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IPv4 vs IPv6 INTEGRANTES: Berríos S. Jesús F Frontado P. Roberto L. Universidad Católica Andrés Bello Facultad de Ingeniería Escuela Ingeniería de

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IPv4 vs IPv6

INTEGRANTES: Berríos S. Jesús F

Frontado P. Roberto L.

Muñoz R. Manuel E.

FECHA: 24 de Octubre de 2014.

Universidad Católica Andrés Bello Facultad de Ingeniería

Escuela Ingeniería de Telecomunicaciones Cátedra de Sistemas Telemáticos Prof. Ana Montero

INTRODUCCION

Internet Protocol versión 6(IPv6) es un mejora importante sobre IPv4, el cual actualmente se

enfrenta a grandes desafíos. Diseñado en 1970, IPv4 fue inicialmente introducido en una red de

pocos nodos. En 1990 se expandió a una gran base de usuarios finales, expandiendo sus

capacidades. Desde entonces, nuevas aplicaciones con nuevos requerimientos adicionales como

movilidad, nodos para servidores, alcance global y comunicaciones end-to-end serán desplegadas.

IPv6 es una importante base para estas aplicaciones ya que provee mejores sustanciales sobre

IPv4 tales como, mayor cantidad de direcciones IP, mejoras en la eficiencia al enrutar un paquete

IPv6.

IPv4 ya ha sido desplegado y esta masivamente difundido en todas las redes del mundo, y seguirá

siendo una gran parte dominante en nuestra época.

Los métodos de transición de los cuales se hablara en este trabajo, son métodos que ayudaran a

aligerar el proceso de cambio de IPv4 a IPv6, y asegurar que coexistan juntos en este periodo.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Es un hecho que se han acabado las direcciones IPv4, ya no queda ningún rango disponible para

ningún ISP. Por ahora no lo notamos, pero a medida que el tiempo transcurra sabremos de

tecnologías que pudieron haberse implantado pero han sido frenadas por la ausencia de estas

direcciones.

Ipv6 es un sistema de direcciones mucho más escalable, potente y amplio que IPv4, utiliza un

sistema de direcciones basado en 128 bits, con lo que posee una gama mucho más amplia de

direcciones.

La transición de IPv4 a IPv6 es necesaria. Ya que como mencionamos anteriormente las

direcciones IPv4 se han agotado, por lo tanto, las empresas deben prepararse para implementar

IPv6 en todos sus productos y servicios. Esta transición no es cuestión de eliminar IPv4 y sustituirlo

inmediatamente con IPv6, debido principalmente a factores económicos.

IPv4 no desaparecerá de la noche a la mañana. En realidad, coexistirá durante un tiempo con IPv6

y será reemplazado gradualmente por éste. Por este motivo, IPv6 incluye técnicas de migración

que abarcan cada caso de actualización de IPv4 concebible.

IPV4

El desarrollo de la pila de protocolo TCP/IP a principios de los 80, trajo como un elemento

importante el direccionamiento lógico de los hosts con el uso de direcciones de 32 bits

denominadas direcciones IP, ubicadas en la capa de red y que se representan con 4 bytes

separados por puntos (A.B.C.D., donde cada letra tiene un valos entres 1 y 255); pero actualmente,

se dice que este rango de direcciones se está agotando.

Para comprender los problemas de direccionamiento IP que enfrentan los administradores de red

en la actualidad, hay que tener en cuenta que el espacio de direcciones de IPv4 proporciona

aproximadamente 4 294 967 296 direcciones únicas. De éstas, sólo es posible asignar 3700

millones de direcciones porque el sistema de direccionamiento IPv4 separa las direcciones en

clases y reserva direcciones para multicast, pruebas y otros usos específicos.

A partir de cifras muy recientes dadas a conocer en enero de 2007, aproximadamente 2400

millones de las direcciones IPv4 disponibles ya están asignadas a usuarios finales o ISP. Esto deja

unas 1300 millones de direcciones disponibles del espacio de direcciones IPv4. Si bien parece ser

una cifra importante, el espacio de direcciones IPv4 se está agotando.

En la última década, la comunidad de Internet ha analizado el problema del agotamiento de las

direcciones IPv4 y se han publicado enormes cantidades de informes. Algunos de ellos predecian

que las direcciones IPv4 se agotarán para el año 2010, otros dicen que esto no ocurrirá hasta el

2013, pero como se podría observar, todavía se mantiene el direccionamiento IPv4 en nuestro

entorno.

