La versión 6 del Protocolo de Internet ( IPv6 ) es la versión más reciente del Protocolo de Internet (IP), el protocolo de comunicaciones que proporciona un sistema de identificación y ubicación para las computadoras en las redes y enruta el tráfico a través de Internet . IPv6 fue desarrollado por el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) para hacer frente al problema largamente anticipado del agotamiento de la dirección IPv4 . IPv6 está destinado a reemplazar IPv4 . [1] En diciembre de 1998, IPv6 se convirtió en un Borrador de Estándar para el IETF, [2] quien posteriormente lo ratificó como un Estándar de Internet el 14 de julio de 2017. [3][4]
Protocolo de comunicación | |
Propósito | Protocolo de internetworking |
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Desarrollador (es) | Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet |
Introducido | Diciembre de 1995 |
Residencia en | IPv4 |
Capa OSI | Capa de red |
RFC (s) | RFC 2460, RFC 8200 |
A los dispositivos en Internet se les asigna una dirección IP única para su identificación y definición de ubicación. Con el rápido crecimiento de Internet después de la comercialización en la década de 1990, se hizo evidente que se necesitarían muchas más direcciones para conectar dispositivos de las que tenía disponible el espacio de direcciones IPv4. En 1998, la IETF había formalizado el protocolo sucesor. IPv6 utiliza una dirección de 128 bits, lo que teóricamente permite 2 128 , o aproximadamente3.4 × 10 38 direcciones. El número real es ligeramente menor, ya que varios rangos están reservados para un uso especial o completamente excluidos de su uso. Los dos protocolos no están diseñados para ser interoperables y, por lo tanto, la comunicación directa entre ellos es imposible, lo que complica el cambio a IPv6. Sin embargo, se han ideado varios mecanismos de transición para corregir esto.
IPv6 proporciona otros beneficios técnicos además de un mayor espacio de direccionamiento. En particular, permite métodos de asignación de direcciones jerárquicas que facilitan la agregación de rutas a través de Internet y, por lo tanto, limitan la expansión de las tablas de enrutamiento . El uso del direccionamiento de multidifusión se amplía y simplifica, y proporciona una optimización adicional para la prestación de servicios. Los aspectos de movilidad, seguridad y configuración del dispositivo se han considerado en el diseño del protocolo.
Las direcciones IPv6 se representan como ocho grupos, separados por dos puntos, de cuatro dígitos hexadecimales . La representación completa puede acortarse; por ejemplo, 2001: 0db8: 0000: 0000: 0000: 8a2e: 0370: 7334 se convierte en 2001: db8 :: 8a2e: 370: 7334 .
Principales características
IPv6 es una capa de Internet protocolo de conmutación de paquetes de conexión en red y proporciona de extremo a extremo de datagramas de transmisión a través de múltiples redes IP, el estricto respeto a los principios de diseño desarrollados en la versión anterior del protocolo, protocolo de Internet versión 4 (IPv4).
Además de ofrecer más direcciones, IPv6 también implementa funciones que no están presentes en IPv4. Simplifica aspectos de configuración de direcciones, renumeración de redes y anuncios de enrutadores al cambiar de proveedor de conectividad de red. Simplifica el procesamiento de paquetes en enrutadores al colocar la responsabilidad de la fragmentación de paquetes en los puntos finales. El tamaño de la subred IPv6 se estandariza fijando el tamaño de la parte del identificador de host de una dirección en 64 bits.
La arquitectura de direccionamiento de IPv6 se define en RFC 4291 y permite tres tipos diferentes de transmisión: unicast , anycast y multicast . [5] : 210
Motivación y origen
Agotamiento de la dirección IPv4
El Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) fue la primera versión de uso público del Protocolo de Internet . IPv4 fue desarrollado como un proyecto de investigación por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), una agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos , antes de convertirse en la base de Internet y la World Wide Web . IPv4 incluye un sistema de direccionamiento que utiliza identificadores numéricos que constan de 32 bits. Por lo general, estas direcciones se muestran en notación de cuatro puntos como valores decimales de cuatro octetos, cada uno en el rango de 0 a 255, u 8 bits por número. Por lo tanto, IPv4 proporciona una capacidad de direccionamiento de 2 32 o aproximadamente 4,3 mil millones de direcciones. El agotamiento de direcciones no fue inicialmente una preocupación en IPv4, ya que originalmente se presumió que esta versión era una prueba de los conceptos de redes de DARPA. [6] Durante la primera década de funcionamiento de Internet, se hizo evidente que había que desarrollar métodos para conservar el espacio de direcciones. A principios de la década de 1990, incluso después del rediseño del sistema de direccionamiento utilizando un modelo de red sin clases , quedó claro que esto no sería suficiente para evitar el agotamiento de la dirección IPv4 y que se necesitaban más cambios en la infraestructura de Internet. [7]
Los últimos bloques de direcciones de nivel superior no asignados de 16 millones de direcciones IPv4 fueron asignados en febrero de 2011 por la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) a los cinco registros regionales de Internet (RIR). Sin embargo, cada RIR todavía tiene grupos de direcciones disponibles y se espera que continúe con las políticas de asignación de direcciones estándar hasta que quede un bloque de 8 enrutamiento entre dominios sin clase (CIDR). Después de eso, solo se proporcionarán bloques de 1024 direcciones (/ 22) desde los RIR a un registro de Internet local (LIR). A septiembre de 2015, todo el Centro de Información de la Red de Asia-Pacífico (APNIC), el Centro de Coordinación de la Red Réseaux IP Européens (RIPE_NCC), el Centro de Información de la Red de América Latina y el Caribe (LACNIC) y el Registro Americano de Números de Internet (ARIN) han alcanzado este escenario. [8] [9] [10] Esto deja al African Network Information Center (AFRINIC) como el único registro regional de Internet que todavía utiliza el protocolo normal para distribuir direcciones IPv4. A noviembre de 2018, la asignación mínima de AFRINIC es / 22 o 1024 direcciones IPv4. Un LIR puede recibir una asignación adicional cuando se ha utilizado aproximadamente el 80% de todo el espacio de direcciones. [11]
RIPE NCC anunció que se había quedado sin direcciones IPv4 el 25 de noviembre de 2019, [12] y pidió un mayor progreso en la adopción de IPv6.
