TRABAJO DE INVESTIGACIÓN N°2: IPV4 E IPV6 Universidad de Santiago de Chile – Departamento de Ingeniería Industrial fragmentación y reensamblado de datagramas, si éste fuera necesario. Resumen: El presente documento contiene información sobre los protocolos de Internet IPV4 e IPV6, señalando sus características y clases, además de sus ventajas y desventajas, para así poder establecer una diferencia entre ellos.

2.1. Direccionamiento IP Para poder comunicarse en una red, cada equipo debe tener una dirección IP exclusiva, y además, para que exista una flexibilidad en la asignación de direcciones, existen tres formatos básicos de representación de direcciones, y dos más que no están asignados a hosts.

1. Introducción

La dirección IP es el único identificador que diferencia un equipo de otro en una red y ayuda a localizar dónde reside ese equipo. Se necesita una dirección IP para cada equipo y componente de red, como un router, que se comunique mediante TCP/IP.

Para los ingenieros, no es fácil el tema de las redes de comunicación entre computadoras. Para empezar, los datos no se pueden enviar por un cable directamente, porque los ordenadores conectados a la red no tendrían modo de saber a cuál de ellos se dirigen o cuál es su contenido.

La dirección IP identifica la ubicación de un equipo en la red, al igual que el número de la dirección identifica una casa en una ciudad. Al igual que sucede con la dirección de una casa específica, que es exclusiva pero sigue ciertas convenciones, una dirección IP debe ser exclusiva pero conforme a un formato estándar. Con un octeto (ocho bits de la forma 00010111) se pueden representar los números de 0 a 255. Por tanto las direcciones IPv4 se componen de cuatro octetos, o 32 bits, lo cual genera los cuatro millones y pico de direcciones antes mencionadas.

Por este motivo se inventaron los protocolos, un conjunto de mensajes que se envían por la red junto con los datos, y que traducidos al lenguaje humano representan el equivalente a los saludos y notificaciones que no aportan información, Ej. :"Hola ordenador 2", "Te envío un archivo", "Ya lo he recibido", "Adiós". La información sería, claro está, el archivo. En la década de los 70´se creó el protocolo general para redes de ordenadores IPV4, y luego, por razones que explicaremos más adelante, nació un nuevo protocolo: el IPV6. A continuación detallaremos más sobre estos dos protocolos y sus características.

2.2. Componentes de una dirección IP Al igual que la dirección de una casa tiene dos partes (una calle y un código postal), una dirección IP también está formada por dos partes: el ID de host y el ID de red. ID de red La primera parte de una dirección IP es el ID de red, que identifica el segmento de red en el que está ubicado el equipo.

2. IPV4 Es el protocolo que se encarga de la interconexión de redes (Internet Protocol, versión 4), se ocupa de la transmisión de bloques de datos, llamados datagramas, de origen a destino, donde estos son hosts identificados por direcciones de una longitud fija. También se encarga de la

Todos los equipos del mismo segmento deben tener el mismo ID de red, al igual que las casas de una zona determinada tienen el mismo código postal. ID de host La segunda parte de una dirección IP es el ID de host, que identifica un equipo, un router u otro dispositivo de un segmento.

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El ID de cada host debe ser exclusivo en el ID de red, al igual que la dirección de una casa es exclusiva dentro de la zona del código postal.

El direccionamiento IP en clases se basa en la estructura de la dirección IP y proporciona una forma sistemática de diferenciar IDs de red de IDs de host. Existen cuatro segmentos numéricos de una dirección IP. Una dirección IP puede estar representada como w, x, y, z, siendo w, x, y y z números con valores que oscilan entre 0 y 255. Dependiendo del valor del primer número, w en la representación numérica, las direcciones IP se clasifican en cinco clases de direcciones como se muestra en la siguiente tabla:

Es importante observar que al igual que dos zonas de código postal distinto pueden tener direcciones iguales, dos equipos con diferentes IDs de red pueden tener el mismo ID de host. Sin embargo, la combinación del ID de red y el ID de host debe ser exclusivo para todos los equipos que se comuniquen entre sí.

2.3 Clases de dirección IP

Tabla 1. Clases de direcciones IP

Las clases de direcciones se utilizan para asignar IDs de red a organizaciones para que los equipos de sus redes puedan comunicarse en Internet, también se utilizan para definir el punto de división entre el ID de red y el ID de host. Clase A Las direcciones de clase A se asignan a redes con un número muy grande de hosts. Esta clase permite 126 redes, utilizando el primer número para el ID de red. Los tres números restantes se utilizan para el ID de host, permitiendo 16.777.214 hosts por red.

Clase de dirección IP

Dirección IP

ID de red

Valores de w

A

wxyz

w.0.0.0

1-126

B

wxyz

w.x.0.0

128-191

C

wxyz

w.x.y.0

192-223

D

wxyz

No disponible

224-239

E

wxyz

No disponible

240-255

Clase B Nota: El ID de red 127.0.0.0 está reservado para pruebas de conectividad.

