IPv6

¿Qué es IPv6?

IPv6 (Internet Protocol Version 6) es la segunda generación de protocolos estándar para protocolos de capa de red, también conocida como IPng (IP Next Generation). Proporciona servicios de transmisión de datos sin conexión en la capa de red donde reside. IPv6 es una versión mejorada de IPv4 por el IETF. Aborda muchas de las deficiencias del IPv4 actual. La diferencia significativa entre IPv6 e IPv4 es que la longitud de la dirección IP se ha ampliado de los 32 bits originales a 128 bits. IPv6 será dinámico en la futura competencia del mercado gracias a su formato simplificado de encabezado de mensaje, amplio espacio de direcciones, estructura jerárquica de direcciones, encabezado de extensión flexible y mecanismo mejorado de descubrimiento de vecinos.

¿Por qué IPv6?

IP (Internet Protocol) es el protocolo de capa de red de la familia de protocolos TCP/IP. La función principal del protocolo de capa de red es gestionar la transmisión de datagramas IP a través de la red con la ayuda de tablas de enrutamiento. El protocolo IPv4 es el protocolo de Internet ampliamente implementado en la actualidad. En los primeros años del desarrollo de Internet, IPv4 se desarrolló rápidamente debido a su protocolo sencillo, fácil implementación y buena interoperabilidad. Sin embargo, con el rápido crecimiento de la red y el problema de la escasez de direcciones, el IETF había propuesto cuatro borradores, como IPv6, IPv7, IPv8 e IPv9, y esperaba que uno de estos protocolos pudiera reemplazar a IPv4. Tras una discusión exhaustiva, el IETF finalmente eligió IPv6 y reemplazó IPv4, e IPv7, IPv8 e IPv9 han desaparecido desde entonces.

Beneficios de IPv6

IPv6 tiene una estructura de direcciones de 128 bits que proporciona un amplio espacio de direcciones. Se afirma que puede asignar una dirección IP a cada grano de arena de la Tierra.

La agregación jerárquica mejora la eficiencia del enrutamiento. IPv6 puede proporcionar un prefijo de red mucho más grande que IPv4, y la misma organización puede usar solo un prefijo en su red. Para los ISP, está disponible un espacio de direcciones mucho mayor. Esto permite a los ISP agregar a todos los clientes para formar un único prefijo y distribuirlo. La agregación jerárquica da como resultado un pequeño número de entradas en la tabla de enrutamiento global y un reenvío más eficiente.

IPv6 tiene la capacidad de asignar automáticamente direcciones IP a los usuarios, lo que permite redes plug-and-play.

Mayor seguridad: IPSec es una parte esencial de IPv6, que hace realidad la alta seguridad de la red IPv6 mediante el encabezado de extensión AH (Authentication Header) y ESP (Encapsulating Security Payload).

Proporciona compatibilidad con calidad de servicio: El nuevo etiquetado de flujo en IPv6 permite a los usuarios de la red exigir una comunicación de calidad.

IPv4 vs IPv6

IPv4 e IPv6 son bastante diferentes en muchos aspectos. Este capítulo explicará las diferencias entre IPv4 e IPv6 en torno al espacio de direcciones, los formatos de encabezado, el direccionamiento, el direccionamiento automático, la seguridad, QoS y la escalabilidad.

Espacio de direcciones: la longitud de dirección IPv4 de 32 bits tiene 2^32 direcciones asignables, lo que equivale a aproximadamente 4,3 mil millones, mientras que la longitud de dirección de IPv6 se amplía de los 32 bits de IPv4 a 128 bits con 2^128 direcciones.

Formato de encabezado: IPv6 tiene una estructura de encabezado de datos más sencilla en comparación con IPv4, lo que reduce considerablemente el tiempo necesario para procesar los encabezados.