Se espera ampliamente que Internet utilice IPv4 junto con IPv6 en el futuro previsible.
Comparación con IPv4
En Internet, los datos se transmiten en forma de paquetes de red . IPv6 especifica un nuevo formato de paquete , diseñado para minimizar el procesamiento de encabezados de paquetes por parte de los enrutadores. [2] [13] Debido a que los encabezados de los paquetes IPv4 y los paquetes IPv6 son significativamente diferentes, los dos protocolos no son interoperables. Sin embargo, la mayoría de los protocolos de capa de aplicación y transporte necesitan pocos o ningún cambio para operar sobre IPv6; Las excepciones son los protocolos de aplicación que incorporan direcciones de la capa de Internet, como el Protocolo de transferencia de archivos (FTP) y el Protocolo de tiempo de red (NTP), donde el nuevo formato de dirección puede causar conflictos con la sintaxis del protocolo existente.
Espacio de direcciones más grande
La principal ventaja de IPv6 sobre IPv4 es su mayor espacio de direcciones. El tamaño de una dirección IPv6 es de 128 bits, en comparación con 32 bits en IPv4. [2] Por lo tanto, el espacio de direcciones tiene 2 128 = 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 direcciones (aproximadamente3,4 × 10 38 ). Algunos bloques de este espacio y algunas direcciones específicas están reservados para usos especiales .
Si bien este espacio de direcciones es muy grande, los diseñadores de IPv6 no tenían la intención de asegurar la saturación geográfica con direcciones utilizables. Más bien, las direcciones más largas simplifican la asignación de direcciones, permiten una agregación de rutas eficiente y permiten la implementación de características especiales de direccionamiento. En IPv4, se desarrollaron métodos complejos de enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR) para aprovechar al máximo el espacio reducido de direcciones. El tamaño estándar de una subred en IPv6 es de 2 64 direcciones, aproximadamente cuatro mil millones de veces el tamaño de todo el espacio de direcciones IPv4. Por lo tanto, la utilización real del espacio de direcciones será pequeña en IPv6, pero la administración de la red y la eficiencia del enrutamiento se mejoran gracias al gran espacio de subred y la agregación de rutas jerárquicas.
Multidifusión
La multidifusión , la transmisión de un paquete a múltiples destinos en una sola operación de envío, es parte de la especificación básica en IPv6. En IPv4, esta es una característica opcional (aunque comúnmente implementada). [14] El direccionamiento de multidifusión IPv6 tiene características y protocolos en común con la multidifusión IPv4, pero también proporciona cambios y mejoras al eliminar la necesidad de ciertos protocolos. IPv6 no implementa la transmisión IP tradicional , es decir, la transmisión de un paquete a todos los hosts en el enlace adjunto utilizando una dirección de transmisión especial y, por lo tanto, no define direcciones de transmisión. En IPv6, se logra el mismo resultado enviando un paquete al grupo de multidifusión de todos los nodos del enlace local en la dirección ff02 :: 1, que es análogo a la multidifusión IPv4 en la dirección 224.0.0.1. IPv6 también proporciona nuevas implementaciones de multidifusión, incluida la incrustación de direcciones de punto de encuentro en una dirección de grupo de multidifusión IPv6, lo que simplifica la implementación de soluciones entre dominios. [15]
En IPv4, es muy difícil para una organización obtener incluso una asignación de grupo de multidifusión enrutable globalmente, y la implementación de soluciones entre dominios es un misterio. [16] Las asignaciones de direcciones de unidifusión realizadas por un registro de Internet local para IPv6 tienen al menos un prefijo de enrutamiento de 64 bits, lo que produce el tamaño de subred más pequeño disponible en IPv6 (también 64 bits). Con una asignación de este tipo, es posible incrustar el prefijo de dirección unidifusión en el formato de dirección de multidifusión IPv6, sin dejar de proporcionar un bloque de 32 bits, los bits menos significativos de la dirección o aproximadamente 4.200 millones de identificadores de grupo de multidifusión. Por lo tanto, cada usuario de una subred IPv6 tiene disponible automáticamente un conjunto de grupos de multidifusión específicos de origen enrutables globalmente para aplicaciones de multidifusión. [17]
Autoconfiguración de direcciones sin estado (SLAAC)
Los hosts IPv6 se configuran automáticamente. Cada interfaz tiene una dirección local de enlace autogenerada y, cuando se conecta a una red, se realiza la resolución de conflictos y los enrutadores proporcionan prefijos de red a través de anuncios de enrutadores. [18] La configuración sin estado de los enrutadores se puede lograr con un protocolo especial de renumeración de enrutadores. [19] Cuando sea necesario, los hosts pueden configurar direcciones con estado adicionales a través del Protocolo de configuración dinámica de host versión 6 (DHCPv6) o direcciones estáticas manualmente.