Las direcciones de clase B se asignan a redes de tamaño mediano a grande. Esta clase permite 16.384 redes, utilizando los dos primeros números para el ID de red. Los dos números restantes se utilizan para el ID de host, permitiendo 65.534 hosts por red.

2.4. Subdivisión de una red

Clase C

Podemos ampliar una red utilizando dispositivos físicos, como routers y puentes, para añadir segmentos de red. También podemos utilizar dispositivos físicos para dividir una red en segmentos más pequeños para incrementar la eficacia de la red.

Las direcciones de clase C se utilizan para redes de área local (LANs) pequeñas. Esta clase permite aproximadamente 2.097.152 redes utilizando los tres primeros números para el ID de red. El número restante se utiliza para el ID de host, permitiendo 254 hosts por red.

Los segmentos de red separados por routers se denominan subredes. Cuando creamos subredes, debemos dividir el ID de red para los hosts de las subredes. La división del ID de red utilizado para comunicarse en Internet en IDs de red más pequeños (en función del número de direcciones IP identificadas) para una subred se denomina subdivisión de una red.

Clases D y E Las clases D y E no se asignan a hosts. Las direcciones de clase D se utilizan para la multidifusión, y las direcciones de clase E se reservan para uso futuro.

2.3.1. Determinación de la clase de dirección 2

Para identificar el nuevo ID de red de cada subred, debemos utilizar una máscara de subred para especificar qué parte de la dirección IP va a ser utilizada por el nuevo ID de red de la subred. Podemos localizar un host en una red analizado su ID de red.

En el método de clases, cada clase de dirección tiene una máscara de subred predeterminada. La siguiente tabla lista las máscaras de subred predeterminadas para cada clase de dirección. Tabla2. Clases de direcciones IP de subredes

Los IDs de red coincidentes muestran qué hosts se encuentran en la misma subred. Si los IDs de red no son los mismos, sabremos que están en distintas subredes y que necesitaremos un router para establecer comunicación entre ellos.

2.5. Máscaras de subred En el método de direccionamiento en clases, el número de redes y hosts disponibles para una clase de dirección específica está predeterminado. En consecuencia, una organización que tenga asignado un ID de red tiene un único ID de red fijo y un número de hosts específico determinado por la clase de dirección a la que pertenezca la dirección IP.

Clase de dirección IP

Dirección IP

Máscara de subred

ID de red

ID de host

A

wxyz

255.0.0.0

w.0.0.0

xyz

B

wxyz

255.255.0.0

w.x.0.0

xy

C

wxyz

255.255.255.0

w.x.y.0

z

2.6. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) es un protocolo de red que permite a los nodos de una red IP obtener sus parámetros de configuración automáticamente. Se trata de un protocolo de tipo cliente/servidor en el que generalmente un servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas van estando libres, sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP, cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después.

Con el ID de red único, la organización sólo puede tener una red conectándose a su número asignado de hosts. Si el número de hosts es grande, la red única no podrá funcionar eficazmente. Para solucionar este problema, se introdujo el concepto de subredes. Las subredes permiten que un único ID de red de una clase se divida en IDs de red de menor tamaño (definido por el número de direcciones IP identificadas). Con el uso de estos múltiples IDs de red de menor tamaño, la red puede segmentarse en subredes, cada una con un ID de red distinto, también denominado ID de subred.

Provee los parámetros de configuración a las computadoras conectadas a la red informática con la pila de protocolos TCP/IP (Máscara de red, puerta de enlace y otros) y también incluyen mecanismos de asignación de direcciones IP.

Para dividir un ID de red, utilizamos una máscara de subred. Una máscara de subred es una pantalla que diferencia el ID de red de un ID de host en una dirección IP pero no está restringido por las mismas normas que el método de clases anterior. Una máscara de subred está formada por un conjunto de cuatro números, similar a una dirección IP. El valor de estos números oscila entre 0 y 255.

Sin DHCP, cada dirección IP debe configurarse manualmente en cada computadora y, si la computadora se mueve a otra subred, se debe configurar otra dirección IP diferente. El DHCP le permite al administrador supervisar y distribuir de forma centralizada las direcciones IP necesarias y, automáticamente, asignar y enviar una nueva IP si fuera el caso en la computadora es conectada en un lugar diferente de la red.

En el método de clases, cada uno de los cuatro números sólo puede asumir el valor máximo 255 o el valor mínimo 0. Los cuatro números están organizados como valores máximos contiguos seguidos de valores mínimos contiguos. Los valores máximos representan el ID de red y los valores mínimos representan el ID de host.

