PAQUETE IPv6
Limitaciones de IPv4
A través de los años, IPv4 se actualizó para enfrentar nuevos desafíos. Sin embargo, incluso con los cambios, IPv4 continúa teniendo tres problemas importantes:
Agotamiento de direcciones IP: IPv4 dispone de una cantidad limitada de direcciones IP públicas exclusivas. Si bien existen aproximadamente 4000 millones de direcciones IPv4, la cantidad creciente de dispositivos nuevos con IP habilitado, las conexiones permanentes y el crecimiento potencial de las regiones menos desarrolladas aumentan la necesidad de más direcciones.
Expansión de la tabla de enrutamiento de Internet: los routers utilizan tablas de enrutamiento para determinar cuál es el mejor camino. A medida que aumenta la cantidad de servidores (nodos) conectados a Internet, también lo hace la cantidad de rutas de la red. Estas rutas IPv4 consumen muchos recursos de memoria y del procesador en los routers de Internet.
Falta de conectividad de extremo a extremo: la traducción de direcciones de red (NAT) es una tecnología de implementación frecuente en las redes IPv4. La tecnología NAT proporciona una forma de que varios dispositivos compartan una misma dirección IP pública. Sin embargo, dado que comparten la dirección IP pública, la dirección IP de un host de red interno se oculta. Esto puede resultar problemático para las tecnologías que requieren conectividad de extremo a extremo.
Presentación de IPv6
A principios de los años noventa, el Internet Engineering Task Force (IETF) comenzó a preocuparse por los problemas de IPv4 y empezó a buscar un reemplazo. Esta actividad condujo al desarrollo de IP versión 6 (IPv6). IPv6 supera las limitaciones de IPv4 y constituye una mejora eficaz con características que se adaptan mejor a las demandas actuales y previsibles de las redes.
Las mejoras que proporciona IPv6 incluyen lo siguiente:
Mayor espacio de direcciones: las direcciones IPv6 se basan en un direccionamiento jerárquico de 128 bits, mientras que en IPv4 es de 32 bits. El número de direcciones IP disponibles aumenta drásticamente.
Mejora del manejo de los paquetes: el encabezado de IPv6 se simplificó con menos campos. Esto mejora el manejo de paquetes por parte de los routers intermediarios y también proporciona compatibilidad para extensiones y opciones para aumentar la escalabilidad y la duración.
Eliminación de la necesidad de NAT: con tal cantidad de direcciones IPv6 públicas, no se necesita traducción de direcciones de red (NAT). Los sitios de los clientes, ya sean las empresas más grandes o unidades domésticas, pueden obtener una dirección de red IPv6 pública. Esto evita algunos de los problemas de aplicaciones debidos a NAT que afectan a las aplicaciones que requieren conectividad de extremo a extremo.
Seguridad integrada: IPv6 admite capacidades de autenticación y privacidad de forma nativa. Con IPv4, se debían implementar características adicionales para este fin.
El espacio de direcciones IPv4 de 32 bits proporciona aproximadamente 4 294 967 296 direcciones únicas. De estas, solo 3700 millones de direcciones se pueden asignar, porque el sistema de direccionamiento IPv4 separa las direcciones en clases y reserva direcciones para multicast, pruebas y otros usos específicos.
Como se muestra en la ilustración, el espacio de direcciones IP versión 6 proporciona 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456, o 340 sextillones de direcciones, lo que equivale a aproximadamente todos los granos de arena de la Tierra.
Encapsulación de IPv6
Una de las principales mejoras de diseño de IPv6 con respecto a IPv4 es el encabezado de IPv6 simplificado.
El encabezado de IPv4 consta de 20 octetos (hasta 60 bytes si se utiliza el campo Opciones) y 12 campos de encabezado básicos, sin incluir los campos Opciones y Relleno.
El encabezado de IPv6 consta de 40 octetos (en gran medida, debido a la longitud de las direcciones IPv6 de origen y de destino) y 8 campos de encabezado (3 campos de encabezado IPv4 básicos y 5 campos de encabezado adicionales).
En la figura, se muestra la estructura del encabezado de IPv4. Como se muestra en la ilustración, en IPv6 algunos campos permanecen iguales, algunos campos del encabezado de IPv4 no se utilizan, y algunos campos tienen nombres y posiciones diferentes.