El crecimiento de Internet, acompañado por una capacidad informática en crecimiento, ha

extendido el alcance de las aplicaciones basadas en IP.

El conjunto de números de direcciones se está reduciendo por los siguientes motivos:

Crecimiento de la población: la población de Internet está creciendo, además, los usuarios

permanecen conectados durante más tiempo, lo que hace que reserven direcciones IP durante

períodos más prolongados y se comuniquen con una cantidad creciente de peers cada día.

Usuarios móviles: la industria ha colocado más de mil millones de teléfonos móviles. Se han

vendido más de 20 millones de dispositivos móviles habilitados para IP, incluidos los asistentes

digitales personales (PDA, Personal Digital Assistants), pen tablets, blocs de notas y lectores de

código de barras. Cada día se conectan más dispositivos habilitados para IP. Los teléfonos

antiguos no necesitaban direcciones IP, pero los nuevos sí las necesitan.

Transporte: Los automóviles más recientes están habilitados para IP, para permitir el monitoreo

remoto y proporcionar mantenimiento y asistencia con rapidez. Lufthansa ya brinda conectividad a

Internet en sus vuelos. Más empresas de transporte, incluido el transporte marítimo,

proporcionarán servicios similares.

Productos electrónicos para los consumidores: los dispositivos para el hogar permiten la

supervisión remota mediante la tecnología IP. Las grabadoras de video digital (DVR, Digital Video

Recorders) que descargan y actualizan guías de programas de Internet son un ejemplo. Las redes

domésticas pueden conectar estos dispositivos.

IPv4 vs IPv6

IPv6 no existiría si no fuera por el agotamiento evidente de las direcciones IPv4 disponible. Sin

embargo, más allá del mayor espacio de direcciones IP, el desarrollo de IPv6 presentó

oportunidades para aplicar lo aprendido a partir de las limitaciones de IPv4 y crear así un protocolo

con funciones nuevas y mejoradas.

La mayor simplicidad de la arquitectura de encabezados y el funcionamiento del protocolo significa

que se reducen los gastos operativos. Las funciones de seguridad incorporadas posibilitan

prácticas de seguridad más sencillas que muchas redes actuales necesitan. Sin embargo, tal vez la

mejora más importante ofrecida por IPv6 son las funciones de configuración automática de

direcciones que ofrece.

En la figura 1 se muestra el encabezado Ipv4:

Figura 1: Encabezado IPv4

En la figura 2 se muestra el encabezado IPv6:

Figura 2: Encabezado IPv6

Ajustes importantes:

- Los campos de fragmentación se quitaron del encabezado básico

- Las opciones IP se sacaron del encabezado base

- Se elimina el campo de checksum del encabezado

- El campo de longitud del encabezado se elimina

- EL campo de longitud no incluye el encabezado IPv6

- La alineación (alignment) cambia de 32 a 64 bits

Puntos revisados:

- TTL (tiempo de vida) -> hop limit (límite de saltos)

- Protocol -> next header (próximo encabezado)

- Precedencia y TOS -> traffic class (clase de tráfico)

- Direcciones incrementados de 32 bits a 64 bits

Ampliado:

- Se agrega el campo de etiqueta de flujo (flow label)

Internet está evolucionando con rapidez de un conjunto de dispositivos estacionarios a una red

fluida de dispositivos móviles. IPv6 permite a los dispositivos móviles adquirir direcciones y pasar

de una dirección a otra con rapidez a medida que se conectan a diferentes redes externas, sin

necesidad de contar con un agente externo. (Un agente externo es un router que puede funcionar

como punto de conexión para un dispositivo móvil cuando éste hace roaming desde la red propia a

una red externa).

La configuración automática de direcciones también significa que la conectividad en red plug-and-

play es más sólida. La configuración automática admite consumidores que pueden tener una

combinación indistinta de computadoras, impresoras, cámaras digitales, radios digitales, teléfonos

IP, dispositivos del hogar habilitados para Internet y juguetes robóticos conectados a las redes

domésticas. Muchos fabricantes ya integran IPv6 en sus productos.

MEJORAS QUE OFRECE IPv6

Direccionamiento IP mejorado

Un espacio de direcciones más grande ofrece varias mejoras, entre ellas:

- Más posibilidad de conexión y flexibilidad global.

