PDF de programación - El protocolo IPv6 (I)

N u e va e s t r u c t u ra de d i r e c c i o n es en I n t e r n et

El protocolo

Como ya es habitual en informdtica,

las previsiones

iniciales,

esta vez en cuanto a espacio de direccionamiento

IP, se han visto

desbordadas, y es necesario un nuevo sistema que permita

conectar

un mayor numero de mdquinas. La solucion es IPv6.

R a m on J e s us M i l l an T e j e d or
r j m i l l a n @ p c w . i d c p . es

nternet es un conglomerado international
de redes de ordenadores, enlazados por un con-
junto comun de protocolos tecnicos, conocidos
por protocolos TCP/IP, los cuales hacen po-
sible para los usuarios de estas redes de to-
pologias y medios de transmision muy diferentes,
comunicarse y usar los servicios que cual-
quiera de ellas ofrezca.

Dentro de la pila de protocolos TCP/IP, la ca-
pa de red o capa Internet es la responsable de
la comunicacion de una maquina a otra, ges-
tionando el movimiento de paquetes proce-
dentes de la capa de transporte, a traves de la
red. Los protocolos mas importantes dentro
de esta capa son: IP (Internet Protocol), ICMP (In
ternet Control Message Protocol) e IGMP (Inter
net Group Management Protocol).

PCW 259

El protocolo IP define los mecanis-
mos de la distribution de paquetes
no fiable y sin conexion en redes he-
terogeneas. Por lo tanto, se pueden
producir perdidas, duplicaciones y de-
sordenes de los datagramas, que
tendran que ser tratados en los n i-
veles superiores. Entre las funciones
mas importantes de IP estan encap-
sular el paquete procedente de niveles
superiores en un datagrama y en-
caminar dichos datagramas.
La version actual de IP es la 4, y se
conoce por IPv4. El estandar IPv4
esta recogido en la RFC 791, que co-
mo el resto de RFC (Request For Com
ments) puede encontrarse en el Si-
tio Web de IETF (Internet Engineering
Task Force), www.ietf.org.
La siguiente generation del proto
colo Internet surgio en el seno de
IETF en el ano 1994, principalmen-
te por la falta de direcciones de IP que
predecia un cuello de botella insal-
vable al crecimiento de la red Inter
net. El documento final que recoge
el estandar IPv6 fue publicado en la
RFC 1883 en el ano 1996 y las ulti
mas revisiones, principalmente en
su cabecera, nan tenido lugar durante
el ano 2000. El nombre formal de es-
te protocolo es IPv6.

La version IPv6 puede ser instala-
da como una actualization de software
en los dispositivos de red de Internet
e interoperar con la version actual
IPv4. IPv6 esta disenado especial -
mente para redes de alto rendrmien-
to, como por ejemplo las redes ATM,
pero manteniendo la eficiencia en re
des de bajo ancho de banda, como por
ejemplo en redes inalambricas. Ade
mas, ofrece una plataforma para la
nue-
va funcionalidad de Internet que se
ra necesaria en un futuro inmediato.

TUTOR

La necesidad de migrar a IPv6 es
ta originada por las nuevas tenden-
cias en el mundo actual de las tele-
comunicaciones, que podemos re-
sumir en:
• La creciente movilidad de los usua-
rios de Internet, que desean acceder
a los mismos servicios en cualquier
momento y desde cualquier lugar.
• Las redes domesticas con avan-
zados sistemas de televigilancia, con
trol, y seguridad.

• La convergencia de voz, video y
datos, en infraestructuras basadas
en IP.

Limitaciones de IPv4
Son muchas las cuestiones que de-
bian ser consideradas en el diseno
de IPv6. Por ejemplo, el nuevo pro
tocolo debia ser capaz de soportar gran-
des redes y ofrecer un sencillo y ra-
pido mecanismo de migration para
la base de sistemas IPv4 instalados.
En efecto, uno de los problemas de
IPv4 es la gran dimension de las ta-
blas de encaminamiento en la red tron-
cal de Internet, que la hace ineficaz
y perjudica considerablemente los

tiempos de respuesta. En IPv6 el en-
carninamiento en la red troncal es mas
eficiente, debido a una jerarquia de
direccionamiento basada en la agre-
gacion, y a que la fragmentation y de-
fragmentacion de los paquetes se
realiza de extremo a extremo.
Sin embargo, la principal razon que
origino la necesidad de IPv6 fue la evi-
dente falta de direcciones, derivada
del crecimiento de la red Internet, con
ritmos superiores al 100 % anual. El
limite en el espacio de direcciones fue
agravado ademas por la falta de
coordination en la delegation de di
recciones durante los anos 80, dejando
incluso grandes espacios discontinuos.
En
IPv6 el espacio de direcciones se
incrementa de 32 a 128 bits, sopor-
tando mas niveles de jerarquias de
direccionamiento, un mayor nume-
ro de nodos direccionables, y la au-
toconfiguracion de las direcciones. Se
mejora, ademas, el direccionamien
to multicast, y se define el direccio
namiento anycast.
No obstante, la falta de direcciones
no es igual en todos los puntos de la
red. Por ejemplo, es casi inapreciable
por el momento en Norteamerica,
mientras que en zonas como en Eu-
ropay Asia, la situation es critica. Ade
mas, este problema es creciente, de
bido principalmente al tremendo de-
sarrollo de la telefonia movil celular
y la inminente aparicion comercial de
la tercera generation de comunica-
(Universal
ciones moviles o UMTS
Mobile Telecommunications
System).
Los moviles se convertiran en dispo
sitivos siempre conectados a Internet
y sera necesario asignarles una direction
IP fija y unica. El mismo Foro UMTS
preve unas necesidades de 20 mi-
llardos (20.000.000.000) de direc-