La codificación de direcciones IPv6 adopta una estructura jerárquica similar a CIDR, y su composición es similar a la de un número de teléfono. Por ejemplo, la composición de un teléfono es "código de país o área + código de área + número de teléfono", y la codificación de direcciones IPv6 es "ID de agregación de nivel superior + ID de agregación secundaria + ID de agregación de nivel de sitio"; ambas están compuestas por tres códigos diferentes en distintos niveles. Debido a que el prefijo de red IPv6 puede subdividirse aún más en múltiples niveles de la red, su estructura de direccionamiento jerárquico es muy flexible, puede abordar eficazmente la agregación y simplificar el enrutamiento, reduciendo así el número de entradas de la tabla de enrutamiento que el router debe mantener y acelerando la convergencia de las rutas.

La agregación de rutas IPv4 generalmente se basa en los mismos prefijos IP, por lo que, en comparación con IPv6, existen dos deficiencias en el método de agregación: primero, si la dirección IP no es consecutiva, no se puede agregar; segundo, no se puede agregar de acuerdo con varios niveles como IPv6. Al usar la agregación IPv6 para la agregación de direcciones, un router backbone central de una red empresarial teóricamente solo necesita mantener no más de 8192 entradas de tabla, mientras que, si se utiliza la agregación IPv4 para la agregación de direcciones, el número de entradas de tabla que debe mantener el router será de decenas de miles o incluso más de cien mil, lo que puede verse a partir del método de agregación de IPv6 reduce significativamente la sobrecarga de direccionamiento y almacenamiento del router. El método de agregación IPv6 reduce significativamente la sobrecarga de direccionamiento y almacenamiento del router.

Direccionamiento automático, IPv6 proporciona dos tipos de configuración de direcciones:

Protocolo de configuración dinámica de host, que hereda el protocolo IPv4, es decir, configuración de direcciones con estado configurada a través de un servidor DHCP.

IPv6 tiene la característica única de plug-and-play, y en escenarios donde no hay un servidor DHCP disponible, la dirección de la interfaz puede obtenerse mediante configuración de direcciones sin estado.

En la configuración de direcciones sin estado, los hosts en el mismo enlace configuran automáticamente la interfaz con una dirección IPv6 adecuada para el enlace (llamada dirección local de enlace) o una dirección IPv6 derivada de un prefijo anunciado por el router local, utilizando el protocolo de descubrimiento de vecinos.

El proceso de configurar sin estado una dirección local de enlace tarda apenas un segundo. En cambio, un host IPv4 que use DHCP tendría que abandonar la configuración DHCP en caso de fallo de DHCP y luego configurar una dirección IPv4 por sí mismo, un proceso que tarda un minuto completo.

IPv6 utiliza mecanismos de seguridad integrados para autenticar y cifrar los paquetes del protocolo IP como forma de proteger el tráfico de datos definido del protocolo IP. Actualmente, IPv6 admite tanto mecanismos AH (Authentication Header) como ESP (Encapsulated Security Payload).IPv6 proporciona servicios de autenticación y cifrado para los paquetes en la capa de red. El mecanismo de autenticación permite al receptor confirmar la verdadera identidad del remitente y si los datos han sido manipulados durante la transmisión. La autenticación permite al receptor verificar la verdadera identidad del remitente y si los datos han sido manipulados durante la transmisión. El mecanismo de cifrado codifica los datos para garantizar su confidencialidad; IPv4 no proporciona un mecanismo de seguridad similar en la capa de red.

QoS (calidad de servicio) es una técnica utilizada para abordar la latencia y la congestión de la red. QoS en IPv4 utiliza principalmente el campo Type of Service, que define 3 bits y 8 prioridades. En IPv6, se utiliza en su lugar el campo Traffic Class, que define un total de 4 bits y 16 prioridades, e IPv6 añade un campo Flow Label adicional de 20 bits. Los dispositivos de reenvío intermedios pueden reconocer directamente diferentes etiquetas de flujo predefinidas sin pasar el encabezado, y pueden identificar el nodo de destino según la etiqueta de flujo. Actualmente, la aplicación del Flow Label de IPv6 sigue en fase experimental.

Escalabilidad: IPv6 es altamente escalable y se pueden agregar nuevas funciones al encabezado de extensión que sigue al encabezado IPv6. Mientras que el encabezado IPv4 solo puede admitir opcionalmente un máximo de 60 bytes, el tamaño del encabezado de extensión IPv6 solo está limitado por el número máximo de bytes de todo el paquete IPv6.