- Mejor agrupación de los prefijos IP anunciados en las tablas de enrutamiento.

- Hosts con múltiples conexiones. La multiconexión es una técnica para aumentar la confiabilidad

de la conexión a Internet de una red IP. Con IPv6, un host puede tener varias direcciones IP a

través de un enlace ascendente físico. Por ejemplo, un host puede conectarse a varios ISP.

- Configuración automática que puede incluir direcciones de capa de enlace de datos en el espacio

de la dirección.

- Más opciones plug-and-play para más dispositivos.

- Redireccionamiento de extremo a extremo de público a privado sin traducción de direcciones. - - -

Esto hace que las redes entre peers (P2P) sea más funcional y fácil de implementar.

- Mecanismos simplificados para renumeración y modificación de direcciones

Mayor movilidad y seguridad

La movilidad y la seguridad ayudan a asegurar el cumplimiento con las funciones de los estándares

de IP móvil y seguridad de IP (IPsec). La movilidad permite a las personas que tienen dispositivos

de red móviles, muchos de ellos con conectividad inalámbrica, conectarse a diferentes redes.

El estándar de IP móvil del IETF está disponible tanto para IPv4 como IPv6. El estándar permite

que los dispositivos móviles puedan desplazarse sin que se generen interrupciones en las

conexiones de red establecidas. Los dispositivos móviles utilizan una dirección propia y una

dirección de respaldo para lograr esta movilidad. Con IPv4, estas direcciones se configuran de

manera manual.

Con IPv6 las configuraciones son dinámicas, lo que hace que los dispositivos habilitados para IPv6

tengan movilidad incorporada.

IPsec está disponible tanto para IPv4 como IPv6. Aunque las funciones son básicamente idénticas

para los dos entornos, IPsec es obligatorio en IPv6, lo que hace que Internet IPv6 sea más segura.

TRANSICIÓN DE IPV4 A IPV6

En la actualidad hay tres enfoques principales:

- Stack doble

- Tunneling 6a4

- NAT-PT, tunneling ISATAP y tunneling Teredo (métodos de último recurso)

El consejo actual para hacer la transición a IPv6 se trata de "usar stack doble cuando pueda y

tunneling cuando no tenga otra opción".

Estrategias de transición a IPv6:

La transición de IPv4 no requiere que las actualizaciones de todos los nodos sean simultáneas.

Hay muchos mecanismos de transición que permiten una integración fluida de IPv4 e IPv6. Hay

otros mecanismos que permiten que los nodos IPv4 se comuniquen con nodos IPv6. Para

diferentes situaciones se requieren diferentes estrategias.

STACK DOBLE:

El método de stack doble es un método de integración en el que un nodo tiene implementación y

conectividad para redes IPv4 e IPv6. Es la opción recomendada y requiere que se ejecuten IPv4 e

IPv6 simultáneamente. El router y los switches se configuran para admitir ambos protocolos; el

protocolo preferido es IPv6. Cada nodo tiene dos stacks de protocolos con la configuración en la

misma interfaz o en varias interfaces.

El enfoque de stack doble para la integración de IPv6, en el que los nodos tienen stacks de IPv4 e

IPv6, será uno de los métodos de integración más comúnmente utilizados. Un nodo de stack doble

elige qué stack utilizar en función de la dirección de destino del paquete. Un nodo de stack doble

debe preferir utilizar IPv6 cuando esté disponible. Las aplicaciones antiguas que sólo admiten IPv4

siguen funcionando igual que antes. Las aplicaciones nuevas y las modificadas aprovechan las dos

capas IP. 

Se ha definido una nueva interfaz de programación de aplicaciones (API, Application Programming

Interface) para admitir direcciones y solicitudes DNS de IPv4 e IPv6. Una API facilita el intercambio

de mensajes o datos entre dos o más aplicaciones de software diferentes. Un ejemplo de API es la

interfaz virtual entre dos funciones de software, por ejemplo, un procesador de textos y una hoja de

cálculo. La API se integra en las aplicaciones de software para traducir IPv4 a IPv6 y viceversa

mediante la aplicación del mecanismo de conversión IP. Las aplicaciones nuevas pueden utilizar

tanto IPv4 como IPv6.