Al igual que IPv4, IPv6 admite direcciones IP únicas a nivel mundial . El diseño de IPv6 pretendía volver a enfatizar el principio de diseño de red de extremo a extremo que se concibió originalmente durante el establecimiento de los primeros años de Internet al hacer obsoleta la traducción de direcciones de red . Por lo tanto, todos los dispositivos de la red son direccionables globalmente directamente desde cualquier otro dispositivo.
Una dirección IP estable, única y globalmente direccionable facilitaría el seguimiento de un dispositivo a través de las redes. Por lo tanto, estas direcciones son un problema de privacidad particular para los dispositivos móviles, como computadoras portátiles y teléfonos celulares. [20] Para abordar estos problemas de privacidad, el protocolo SLAAC incluye lo que normalmente se denominan "direcciones de privacidad" o, más correctamente, "direcciones temporales", codificadas en RFC 4941, "Extensiones de privacidad para la configuración automática de direcciones sin estado en IPv6". [21] Las direcciones temporales son aleatorias e inestables. Un dispositivo de consumo típico genera una nueva dirección temporal todos los días e ignorará el tráfico dirigido a una dirección anterior después de una semana. Las direcciones temporales se utilizan de forma predeterminada en Windows desde XP SP1, [22] macOS desde (Mac OS X) 10.7, Android desde 4.0 e iOS desde la versión 4.3. El uso de direcciones temporales por las distribuciones de Linux varía. [23]
Renumerar una red existente para un nuevo proveedor de conectividad con diferentes prefijos de enrutamiento es un esfuerzo importante con IPv4. [24] [25] Con IPv6, sin embargo, cambiar el prefijo anunciado por algunos enrutadores puede, en principio, volver a numerar una red completa, ya que los identificadores de host (los 64 bits menos significativos de una dirección) pueden ser autoconfigurados de forma independiente por un anfitrión. [18]
El método de generación de direcciones SLAAC depende de la implementación. IETF recomienda que las direcciones sean deterministas pero semánticamente opacas. [26]
IPsec
La seguridad del protocolo de Internet (IPsec) se desarrolló originalmente para IPv6, pero encontró una implementación generalizada primero en IPv4, para lo cual fue rediseñada. IPsec era una parte obligatoria de todas las implementaciones del protocolo IPv6, [2] y se recomendó el intercambio de claves de Internet (IKE), pero con RFC 6434 la inclusión de IPsec en las implementaciones de IPv6 se degradó a una recomendación porque se consideró poco práctico requerir una implementación completa de IPsec. para todo tipo de dispositivos que puedan utilizar IPv6. Sin embargo, a partir de RFC 4301, las implementaciones del protocolo IPv6 que implementan IPsec deben implementar IKEv2 y deben admitir un conjunto mínimo de algoritmos criptográficos . Este requisito ayudará a que las implementaciones de IPsec sean más interoperables entre dispositivos de diferentes proveedores. El encabezado de autenticación IPsec (AH) y el encabezado de carga útil de seguridad encapsulada (ESP) se implementan como encabezados de extensión IPv6. [27]
Procesamiento simplificado por enrutadores
El encabezado del paquete en IPv6 es más simple que el encabezado IPv4. Muchos campos que se utilizan con poca frecuencia se han movido a extensiones de encabezado opcionales. [28] Con el encabezado de paquete IPv6 simplificado, el proceso de reenvío de paquetes por enrutadores se ha simplificado. Aunque los encabezados de paquetes IPv6 tienen al menos el doble del tamaño de los encabezados de paquetes IPv4, el procesamiento de paquetes que solo contienen el encabezado IPv6 base por los enrutadores puede, en algunos casos, ser más eficiente, porque se requiere menos procesamiento en los enrutadores debido a que los encabezados están alineados para que coincida con los tamaños de palabras comunes . [2] [13] Sin embargo, muchos dispositivos implementan soporte de IPv6 en software (a diferencia del hardware), lo que resulta en un rendimiento de procesamiento de paquetes muy malo. [29] Además, para muchas implementaciones, el uso de encabezados de extensión hace que los paquetes sean procesados por la CPU de un enrutador, lo que genera un rendimiento deficiente o incluso problemas de seguridad. [30]
Además, un encabezado IPv6 no incluye una suma de comprobación. La suma de comprobación del encabezado IPv4 se calcula para el encabezado IPv4 y los enrutadores deben volver a calcularla cada vez que el tiempo de vida (llamado límite de salto en el protocolo IPv6) se reduce en uno. La ausencia de una suma de verificación en el encabezado de IPv6 promueve el principio de extremo a extremo del diseño de Internet, que preveía que la mayor parte del procesamiento en la red ocurre en los nodos hoja. Se supone que la protección de la integridad de los datos encapsulados en el paquete IPv6 está asegurada tanto por la capa de enlace como por la detección de errores en los protocolos de capa superior, a saber, el Protocolo de control de transmisión (TCP) y el Protocolo de datagramas de usuario (UDP) en el transporte. capa . Por lo tanto, mientras que IPv4 permitía que los encabezados de datagramas UDP no tuvieran suma de control (indicado por 0 en el campo del encabezado), IPv6 requiere una suma de control en los encabezados UDP.
Los enrutadores IPv6 no realizan fragmentación de IP . Los hosts IPv6 deben realizar el descubrimiento de MTU de ruta , realizar la fragmentación de un extremo a otro o enviar paquetes que no superen la unidad de transmisión máxima predeterminada (MTU), que es de 1280 octetos .
