PDF de programación - Tema 7. El Protocolo IPv6

1908 – Arquitectura de Redes

Tema 7. El Protocolo IPv6

Rafael Marín
<[email protected]>

Pedro M. Ruiz

<[email protected]>

Francisco J. Ros
<[email protected]>

3º Grado en Ingeniería Informática – 2011/2012

Organización del tema

 Motivación

 Cabecera IPv6

 Direcciones IPv6

 ICMPv6

 Descubrimiento de vecinos

 Autoconfiguración

 Mecanismos de transición/coexistencia

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

2

Organización del tema

 Motivación

 Cabecera IPv6

 Direcciones IPv6

 ICMPv6

 Descubrimiento de vecinos

 Autoconfiguración

 Mecanismos de transición/coexistencia

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

3

Contextualización

 El modelo actual de Internet basada en IPv4 sufre de

importantes limitaciones
– Agotamiento del espacio de direcciones (la única razón “poderosa”

para impulsar un cambio)

– Encaminamiento poco escalable
– Soporte limitado a la movilidad
– Soporte limitado a la seguridad

 Hasta la fecha, las limitaciones se han ido paliando con

parches (CIDR, asignación regional, NAT)

 En este tema estudiamos el protocolo IPv6 que, con la

promesa de más direcciones, aprovecha para ofrecer
mejoras en cuanto a QoS, movilidad, etc.

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

4

Resumen de ventajas de IPv6

 Mayor rango de direcciones

 Jerarquía estructurada para disminuir tamaño

de tablas de enrutamiento

 Mecanismos de auto-configuración

 Mejora en el formato de la cabecera e

identificación de flujos

 Mejor soporte de opciones y extensiones

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

5

Organización del tema

 Motivación

 Cabecera IPv6

 Direcciones IPv6

 ICMPv6

 Descubrimiento de vecinos

 Autoconfiguración

 Mecanismos de transición/coexistencia

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

6

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

0110

4

12

16

24

31

Version

DS

Flow Label

Payload Length

Next Header

Hop Limit

128 bit Source Address

128 bit Destination Address

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

7

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

4

12

16

24

31

Version

DS

DSCP para DiffServ

Flow Label

Payload Length

Next Header

Hop Limit

128 bit Source Address

128 bit Destination Address

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

8

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

4

12

16

24

31

Version

DS

Flow Label

Payload Length

0
≠0

Sin identificación de flujo
Identifica todos los paquetes del mismo flujo
(e.d. generados por la misma aplicación).

Next Header

Hop Limit

Elegido aleatoriamente por la app, no usado antes.

128 bit Source Address

128 bit Destination Address

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9

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

4

12

16

24

31

Version

DS

Flow Label

Payload Length

Next Header

Hop Limit

Identifica el tamaño de la carga útil
128 bit Source Address
Max = 216 = 65535 octetos

128 bit Destination Address

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

10

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

4

12

16

24

31

Version

DS

Flow Label

Payload Length

Next Header

Hop Limit

6
4
128 bit Source Address
44
51
....

TCP
IPv4
F. Header
AH

17
43
50
58

128 bit Destination Address

UDP
R. Header
ESP
ICMPv6

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11

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

4

12

16

24

31

Version

DS

Flow Label

Payload Length

Next Header

Hop Limit

Equivalente a TTL en IPv4

128 bit Source Address

128 bit Destination Address

Arquitectura de Redes - Universidad de Murcia

12

La cabecera IPv6

40 Octetos, 8 campos

0

4

12

16

24

31

Version

DS

Flow Label

Payload Length

Next Header

Hop Limit

128 bit Source Address

128 bit Destination Address

Direcciones IPv6 origen y destino

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13

Cabecera IPv4

20 octetos + opciones : 13 campos, incluyendo 3 bits de flag

0

4

8

16

24

31

Ver

IHL

DS

Total Length

Identifier

Flags

Fragment Offset

Time to Live

Protocol

Header Checksum

32 bit Source Address

32 bit Destination Address

Options and Padding

Los campos sombreados no aparecen en la cabecera IPv6

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14

Cabeceras de Extensión

IPv6 Header

Extension Headers Higher-level protocol header

+ application content

IPv6 packet

IPv6 header

next header=TCP

IP header

TCP header + data

IP Payload

IPv6 header

next header=routing

Routing header
next header=TCP

TCP header + data

IP header

Extension header

IP Payload

IPv6 header

Routing header

Fragment header

fragment of

next header=routing

next header=fragment

next header=TCP

TCP header + data

IP header

Extension headers

IP Payload

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15

Cabeceras de Extensión

 Generalmente sólo las procesan nodos que aparecen en el campo IPv6

Destination Address  mucha menos sobrecarga de procesamiento
que opciones IPv4

–excepción: Hop-by-Hop Options Header

 Eliminado el límite de 40 bytes en opciones de IPv4. En IPv6 es el

tamaño total o la MTU.

