Traducción de direcciones IPv4 a IPv6
IPv4
El
protocolo IP (Internet Protocol)
es en el cual se basa la transmisión de datos en Internet, su definición se
encuentra en el RFC 791, su base es la transmisión de datagramas a través de la
Internet, lo cual hace por medio de un sistema conectionless y unreliable
y da el servicio best effort,
La capacidad de best effort de
IP funciona de manera que si existe una falla en el enlace por el cual se están
transmitiendo los datos, se tengan caminos alternos por los cuales se pueda transmitir
la información por medio de un sistema muy sencillo de solución de errores.
Estructura del
datagrama IPv4
La
estructura de un datagrama IP, se divide en bloques de 32 bits (4 bytes),
comenzando de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, el primer bit es el
bit 0, el orden es importante ya que dependiendo del equipo al que se está
comunicando es su manera de guardar los bits en memoria, A ésta manera de
transmitir los bits se le denomina network byte order.
Los
datos del encabezado son importantes ya que son la manera de dar a conocer al ruteador
o al otro host lo que se está enviando.
Estructura
de un datagrama IPv4
Direccionamiento
IPv4
La
dirección IP origen y la dirección IP destino son dos números de 32 bits, cada
una. Cada equipo tiene un número específico, dentro del protocolo IPv4 se
denominan 4 octetos de 8 bits separados por un punto para especificar cada
equipo en la red. Existen varios tipos de redes los cuales se describen en la siguiente figura.
Clases
de direcciones IPv4 en Internet
Las clases de redes sirven para
definir el tamaño de las redes, Existen 5 clases de redes, en la figura 3 se
puede ver la cantidad de equipos que se pueden conectar a cada red:
Subdivisión
de los 32 bits para las clases A, B, C, D Y E
Cabe
mencionar que el número máximo en cada octeto es 255 ya que al ser de 8 bits (28=256)
el rango es entre 0 y 255 para cada octeto.
Se definieron los diferentes
tipos de redes para hacer más fácil la ubicación de redes chicas, medianas y
grandes, es decir:
•
La red clase A es para redes grandes, se pueden tener 128 (27) redes de 16,
777,216 (224) equipos conectados en cada una.
•
La red clase B es para redes medianas, se pueden tener 16,348 (214) redes de
65,535 (216) equipos conectados cada una.
•
La red clase C es para redes chicas, se pueden tener 2, 097,154 (221) redes de
256 (28) equipos conectados.
•
Las redes clase D y E son de multicast y reservada respectivamente,
también para futuros usos.
La
numeración de las direcciones puede variar desde 0.0.0.0 hasta 255.255.255.255,
entonces el aprenderse cada una de las direcciones para acceder a ellas sería
muy difícil, para ayudarnos a recordar las direcciones más fácilmente, existen
los DNS (Domain Name Server), ellos hacen la traducción de la dirección
en números a una dirección que se pueda recordar más fácilmente.
IPv6
Debido
al crecimiento del Internet y la sofisticación de los dispositivos electrónicos,
las soluciones propuestas con el fin de escalar el espacio de direccionamiento
de Internet IPv4, no serán suficientes para cubrir la necesidad de las mismas
en los próximos años. Como consecuencia de este escenario, el Grupo Especial
sobre Ingeniería de Internet (Internet Engineering Task Force o IETF, por sus
siglas en inglés) elaboró una serie de especificaciones para definir un
protocolo IP de Siguiente Generación (IP Next Generation, IPng) que actualmente
se conoce como Protocolo de Internet versión 6.
La
nueva versión del protocolo IP se enumeró 6 ya que cuando se estaban haciendo las
mejoras de la versión 4 se hicieron varias pruebas, extensiones y
modificaciones, por lo tanto para evitar confusiones, cuando la versión fue
liberada se le asignó el número 6. El encabezado de la versión 6 es una versión
mejorada de la versión 4, no se ha modificado mucho la estructura ni el
contenido, sin embargo se han hecho cambios sustanciales en cuanto a seguridad
y quitando datos que eran innecesarios o redundantes.
Los
cambios se realizaron principalmente en dos aspectos:
1.
Ampliación del campo de dirección IP a 128 bits, aumentando de 32 a 128 bits
cada dirección, se aumentó el número de direcciones significativamente.
2.
Campos de longitud fija, para facilitar el proceso que se le da a cada
datagrama en los ruteadores para encaminarlo hacia su destino, se adoptó un
formato fijo el cual agiliza el tráfico de los datagramas y las opciones siguen
estando pero ya no como parte del encabezado.
En
esencia el protocolo IPv6 sigue teniendo las mismas características de la
versión 4, un protocolo no fiable y no orientado a conexión, el servicio que
presta funciona y es lo suficientemente flexible para las necesidades de hoy en
día y el delegar la confiabilidad a los protocolos superiores permite mantener
las capas del modelo TCP/IP.