Movilidad
A diferencia del IPv4 móvil, el IPv6 móvil evita el enrutamiento triangular y, por lo tanto, es tan eficiente como el IPv6 nativo. Los enrutadores IPv6 también pueden permitir que subredes enteras se muevan a un nuevo punto de conexión de enrutador sin tener que volver a numerar. [31]
Encabezados de extensión
El encabezado del paquete IPv6 tiene un tamaño mínimo de 40 octetos (320 bits). Las opciones se implementan como extensiones. Esto brinda la oportunidad de extender el protocolo en el futuro sin afectar la estructura del paquete central. [2] Sin embargo, RFC 7872 señala que algunos operadores de red eliminan paquetes IPv6 con encabezados de extensión cuando atraviesan sistemas autónomos de tránsito .
Jumbogramos
IPv4 limita los paquetes a 65,535 (2 16 -1) octetos de carga útil. Un nodo IPv6 puede manejar opcionalmente paquetes por encima de este límite, denominados jumbogramas , que pueden tener un tamaño de hasta 4,294,967,295 (2 32 −1) octetos. El uso de jumbogramas puede mejorar el rendimiento en enlaces de alta MTU . El uso de jumbogramas se indica mediante el encabezado de extensión Jumbo Payload Option. [32]
Paquetes IPv6
Un paquete IPv6 tiene dos partes: un encabezado y una carga útil .
El encabezado consta de una parte fija con una funcionalidad mínima requerida para todos los paquetes y puede ir seguida de extensiones opcionales para implementar características especiales.
El encabezado fijo ocupa los primeros 40 octetos (320 bits) del paquete IPv6. Contiene las direcciones de origen y destino, la clase de tráfico, el recuento de saltos y el tipo de extensión o carga útil opcional que sigue al encabezado. Este campo Siguiente encabezado le dice al receptor cómo interpretar los datos que siguen al encabezado. Si el paquete contiene opciones, este campo contiene el tipo de opción de la siguiente opción. El campo "Siguiente encabezado" de la última opción apunta al protocolo de capa superior que se transporta en la carga útil del paquete .
El uso actual del campo Clase de tráfico IPv6 lo divide entre un punto de código de servicios diferenciados de 6 bits [33] y un campo de notificación de congestión explícita de 2 bits. [34]
Los encabezados de extensión llevan opciones que se utilizan para el tratamiento especial de un paquete en la red, por ejemplo, para el enrutamiento, la fragmentación y la seguridad utilizando el marco IPsec .
Sin opciones especiales, la carga útil debe ser inferior a 64 kB . Con una opción de carga útil Jumbo (en un encabezado de extensión de opciones Hop-by-Hop ), la carga útil debe ser inferior a 4 GB.
A diferencia de IPv4, los enrutadores nunca fragmentan un paquete. Se espera que los hosts utilicen Path MTU Discovery para hacer que sus paquetes sean lo suficientemente pequeños como para llegar al destino sin necesidad de fragmentarlos. Consulte Fragmentación de paquetes IPv6 .
Direccionamiento
Las direcciones IPv6 tienen 128 bits. El diseño del espacio de direcciones IPv6 implementa una filosofía de diseño diferente a la de IPv4, en la que se utilizó la división en subredes para mejorar la eficiencia de utilización del espacio de direcciones pequeño. En IPv6, el espacio de direcciones se considera lo suficientemente grande para el futuro previsible, y una subred de área local siempre usa 64 bits para la porción de host de la dirección, designada como el identificador de interfaz, mientras que los 64 bits más significativos se usan como enrutamiento. prefijo. [35] Si bien ha existido el mito de que las subredes IPv6 son imposibles de escanear, RFC 7707 señala que los patrones resultantes de algunas técnicas y algoritmos de configuración de direcciones IPv6 permiten escanear direcciones en muchos escenarios del mundo real.
Representación de direcciones
Los 128 bits de una dirección IPv6 se representan en 8 grupos de 16 bits cada uno. Cada grupo está escrito como cuatro dígitos hexadecimales (a veces llamados hextetos [36] [37] o más formalmente hexadectetos [38] e informalmente una sutileza o un cuarteto [38] ) y los grupos están separados por dos puntos (:). Un ejemplo de esta representación es 2001: 0db8: 0000: 0000: 0000: ff00: 0042: 8329 .
Para mayor comodidad y claridad, la representación de una dirección IPv6 se puede acortar con las siguientes reglas.
- Se eliminan uno o más ceros iniciales de cualquier grupo de dígitos hexadecimales, lo que generalmente se aplica a todos los ceros iniciales. Por ejemplo, el grupo 0042 se convierte en 42 .
- Las secciones consecutivas de ceros se reemplazan con dos dos puntos (: :). Esto solo puede usarse una vez en una dirección, ya que el uso múltiple haría que la dirección sea indeterminada. RFC 5952 requiere que no se utilicen dos puntos dobles para denotar una sección simple omitida de ceros. [39]
Un ejemplo de aplicación de estas reglas:
- Dirección inicial: 2001: 0db8: 0000: 0000: 0000: ff00: 0042: 8329 .
- Después de eliminar todos los ceros iniciales en cada grupo: 2001: db8: 0: 0: 0: ff00: 42: 8329 .
- Después de omitir secciones consecutivas de ceros: 2001: db8 :: ff00: 42: 8329 .
La dirección de bucle invertido 0000: 0000: 0000: 0000: 0000: 0000: 0000: 0001 se define en RFC 5156 y se abrevia a :: 1 utilizando ambas reglas.
