PDF de programación - ipv6 introducción

IPv6 @ UJI - Rev : 22

Luis Peralta

19 de febrero de 2002

Índice General

1 Introducción a IPv6

2 El protocolo IPv6

2.1 La cabecera IPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 El campo de siguiente cabecera (Next Header field) . . . . . . . .

3 Arquitectura de direccionamiento

3.1 Direccionamiento IPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Modelos de direccionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ámbitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3
3.4 Nomenclatura de las direcciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 Nomenclatura de los prefijos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Representación de los tipos de direcciones . . . . . . . . . . . . .
3.7 Direcciones unicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.1
Identificadores de interfaz . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.2 La dirección no específica . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.3 La dirección de loopback . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.4 Direcciones IPv6 con direcciones IPv4 embebidas . . . . .
3.7.5 Direcciones globales agregables . . . . . . . . . . . . . . .
3.8 Direcciones anycast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9 Direcciones multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.10 Requerimientos de nodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 Autoconfiguración

4.1 Objetivos del diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 El protocolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Creación de las direcciones de enlace local (link-local)
. . . . . .
4.4 Creación de direcciones globales y de ’sitio’ local (site-local) . . .
4.5 Consideraciones de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 Movilidad

5.1 Operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Cabeceras adicionales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Consideraciones de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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ÍNDICE GENERAL

6 Estrategias de implantación

6.1 Túneles

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31
6.1.1 Túneles estáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
6to4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2
32
6.1.3
6over4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol (ISATAP) 32
6.1.4
32
33
33

6.2 Comunicación entre nodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 Doble pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2
Stateless IP/ICMP Translation Algorithm (SIIT) . . . . .
6.2.3 Network Address Translation - Protocol Translation (NAT-
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
SOCKS64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2.4 Bump in the Stack (BIS)
6.2.5

PT)

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Capítulo 1

Introducción a IPv6

El nacimiento de este nuevo protocolo no ha venido solo propiciado por la esca-
sez de direcciones IPv4 en estos momentos, sino que además se añaden nuevas
características y se mejoran las existentes. Sobre IPv4 las tablas de rutas de los
routers se están haciendo gigantescas, tanto el multi-homing como la movilidad
son tareas excesivamente complejas. Las nuevas necesidades del usuario no pue-
den ser satisfechas de forma sencilla: seguridad, mobilidad y calidad de servicio
(QoS) entre otras. De todas estas razones, la única que no tiene alternativa
sobre IPv4 es el agotamiento de direcciones: en la práctica las 232 direcciones
quedan restringidas a la configuración flexible de las subredes, con lo que el
número de direcciones asignado de forma eficiente se nos queda en tan solo 200
millones [Hui94].

A continuación detallaremos un poco más cada una de estas nuevas carac-

terísticas.

Aumento del espacio de direcciones

El protocolo IPv4 que forma la Internet de hoy en día está basado en una arqui-
tectura que utiliza direcciones de 32 bits. Con la nueva versión del protocolo,
las direcciones constan de 128 bits. Esto significa, entre otras cosas, que solu-
ciones al agotamiento de direcciones IPv4, como el NAT, no serán necesarias.
Podemos decir que una “desventaja” de estas nuevas direcciones es su dificul-
tad para recordarlas dado su tamaño: 3ffe:3330:2:0:2a0:c9ff:fe10:cb02
podría ser tranquilamente nuestra dirección IPv6. Es de suponer que el servicio
DNS tendrá más importancia aún.

Autoconfiguración

Pinchar y funcionar. Cuando un nodo se conecta a la red, éste recibe los datos
necesarios para empezar a comunicarse por parte del router: dirección IPv6,
máscara de red y rutas. Hay que recordar que este nuevo protocolo trata de
simplificar. Con IPv4 tenemos el DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol,
Protocolo de Configuración Dinámica de Nodo) para conseguir algo equivalente.

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Mobilidad

CAPÍTULO 1.

INTRODUCCI ÓN A IPV6

Con esta funcionalidad podremos “saltar” de una red a otra sin apenas percibir
ningún cambio. Si bien esto ya era posible con IPv4 de una manera más bien
ardua [Mon01], en IPv6 fue una de los requerimientos del diseño. Esta carac-
terística será de gran importancia cuando entren en funcionamiento las nuevas
redes de telefonía con tecnología UMTS.

Seguridad

Este fue otro de los requerimientos del diseño del nuevo protocolo: todas las apli-
caciones se deben beneficiar de las facilidades de autenticación y encriptación de
datos de forma transparente. El estándar escogido para esto fue IPsec [TDG98].

