Naveguemos por Internet con IPv6

Naveguemos por Internet con IPv6
Ing. Wilfredo J. Torres Moya
witorres@ucab.edu.ve
Escuela de Ingeniería de Telecomunicaciones
Universidad Católica Andrés Bello (UCAB)
Caracas - Venezuela

Naveguemos con IPv6 XII Jornadas de Ingeniería de Telecomunicaciones, UCAB 2014
Agenda
• Introducción
• Historia y protagonistas
• El nuevo Protocolo
• DNS para IPv6
• Mecanismos de Transición
• Nuevos modelos y aplicaciones
▫ Internet of Things (IoT)
▫ Smart Cities
• Enlaces de Interés
• Cierre y Preguntas

Introducción
¿Por qué un nuevo protocolo?
 Agotamiento de direcciones IPv4:
 Contadores: http://www.ipv6forum.org
…Datos de finales de 2011

Introducción
 Agotamiento de direcciones IPv4:
 Contadores: http://www.ipv6forum.org
…Datos al 08 de mayo 2014

Introducción
¡¡¡Es inevitable!!!

Introducción
Razones adicionales al agotamiento de direcciones
 Limitaciones del NAT
 Problemas con trabajo extremo a extremo
 Afecta protocolos y aplicaciones
 Falsa sensación de seguridad
Para proveedores de servicios:
 Necesidad de direccionamiento a nuevos clientes
 Nuevos servicios, innovación en aplicaciones y modelos
de negocio: Internet of Things, Smarts Cities,
6LoPAN (Redes Inalámbricas de Sensores)
¡Continuidad, estabilidad y evolución de Internet!

Introducción
IPv6 viene con otras novedades... y ventajas:
 Autoconfiguración
 Interfaces serán capaces de asignarse
automáticamente las direcciones => Reducción de
costos administrativos
 Simplificación del formato del paquete
 Mejora el desempeño en el re-envío de paquetes
 Soporte nativo de funciones avanzadas
 Seguridad
 Calidad de Servicio (QoS)
 Movilidad

Historia y Protagonistas
http://www.iana.org
Autoridad Internacional que regula y
establece todo lo relacionado al uso de
las direcciones IPv4/IPv6, los servicios
y protocolos y la asignación de
puertos/servicios.
Delegaciones Regionales de la IANA:
RIR: Regional Internet Registry‫‏‬
http://www.ietf.org
The Internet Engineering Task Force
Ente rector de Internet y sus aspectos técnicos y de
ingeniería: Protocolos, documentos RFCs, etc.
Su misión: hacer que Internet cada vez trabaje mejor
desde un punto de vista de Ingeniería

• 1980: DARPA (Defense Advanced Research Projects
Agency): RFC 791: Internet Protocol (IPv4)
• 1992: La IETF hace un llamado a publicaciones para trabajar
el tema del inminente agotamiento de las direcciones IPv4
• 1993: RFC 1519: Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an
Address Assignment and Aggregation Strategy.
• 1993: Grupo de trabajo ad-hoc para el diseño de lo que
llamarían IPng: IP Next Generation. Conformado por
ingenieros de empresas como: Microsoft, AT&T, Digital
Equipment Corporation, Xerox, Cisco, Boeing, NTT, Novell e
institutos como el CERN, MIT
• 1994: La IETF adopta el modelo de IPng

• 1996: Se libera el primer RFC de IPv6: RFC 1883
• 1998: RFC 2460: Internet Protocol, Version 6 (IPv6)
Specifications.
• 1999: RFC IP Network Address Translator (NAT)
Terminology and Considerations
• 2012: Comienzan a agotarse los bloques de direcciones
IPv4 asignados a RIRs en Asia y Europa

El nuevo protocolo
Capa Física
Capa Aplicación
Capa Presentación
Capa Sesión
Capa Transporte
Capa de Red
Capa de Enlace
Modelo de Referencia OSI
• Protocolo de nivel de Red
▫ Transmisión de paquetes nodo a
nodo a través de diferentes
enlaces intermedios
• No orientado a conexión
(no hay Circuitos Virtuales)
• No fiable (no hay ACKs)
…Hasta ahora nada nuevo…!

