Wiki Transmissió de Dades

5. Protocol d’Internet versió 6 (IPv6)

Forum Pàgina Inicial

5.1. Motivacions i diferències
5.2. El nou datagrama
5.3. Fragmentació
5.4. Encaminament d’origen
5.5. Opcions
5.6. Adreçament
5.7. Autoconfiguració

5.1. Motivacions i diferències

()

IPv4 utilitza direccions de 32 bits, limitantla a 232 = 4.294.967.296 direccions uniques, moltes de les quals estan dedicades a xarxes locals.
Degut al creixement enorma d'internet en els ultims anys i el desperdici de direccions de ipv4 ja fa bastant de temps que falten direccions en ipv4.

A més a més hi ha moltes raons que motiven a fer una renovació del protocol d’interconnexió de xarxes:

* Han aparegut noves tecnologies, amb nous requisits. * Noves aplicacions. * Increment de número de hosts i càrrega de la xarxa. * Necessitat de nous grups administratius.

IPv4 és utilitzat des de principis dels 80!!

Això demostra que el seu disseny és molt flexible i potent. Però com no es tenia en compte el creixement que tindria internet, es van asignar blocs de direccions grans a paisos i inclós a empreses, per tan es desaprofitaben moltes direccions.
Un altre motiu per el qual ipv4 desaprofita direcciones es que en la majoria de les xarxes , es convenient dividir la xarxa en subxarxes. Dintra de cada subxarxa, la primera i la ultima direccio no son utilitzables, però de totes maneres no sempre s'utilitzen totes les direcciones que resten.

La velocitat de processament, les mides de les memòries, les velocitats de les LAN, i el número de hosts connectats ha augmentat moltíssim durant aquest temps. L’esquema d’adreçament de IPv4 quedarà obsolet al 2020 (si es manté el nivell de creixement). És necessari incorporar funcionalitat per dades en temps real, reserva de recursos, seguretat, etc.

IETF va demanar propostes per a IPv6 (són estàndards oberts) i es van rebre moltíssimes.

Finalment es va decidir basar IPv6 en la versió actual del protocol.

* Suporta entrega sense connexió (cada datagrama s’envia individualment). * Es deixa triar la mida del datagrama, número de hops màxims, etc.

Es canvien la majoria dels detalls :

()

Podemos agrupar en siete categorías los cambios más importantes de IPv6 respecto a IPv4 :

  • Ampliación del espacio de direccionamiento.

  • Jerarquías de direcciones.

  • Cabeceras flexibles.

  • Nuevas opciones.

  • Extensible para futuras ampliaciones.

  • Autoconfiguración.

  • Soporte para la reserva de recursos.

Índex

5.2. El nou datagrama.

El datagrama de IPv6, como veremos, es muy diferente del datagrama de IPv4.
El datagrma de IPv6 consta de :



  • 1 - CABECERA BASE : cabecera fija de 40 bytes, que contiene menos información que la de IPv4. Como tiene una medida fija ya no hace falta añadir ningún campo de longitud en la cabecera.



  • Versión : contendrá un 6.

  • Prioridad o Clase de Tráfico : equivalente al de "Clase de Servicio" de IPv4.

  • Etiqueta de flujo : para asociar un datagrama a un cierto flujo y prioridad para asegurar la calidad del servicio.

  • Longitud de carga útil (payload) : especifica cuantos bytes hay en el datagrama excluyendo la cabecera (un datagrama puede contener 64Kbytes de datos, a parte de la cabecera).

  • 2 - EXTENSIONES OPCIONALES : la idea de una parte fija seguida de extensiones opcionales fue escojida como compromiso entre generalidad y eficiencia, así que añadir en la cabecera fija campos para la fragmentación, encaminamiento o autenticidad, por ejemplo, habría dañana la eficiencia ya que la mayor parte de los datagramas no los usarían. En IPv6 las extensiones de cabecera funcionan de manera similar a IPv4 :

    • El emisor escoje y añade las extensiones que quiere el datagrama, así cada datagrama llevará sólo las cabeceras que necesita. Mucha flexinilidad.