Además, se agregó un nuevo campo a IPv6 que no se utiliza en IPv4. El encabezado de IPv6 simplificado se muestra en la figura.
El encabezado de IPv6 simplificado ofrece varias ventajas respecto de IPv4:
*** Mayor eficacia de enrutamiento para un buen rendimiento y una buena escalabilidad de velocidad de reenvío.
*** Sin requisito de procesamiento de checksums.
*** Mecanismos de encabezado de extensión simplificados y más eficaces (en comparación con el campo Opciones de IPv4).
*** Un campo Identificador de flujo para procesamiento por flujo, sin necesidad de abrir el paquete interno de transporte para identificar los distintos flujos de tráfico.
Encabezado de paquete IPv6
Los campos de encabezado de paquetes IPv6 incluyen los siguientes:
Versión: este campo contiene un valor binario de 4 bits que identifica la versión del paquete IP. Para los paquetes IPv6, este campo siempre se establece en 0110.
Clase de tráfico: este campo de 8 bits equivale al campo Servicios diferenciados (DS) de IPv4. También contiene un valor de Punto de código de servicios diferenciados (DSCP) de 6 bits utilizado para clasificar paquetes y un valor de Notificación explícita de congestión (ECN) de 2 bits utilizado para controlar la congestión del tráfico.
Identificador de flujo: este campo de 20 bits proporciona un servicio especial para aplicaciones en tiempo real. Se puede utilizar para indicar a los routers y switches que deben mantener la misma ruta para el flujo de paquetes, a fin de evitar que estos se reordenen.
Longitud de contenido: este campo de 16 bits equivale al campo Longitud total del encabezado de IPv4. Define el tamaño total del paquete (fragmento), incluidos el encabezado y las extensiones optativas.
Siguiente encabezado: este campo de 8 bits equivale al campo Protocolo de IPv4. Indica el tipo de contenido de datos que transporta el paquete, lo que permite que la capa de red pase los datos al protocolo de capa superior correspondiente. Este campo también se usa si se agregan encabezados de extensión optativos al paquete IPv6.
Límite de saltos: este campo de 8 bits reemplaza al campo TTL de IPv4. Cuando cada router reenvía un paquete, este valor disminuye en un punto. Cuando el contador llega a 0, el paquete se descarta y se reenvía un mensaje de ICMPv6 al host emisor en el que se indica que el paquete no llegó a destino.
Dirección de origen: este campo de 128 bits identifica la dirección IPv6 del host emisor.
Dirección de destino: este campo de 128 bits identifica la dirección IPv6 del host receptor.
Los paquetes IPv6 también pueden contener encabezados de extensión (EH), que proporcionan información optativa de la capa de red. Los encabezados de extensión son optativos y se colocan entre el encabezado de IPv6 y el contenido. Los EH se utilizan para realizar la fragmentación, aportar seguridad, admitir la movilidad, y más.
Encabezado de IPv6 de Muestra
Al ver las capturas de IPv6 de Wireshark, observe que el encabezado de IPv6 tiene muchos menos campos que un encabezado de IPv4. Esto hace que el encabezado de IPv6 sea más fácil y más rápido de procesar para el router.
La dirección IPv6 propiamente dicha es muy distinta. Debido al mayor tamaño de las direcciones IPv6, de 128 bits, se utiliza el sistema de numeración hexadecimal para simplificar la representación de las direcciones. En las direcciones IPv6, se utilizan dos puntos para separar las entradas en una serie de bloques hexadecimales de 16 bits.
En la captura de muestra de la figura, se muestra el contenido del paquete número 46. El paquete contiene el mensaje inicial del protocolo TCP de enlace de tres vías entre un host IPv6 y un servidor IPv6. Observe los valores en la sección expandida del encabezado de IPv6. Observe, además, que se trata de un paquete TCP y que no contiene más información más allá de la sección TCP.
En la captura de muestra de la figura 2, se muestra el contenido del paquete número 49. El paquete contiene el mensaje GET inicial del protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) para el servidor. Observe que se trata de un paquete HTTP y que ahora contiene información más allá de la sección TCP.
Por último, en la captura de muestra de la figura 3, se muestra el contenido del paquete número 1. El paquete de muestra es un mensaje ICMPv6 de solicitud de vecino. Observe que no hay información de TCP o UDP.