El nuevo protocolo
• Header IPv6

El nuevo protocolo
• Header IPv6 vs IPv4
Version
Source Address
(32 bits)
bits 4 14
Total Length
32
Identification
16
D
F
Type of Service
Fragment Offset
Hasta
60
bytes
Header
Length
(2)
8
M
F
(1)
19
Time To Live Protocol Header Checksum
Destination Address
(32 bits)
Options
(hasta 40 bytes)
Campos eliminados en IPv6
Campos modificados en IPv6

El nuevo protocolo
• Header IPv6 vs IPv4
• Header simplificado, en comparación con IPv4...
Version
Header
Length
Type of Service
Length
Identification
Flags
Time To
Live
Protocol
Source Address (32 bits)‫‏‬
Destination Address (32 bits)‫‏‬
Class of Service
Flow Label
Next Header
Payload Length
Source Address
(128 bits)‫‏‬
Destination Address
(128 bits)‫‏‬
Fragment Offset
Header Checksum
Version
IPv4 IPv6
Hop Limit
32 bits
20 bytes
40 bytes
(Fijos)
Options (until 40 bytes)

El nuevo protocolo
• Headers de extensión
• El header básico se simplifica para
facilitar el procesamiento
• Información adicional se transporta
mediante los headers de extensión
▫ Opciones Hop-by-hop
▫ Enrutamiento
▫ Fragmentación
▫ Opciones de destino
▫ Header de Autenticación (AH)‫‏‬
▫ Encrypted Security Payload (ESP)
• El campo Next Header indica qué
tipo de‫‏‬header‫“‏‬sigue”‫‏‬al‫‏‬header‫‏‬en‫‏‬
cuestión
▫ Ejemplos: Header de Fragmentación,
Seguridad (AH o ESP), TCP, ICMP, etc.
Basic Header
Next Hdr
Next Hdr
Next Hdr
Extension Header
Payload
Extension Header
Length
Length

El nuevo protocolo
• Direcciones IPv6 vs IPv4
Propiedad Dirección IPv4 Dirección IPv6
Cantidad de bits 32 128 (Factor de incremento: 2^96)
Tamaño espacio de
direcciones
3.758.096.384 unicast
268.435.456 multicast
268.435.456 Experimentales (clase E)
42+ undecillones asignables
297+ undecillones reservadas por la
IANA
Tamaño de red
predominante
/24 (2^8 - 2 direcciones de hosts) /64 (2^64 direcciones de host)
Notación Octetos en punto-decimal
(192.0.2.239)
Bloques de 4 hexadecimales
separados por dos puntos
(2001:db8:1234:9fef::1)
Abreviación Suprimir ceros a la izquierda en cada
octeto
> Suprimir ceros a la izquierda en
cada bloque
> Reemplazar el grupo más largo de
ceros seguidos por ::

El nuevo protocolo
• Direcciones IPv6
• Espacio de 2128 direcciones
• 264 nodos por subred
• Subredes de tamaño fijo -> Eficiencia en enrutamiento
Interface ID (64 bits)Network ID (64 bits)
128 bits

El nuevo protocolo
• Direcciones IPv6
 X:X:X:X:X:X:X:X
donde X = 0000 ... FFFF (hexadecimal)
8 Bloques de 4 hexadecimales:
8 x 4 bloques x 4 bits / bloque = 128 bits
 Ejemplo:
2001:0DB8:0000:0000:0008:8000:0000:417A
 2001:DB8:0:0:8:8000:0:417A
 2001:DB8::8:8000:0:417A
 2001:DB8:0:0:8:8000::417A
 2001:db8::8:8000:417A

El nuevo protocolo
• Tipos de direcciones IPv6
Tipo de Dirección Bits de Prefijo Prefijo
Link-Local 1111 1110 10 FE80::/10
Unspecified 0000‫‏821(‏0‏…‏‬bits) ::/128
Loopback 0000‫‏821(‏10‏…‏‬bits) ::1/128
Multicast 1111 1111 FF00::/8
IPv4-Mapped 000‫‏69(‏11111111111110‏…‏‬bits) ::FFFF/96
IPv4-Compatible 000‫‏69(‏00000000000000‏…‏‬bits) ::/96
ULA 1111 110 FC00::/7
Global Unicast 001 2000::/3
Anycast

El nuevo protocolo
• Tipos de direcciones IPv6
Rango de direcciones IPv6 “Globales”
(2000::/3)
Desde: 2000::1
Hasta: 3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF
¡¡2125 direcciones globales disponibles!!