    • Cada extensión contiene un campo de "Siguiente Cabecera" (Next Header). Este campo es necesario para que los routers intermedios y los hosts de destino puedan procesar el datagrama.

    • Para extraer toda la información de la cabecera IP hay que hacer una búsqueda secuencial por todas sus extensiones.

    • Si un datagrama solo tiene una extensión es tan eficiente como el de IPv4.

    • Los routers intermedios sólo examinan un subconjunto de extensiones, las necesarias para su encaminamiento. El host de destino es el único que examinará todas las extensiones del datagrama IPv6.



  • CABECERAS DE EXTENSIÓN :

    • Cabecera de copciones salto a salto : contiene información especial para los routers en cada salto.

    • Cabecera de encaminamiento : ruta a seguir, total o parcial.

    • Cabecera de fragmentación : información de frangmentación y reensamblaje.

    • Cabecera de autoenticación : verificación de la autencticidad del emisor (RFC-1827 y RFC-1825).

    • Cabecera de encapsulado de seguridad de la carga útil : información sobre los mecanismos de seguridad utilizados para garantizar los servicios de confidencialidad e integridad del contenido cifrado en el campo datos del datagrama (RFC-1827 y RFC-1825).

    • Cabecera de opciones para el destino : información opcional que debe ser procesada por el host de destino final del datagrama.

  • 3 - CAMPO DE DATOS : datos a enviar en el datagrama.

Entre IPv6 e IPv4 podemos destacar algunas diferencias :

  • Sólo hay un campo de longitud del payload, no de la cabecera ni del datagrama.

  • Las direcciones IPv6 tienen 16 bytes (128 bits).

  • Ahora la fragmentación es una extensión opcional, y no fija.

  • El límite de saltos reemplaza al TTL de IPv4.

  • La "Clase de Tráfico" (Traffic Class) sustituye al "Tipo de Servicio" (TOS) de IPv4, y se extiende con una etiqueta de flujo (Flow Label).

  • El campo "Siguiente Cabecera" (Next Header) sustiye al campo de "Potocolo" de IPv4.

Fuentes y más información:

  • http://imasd.elmundo.es/imasd/ipv6/queesipv6.html
    http://es.wikipedia.org/wiki/Ipv6
    http://www.consulintel.es/Html/ForoIPv6/Documentos/Tutorial%20de%20IPv6.pdf
    http://halley.ls.fi.upm.es/~jyaguez/pdfs/RESUMENGRAFICOTRANSCUARTOFRAGMENTAR2005.pdf
    Apuntes de clase




() Para facilitar el proceso de las extensiones por los routers, en el RFC2460 se ha recomendado un orden para encadenarlas:

Índex

5.3. Fragmentació

(DavidSánchez)[11/01]

  • En la desfragmentació de la nova versió de IP, al igual com es feia en l'antiga IPv4, és realitza quan ha arribat al final. Una de les diferencies entre les dues versions, és que IPv4 els datagrames que eren massa grans per als MTU de les xarxes que havien d'atravessar podien ser fragmentats per routers intermitjos d'aquesta comunicació extrem a extrem, a diferencia de la versió IPv6, que cap router intermig necessita trencar en fragments més petits els datagrames. L'únic responsable de la fragmentació dels datagrames és l'origen, el cual tindrà dues maneres de decidir el tamany dels fragments. Una seria fer-los de 1280 bytes, utilitzant el MTU mínim garantitzat, i l'altra opció seria descobrir el MTU mínim del camí cap a la destinació i aplicar-lo. En tots dos casos l'origen no haur'a de superar el MTU esperat pel camí a l'hora de fragmentar. Es decideix fragmentar solament a l'origen per provocar la reducció del overhead dels routers, que en IPv4 podien utilitzar fins al 100% de la seva CPU. Això fa que es perdi el dinamisme en el canvi de rutes (assumpció fonamental de IPv4). Aquest dinamisme provocaba una alta flexibilitat i variabilitat de ruta sense que el servei es veiés afectat. En el cas del IPv6, això es perd, ja que la ruta no pot canviar tan fàcilment ja que el MTU mínim es pot veurés afectat per la certa modificació. Si succeís això s'hauria de poder fragmentar en el router o s'hauria d'informar a l'origen.
    Per solucionar aquest inconvenient, la nova versió introdueix un missatge ICMP Error que s'envia a l'origen cada cop que hi ha un canvi de ruta amb un MTU més petit, es a dir, cada cop que sigui necessari fragmentació. Un cop generat aquest missatge i fet arribar a l'origen, aquest determinarà el nou valor MTU mínim i aplicarà la fragmentació necessaria i adient.
    IPv6 no disposa de camps anàlegs als camps per a la fragmentació de la capçalera de IPv4. Quan l'origen fa la fragmentació, en cada fragment, amb tamany múltiple de 8 bytes, inserta una petita extensió després de la capcelera base. Funcionalment és com IPv4.