La experiencia en la conversión de aplicaciones IPv4 a  IPv6 sugiere que para la mayoría de las

aplicaciones hay un cambio mínimo en algunos lugares puntuales del código fuente. Esta técnica

es conocida y se ha aplicado en el pasado para otras transiciones de protocolo. Permite la

actualización gradual de las aplicaciones, una por una, a IPv6.

En la figura 3, se observa que con este método se tienen hosts IPv4 que se pueden comunicar con

hosts IPv6, gracias a los routers de stack doble, es decir, admiten los dos protocolos.

Figura 3: Red Ipv4-Ipv6 usando Stack Doble

TUNELIZACIÓN IPv6:

La segunda técnica de transición más importante es el tunneling. Tunelizar paquetes es un

mecanismo por medio del cual un paquete es encapsulado y llevado como carga útil dentro de un

paquete IPv6. El paquete resultante es llamado “paquete tunelizado IPv6”. El camino entre la

fuente y el destino del “paquete tunelizado” es llamado “túnel IPv6”. La técnica es llamada

“tunelización IPv6” (IPv6 tunneling).

La tunelización IPv6 es una técnica que establece un “enlace virtual” entre dos nodos IPv6

para transmitir paquetes de datos como carga útil de paquetes IPv6. Desde el punto de vista de

dos nodos este “enlace virtual” llamado “túnel IPv6”, aparece como un enlace punto a punto sobre

el cual IPv6 actúa como un protocolo de capa de enlace. Los dos nodos IPv6 juegan

roles específicos.  Un nodo encapsula los paquetes originales recibidos desde otros nodos o desde

él mismo y envía los “paquetes tunelizados” resultantes a través del túnel.  El otro

nodo desencapsula el “paquete tunelizado” recibido y envía los paquetes originales resultantes

hacia su destino, posiblemente a él mismo. El nodo encapsulador es llamado nodo punto de

entrada al túnel y es la fuente de los paquetes tunelizados.  El nodo desencapsulador es llamado

nodo punto de salida al túnel y es el destino de los paquetes tunelizados. 

Un túnel IPv6 es un mecanismo unidireccional. El flujo de paquetes de túnel toma lugar en

una dirección entre el nodo punto de entrada del túnel y el nodo punto de salida del túnel. Un túnel

bi-direccional se puede obtener fusionando dos mecanismos unidireccionales, es

decir, configurando dos túneles, cada uno en dirección opuesta al otro, el nodo punto de entrada de

un túnel es el nodo punto de salida del otro túnel.

Existen varias técnicas de tunneling, entre ellas:

- Tunneling manual de IPv6 sobre IPv4: un paquete de IPv6 se encapsula dentro del protocolo

IPv4. Este método requiere routers de stack doble. 

- Tunneling dinámico 6to4: establece automáticamente la conexión de islas de IPv6 a través de la

red IPv4, normalmente Internet. Aplica dinámicamente un prefijo IPv6 válido y único a cada isla de

IPv6, lo que posibilita la implementación rápida de IPv6 en una red corporativa sin recuperación de

direcciones de los ISP o los registros. En este método los primeros 64 bits de la dirección destino

IPv6 estan compuestos de la siguiente manera: los primeros 16 bits son siempre 2002, los

próximos 32 bits son la dirección IPv4 y los últimos 16 bits están disponibles para utilizar multiples

subredes IPv6.

Otras técnicas de tunneling menos utilizadas incluyen:

- Tunneling del protocolo de direccionamiento automático de túnel dentro de un sitio

(ISATAP, Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol): mecanismo de tunneling de capa

superior automática que utiliza la red IPv4 subyacente como capa de enlace para IPv6. Los

túneles del ISATAP permiten que los hosts de stack doble individuales IPv4 o IPv6 de un sitio se

comuniquen con otros hosts similares a través de un enlace virtual y creen así una red IPv6

mediante la infraestructura IPv4. 

- Tunneling Teredo: tecnología de transición a IPv6 que proporciona tunneling automático de host

a host en lugar de tunneling de gateway. Este enfoquetransmite tráfico IPv6 unicast si hay hosts de

stack doble (hosts que ejecutan tanto IPv6 como IPv4) detrás de una o varias NAT IPv4.

El tunneling es una técnica de integración y transición intermedia, y no debe considerarse como

una solución definitiva. El objetivo final debe ser una arquitectura IPv6 nativa. En la figura XX se

muestra un ejemplo de una red que usa Tunneling.