Control de errores de la cabecero

U1

o a. co
SO
CD
ii
3"
so
CD

Figura 1: Cabecera de IPv4.

Direccion oriqen
Direccion destino

Oociones

PCW 260

minima de 20 octetos. El bit mas
significativo se numera por 0 a la iz-
quierda, y el menos significativo se
numera por 31 a la derecha. La for
ma de transmitir los diferentes by
tes sigue el orden conocido por big
endian, es decir, de izquierda a de
recha y de arriba abajo segun la es-
tructura presentada en la Figura 1.
La cabecera consta de los siguientes
campos:
- Version (4 bits). Es el numero de
version de IP, es decir, 4.
- Cabecera (4 bits). Especifica la lon
gitud total de la cabecera en palabras
de 32 bits. El valor minimo y mas co-
m un es de 5, siendo la longitud de
cabecera minima. Puesto que el cam-
po es de 4 bits, se limita la longitud
total de la cabecera a 60 bytes.
- Tipo de servicio (8 bits). Indica
la calidad de servicio solicitada por el
paquete IP. De los 8 bits, actualmente
solo se utilizan 4, indicando cada
uno de ellos: conseguir el retardo mi
nimo, maximizar caudal, maximizar
la fiabilidad y minirmzar el coste mo-
netario. Solo uno de estos cuatro bits
puede estar a 1. Su uso viene descrito
en RFC 1340 y RFC 1349.
- Longitud total (16 bits). Especi
fica el tamano total del paquete, i n-
cluyendo la cabecera y los datos, en
bytes.
- Identificador (16 bits). Es un
numero unico asignado por el dis-
positivo que envia el paquete, con el
fin de que el destinatario pueda re-

ciones IP para los dispositivos de los
usuarios y de 3.200.000 para los dis
positivos de red, en el afio 2005.

La solution adoptada por los pro-
veedores de servicios Internet para
solventar los problemas de direccio-
nes IP ha sido proporcionar a sus clien-
tes direcciones IP privadas, es decir,
no reconocidas en Internet, mediante
mecanismos de traslacion de direc
ciones o NAT (Network Address Trans
lation) . Es decir, se usa una sola di
rection IP publica para toda una red
privada. No obstante, este mecanis-
mo no puede utilizarse en los termi-
nales moviles y, ademas, muchas
aplicaciones son incapaces de ser
utilizadas mediante este tipo de di
recciones, especialmente las rela-
cionadas con la autenticacion y la se-
guridad de las comunicaciones.
Pero ademas, IPv4 presenta otros
problemas o dificultades que la nue-
va version soluciona o mejora. Por
ejemplo, IPv4 no esta preparado pa
ra soportar las nuevas aplicaciones
de la red Internet como la transmi-
sion de video y audio en tiempo
real, ni mecanismos de seguridad
avanzada sobre los datos transmi-
tidos. Para reducir el tiempo de pro-
cesamiento de los paquetes, se ha sim-
plificado el formato de la cabecera
de IPv4 y se ha introducido el con-
cepto de flujo, consiguiendo que los
routers, ademas de encaminar, pue-
dan conmutar algunos de los pa
quetes que procesan. Por otro lado,
se ha mejorado el mecanismo de co
dification de los campos optativos en
la cabecera, dando una mayor fle-
xibilidad para la introduction de
nuevas opciones futuras. Finalmente,
IPv6 ha mejorado las capacidades de
autenticacion y privacidad de los
datos transmitidos. De esta forma,
en IPv6 una cabecera de autentica
cion garantiza que un paquete pro-
cede del origen que realmente se in-
dica, mientras que en IPv4 el paquete
podria venir de un origen distinto al
indicado en la cabecera.

Como resumen, podemos afirmar
que aunque el funcionarniento del pro-
tocolo IP ha sido totalmente satis-
factorio, las razones que propicia-
ron la aparicion de IPv6 han sido
tres: el sorprendente crecimiento del
numero de direcciones IP en uso, la

TUTOR

IPv4 no esta prepa

rado para soportar las
nuevas aplicaciones

de la red Internet

como la transmisidn de

video y audio en

t