Como una dirección IPv6 puede tener más de una representación, el IETF ha publicado un estándar propuesto para representarlas en texto . [40]
Debido a que las direcciones IPv6 contienen dos puntos y las URL utilizan dos puntos para separar el host del número de puerto, RFC2732 [41] especifica que una dirección IPv6 utilizada como parte del host de una URL debe estar entre corchetes, por ejemplo, http: // [ 2001: db8: 4006: 812 :: 200e] o http://[2001:db8:4006:812::200e]:8080/path/page.html.
Dirección de enlace local
Todas las interfaces de los hosts IPv6 requieren una dirección local de enlace . Las direcciones locales de enlace IPv6 tienen el prefijo fe80 :: / 10 . Este prefijo se combina con un sufijo de 64 bits, que el host puede calcular y / o asignar por sí mismo, sin configuración y sin la presencia o cooperación de un componente de red externo como un servidor DHCP.
Los 64 bits inferiores de la dirección local de enlace (el sufijo) se derivaron originalmente de la dirección MAC de la tarjeta de interfaz de red subyacente. Como este método de asignación de direcciones causaría cambios de dirección no deseados cuando se reemplazaran las tarjetas de red defectuosas, y como también sufría de una serie de problemas de seguridad y privacidad, RFC 8064 ha reemplazado el método original basado en MAC con el método basado en hash especificado en RFC 7217.
Abordar la unicidad y la solicitud de enrutadores
IPv6 utiliza un nuevo mecanismo para mapear direcciones IP a direcciones de capa de enlace (direcciones MAC ), porque no admite el método de direccionamiento de difusión , en el que se basa la funcionalidad del Protocolo de resolución de direcciones (ARP) en IPv4. IPv6 implementa el Protocolo de descubrimiento de vecinos (NDP, ND) en la capa de enlace , que se basa en ICMPv6 y transmisión de multidifusión . [5] : 210 hosts IPv6 verifican la unicidad de sus direcciones IPv6 en una red de área local (LAN) enviando un mensaje de solicitud de vecino solicitando la dirección de capa de enlace de la dirección IP. Si cualquier otro host en la LAN está usando esa dirección, responde. [42]
Un host que abre una nueva interfaz IPv6 genera primero una dirección local de enlace única utilizando uno de varios mecanismos diseñados para generar una dirección única. Si se detecta una dirección no única, el host puede volver a intentarlo con una dirección recién generada. Una vez que se establece una dirección local de enlace única, el host IPv6 determina si la LAN está conectada en este enlace a cualquier interfaz de enrutador que admita IPv6. Lo hace enviando un mensaje de solicitud de enrutador ICMPv6 al grupo de multidifusión de todos los enrutadores [43] con su dirección de enlace local como origen. Si no hay respuesta después de un número predeterminado de intentos, el anfitrión concluye que no hay enrutadores conectados. Si recibe una respuesta, conocida como anuncio de enrutador, de un enrutador, la respuesta incluye la información de configuración de la red para permitir el establecimiento de una dirección única global con un prefijo de red de unidifusión apropiado. [44] También hay dos bits de bandera que le dicen al host si debe usar DHCP para obtener más información y direcciones:
- El bit Administrar, que indica si el host debe usar DHCP para obtener direcciones adicionales en lugar de depender de una dirección configurada automáticamente del anuncio del enrutador.
- El otro bit, que indica si el host debe obtener otra información a través de DHCP. La otra información consta de una o más opciones de información de prefijo para las subredes a las que está conectado el host, una vida útil para el prefijo y dos banderas: [42]
- En enlace: si se establece este indicador, el host tratará todas las direcciones de la subred específica como si estuvieran en enlace y les enviará paquetes directamente en lugar de enviarlos a un enrutador durante el tiempo de vida determinado.
- Dirección: esta bandera le dice al anfitrión que realmente cree una dirección global.
Direccionamiento global
El procedimiento de asignación de direcciones globales es similar a la construcción de direcciones locales. El prefijo se proporciona a partir de anuncios de enrutadores en la red. Los anuncios de prefijos múltiples hacen que se configuren varias direcciones. [42]
La autoconfiguración de direcciones sin estado (SLAAC) requiere un bloque de direcciones / 64 , como se define en RFC 4291 . A los registros locales de Internet se les asignan al menos / 32 bloques, que se dividen entre las redes subordinadas. [45] La recomendación inicial establecía la asignación de una subred / 48 a sitios de consumidores finales ( RFC 3177 ). Esto fue reemplazado por RFC 6177 , que "recomienda dar a los sitios de inicio significativamente más que un solo / 64 , pero tampoco recomienda que a cada sitio de inicio se le asigne un / 48 ". / 56 s se consideran específicamente. Queda por ver si los ISP respetarán esta recomendación. Por ejemplo, durante las pruebas iniciales, los clientes de Comcast recibieron una única red / 64 . [46]
IPv6 en el sistema de nombres de dominio
En el sistema de nombres de dominio (DNS), los nombres de host se asignan a direcciones IPv6 mediante registros de recursos AAAA ("quad-A"). Para la resolución inversa , el IETF reservó el dominio ip6.arpa , donde el espacio de nombres se divide jerárquicamente por la representación hexadecimal de 1 dígito de las unidades nibble (4 bits) de la dirección IPv6. Este esquema se define en RFC 3596 .
