un gran espacio

de direcciones?

Internet Users or PC~530 million users in Q2 CY2002, ~945 million by 2004

(Source: Computer Industry Almanac)

Emerging population/geopolitical and Address space

PDA, Pen-Tablet, Notepad,…

~20 million in 2004

Mobile phones

Already 1 billion mobile phones delivered by the industry

Transportation

1 billion automobiles forecast for 2008

Internet access in Planes

Consumer devices

Billions of Home and Industrial Appliances

Agotamiento existencias de

direcciones IPv4

Noticia Mundial

“On 31 January 2011, the last two unreserved IANA /8 address blocks were allocated to APNIC according to RIR request procedures. This left five reserved but unallocated /8 blocks.[4][13][14] In accord with ICANN policies, IANA proceeded to allocate one of those five /8s to each RIR, exhausting the IANA pool,[15] at a ceremony and press conference on 3 February 2011.

The various legacy address blocks with administration historically split among the RIRs were distributed to the RIRs in February 2011.[16]

APNIC was the first regional Internet Registry to run out of freely allocated IPv4 addresses, on 15 April 2011. This date marked the point where everybody who needed an IPv4 address could not be guaranteed to have one allocated.”

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/IPv4_address_exhaustion

Agotamiento

direcciones

según IANA

2. Enrutamiento

Las tablas de enrutamiento de los Routers principales

del Backbone de Internet han crecido a tamaños

alarmantes!!!!!

La capacidad requerida de los equipos de

enrutamiento en el Núcleo de Internet ha llegado al

límite de la tecnología actual.

3. Conexiones Extremo a

Extremo

Ciertas aplicaciones y protocolos suponen que los

extremos de la comunicación se pueden ver

“Directamente a través de la red”

El uso de NAT para reducir el problema de

agotamiento de direcciones causa problemas a

ciertas aplicaciones y a protocolos de seguridad.

Regresando a la Arquitectura End-to-

End

Internet inició con aplicaciones con conectividad Extremo a Extremo

Hoy, los Gateways NAT y las capasde Aplicación interconectan redesdispares

• Los dispositivos Always-on necesitan una dirección públicapara ser accesadosEjemplos:

-Cámaras IP

-Mobile Phones

- Gaming

- Residential Voice

over IP gateway

- IP Fax Global

Addressing

Realm

Nuevas Technologias/Aplicaciones para Home Users

Explosion de Nuevas aplicaciones de

Internet

Ventajas de IPv6

Mejor Rendimiento debido a:

Mejor organización de las cabeceras de los paquetes

No hay fragmentación de paquetes

No hay Checksum de las cabeceras

Características de IPv6

Seguridad: Uso de IPSec

Autoconfiguración de direcciones: Los Host finales

pueden conectarse en una manera “Plug and Play”,

sin contactar al administrador de red para que

programe algún tipo de información del usuario final

previamente.

Asignación dinámica de direcciones IPv4= stateful

autoconfiguration

Autoconfiguración de Direcciones IPv6= Stateless

autoconfiguration

Características de IPv6

Movilidad de los nodos: Utilizando protocolos de

movilidad como Mobile IPv6

Rendimiento:

En IPv4 varía la longitud de las cabeceras, lo que afecta

el rendimiento de los routers al procesar los paquetes

En IPv6 la longitud de la cabecera es fija y posee

cabeceras opcionales que sólo se agregan para ciertos

casos especiales.

En IPv6 sólo se dejó en la cabecera la información que

se necesita para el enrutamiento y el resto se puso en

cabeceras opcionales.

IP Service IPv4 Solution IPv6 Solution

Mobile IP with Direct Routing

DHCP

Mobile IP

IGMP/PIM/Multicast BGP

IP Multicast MLD/PIM/Multicast BGP,Scope Identifier

Mobility

AutoconfigurationServerless,

Reconfiguration, DHCP

IPv6 Technology Scope

32-bit, Network Address Translation

128-bit, MultipleScopes

Addressing Range

Quality-of-ServiceDifferentiated Service,

Integrated ServiceDifferentiated Service,

Integrated Service

Security IPSec Mandated,works End-to-End

IPSec

Encabezado IPv4

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|Version| IHL |Type of Service| Total Length |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Identification |Flags| Fragment Offset |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Time to Live | Protocol | Header Checksum |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Source Address |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Destination Address |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Options | Padding |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Encabezado IPv6