En la figura 4, se muestra una red la comunicación entre dos redes IPv6, a través de una red IPv4

usando la estrategia de Tunneling:

Figura 4: Red IPv6- Ipv4-Ipv6, estrategia de Tunneling

Un túnel configurado en forma manual equivale a un enlace permanente entre dos dominios IPv6

sobre un enlace troncal IPv4. El uso principal es para conexiones estables que requieren

comunicación segura periódica entre dos routers de borde, entre un sistema final y un router de

borde o para conexión con redes IPv6 remotas. Los routers de borde deben ser de stack doble y la

configuración no puede cambiar dinámicamente a medida que cambian las necesidades de la red y

de enrutamiento.

Los administradores configuran una dirección IPv6 estática de manera manual en una interfaz de

túnel y asignan las direcciones IPv4 estáticas configuradas manualmente al origen y al destino

del túnel. El host o el router de cada extremo de un túnel configurado debe admitir stacks de

protocolos IPv4 e IPv6. Los túneles configurados manualmente pueden establecerse entre dos

routers de borde o entre un router de borde y un host.

TRADUCCIÓN DE PROTOCOLOS NAT (NAT-Protocol Translation, NAT-PT):

Es posible para los nodos que solo soportan IPv6 en la red IPv6 comunicarse con nodos que solo

soportan IPv4 en la red IPv4. Sin embargo, estos mecanismos requieren una traducción de

protocolo entre IPv4 e IPv6 en la frontera de los dos tipos de redes.

Esta traducción permite la comunicación directa entre hosts que utilizan versiones diferentes del

protocolo IP. Estas traducciones son más complejas que IPv4 NAT. En este momento, esta técnica

de traducción es la opción menos favorable y debe utilizarse como último recurso.

El funcionamiento básico de NAT-PT se compone de tres elementos: 

- El dispositivo sólo IPv6 (nodo) que se encuentra en una red IPv6 

- El dispositivo sólo IPv4 (nodo) que se encuentra en una red IPv4

- El router NAT-PT que se encuentra entre los dos dispositivos de red y está ejecutando

el protocolo de traducción. 

En la figura 5 se muestra una red con el funcionamiento de este protocolo:

Figura 5: Red IPv4-Ipv6, estrategia de NAT-PT

COSTOS

El principal problema de la migración es que la mayoría de los equipos entregados por CANTV, por

no decir todos, no soportan IPv6, es decir, no son capaces de implementar los protocolos utilizados

en redes IPv6, a su vez muchos de los routers que las personas poseen en sus casas presentan el

mismo problema, por lo tanto estamos hablando de un gran problema económico en el cual habría

que cambiar los equipos que no son compatibles por unos que puedan enrutar direcciones IPv6 e

IPV4.

Según un artículo en la página www.siliconweek .es: La migración de IPv4 a IPv6 en el caso del

gobierno federal de EEUU, han puesto una cifra: entre 25.000 y 75.000 millones de dólares.

CONCLUSIÓN

El nivel de complejidad para migrar hacia IPv6 es enorme, particularmente por lo grande de

algunas organizaciones, tanto del gobierno federal, como de empresas privadas, ya sean locales o

multinacionales. El principal obstáculo asociado al despliegue a gran escala de IPv6, es migrar la

enorme base instalada de equipos y redes IPv4 con sus correspondientes aplicaciones. El requisito

de actualizar las redes para que admitan IPv6 representa un importante desafío económico para

las organizaciones.

En la mayoría de las empresas que han empezado a adoptar IPv6 en sus redes, se utiliza una

combinación entre stack doble y tunneling, los dispositivos que ya soportan IPv6 funcionan sin

problemas, y aplicaciones antiguas que solo funcionen con IPv4 podrán comunicarse si se poseen

routers que admitan ambos protocolos IP. Además si una aplicación o dispositivo solo admite IPv6,

esta podrá comunicarse con dispositivos IPv4 gracias al método de “tunneling” que esencialmente

integra la IP destino (en formato IPv4) en una dirección IPv6 para poder lograr una comunicación.

BIBLIOGRAFÍA

- http://ipv4to6.blogspot.com/

- http://www.ipref.info/

- Curriculum del Curso Cisco CCNA-Exploration 4: Acceso a la WAN.

- http://neo.lcc.uma.es/

- http://www.siliconweek.es/knowledge-center/knowledge-center-infraestructuras/como-

elegir-la-mejor-estrategia-para-migrar-a-ipv6-328