Cuando un host de doble pila consulta a un servidor DNS para resolver un nombre de dominio completo (FQDN), el cliente DNS del host envía dos solicitudes DNS, una consulta los registros A y la otra consulta los registros AAAA. El sistema operativo del host puede configurarse con una preferencia por las reglas de selección de direcciones RFC 6724 . [47]
Se utilizó un tipo de registro alternativo en las primeras implementaciones de DNS para IPv6, diseñado para facilitar la renumeración de la red, los registros A6 para la búsqueda hacia adelante y una serie de otras innovaciones, como etiquetas de cadena de bits y registros DNAME . Se define en RFC 2874 y sus referencias (con un análisis más detallado de los pros y los contras de ambos esquemas en RFC 3364 ), pero ha quedado obsoleto al estado experimental ( RFC 3363 ).
Mecanismos de transición
No se prevé que IPv6 suplante instantáneamente a IPv4. Ambos protocolos seguirán funcionando simultáneamente durante algún tiempo. Por lo tanto, se necesitan mecanismos de transición de IPv6 para permitir que los hosts de IPv6 alcancen los servicios de IPv4 y para que los hosts y las redes de IPv6 aislados se comuniquen entre sí a través de la infraestructura de IPv4. [48]
Según Silvia Hagen , una implementación de doble pila de IPv4 e IPv6 en dispositivos es la forma más fácil de migrar a IPv6. [49] Muchos otros mecanismos de transición utilizan la tunelización para encapsular el tráfico IPv6 dentro de las redes IPv4 y viceversa. Esta es una solución imperfecta, que reduce la unidad máxima de transmisión (MTU) de un enlace y, por lo tanto, complica el descubrimiento de la ruta MTU y puede aumentar la latencia . [50] [51]
Implementación de IP de doble pila
Las implementaciones de IP de doble pila proporcionan pilas completas de protocolos IPv4 e IPv6 en el sistema operativo de una computadora o dispositivo de red además de la implementación de la capa física común , como Ethernet . Esto permite que los hosts de doble pila participen en redes IPv6 e IPv4 simultáneamente. El método se define en RFC 4213 . [52]
Un dispositivo con implementación de doble pila en el sistema operativo tiene una dirección IPv4 e IPv6 y puede comunicarse con otros nodos en la LAN o Internet utilizando IPv4 o IPv6. El protocolo del Sistema de nombres de dominio (DNS) es utilizado por ambos protocolos IP para resolver nombres de dominio completos (FQDN) y direcciones IP, pero la pila dual requiere que el servidor DNS de resolución pueda resolver ambos tipos de direcciones. Un servidor DNS de doble pila de este tipo mantendría direcciones IPv4 en los registros A y direcciones IPv6 en los registros AAAA. Dependiendo del destino que se va a resolver, un servidor de nombres DNS puede devolver una dirección IP IPv4 o IPv6, o ambas. Es necesario configurar un mecanismo de selección de dirección predeterminado, o un protocolo preferido, ya sea en los hosts o en el servidor DNS. El IETF ha publicado Happy Eyeballs para ayudar a las aplicaciones de doble pila, de modo que puedan conectarse utilizando tanto IPv4 como IPv6, pero prefieren una conexión IPv6 si está disponible. Sin embargo, la doble pila también debe implementarse en todos los enrutadores entre el host y el servicio para el cual el servidor DNS ha devuelto una dirección IPv6. Los clientes de doble pila solo deben configurarse para preferir IPv6, si la red puede reenviar paquetes IPv6 utilizando las versiones IPv6 de los protocolos de enrutamiento . Cuando existen protocolos de red de doble pila, la capa de aplicación se puede migrar a IPv6. [53]
Si bien la pila dual es compatible con los principales proveedores de sistemas operativos y dispositivos de red , el hardware y los servidores de red heredados no son compatibles con IPv6.
Clientes de ISP con IPv6 de cara al público
Los proveedores de servicios de Internet (ISP) proporcionan cada vez más a sus clientes comerciales y privados direcciones unicast globales IPv6 de cara al público. Sin embargo, si en la red de área local (LAN) todavía se usa IPv4, y el ISP solo puede proporcionar un IPv6 de cara al público, las direcciones de LAN de IPv4 se traducen a la dirección IPv6 de cara al público mediante NAT64 , un mecanismo de traducción de direcciones de red (NAT) . Algunos ISP no pueden proporcionar a sus clientes direcciones IPv4 e IPv6 de cara al público, por lo que admiten redes de doble pila, porque algunos ISP han agotado su conjunto de direcciones IPv4 enrutables globalmente. Mientras tanto, los clientes de ISP todavía están tratando de llegar a servidores web IPv4 y otros destinos. [54]
Un porcentaje significativo de ISP en todas las zonas de registros regionales de Internet (RIR) han obtenido espacio de direcciones IPv6. Esto incluye a muchos de los principales ISP y operadores de redes móviles del mundo , como Verizon Wireless , StarHub Cable , Chubu Telecommunications , Kabel Deutschland , Swisscom , T-Mobile , Internode y Telefónica . [55]