  • La marca M, d'un byte, s'utilitza com indicador (marcador) de que hi hagi la possibilitat de més fragments. L'identificador del datagrama és per a la desfragmentació.


Fonts:
Apunts de teoria
http://es.wikipedia.org/wiki/Ipv6

Índex

5.4. Encaminament d’origen

()

L'encaminament es continuarà fent com a IPv4, es tractarà de enviar els datagrama de router a router fins arribar al destí. Els algoritmes/metodologies per realitzar-lo seran les mateixes. La capçalera d'encaminament permet especificar la ruta que seguirà el datagrama des de l'origen. Equival a l'opció Loose Source Route de IPv4.

  • Següent capçalera
    • Mateix significat que en les altres extensions
  • Tipus de ruta
    • Només definit per encaminament aproximat des de l'origen
  • Dades especifiques del tipus
    • Routers per on ha de pasar el datagrama
  • Adreçes restants
    • Número d'adreçes que falten per visitar de la llista
  • Longitud de capçalera
    • Tamany de la capçalera


Índex

5.5. Opcions

Per a poder tenir opció a afegir informació no inclosa a cap altre capçalera d'extensió es fan servir les capçaleres:

  • Hop-by-hop

    • Identificador 0
      Aquesta extensió guardarà les opcions a processar per cada router a la ruta d'encaminament. Serà la única a processar completament pels routers que veuràn aixi aliviat el consum de CPU i memoria. Per aquesta raó es la primera capçalera que es recomanada que vagi despres de la principal.

  • End-to-end/ Destination opcions

    • Identificador 60
      Guardarà les opcions a processar pels extrems de la connexió (la destinació).

El format es el mateix per totes dues:

La longitud especificada serà el total de la capçalera perquè les opcions no tindran un tamany fixe.
El funcionament de les opcions serà similar que en IPv4, i el seu format es:

Els dos primers bits del camp tipus indequen que fer en cas de no suportar o no reconèixer una opció

  • 00 Ignorar opció

  • 01 Descartar sense enviar ICMP

  • 10 Descartar i enviar ICMP d'error a l'origen

  • 11 Descartar el datagrama i enviar ICMP si no es un datagrama multicast

Aquestes opcions permeten coses com per exemple els jumbograms, datagrames de un tamany molt gran de fins a 4GBytes!


Fonts:

  • Apuntes de la asignatura
    http://en.wikipedia.org/wiki/IPV6
    http://www.cisco.com/en/US/tech/tk872/technologies_white_paper0900aecd8054d37d.shtml
    http://tools.ietf.org/html/rfc2460
    http://beta.zooomr.com/zooom_it.awe?id=590677&size=16




Índex

5.6. Adreçament


(DanielMartín)

Les adreces a IPv6 tenen 128 bits, 4 vegades més que a IPv4.

  • Costa d'imaginar la magnitud dle nou espai d'adreçament disponible: 2128.

  • Cada persona al planeta podria adreçar una Internet com l'actual.
  • Hi caben 1024 adreces per cada metre quadrat de superfície terrestre.
  • Si assignessim una adreça cada microsegon trigariem 1020 anys per assignar-les totes!


El format dotted quad de IPv4 ja no serveix: 104.130.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.12.1 sería una IP massa llarga i complexa.