 Cabeceras de extensión ya definidas:

–Hop-by-Hop Options,

–Destination Options

–Routing, Fragment,

–Authentication (AH),

–Encryption (ESP).

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16

Cabeceras de Extensión

 Orden estricto de las cabeceras y ejemplos

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17

Organización del tema

 Motivación

 Cabecera IPv6

 Direcciones IPv6

 ICMPv6

 Descubrimiento de vecinos

 Autoconfiguración

 Mecanismos de transición/coexistencia

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18

Modelo de Direccionamiento IPv6

 Las direcciones se asignan a interfaces

– Igual que sucedía en IPv4

 Una interfaz puede tener múltiples direcciones IPv6

 Una dirección tiene un tiempo de vida y un ámbito

– Link local

– Site local

– Global

Global

Site-Local

Link-Local

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19

Tipos de Direcciones IPv6







Unicast
–

Dirección de una sóla interfaz

–

Entrega a una sóla interfaz

Multicast
–

Dirección de un grupo (dinámico) de interfaces

–

Entrega a todas las interfaces del conjunto

Anycast
–

Dirección de un conjunto de interfaces

–

Entrega a una sóla interfaz del conjunto (la más cercana)



No hay dirección de broadcast

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20

Sintaxis de Direcciones IPv6

 Forma preferida:

– X:X:X:X:X:X:X:X (X = 2 bytes en hexadecimal)

 Ejemplo:

– 3ffe:3328:4:3:250:4ff:fe5c:b3f4

PREFIJO

Ident. Interfaz

 Los ceros consecutivos pueden eliminarse (sólo

una vez)
– FF01:0:0:0:0:0:0:43  FF01::43
 Direcciones compatibles IPv4

– 0:0:0:0:0:0:193.146.185.11  ::193.146.185.11

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21

Prefijos de Direcciones Unicast

El prefijo identifica el tipo de dirección IPv6; normalmente los
primeros dos octetos.

Allocation

Binary prefix

Global unicast

001

Link-local unicast

1111 1110 10

Example

(the first 16-bit)

2xxx or 3xxx

FE8x ... FEBx

Site-local unicast

1111 1110 11

FECx .... FEFx

IPv4-compatible unicast 000...0(96 zero bits) 0:0:0:0:0:0:n.n.n.n

IPv4-mapped unicast 000..FFFF(80 zero bits) 0:0:0:0:0:FFFF:n.n.n.n

Multicast

Reserved IPX

1111 1111

0000 010

FFxx

04xx or 05xx

El resto de prefijos (85%) se reservan para uso futuro.
Las direcciones anycast se obtienen de prefijos unicast.

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Encaminamiento en IPv6

 Resumen de características:

– Similar al encaminamiento IPv4 con CIDR, pero con la

flexibilidad que dan las direcciones de 128 bits.

– Mínimas modificaciones a los protocolos de

encaminamiento actuales (OSPF, IDRP, RIP, IS-IS,
BGP) para funcionar con IPv6 (modificación de
formatos).

– Opción de encaminamiento fijado en origen mejorada

(Routing Header). Utilizada para:

Selección de proveedores
Soporte de movilidad

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23

Encaminamiento en IPv6

 En general, modificaciones mínimas a los protocolos existentes:

– Adaptación a nuevo formato de direcciones
– Utilización de encaminamiento integrado (soporte simultáneo IPv4 e IPv6)

 RIPng (RFC 2080)

– Mínimas modificaciones a RIP original
– IGP utilizado en redes locales pequeñas y estáticas
– Basado en vector de distancia (problemas de convergencia)

 OSPF para IPv6 (RFC 2740)

– IGP recomendado por IETF:

Basado en estado de enlaces: convergencia rápida
División en áreas: gran escalabilidad

 BGP4+ (RFC 2283, RFC 2545)

– EGP: Protocolo de Encaminamiento Inter-dominio
– Empleado entre ISPs y entre ISPs y grandes corporaciones
– Incluye extensiones multiprotocolo
– Utilizado en 6BONE y en lo puntos de interconexión IPv6 en funcionamiento

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24

IPv6 Facilita la Agregación de Rutas

Projected routing table
growth without
CIDR

Moore’s Law and CIDR
made it work for a while

Deployment

Period of CIDR

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25

Modelo de Encaminamiento

 Definido en RFC 2374:

– An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format

 Completamente jerárquico. Tres niveles:

– Topología pública: proveedores y puntos de intercambio
(exchanges) que ofrecen servicios de tránsito en Internet.

– Topología de sitio: topología local a un sitio que no ofrece servicio a

nodos exteriores a su organización.

– Identificador de interfaz: identificador único asignado a cada interfaz

conectado a Internet.

 Objetivo principal: ESCALABILIDAD

 Aggregatanle Global Unicast: prefijo 2000::/3

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Aggregatable Global Unicast

TOP

TOP

Public

Topology

( providers/exchanges )

Next Level

Next Level

Next Level

Site Level

Interface ID

Site

Topology

(LAN)

Interface ID

(link)

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Formato de Direcciones Unicast

 Direcciones uni