Si bien algunos ISP todavía asignan a los clientes solo direcciones IPv4, muchos ISP asignan a sus clientes solo un IPv6 o IPv4 e IPv6 de doble pila. Los ISP informan que la proporción de tráfico IPv6 de los clientes a través de su red está entre el 20% y el 40%, pero a mediados de 2017 el tráfico IPv6 todavía representaba solo una fracción del tráfico total en varios puntos de intercambio de Internet (IXP) grandes . AMS-IX informó que era del 2% y SeattleIX informó del 7%. Una encuesta de 2017 encontró que muchos clientes de DSL que fueron atendidos por un ISP de doble pila no solicitaron a los servidores DNS que resuelvan nombres de dominio completamente calificados en direcciones IPv6. La encuesta también encontró que la mayoría del tráfico de los recursos del servidor web preparados para IPv6 todavía se solicitaba y se prestaba a través de IPv4, principalmente debido a los clientes de ISP que no usaban la función de doble pila proporcionada por su ISP y, en menor medida, debido a los clientes de IPv4. -sólo ISP. [56]
Tunelización
La base técnica para la tunelización, o encapsular paquetes IPv6 en paquetes IPv4, se describe en RFC 4213. Cuando la red troncal de Internet era solo IPv4, uno de los protocolos de tunelización más utilizados era 6to4 . [57] La tunelización Teredo también se utilizó con frecuencia para integrar las LAN IPv6 con la red troncal de Internet IPv4. Teredo se describe en RFC 4380 y permite que las redes de área local IPv6 hagan un túnel sobre las redes IPv4, encapsulando paquetes IPv6 dentro de UDP. El relé Teredo es un enrutador IPv6 que media entre un servidor Teredo y la red IPv6 nativa. Se esperaba que 6to4 y Teredo se implementaran ampliamente hasta que las redes de ISP cambiaran a IPv6 nativo, pero en 2014 las estadísticas de Google mostraron que el uso de ambos mecanismos se había reducido a casi 0. [58]
Direcciones IPv6 asignadas a IPv4
Las implementaciones híbridas de doble pila IPv6 / IPv4 reconocen una clase especial de direcciones, las direcciones IPv6 asignadas a IPv4. Por lo general, estas direcciones se escriben con un prefijo de 96 bits en el formato estándar IPv6 y los 32 bits restantes se escriben en la notación habitual de punto decimal de IPv4. Las direcciones asignadas IPv4 se especifican en RFC 6890 [59] sección 2.2.3 Tabla 20 y se definen en RFC 4291.
Las direcciones de este grupo constan de un prefijo de ceros de 80 bits, los siguientes 16 bits son unos y los 32 bits menos significativos restantes contienen la dirección IPv4. Por ejemplo, :: ffff: 192.0.2.128 representa la dirección IPv4 192.0.2.128. Otro formato, llamado "dirección IPv6 compatible con IPv4", es: 192.0.2.128; sin embargo, este método está en desuso. [60]
Debido a las importantes diferencias internas entre las pilas de protocolos IPv4 e IPv6, algunas de las funciones de nivel inferior disponibles para los programadores en la pila IPv6 no funcionan de la misma manera cuando se utilizan con direcciones asignadas IPv4. Algunas pilas de IPv6 comunes no implementan la función de dirección asignada de IPv4, ya sea porque las pilas de IPv6 e IPv4 son implementaciones separadas (por ejemplo, Microsoft Windows 2000, XP y Server 2003), o debido a problemas de seguridad ( OpenBSD ). [61] En estos sistemas operativos, un programa debe abrir un socket separado para cada protocolo IP que utiliza. En algunos sistemas, por ejemplo, el kernel de Linux , NetBSD y FreeBSD , esta función está controlada por la opción de socket IPV6_V6ONLY, como se especifica en RFC 3493 . [62]
RFC 6052 define una clase de direcciones IPv6 integradas en IPv4 con el prefijo de dirección 64: ff9b :: / 96 para su uso en los métodos de transición NAT64 . Por ejemplo, 64: ff9b :: 192.0.2.128 representa la dirección IPv4 192.0.2.128.
Seguridad
Pueden surgir varias implicaciones de seguridad del uso de IPv6. Algunos de ellos pueden estar relacionados con los propios protocolos IPv6, mientras que otros pueden estar relacionados con fallas de implementación. [63] [64]
Redes de sombra
La adición de nodos que tienen IPv6 habilitado por defecto por el fabricante del software, puede resultar en la creación inadvertida de redes ocultas , haciendo que el tráfico IPv6 fluya hacia redes que solo tienen administración de seguridad IPv4. Esto también puede ocurrir con las actualizaciones del sistema operativo, cuando el sistema operativo más nuevo habilita IPv6 de forma predeterminada, mientras que el anterior no. No actualizar la infraestructura de seguridad para adaptarse a IPv6 puede provocar que el tráfico IPv6 lo omita. [65] Se han producido redes ocultas en redes comerciales en las que las empresas están reemplazando los sistemas Windows XP que no tienen una pila IPv6 habilitada de forma predeterminada, con sistemas Windows 7 que sí la tienen. [66] Por lo tanto, algunos implementadores de pila de IPv6 han recomendado deshabilitar las direcciones asignadas de IPv4 y, en su lugar, utilizar una red de pila dual donde sea necesario admitir tanto IPv4 como IPv6. [67]
Fragmentación de paquetes IPv6
La investigación ha demostrado que el uso de la fragmentación se puede aprovechar para evadir los controles de seguridad de la red, similar a IPv4. Como resultado, RFC 7112 requiere que el primer fragmento de un paquete IPv6 contenga toda la cadena de encabezado IPv6, de modo que algunos casos de fragmentación muy patológica están prohibidos. Además, como resultado de la investigación sobre la evasión de RA-Guard en RFC 7113 , RFC 6980 ha desaprobado el uso de la fragmentación con el descubrimiento de vecinos y desaconseja el uso de la fragmentación con el descubrimiento de vecinos seguro (SEND).