El nuevo protocolo
• Esquema de producción de direcciones
IANA
RIR RIR
NIR
ISP/LIR
EU
ISP/LIR
EU
EU
(ISP)
ARIN, APNIC, RIPECC AFRINIC,
LACNIC…
National Internet Registry (APNIC)
End User
Internet Service Provider /
Local Internet Registry

El nuevo protocolo
• Esquema de producción de direcciones
• LIR e ISP: bloques /32 del RIR correspondiente
▫ Prefijos en producción hoy día: 2001, 2002, ..., etc.
▫ Se pueden solicitar bloques más grandes, previa justificación
• Redes internas a la LIR y empresas: bloques /48
• Desde /48 a /128 son asignadas a usuarios
finales
▫ RFC 3177
▫ /48 caso común. /47 si se justifica adecuadamente
▫ /64 si una y sólo una red se requiere
Interface IDSubnet IDGlobal Routing Prefix001
64 bits16 bits3 bits 45 bits

El nuevo protocolo
• ICMPv6 (Internet Control Message Protocol)
¡…En IPv6 desaparece el concepto de BROADCAST…!

El nuevo protocolo
• IPv6 MTU & Path MTU Discovery (PMTUD)
MTU 1500 MTU 1480 MTU 1280
1500 byte packet
Packet too big – MTU = 1480
1480 byte packet
ICMPv6 Packet too big – MTU = 1280
1280 byte packet
Entrega
exitosa del
paquete

DNS en IPv6
 DNS traduce nombres de dominio completos como:
 ipv6.google.com
En una dirección IP como:
 2607:f8b0:4002:c06::8a
 Los servidores DNS mantienen registros que asocian los nombres
con las direcciones IP numéricas
 Las aplicaciones usan clientes DNS (resolver) para acceder a
los registros (p.ej. nslookup)
 Cada entrada DNS contiene mútiples tipos de Registros de
Recursos (RR) e información asociada
 No se requiere modificación del protocolo para soportar
direcciones IPv6 en el sistema DNS, sólo los nuevos RR
 El software más nuevo de DNS soporta acceso tanto de IPv4 como
de IPv6

DNS en IPv6
• RR:
▫ A records para direcciones IPv4
▫ AAAA record direcciones IPv6
▫ A6 no se ha utilizado más = fue una alternativa para
records de direcciones IPv6
• Ejemplo de configuración de servidor DNS Bind9 (Linux)

Mecanismos de Transición
Transición de IPv4 a IPv6
• El problema:
▫ La transición de IPv4 a IPv6 es gradual
▫ Dispositivos IPv6 necesitan comunicarse con IPv4
▫ IPv6 necesita comunicarse sobre enlaces IPv4
• Las soluciones:
▫ Dual Stack (IPv4 e IPv6 en el mismo nodo)
▫ Traducción de Protocolos y Aplicaciones
▫ Túneles
• RFC 4213:
Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers

Mecanismos de Transición: Dual Stack
• Routers y terminales Dual Stack: poseen tanto el stack
IPv4 como el stack IPv6
• La capa de aplicación realmente no necesita saber cuál es
el protocolo de red subyacente, en general
• Posibilidad de comunicarse tanto con IPv4 como con IPv6
Ethernet
IPv6 (type 0x86DD)‫‏‬IPv4 (type 0x0800)‫‏‬
TCP,UDP
Aplicación

Mecanismos de Transición: Traducción
Host IPv6 Host IPv4
IPv4 Internet
Router
NAT-PT
IPv6 IPv4
• NAT-PT: Network Address Translation – Protocol Translation
• ALG: Application Layer Gateway
ALG

Mecanismos de Transición: Túneles
• Túneles – Encapsulado de IPv6 sobre IPv4
• RFC 4213: Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers
▫ Configuración manual: Point-to-Point , RFC 4213
▫ Configuración automática: 6to4,Teredo, direcciones ISATAP
• Permiten que hosts o redes IPv6 se comuniquen a través de IPv4
• 6bone – Red IPv6 experimental conectada por un Tunnel-Broker que
provee enlaces temporales
▫ Proyecto cerrado en junio de 2006: Ahora freenet6 (Broker gogo6)
3ffe:0db8::1/64 3ffe:0db8::2/64
200.2.11.133 184.105.253.14
IPv6 en IPv4
IPv4