El protocolo DHCP incluye tres métodos de asignación de direcciones IP:

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Asignación manual o estática: Asigna una dirección IP a una máquina determinada. Se suele utilizar cuando se quiere controlar la asignación de dirección IP a cada cliente, y evitar, también, que se conecten clientes no identificados.

Force) creó un grupo de trabajo de IPv6 para crear los estándares que se requieran y permitir la transición de IPv4 a IPv6.

Asignación automática: Asigna una dirección IP de forma permanente a una máquina clienta la primera vez que hace la solicitud al servidor DHCP y hasta que el cliente la libera. Se suele utilizar cuando el número de clientes no varía demasiado.

La característica que distingue a IPv6 es un mayor espacio de dirección comparado con IPv4. Asimismo, IPv6 mejora la capacidad en Internet en numerosos aspectos, los cuales son:

3.2. Características Principales

Direcciones ampliadas: El tamaño de direcciones IP pasa de 32 bits en IPv4 a 128 bits en IPv6, para permitir más niveles en la jerarquía de direcciones.

Asignación dinámica: el único método que permite la reutilización dinámica de las direcciones IP. El administrador de la red determina un rango de direcciones IP y cada computadora conectada a la red está configurada para solicitar su dirección IP al servidor cuando la tarjeta de interfaz de red se inicializa. El procedimiento usa un concepto muy simple en un intervalo de tiempo controlable. Esto facilita la instalación de nuevas máquinas clientes a la red.

Configuración automática de direcciones y descubrimiento de vecinos: El protocolo ND (Neighbor Discovery, descubrimiento de vecinos) de IPv6 facilita la configuración automática de direcciones IPv6. La configuración automática consiste en la capacidad de un host de IPv6 de generar automáticamente sus propias direcciones IPv6, cosa que facilita la administración de direcciones y supone un ahorro de tiempo. Simplificación del formato del encabezado; El formato del encabezado de IPv6 prescinde o convierte en opcionales determinados campos de encabezado de IPv4. Pese al mayor tamaño de las direcciones, este cambio hace que el encabezado de IPv6 consuma el mínimo ancho de banda posible. Aunque las direcciones IPv6 son cuatro veces mayores que las direcciones IPv4, el encabezado de IPv6 sólo tiene el doble de tamaño que el encabezado de IPv4.

3. IPV6 El protocolo IPv6 es una nueva versión de IP (versión 6) diseñada para reemplazar a la versión 4 (IPv4), actualmente en uso.

3.1. ¿Por qué surge? Los diseñadores de Internet jamás se imaginaron el crecimiento explosivo del número de nodos conectados a la supercarretera de la información; así que decidieron que las direcciones IP contendrían 32 bits, permitiendo 4 mil millones de direcciones, parecerán muchas, pero no es ni siquiera la población total mundial. A principios de los noventas, con la apertura comercial del Internet, la revolución de las computadoras personales, las redes de área local (LANs), el World Wide Web (www) y sumado a la pésima repartición de las IPs demostraron claramente que los 4 mil millones de direcciones no serian suficientes. Hoy en día muchas personas quieren conectar toda clase de dispositivos a Internet (ej. refrigeradores, hornos de microondas, dispositivos inalámbricos, etc.). Este crecimiento explosivo de dispositivos que requieren estar conectados a la red requerirá de un nuevo esquema de direccionamiento para mantenerlos en operación, y ahí es donde surge la idea de crear una nueva versión de IP, la versión 6, por lo que la IETF (Internet Engineering Task

Más posibilidades en las opciones de encabezado de IP: Los cambios en la forma de codificar las opciones de encabezado de IP permiten un reenvío más eficaz. Asimismo, las opciones de IPv6 presentan unos límites de longitud menos estrictos. Los cambios aportan una mayor flexibilidad a la hora de incorporar opciones nuevas en el futuro. Jumbogramas: El IPV4 posee limites de paquetes de 64KB de carga útil, por tanto, el IPV6 tiene un soporte opcional para los paquetes a través de este límite, denominado jumbogramas, que pueden ser tan grandes como 4 GB.

3.3. Direccionamiento Las direcciones IPv6 son de 128 bits; esto corresponde a 32 dígitos hexadecimales.

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El número de direcciones IPv6 posibles es de 2128 ≈ 3.4 x 1038. Este número puede también representarse como 1632, con 32 dígitos hexadecimales, cada uno de los cuales puede tomar 16 valores.

Representación automática de direcciones IPv4 sobre IPv6: nos permite que los nodos que sólo soportan IPv4 puedan seguir trabajando en redes IPv6. Se denominan "direcciones IPv6 mapeadas desde IPv4". Se indican como ::FFFF:, por ejemplo ::FFFF:156.55.43.3.

En muchas ocasiones las direcciones IPv6 están compuestas por dos partes lógicas: un prefijo de 64 bits y otra parte de 64 bits que corresponde al identificador de interfaz, que casi siempre se genera automáticamente a partir de la dirección MAC de la interfaz a la que está asignada la dirección.