Espacio
mayor de direccionamiento
El
IPv6 incrementa el tamaño de la dirección IP de 32 bits a 128 bits para así
soportar más niveles en la jerarquía de direccionamiento y un número mucho
mayor de nodos direccionables. El diseño del protocolo agrega múltiples
beneficios en seguridad, manejo de calidad de servicio, una mayor capacidad de
transmisión y mejora la facilidad de administración, entre otras cosas.
Mientras
que IPv4 soporta 4, 294, 967, 296 (232) direcciones que es poco menos de 4.3
billones, IPv6 ofrece 3.4 x 1038 (2128) direcciones, un número similar a
6.67126144781401e+23 direcciones IP por cada metro cuadrado sobre la superficie
de la Tierra. Adicionalmente, la dirección IPv6 se diseñó para ser subdividida
en dominios de enrutamiento jerárquico que reflejan la topología del Internet
actual.
Características
de IPv6
El
esquema de direcciones de 128 bits provee una gran cantidad de direcciones IP,
con la posibilidad de asignar direcciones únicas globales a nuevos
dispositivos.
- Los
múltiples niveles de jerarquía permiten juntar rutas, promoviendo un
enrutamiento eficiente y escalable al Internet.
- El
proceso de auto configuración permite que los nodos de la red IPv6 configuren
sus propias direcciones IPv6, facilitando su uso.
- La
transición entre proveedores de IPv6 es transparente para los usuarios finales
con el mecanismo de renumerado.
- La
difusión ARP es reemplazada por el uso de multicast en el link local.
- El
encabezado de IPv6 es más eficiente que el de IPv4: tiene menos campos y se
elimina la suma de verificación del encabezado.
- Puede
hacerse diferenciación de tráfico utilizando los campos del encabezado.
- Las
nuevas extensiones de encabezado reemplazan el campo Opciones de IPv4 y proveen
mayor flexibilidad.
- IPv6
fue esbozado para manejar mecanismos de movilidad y seguridad de manera más
eficiente que el protocolo IPv4.
- Se
crearon varios mecanismos junto con el protocolo para tener una transición sin
problemas de las redes IPv4 a las IPv6.
Comparación entre IPv4 e IPv6
Impacto
en los protocolos superiores
Al
hacer un cambio en la versión IP de 4 a 6 es importante notar que es lo que
pasa con los protocolos arriba de IP como TCP o UDP, sin embargo, desde la
estructura de encapsulamiento utilizada en la versión 4, los protocolos
superiores están separados del encabezado IP. Sin embargo se ha creado un
pseudo-encabezado para TCP y UDP, el cual amplía las direcciones a 128 bits y
mantiene la filosofía de mantener los formatos de tamaño fijo para que los
ruteadores los puedan manejar más fácilmente.
Direcciones
IPv6 con direcciones IPv4 incrustadas
Este
cuarto tipo de representación es utilizado en una dirección IPv4 incrustada
dentro de una dirección IPv6. La primera parte de la dirección IPv6 utiliza la
representación hexadecimal y el otro segmento de IPv4 está en formato decimal.
Esta es una representación específica de una dirección usada por mecanismos de
transición.
La
dirección se divide en dos niveles, superior e inferior, y estos a su vez se
subdividen. El nivel superior se fragmenta en seis campos con valores
hexadecimales de 16 bits seguidos del nivel inferior compuesto de 4 campos con
valores decimales de 8 bits. La siguiente imagen muestra la distribución de la
dirección IPv6 con una dirección IPv4 incrustada.
Existen
dos tipos de direcciones IPv6 que tienen direcciones IPv4 incrustadas:
Dirección IPv6 compatible con IPv4.
Es utilizada para establecer un túnel automático que lleva paquetes IPv6 sobre
redes IPv4. Esta dirección está vinculada con un mecanismo de transición del protocolo
IPv6.
Dirección IPv6 mapeada a IPv4. Se
utiliza sólo en el ámbito local de nodos que tienen las direcciones IPv4 e
IPv6. Los nodos usan direcciones IPv6 mapeadas a IPv4 de forma interna
solamente. Estas direcciones no son conocidas afuera del nodo y no llegan al
cable de comunicación como direcciones IPv6.
En
la siguiente tabla se muestran ejemplos de direcciones IPv4 incrustadas en
direcciones IPv6, ellas se presentan en el formato comprimido. La primera
dirección exhibida es del tipo Dirección IPv6 compatible con IPv4 y la segunda
es una Dirección IPv6 mapeada a IPv4.
IPv6
y Subredes
En
IPv6 la única forma aceptable de representar una máscara de red es mediante
notación CIDR. Aunque las direcciones estén en formato hexadecimal, el valor de
la máscara de red se mantiene como un valor decimal. La siguiente tabla muestra
ejemplos de direcciones IPv6 y prefijos de red utilizando el valor de red en
notación CIDR.
Referencias
Fundamentos de IPv6, Network
Information Center México S.C., disponible en:
Fundamentos de IPv4, Network
Information Center México S.C., disponible en:
Gerardo L. Ahuatzin Sánchez – “Desarrollo de un
esquema de traducción de direcciones IPv6-IPv4-IPv6” consultado el 27 de mayo 2013
Mecanismos de transición
IPv6, Disponible en:
