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IPv6 and Internet of Things, A brief Introduction and fundamental concepts
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Slides from a talk to the students of the master in "Telecommunication Engineering" of the University of Extremadura about Internet Protocol v6 and Internet of Things.

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IPv6 and Internet of Things, A brief Introduction and fundamental concepts IPv6 and Internet of Things, A brief Introduction and fundamental concepts Presentation Transcript

  • IPv6 e Internet de las Cosas Máster en Ingeniería de Telecomunicación Bruno Pérez González Alberto Serna Martín Andrea Urbano Cayuela
  • Bloques • • • • • • • IPv6. IPv6 vs. IPv4. IPv6 sobre IPv4. Internet de las cosas. Protocolos de Internet de las cosas. Proyectos y ejemplos. Conclusiones. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 2 de 47
  • Bloque I: IPv6 • ¿Qué es IPv6? • ¿Por qué es necesario IPv6? – Protocolo NAT. • Parámetros. – Cabeceras. • Cabecera fija. • Cabeceras de extensión. – Carga útil. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 3 de 47
  • ¿Qué es IPv6? • Versión del protocolo IP, definida en el RFC 2460. • Pretende sustituir IPv4. – Elimina algunos problemas de seguridad. – Introduce un gran número de mejoras. – Se adapta a las demandas actuales. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 4 de 47
  • ¿Por qué es necesario IPv6? • Agotamiento de direcciones IPv4. – Direccionamiento mediante 32 bits. – 4,3 · 109 de dispositivos frente a 3,4 · 1038 en IPv6. – IANA dio el último bloque de direcciones el año 2011. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 5 de 47
  • Network Address Translation • 192.168.1.XXX. • El router está aplicando NAT. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 6 de 47
  • Protocolo NAT • Incrementar o expandir el número total de direcciones. – N IPs privadas  1 IP pública [Overloading NAT]. • El router asocia uno de sus puertos a una IP privada. • NAT basado en hardware. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 7 de 47
  • Parámetros • Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes. – Cabecera. • Cabecera fija. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 8 de 47
  • Cabecera fija • La longitud de esta cabecera es fija, 40 bytes. • Los campos están alineados a 64 bits. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 9 de 47
  • Parámetros • Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes. – Cabecera. • Cabecera fija. • Cabeceras de extensión. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 10 de 47
  • Cabeceras de extensión • Cada cabecera es “encadenada” a la siguiente y anterior (en caso de existir). IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 11 de 47
  • Parámetros • Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes. – Cabecera. • Cabecera fija. • Cabeceras de extensión. – Carga útil. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 12 de 47
  • Carga útil • Puede tener un tamaño de hasta 64 KB en modo estándar. • Mayor con una opción de carga jumbo (jumbo payload). – Encabezado opcional Hop-By-Hop. • No se fragmenta  MTU Discovery. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 13 de 47
  • Bloque II: IPv6 vs. IPv4 • Mejoras de IPv6 vs. IPv4. – Eficiencia. – Independencia entre capas. – MTU discovery. – Direccionamiento. • Protocolos v6. – ICMPv6. – DHCPv6/SLAAC. – NDP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 14 de 47
  • Eficiencia • Comparativa y mejoras entre IPv4 e IPv6. IPV4 IPV6 IPsec Opcional. IPsec nativo en el protocolo. QoS y CoS optativos o no soportados QoS y ToS nativos en el protocolo y por la mayoría de los routers y los soportados por los routers y elementos elementos de conexión. de conexión. Las opciones son campos de la Las opciones se pasan a la cabeceras cabecera. adicionales. Protocolo ARP direcciones. para resolver las Multicast Neighbour discovery para resolver direcciones. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 15 de 47
  • Independencia entre capas • Desaparece el campo Protocolo utilizado en IPv4. • En IPv6 se utilizan las Cabeceras de extensión. – Indican cual es la siguiente cabecera. – No son examinadas en cada capa. • Excepción si el valor del campo es cero: indica opción de examinado y proceso “salto a salto”. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 16 de 47
  • MTU Discovery • Routers IPv6 no fragmentan. • Inicialmente se asume que la MTU del enlace es la misma que la de la interfaz. • Si en un nodo es menor el paquete se descarta. – Mensaje ICMPv6 (tipo 2: Packet Too Big). – El host de origen readapta su MTU para esa comunicación. – El proceso se repite hasta que se alcanza el destino. • Problema: algunos dispositivos bloquean ICMP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 17 de 47
  • Direccionamiento en IPv6 • Inicialmente: cada usuario recibe un /64. • Los tres primeros bits no se usan  000. • Actualmente: se discute entre /48, /56 y /64. – SLAAC requiere un /64 para la subred (RFC 4291). IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 18 de 47
  • Direccionamiento en IPv6 • No existen clases (Tipo A, B, C…). • Direcciones de uso específico. – Loopback  ::1 (localhost). – Direcciones unicast. – Direcciones anycast. – Direcciones multicast  prefijo FF(0|3)X:0:0:0:0:0:0. • Empleadas por NDP, SLAAC, etc. • Distintos niveles (subredes). – 6to4  prefijo 2002::/16. – No existe broadcast. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 19 de 47
  • Protocolos versión 6 • ICMP(v4)  ICMPv6. • DHCP(v4)  DHCPv6/SLAAC. • ARP  NDP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 20 de 47
  • ICMPv6 vs ICMP(v4) • En ICMPv6 existe relación entre el valor del campo tipo y el mensaje. – [0 127]  error, [128 255]  información. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 21 de 47
  • DHCPv6/SLAAC vs DHCPv4 • No mantiene muchas compatibilidades. – DHCPv4 «derivó» de BOOTP, 100% automatizado. • Elimina «malos» usos de DHCPv4. – Seguimientos de ciertos datos. – Tareas de monitorización. • Alternativa a SLAAC. – Stateless Address Autoconfiguration. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 22 de 47
  • NDP vs ARP • ARP queda obsoleto. – No existe broadcast en IPv6. – Muy poco seguro por su simplicidad. • Emplea mensaje ICMPv6. – Tipo 135 código 0 (neighbour solicitation). – Multicast [dirección específica]. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 23 de 47
  • Bloque III: IPv6 sobre IPv4 • Coexistencia. • Dual Stack. • IPv6 tunneling. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 24 de 47
  • Coexistencia • Para poder coexistir IPv4 e IPv6, existen dos mecanismos básicos: – Dual Stack. – IPv6 tunneling. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 25 de 47
  • Dual Stack • Proporciona compatibilidad completa. • Nodos IPv6/IPv4. • Dos direcciones. • Permite conectar redes IPv4 con redes IPv6. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 26 de 47
  • IPv6 tunneling • Se emplea cuando la red no soporta Dual Stack. • Encapsula el paquete IPv6 en el paquete IPv4. – Empleando IPv4 como capa de enlace para IPv6. – IPv4 protocol 41. • Algunos routers o dispositivos NAT lo bloquean. • Se soluciona encapsulando en UDP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 27 de 47
  • Bloque IV: Internet de las cosas • ¿Qué es el IoT (Internet de las Cosas)? • ¿Qué nos permite hacer IoT? • IoT como consecuencia de IPv6. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 28 de 47
  • ¿Qué es el IoT? • Farolas, toldos, envases, vasos, asientos, y cualquier objeto. • Todo esto conectado a INTERNET para crear una inmensa red con una gran cantidad de información. • Una red capaz de medir, sentir y modificar los objetos y el entorno. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 29 de 47
  • IoT IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 30 de 47
  • ¿Qué nos permite hacer IoT? • Interconectar objetos, dotándolos de sensores y de inteligencia. • Aprovechar el hardware instalado mediante software para realizar acciones automáticas. • Dotar de cierta autonomía a la red, permitiéndole pensar y gestionarse ella misma. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 31 de 47
  • IoT como consecuencia de IPv6 IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 32 de 47
  • Bloque V: Protocolos de IoT • • • • Clasificación. AMQP. MQTT. CoAP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 33 de 47
  • Protocolos Internet de las cosas • Clasificables en varios grupos. – Dispositivo a dispositivo (D2D). • CoAP. – Dispositivo a servidor (D2S). • MQTT. – Servidor a servidor (S2S). • AMQP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 34 de 47
  • Advanced Message Queuing Protocol • Tiene su origen en la banca. • S2S. • Orientado a conexión. – TCP. • En IoT es apropiado para realizar el control de los servidores además de tareas de análisis. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 35 de 47
  • Message Queue Telemetry Trasnport • Utiliza TCP. • No necesita ser rápido. • Comunica sensores y servidor. – Monitorización. • Recomendable para grandes redes con pequeños dispositivos monitorizados en la nube. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 36 de 47
  • Constrained Application Protocol • Diseñado para comunicar pequeños dispositivos electrónicos entre sí. • Perfecto para dispositivos de bajo consumo. • Fácilmente traducible a HTTP. • Utiliza UDP. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 37 de 47
  • Bloque VI: Proyectos y ejemplos • Smartcities. – Songdo, Corea del Sur. • Control medioambiental. • Monitorización y tracking. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 38 de 47
  • SmartCities • Ciudades inteligentes. – Smart parking. – Salud estructural. – Monitorizado del tráfico. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 39 de 47
  • Songdo, Corea del Sur IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 40 de 47
  • Control Medioambiental • Control medioambiental. – Detección de incendio forestal. – Contaminación aérea. – Detección prematura de terremotos. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 41 de 47
  • Otros ejemplos • Industria. – Localización indoor. – Autodiagnóstico de vehículos. • Salud. – Monitor deportivo. – Detección de caídas. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 42 de 47
  • Otros ejemplos • Agricultura y ganadería. – Monitorización del estado de los cultivos. – Control cabezas de ganado. – Control de curación o maceración de los productos. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 43 de 47
  • Conclusiones I • Se requiere IPv6 para permitir direccionar la demanda actual sin emplear NAT. • La cabecera, aunque es más grande, es más ordenada, eficiente y acorde a los estándares. • Los tamaños máximos se adaptan a los nuevos medios de transmisión. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 44 de 47
  • Conclusiones II • Se eliminan problemas de seguridad presentes en IPv4 y sus protocolos. • Se elimina carga computacional en los nodos intermedios (fragmentación). IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 45 de 47
  • Conclusiones y III • IoT crea una cantidad de posibilidades enorme a nuevas tecnologías. • Se requieren técnicas de gestión y diseño que reduzcan la complejidad de las redes. • No existen normativas sobre IoT y el trato de la información que tratan estos dispositivos. – Problemas durante su implantación. IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 46 de 47
  • Gracias por su atención ¿Preguntas? IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 47 de 47