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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.