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|Version| Traffic Class | Flow Label |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Payload Length | Next Header | Hop Limit |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

+ +

| |

+ Source Address +

| |

+ +

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

+ +

| |

+ Destination Address +

| |

+ +

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Encabezado IPv4 vs IPv6

Formato del Encabezado

Longitud de la Carga (Payload Length)

* Jumbo Payloads > 64 Kbytes

Próximo Encabezado (Next Header)

Valor Encabezado

0 Hop-by-Hop Options

6 TCP

17 UDP

58 ICMPv6

60 Destination Options

Encabezados de Extensión

Reemplazo de los campos opcionales de IPv4Opciones poco o nada utilizadas

Longitud igual a múltiplos de 8 octetos

(64 bits)

IPv6 debe soportar los siguientes:Hop-by Hop Options

Routing

Fragment

Destination

Authentication

Encapsulation Security Payload

Encabezados de Extensión

Encabezados de Extensión

Encabezados de Opciones de Salto-a-salto (Hop-by-Hop Options)

• Lleva información que se analiza en cada nodo de la trayectoria (0)

Encabezados de Opciones de Destino (Destination Options)

• Lleva información opcional que es examinada por el nodo destino del paquete (60)

Encabezados de Enrutamiento (Routing)

• Lista los nodos intermedios a ser “visitados” en el camino desde la fuente al destino (43)

Encabezado de Enrutamiento

Encabezado de Fragmentación

Usado para enviar paquetes más grandes que el Path MTU

Encabezado de Autentificación

Provee autenticidad e integridad en los datagramas IP (51)

Carga de encapsulado de seguridad

(ESP)

Provee confidencialidad (y opcionalmente, integridad, autentificación y anti-reproducción) (50)

Puede utilizarse solo o conjuntamente con AH

Tipos de Direcciones en IPv6

Unicast: un identificador para una sola interfaz.

Un datagrama enviado a una dirección de unicast se entrega sólo a la interfaz identificada con esa dirección

Multicast: un identificador para un conjunto de interfaces (regularmente en diferentes estaciones).

Un datagrama enviado a una dirección multicast se entrega a todas las interfaces identificadas por esa dirección

Anycast: un identificador para un conjunto de interfaces (regularmente en diferentes estaciones)

Un datagrama enviado a una dirección anycast se entrega a una de las interfaces identificadas por esa dirección (regularmente la estación más cercana de acuerdo con las métricas de los protocolos de enrutamiento.

Direccionamiento

IPv6

Estructura de Direcciones IPv6

IPv4 32 bits (4 octetos) de longitud

130.192.1.143

IPv6 128 bits (16 octetos)

3FFE:0800:1200:300a:2A8:79FF:FE32:1982

Necesidad de DHCP y DNS

Representación Textual

Normas:

1. 8 Grupos de 16 bits separados por “:”

2. Notación hexadecimal de cada nibble (4 bits)

3. Se pueden eliminar los ceros a la izquierda dentro de cada

Grupo.

4. Se pueden sustituir uno o más grupos “todo ceros” por “::”.

Esto se puede hacer solo una vez

Ejemplos:

1. (Profesor) 2001:0db8:3003:0001:0000:0000:6543:0ffe

Queda: 2001:db8:3003:1::6543:ffe

2. (Alumnos) 2001:0db8:0000:0000:0300:0000:0000:0abc

Estructura de Direcciones

IPv6

Escritas en una secuencia de 8 grupos de 4 dígitos hexadecimales

separados por :

Notaciones:

1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A

1080:0:0:0:8:800:200C:417A

1080::8:800:200C:417A

Estructura de Direcciones

IPv6

Notaciones

FF01:0:0:0:0:0:0:43Dirección multicast

0:0:0:0:0:0:0:1 Dirección loopback

0:0:0:0:0:0:0:0 Dirección no especificada

Pueden representarse:

FF01::43 Dirección multicast

::1 Dirección loopback

:: Dirección no definida

Estructura de Direcciones

IPv6

Notación CIDR

dirección-ipv6/longitud-prefijo

dirección-ipv6: es cualquiera de la

notaciones anteriores

longitud-prefijo: número decimal

especificando la longitud del prefijo en bits

1080:0:0:8::/80

Notaciones Válidas

• Prefijo de 60 bits 12AB00000000CD3:

• 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60

• 12AB::CD30:0:0:0:0/60

• 12AB:0:0:CD30::/60

Notaciones no válidas

12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60

12AB:0:0:CD3/60

Dentro de un grupo de 16 bits, se pueden omitir los

ceros del principio, pero no los del final

12AB::CD30/60

Se pierden los ceros a partir de CD30

12AB::CD3/60

Los dos errores anteriores, combinados

Modelo de

Direccionamiento IPv6

Link-LocalSite-LocalGlobal

En IPv4 las Direcciones son asignadas a las Interfaces

En IPv6 cambia:

Se espera que las interfaces tengan multiples direcciones

Las Direcciones tienen diferentes alcances:

Link Local

Site Local

Global

Las direcciones tienen un tiempo de vida:

Valid and Preferred lifetime

Prefijos de los Tipos de

Direcciones

Direcciones Anycast se asignan de los prefijos Unicast

Asignación de Direcciones

Quiénes asignan y qué parte asignan de las direcciones IPv6:

IANA asigna desde 2001::/16 a los registros regionales

Cada asignación de un registro regional es una ::/23

Las asignaciones de un ISP de un registro regional son de tipo ::/36 (asignación inmediata) ó ::/32 (asignación inicial)

Se espera que un ISP asigne un prefijo ::/48 a cada cliente

2001 0410

ISP prefix

Site prefix

Subnet prefix

/32 /48 /64

Registry

/23

Interface ID

Dirección Global Unicast

(RFC3587)

El prefijo de encaminamiento global es un valor asignado a un zona(site), es decir, a un conjunto de sub-redes/links. Se ha diseñado para serestructurado jerárquicamente por los RIRs (Regional Internet Registry) e ISPs

El ID de sub-red es un identificador de una subred dentro de un site. Se ha diseñado para ser estructurado jerárquicamente por el administradordel site

El identificador de interfaz se construye normalmente según el formatoEUI-64

Dirección Global Unicast para

Servicios de Producción

Los ISPs normalmente toman prefijos /32

– Las direcciones IPv6 de producción empiezan por 2001, 2003, 2400,

2800, etc.

• Hasta /48 se estructura jerárquicamente por el ISP según el uso interno

• Desde /48 hasta /128 se delega a los usuarios

– Recomendaciones para la delegación de direcciones (RFC3177)

•/48 caso general, excepto para abonados grandes

•/64 si se sabe que una y solo una única red es necesaria

•/128 si es absolutamente seguro que se va a conectar uno y solo un

dispositivo

Algunas Direcciones Unicast

Especiales

Del RFC5156:

Dirección no especificada, utilizadatemporalmente cuando no se ha asignado

una dirección: 0:0:0:0:0:0:0:0 (::/128)

Dirección de loopback, para el “auto-envío”

de paquetes: 0:0:0:0:0:0:0:1 (::1/128)

Del RFC3849:

Prefijo de documentación: 2001:0db8::/32

Autoconfiguración de

direcciones

IPv6 utiliza dos tipos de mecanismos para que los Hosts

obtengan la dirección IPv6 en su red de acceso:

Autoconfiguración sin estado (Stateless)

Autoconfiguración con estado (Stateful): Uso de DHCPv6

Autoconfiguración de

direcciones sin estado

Permite a diferentes dispositivos conectados a una

red IPv6 conectarse a Internet sin requerir ningún

servidor que asigne direcciones automáticamente,

como se hace cuando hay un servidor DHCP

(Dynamic Host Configuration Protocol)

Autoconfiguración de

direcciones sin estado

Identificadores de

interfaz

Los 64-bits de menor peso de las direcciones Unicast pueden ser asignados mediante diversos métodos:

auto-configuradas a partir de una dirección MAC de 64-bit (FireWire)

auto-configuradas a partir de una dirección MAC de 48-bit (ejemplo, Ethernet), y expandida a un EUI-64 de 64-bits

asignadas mediante DHCP

configuradas manualmente

auto-generadas pseudo-aleatoriamente (protección de la privacidad)

posibilidad de otros métodos en el futuro

Identificadores para

Interfaces

64 bits dedicados a identificar una interfaz

Se garantiza que sea único en una subred

Esencialmente es lo mismo que (Identificador Único Extendido) EUI-64

Hay una fórmula para convertir las direcciones MAC de IEEE802

Se usan muchas formas de direcciones de unicast

Identificadores para

Interfaces

Las direcciones de IPv6 son asignadas a las interfaces y no a los nodos

El mismo identificador de interfaz puede ser utilizado en múltiples interfaces en una estación

Conversión de IEEE802 a EUI-64

00:0A:95:F2:97:DB

Reglas

Insertar FF:FE entre el tercer y cuarto octeto de la dirección MAC

Usar el complemento del bit de universal/local (penúltimo bit del primer octeto)

02:0A:95:FF:FE:F2:97:DB

Uso de Direcciones

Link-Local

Las direcciones link-local se usan durante la

autoconfiguración de los dispositivos y cuando no

existen encaminadores (FE80::/10)

Direcciones de Enlace Local

(Link local)

Diseñadas para autoconfiguración de enlaces y descubrimiento de vecinos

FP=1111111010.

Únicas en una subred

Los enrutadores no deben enrutar ningún datagrama con origen o destino de enlace local

Ejemplo:

MAC = 08-00-02-12-34-56

IPv6 = FE80::0A00:02FF:FE12:3456

Direcciones Locales del Sitio

Usadas para reemplazar direcciones IPv4 para uso en intranets FP=1111111011.

Concepto similar al de las direcciones RFC1918

Han sido descartadas (IETF SF 2003)

Ejemplo:

MAC = 00-00-0C-12-34-56

IPv6 = FEC0::<subred>:200:CFF:FE12:3456

Identificadores para

Interfaces

Estaciones deben reconocer:

Dirección de enlace local (link local)

Dirección asignada de unicast y anycast

Dirección de Multicast para todas las estaciones (all-

nodes)

Direcciones de multicast para todos los grupos a los que

se ha suscrito

Identificadores para

Interfaces

Enrutadores deben reconocer

Todas las direcciones mencionadas para los nodos

La dirección de anycast de la subred-enrutador para las interfaces en las está configurado para servir de enrutador

Todas las demás direcciones de anycast que se hayan configurado

Dirección de multicast de todos los enrutadores (all-routers)

Transición IPv4-IPv6

¿Cómo se realizará la transición de la Internet pública,

basada en IPv4, a IPv6?

El problema está en que mientras que los sistemas

capaces con IPv6 pueden ser compatibles hacia

atrás, es decir, pueden enviar, enrutar y recibir

datagramas IPv4, los sistemas ya montados que

funcionan con IPv4 no son capaces de manejar los

datagramas IPv6. Hay varias opciones posibles.

Transición IPv4-IPv6 / Co-Existencia

Hay 3 tipos de soluciones:

(1) Técnicas Dual-stack, permiten la coexistencia

IPv4-IPv6 en los mismos dispositivos y redes.

(2) Técnicas de Tunneling, evitan dependencias

cuando se actualizan hosts, routers, o regiones

(3) Técnicas de Traducción, Permiten a los

dispositivos IPv6-only comunicarse con dispositivos

IPv4-only

Se pueden usar combinados

Técnica – Dual Stack

Herramienta básica

Permite la continuidad

de la operación normal

con nodos IPv4-only

Las reglas de selección

de direcciones

generalmente prefieren

IPv6

IPv6 Enabled

IPv6 Enabled IPv4-Only

Técnica – Tunneling

Los nodos IPv4 ven la red

como una red IPv4.

Requiere Routers que

hagan el entunelado y

desentunelado

Puede ser usada en

conjunto con Dual Stack

IPv6 Enabled

IPv6 Enabled

IPv4-Only

Situaciones de tunneling

Situaciones de tunneling

Técnica – Traducción

Permite el uso de nodos

solo IPv6 y solo IPv4

Última opción

Posibles problemas de

escalamiento

Requiere un Gateway

IPv6 Enabled

IPv4-Only

Ambiente de Transición

Telecommuter

Residential

Dual Stack or MPLS & 6PE

IPv6 over IPv4 tunnels or

Dedicated data link layers

Cable

IPv6 over IPv4 Tunnels

IPv6 IX

IPv6 over IPv4 tunnels or

Dedicated data link layers

DSL,

FTTH,

Dial

Aggregation

IPv6 over IPv4 tunnels

or Dual stack

ISP’s

6Bone

6to4 Relay

Dual Stack

ISATAP

Enterprise

Enterprise

WAN: 6to4, IPv6

over IPv4, Dual Stack