Per això utilitzem la notació hexadecimal amb dos punts. És més compacta, valors de 16 bits en hexadecimal separats per dos punts: 68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:32D

A més, per escurçar les adreçes fem servir la compressió de zeros: FF05:0:0:0:0:0:0:B3 es pot escriure FF05::B3
Per a evitar ambigüitats aquesta contracció només es pot fer una vegada per adreça.

Per mantenir certa semblança amb IPv4 fem servir els sufixes "dotted quad". Això vol dir que els darrers 4 bytes de l'adreça es poden posar de la manera tradicional d'IPv4: 0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 o, amb compressió de zeros, ::128.10.2.1

Per expressar la màsquera de xarxa fem servir la notació CIDR tal com fèiem amb IPv4: 12AB::CD30:0:0:0:0/60


Tipus d'adreces bàsiques: Al igual que en IPv4, una adreça no s'assigna a un host, sinó a una connexió. En aquesta nova versió una xarxa podrà tenir més d'un prefix simultàniament, i una interfície múltiples adreces.


Adreces especials:

  • Unicast: Un únic host, la típica adreça.

  • Anycast: Conjunt de hosts. El datagrama es donarà només a un host (el més proper), sense que arribi als altres. Es com un multicast on el datagrama és ignorat a totes les màquines menys la mes propera. Es fa servir en connexions a sistemes redundants, on volem que arribi a un host, però nomès a un d'ells.

  • Multicast: Conjunt de hosts, igual que al multicast de IPv4. A cada host li arriba una copia del datagrama. Inclou el "broadcast", que passarà a ser una direcció multicast més. Aquest fet fa que per rebre datagrames en broadcast la interfície hagi d'estar activada en multicast.

Partició de l'espai d'adreçament Fins ara teniem una jerarquia de dos nivells: prefix de xarxa i sufix de host. IPv6 permet tenir una jerarquia de múltiples nivells per a l'assignació.


Per tal de mantenir el cost d'encaminament baix es fan categories d'adreces com a IPv4, utilitzant els primers 8 bits de l'adreça, però l'espai d'adreçament no està dividit en seccions de la mateixa mida.


Fins ara només s'assignat el 15% de l'espai total. El IETF utilitzarà l'espai restant segons creixi la demanda.


Les direccions assignades fins ara son:

Prefix binari

Tipus d'adreça

Proporció

0000 0000

Compatibilitat IPv4

1/256

0000 001

Adreces NSAP

1/128

0000 010

Adreces IPX

1/128

001

Unicast global agregables

1/8

1111 1110

Adreces unicast link/site-local

1/512

1111 1111

Adreces Muticast

1/256

Ens podem fixar en el detall de la mida gegant d'IPv6 fixant-nos en que aquesta inclou 3 dels protocols mès utilitzats (IPv4, NSAP i IPX) i entre els 3 (i amb ampliacions d'ells) nomès ocupen 5/256 de l'espai d'adreçament disponible per IPv6.


Transició v4 v6 Es reserven les adreces que comencen amb 80 zeros per a codificar adreces IPv4. D'auesta manera IPv4 està completament inclòs a IPv6.
Hi ha dos tipus indicats amb un camp de 16 zeros o uns després dels 80 zeros:

0...79

80...95

96...127

IPv6?

0000 ... 0000

0000

Adreça IPv4

El host també disposa d'una adreça IPv6

0000 ... 0000

FFFF

Adreça IPv4

El host no disposa d'una adreça IPv6


Fonts:

  • Apunts de teoría.

  • Comentaris a classe.

(/ DanielMartín)




() [01/XX]
Uno de los grandes problemas que viene teniendo IPv4 es que el espacio de direccionamiento hace bastante tiempo que se cree excesivamente insuficiente. En la siguiente imagen podemos ver un pequeño boceto de la asignación de direcciones IP de Internet:

Teniendo la posibilidad de conexión cada día mas cercana de conexión a la red de todo tipo de dispositivos, el aumento exponencial de la capacidad de direccionamiento es una de las mayores prioridades. El tamaño de las direcciones pasa a ser 4 veces mayor. Este cambio no refleja a simple vista el gran cambio que supone en cuanto a capacidad de direccionamiento.