3.4. Diferencias con IPV4 Escalabilidad: IPv6 tiene direcciones de 128 bits frente a las direcciones de 32 bits de IPv4. Por tanto el número de direcciones IP disponibles se multiplica por 7,9 * 1028. IPv6 nos ofrece un espacio de 2128 x (340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456). Se estima que si se repartiesen en toda la superficie de la Tierra habría 6,67x1023 IPs por m².

3.3.1 Clasificación de direcciones IPV6 Las direcciones en IPv6 son identificadores de 128 bits para un interface o conjunto de interfaces, y existen 3 tipos de direcciones IPv6: Unicast.: Identificador para un solo interfaz. Un paquete IPv6 con una dirección destino unicast es encaminado a un único interfaz, especificado por la dirección.

Seguridad: IPv6 incluye seguridad (IPsec, Internet Protocol security) en sus especificaciones como es la encriptación de la información y la autentificación del remitente de dicha información. En IPV4 también está este protocolo, aunque su uso es opcional.

Anycast.: Identificador para un conjunto de interfaces. Un paquete IPv6 con una dirección destino anycast es encaminado a uno y sólo uno de los interfaces identificados por la dirección. El paquete será encaminado al interfaz más cercano, de acuerdo con las técnicas de medida de distancia de las estrategias de enrutamiento.

Aplicaciones en tiempo real: Para dar mejor soporte a tráfico en tiempo real (i.e. videoconferencia), IPv6 incluye etiquetado de flujos en sus especificaciones. Con este mecanismo los encaminadores o routers pueden reconocer a qué flujo extremo a extremo pertenecen los paquetes que se transmiten.

Multicast: Identificador para un conjunto de interfaces. Un paquete IPv6 con una dirección destino multicast es encaminado a todos y cada uno de los interfaces identificados por la dirección.

Plug and Play: IPv6 incluye en su estándar el mecanismo "plug and play", lo cual facilita a los usuarios la conexión de sus equipos a la red. La configuración se realiza automáticamente.

3.3.2. Direcciones especiales

Movilidad: IPv6 incluye mecanismos de movilidad más eficientes y robustos.

Las direcciones especiales son las siguientes:

Especificaciones más claras y optimizadas: IPv6 seguirá las buenas prácticas de IPv4 y elimina las características no utilizadas u obsoletas de IPv4, con lo que se consigue una optimización del protocolo de Internet. La idea es quedarse con lo bueno y eliminar lo malo del protocolo actual.

Dirección virtual de auto-retorno ó loopback. Esta dirección se especifica en IPv4 con la dirección 127.0.0.1. En IPv6 esta dirección se representa como ::1. Dirección no especificada (::). Nunca debe ser asignada a ningún nodo, ya que se emplea para indicar la ausencia de dirección.

Direccionamiento y encaminado: IPv6 mejora la jerarquía de direccionamiento y encaminamiento.

Túneles dinámicos/automáticos de IPv6 sobre IPv4. Se denominan direcciones IPv6 compatibles con IPv4, y permiten la retransmisión de tráfico IPv6 sobre redes IPv4, de forma transparente. Se indican como ::, por ejemplo ::156.55.23.5.

Extensibilidad: IPv6 ha sido diseñado para ser extensible y ofrece soporte optimizado para nuevas opciones y extensiones.

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aplicaciones, que quedan relegadas a su uso en Intranets, dado que muchos protocolos son incapaces de atravesar los dispositivos NAT, como por ejemplo, las aplicaciones multimedia (videoconferencia, telefonía por Internet).

4. Conclusión Al realizar este trabajo aprendí sobre los dos protocolos que se usan en la actualidad, sus ventajas y desventajas y el porqué se necesita el cambio de IPV4 a IPV6.

Como esta solución es un “parche” que no sirve de forma indefinida, es necesario que se produzca el cambio de protocolos, y con esto las empresas y los usuarios de Internet podremos navegar con una mayor flexibilidad y seguridad por la red.

Actualmente, la solución empleada al problema de direcciones en IPV4, son los mecanismos NAT (network address translation). Este mecanismo consiste, básicamente y a grandes rasgos, en usar una única dirección IPv4 para que una red completa pueda acceder a Internet.

5. Bibliografía Páginas web: http://es.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Host_Configuration_Proto col http://www.monografias.com/trabajos22/diccionarioinformatico/diccionario-informatico.shtml http://www.monografias.com/trabajos22/diccionarioinformatico/diccionario-informatico.shtml http://www.monografias.com/trabajos30/direccionamientoip/direccionamiento-ip.shtml http://www.6sos.net/lista_faqs.php#faq6

Pero este sistema tiene una desventaja que no es menor, NAT implica la imposibilidad práctica de muchas

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