• El paquete IPv6 es encapsulado en un paquete IPv4
IPv4 header IPv4 payload
IPv6 header IPv6 payload
Campo Protocol = 41

• Los dispositivos de borde en los túneles (routers,
servidores) deben ser dual stack
• Los firewalls deben permitir el paso con paquetes IPv4
Protocolo 41
Túnel IPv6 in IPv4
Red IPv4
Red IPv6
Router
Dual
stackHost IPv4-only
Hosts IPv6-only
::192.168.1.1

Configuración de túnel: 6to4
• RFC 3056: Connection of IPv6 domains via IPv4 clouds‫‏‬
• Soportado por la implementación de Microsoft con el Microsoft
provided 6to4 endpoint.
• Prefijo reservado (IANA): 2002::/16
• Uniendo el prefijo 6to4 2002::/16 y la dirección IPv4 de la interfaz,
queda un bloque de la forma 2002:v4addr::/48
▫ Ejemplo: 192.1.2.3 = c001:0203
Resulta con el prefijo 6to4: 2002:c001:203::/48
• Routers Relés 6to4 tal como aquellos provistos por Microsoft
posibilitan capacidad de tránsito entre dominios 6to4 y la Internet
IPv6 nativa
• Alternativa: 6RD (Rapid Deployment). Generalización del prefijo

Mecanismos de Transición: Tunnel Brokers
• Tunnel Broker: Servicio que provee un túnel de red,
para proveer conectividad encapsulada sobre una
infraestructura existente
• Los Tunnel Brokers para IPv6: Ofrecen los llamados
túneles protocolo 41 o mejor conocidos como proto-41
tunnels
• Los túneles proto-41 no trabajan cuando hay NAT
• Si las direcciones IP de alguno de los extremos del túnel
varían, se deben reconfigurar los túneles. Sin embargo,
se pueden usar protocolos de túneles automáticos como
Tunnel Setup Protocol (TSP) o Heartbeat

Ejemplo: Configuración hacia IPv6 via HE
Red IPv6-Only
(Internet)
Red IPv4-Only
(Internet)
Red IPv6-Only
(Local)
2001:470:1f11:2a0::/64
Linux Debian 7.0.4
DHCPv6
IPv6 host
Hurricane Electric (HE)
Servidor (Chicago)
200.2.11.133
184.105.253.14
2001:470:1f10:2a0::2/64 2001:470:1f10:2a0::1/64
Tunel IPv6 sobre IPv4
ipv6.google.com
2607:f8b0:4002:c07::8a
V6.gogo6.com
2001:5c0:1000:10::2
Facebook.com
2a03:2880:f000:801:face:b00c:0:1
http://he.net

Nuevos modelos y aplicaciones
Internet of Things (IoT)

Nuevos modelos y aplicaciones
Smart Cities

Enlaces de Interés
• http://ipv6forum.org
▫ Ebook: The Second Internet
http://ipv6forum.org/dl/books/the_second_internet.pdf
▫ Ebook: IPv6 for all
http://ipv6forum.org/dl/books/ipv6forall.pdf
• http://portalipv6.lacnic.net
• http://ipv6-test.com/validate.php
• http://6lab.cisco.com
• http://www.ipv6observatory.eu
• http://www.6deploy.eu

Cierre
• IPv6 es un nuevo protocolo, indispensable para la
continuidad de Internet
• Ya es posible conectarse a la nueva Internet,
técnicamente los mecanismos están disponibles. Sin
embargo su despliegue será lento, y en el marco de
una transición desde IPv4
• Para septiembre de 2013 sobre 4% de los nombres de
dominio y 17% de las redes en Internet tienen soporte
de IPv6…
• Algunos gobiernos están tomando cartas en el
asunto: China y EEUU exigen soporte de IPv6 en las
nuevas adquisiciones de equipos de red para sus
infraestructuras tecnológicas.
• ¡Hay mucho trabajo por hacer! 

¡Gracias!
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