  • 218 >>> 232

    340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 >>> 4,294,967,296

Este cambio permite que cualquier dispositivo disponga de una dirección ip propia, eliminando parches de IPv4 como NAT, redirección o compartición masiva de las direcciones. Algunos datos curiosos que podríamos mencionar:

  • Cada hosts IPv6 podria direccionar una Internet como la actual

  • Caben 1024 direcciones por metro cuadrado en la superficie de la Tierra.

  • A un ritmo de una dirección asignada por microsegundo, se tardarian 1020 años en asignarlas todas

Fué discutido previamente con otras propuestas como tener direcciones de tamaño fijo de 64bits, o direcciones de tamaño variable hasta un maximo de 160bits.

Fuentes:

  • Apuntes de la asignatura
    http://en.wikipedia.org/wiki/IPV6
    http://www.cisco.com/en/US/tech/tk872/technologies_white_paper0900aecd8054d37d.shtml
    http://tools.ietf.org/html/rfc2460
    http://beta.zooomr.com/zooom_it.awe?id=590677&size=16



()

Direcciones especiales
Hay dos tipos de direcciones especiales:

  • 0:0:0:0:0:0:0:0 Esta dirección no puede asignarse a ningún host. Solo se utiliza cuando todavía no se conoce la dirección de este.
    0:0:0:0:0:0:0:1 Esta es la dirección de loopback

Jerarquia de direcciones Unicast


Los niveles 2 y 3 son equivalentes a los dos niveles que podemos encontrar en las direcciones de IPv4: Red y Host. En cambio, el nivel 1 no lo tenemos especificado ya que puede ser de dos tipos: ISP o exchange.

En el siguiente esquema podemos ver la división de las direcciones unicast agregables.


  • A continuación pasamos a descrivir su contenido:

    Id TLA Es el identificador de la Top-Level Aggregation y es un identificador único que se le asigna al ISP o al Exchange
    RES Esta parte esta reservada
    Id NLA Se usa para hacer el Next-Level Aggregation (P.E. para identificar a un subscriptor)
    Id SLA Este campo lo usa el propio site para identificar la subred
    Id Interficie Se usa para especificar la interficie

Cada autoridad puede usar sus bits para hacer más niveles de jerarquia. Podemos observar como el identificador de interficie es realmente grande (64 bits), lo cual nos podría permitir realizar un mapping directo entre una dirección física e IPv6. Esta característica hace posible que en lugar de 'ARP' se pueda usar otro protocolo de descubrimiento de vecinos integrado en 'ICMPv6'. En IPv6 tenemos especificado como se ha de hacer el mapping entre varios tipos de formatos y direcciones IPv6. Hay muchos casos en los que esto se puede hacer directamente, pero hay otros en los que resulta mucho más complejo, como por ejemplo en caso de 'ethernet'

Supongamos una dirección ethernet y su conversión a dirección en IPv6. Tenemos el bit 6, que indica si la dirección es local o no, se cambia de 0 a 1 y las 'c', que nos indican el fabricante.


Direcciones locales

La clase 1111 1110 sirve para identificar las direcciones locales, muy parecidas a las direcciones no enrutables. En este apartado podemos comentar dos:

  • Link-local Donde tenemos las direcciones de una red

    Site-local donde tenemos las direcciones de un site

Este conjunto de direcciones están restringidas a ese dominio en particular. Los routers no podrán encaminar hacia fuera del link/site los datagramas con este tipo de direcciones.

Índex

5.7. Autoconfiguració

()

IPv6 està dissenyat per a suportar autoconfiguració sense haver de necessitar un servidor.
L’autoconfiguració consisteix en obtenir una adreça vàlida i altres paràmetres de la xarxa per a poder comunicar-se en la internet.

Els procés és aquest:

  1. S’agafa com adreça local una de tipus Unicast link-local (1111 1110 10, 54 zeros, i l’identificador d’interfície de 64 bits).
  2. S’envia una petició de router en multicast.
  3. Un router li contesta amb la informació requerida. El remitent és agafat directament com a router per defecte.
  4. El missatge del router conté un temps de caducitat: el host haurà d’anar renovant les seves dades.

La contestació del router també pot indicar que s’utilitzi algun altre mecanisme de configuració com DHCP, per exemple.