Estandarización a través de RFC
Propuestas de grupos de trabajo
Debido al crecimiento global anticipado de Internet , el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) a principios de la década de 1990 inició un esfuerzo para desarrollar un protocolo IP de próxima generación. [5] : 209 A principios de 1992, aparecieron varias propuestas para un sistema de direccionamiento de Internet ampliado y, a finales de 1992, la IETF anunció una convocatoria de libros blancos. [68] En septiembre de 1993, el IETF creó un área temporal y ad hoc de IP Next Generation (IPng) para tratar específicamente estos temas. La nueva área estaba dirigida por Allison Mankin y Scott Bradner , y tenía una dirección con 15 ingenieros de diversos orígenes para el establecimiento de la dirección y la revisión preliminar de documentos: [7] [69] Los miembros del grupo de trabajo eran J. Allard (Microsoft), Steve Bellovin (AT&T), Jim Bound (Digital Equipment Corporation), Ross Callon (Wellfleet), Brian Carpenter (CERN), Dave Clark (MIT), John Curran (NEARNET), Steve Deering (Xerox), Dino Farinacci (Cisco), Paul Francis (NTT), Eric Fleischmann (Boeing), Mark Knopper (Ameritech), Greg Minshall (Novell), Rob Ullmann (Lotus) y Lixia Zhang (Xerox). [70]
El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet adoptó el modelo de IPng el 25 de julio de 1994, con la formación de varios grupos de trabajo de IPng. [7] En 1996, se publicó una serie de RFC que definen el Protocolo de Internet versión 6 (IPv6), comenzando con RFC 1883 . (La versión 5 fue utilizada por el Protocolo de transmisión de Internet experimental ).
Estandarización RFC
El primer RFC para estandarizar IPv6 fue el RFC 1883 en 1995, que quedó obsoleto por RFC 2460 en 1998. [5] : 209 En julio de 2017, esta RFC quedó obsoleta por RFC 8200 , que elevó IPv6 a "Estándar de Internet" (el nivel de madurez más alto para los protocolos IETF). [3]
Despliegue
La introducción en 1993 de Classless Inter-Domain Routing (CIDR) en el enrutamiento y la asignación de direcciones IP para Internet, y el uso extensivo de la traducción de direcciones de red (NAT), retrasaron el agotamiento de las direcciones IPv4 para permitir la implementación de IPv6, que comenzó a mediados de -2000.
Las universidades estuvieron entre las primeras en adoptar IPv6. Virginia Tech implementó IPv6 en una ubicación de prueba en 2004 y luego amplió la implementación de IPv6 en toda la red del campus . Para 2016, el 82% del tráfico en su red usaba IPv6. Imperial College London comenzó la implementación experimental de IPv6 en 2003 y en 2016 el tráfico IPv6 en sus redes promedió entre el 20% y el 40%. Una parte significativa de este tráfico IPv6 se generó a través de su colaboración en física de alta energía con el CERN , que se basa completamente en IPv6. [71]
El sistema de nombres de dominio (DNS) es compatible con IPv6 desde 2008. En el mismo año, IPv6 se utilizó por primera vez en un importante evento mundial durante los Juegos Olímpicos de Verano de Beijing 2008 . [72] [73]
Para 2011, todos los principales sistemas operativos en uso en computadoras personales y sistemas de servidor tenían implementaciones de IPv6 con calidad de producción. Los sistemas de telefonía celular presentaron un gran campo de implementación para los dispositivos de Protocolo de Internet, ya que el servicio de telefonía móvil hizo la transición de las tecnologías 3G a 4G , en las que la voz se proporciona como un servicio de voz sobre IP (VoIP) que aprovecharía las mejoras de IPv6. En 2009, el operador celular estadounidense Verizon publicó especificaciones técnicas para que los dispositivos funcionen en sus redes de "próxima generación". [74] La especificación exigía el funcionamiento de IPv6 de acuerdo con las especificaciones de la versión 8 de 3GPP (marzo de 2009) , y el IPv4 en desuso como capacidad opcional. [74]
Continuó el despliegue de IPv6 en la red troncal de Internet . En 2018, solo el 25,3% de los aproximadamente 54.000 sistemas autónomos anunciaron prefijos IPv4 e IPv6 en la base de datos de enrutamiento global del Protocolo de puerta de enlace fronteriza (BGP). Otras 243 redes anunciaron solo un prefijo IPv6. Las redes de tránsito troncal de Internet que ofrecen compatibilidad con IPv6 existían en todos los países del mundo, excepto en partes de África , Oriente Medio y China. [75] A mediados de 2018, algunos de los principales ISP europeos de banda ancha habían implementado IPv6 para la mayoría de sus clientes. British Sky Broadcasting proporcionó a más del 86% de sus clientes IPv6, Deutsche Telekom tuvo un 56% de implementación de IPv6, XS4ALL en los Países Bajos tuvo un 73% de implementación y en Bélgica los ISP de banda ancha VOO y Telenet tuvieron un 73% y 63% de implementación de IPv6 respectivamente. [76] En los Estados Unidos, el ISP de banda ancha Comcast tuvo un despliegue de IPv6 de aproximadamente el 66%. En 2018, Comcast reportó un estimado de 36.1 millones de usuarios de IPv6, mientras que AT&T reportó 22.3 millones de usuarios de IPv6. [77]
Ver también
- Internet de próxima generación de China
- Comparación del soporte de IPv6 en sistemas operativos
- Comparación del soporte de IPv6 en aplicaciones comunes
- Certificación de producto DoD IPv6
- Globos oculares felices
- Lista de agentes de túnel IPv6
- Laboratorio de interoperabilidad de la Universidad de New Hampshire
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enlaces externos
- IPv6 en el kernel de Linux por Rami Rosen.
- Grupo libre de espacio de direcciones IPv4 agotado
- Introducción y estadísticas sobre IPV6