Encaminamiento jerárquico

El encaminamiento bajo IPv6 es bastante similar al de IPv4 con CIDR, es decir,
jerárquico y sin clases. Con esto se pretende conseguir que las entradas en las
tablas de rutas en los backbones no abunden más de lo necesario. Al mismo
tiempo, se consigue simplificar el enrutamiento y se espera que los routers sean
más rápidos.

Multi-Homing

Esta funcionalidad se consigue con direcciones anycast. Una dirección anycast
identifica a un conjunto de distintos interfaces, encontrándose estos, por norma
general, en distintos nodos. Un paquete a una dirección anycast será entregado
a un solo miembro del conjunto. En principio, el paquete será entregado al
miembro más cercano según el concepto de cercano de los protocolos de enca-
minamiento.

Calidad de servicio (QoS)

Si bien con IPv4 tenemos unos pocos bits para el control del tipo de servicio,
ToS, con IPv6 disponemos de campos más amplios para definir la prioridad y
flujo de cada paquete. Según el contenido de este campo, el router deberá darle
un trato más o menos especial.

Capítulo 2

El protocolo IPv6

En 1992, el IETF llegó a la conclusión de que haría falta un sustituto del IPv4
y formó un grupo de trabajo con el nombre de IPNG que tendría la misión de
desarrollar la siguiente generación del protocolo IP. De las distintas propuestas,
el IETF escogió el Protocolo IP versión 6, que más tarde sería Draft Standard.

2.1 La cabecera IPv6

La cabecera de un paquete IPv6 es, sorprendentemente, más sencilla que la del
paquete IPv4. Y recordemos que además la funcionalidad del protocolo IPv6 es
mucho mayor.

La cabecera de un paquete IPv4 es variable, por lo que necesita un campo
de tamaño o lenght. Sin embargo, para simplificar la vida de los routers, IPv6
utiliza un tamaño de cabecera fijo de 40 bytes, que componen un total de ocho
campos:

• Versión (4 bits), sirve para que el router se entere de que es un paquete

IPv6.

• Dirección origen y de destino (128 bits cada una), son las direcciones de

los nodos IPv6 que realizan la comunicación.

• Clase de tráfico (8 bits), para poder diferenciar entre servicios sensibles a
la latencia, como VoIP, de otros que no necesitan prioridad, como tráfico
http.

• Etiqueta de flujo (20 bits), permite la diferenciación de flujos de tráfico.
Esto tiene importancia a la hora de manejar la calidad de servicio (QoS)
• Siguiente cabecera (8 bits), este campo permite a routers y hosts examinar
con más detalle el paquete. A pesar de que el paquete básico IPv6 tiene
cabecera de tamaño fijo, el protocolo puede añadir más para utilizar otras
características como encriptación y autenticación.

• Tamaño de payload (16 bits), describe el tamaño en octetos de la sección de
datos del paquete. Al ser este campo de 16 bits, podremos usar paquetes
de hasta más de 64000 bytes.

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CAPÍTULO 2. EL PROTOCOLO IPV6

Figura 2.1: El paquete IPv6

Figura 2.2: La siguiente cabecera

• Límite de saltos (8 bits), especifica el número de saltos de router que puede
hacer el paquete antes de ser desechado. Con 8 bits podremos tener un
máximo de 255 saltos.

2.2 El campo de siguiente cabecera (Next Hea-

der field)

Como hemos dicho antes, el tamaño de la cabecera IPv6 básica es fijo. Dentro
de esta cabecera existe un campo llamado de siguiente cabecera que permite
describir con más detalle las opciones del paquete. Esto quiere decir que en
realidad tendremos una cabecera de tamaño fijo por norma general y otra cabe-
cera de tamaño variable en caso de que utilicemos alguna de la características
avanzadas.

En el campo de siguiente cabecera se codificarán las opciones presentes en

la siguiente cabecera:

Valor del campo

Siguiente cabecera
Opciones de Hop-by-Hop
Opciones de destino
Encaminamiento
Fragmento
Autenticación
Encapsulación
Ninguna
Esta arquitectura es muy flexible, ya que cada cabecera tiene un campo de
siguiente cabecera, con lo que podemos tener varias opciones agregadas. Un
ejemplo ilustrativo lo podemos ver en las figuras 2.3 y 2.4.

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60
43
44
51
50
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Con la cabecera de encaminamiento conseguimos la funcionalidad equivalen-
te de IPv4 de Source-Routing, es decir, especificar los nodos intermedios por los
que ha de pasar el paquete.

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