IPv6. Jhon Jairo Padilla aguilar, phd.

Transcripción

1 IPv6 Jhon Jairo Padilla aguilar, phd.

2 Qué está mal con IPv4? Básicamente 3 cosas: Direcciones Enrutamiento Comunicaciones Extremo a Extremo

3 1. Direcciones en IPv4 Cada dirección identifica la interfaz física (NIC) que interconecta un computador Hay demasiados computadores tanto fijos como móviles (PCs, teléfonos celulares, Tablets, etc) Las direcciones IPv4 son de 32 bits (máximo número de computadores en el mundo sería 2 32 ) Por malas políticas se asignación de direcciones se desperdiciaron direcciones SE AGOTARON LAS DIRECCIONES DE INTERNET!!!

4 Realmente se necesita un gran espacio de direcciones? Internet Users or PC ~530 million users in Q2 CY2002, ~945 million by 2004 (Source: Computer Industry Almanac) Emerging population/geopolitical and Address space PDA, Pen-Tablet, Notepad, ~20 million in 2004 Mobile phones Already 1 billion mobile phones delivered by the industry Transportation 1 billion automobiles forecast for 2008 Internet access in Planes Consumer devices Billions of Home and Industrial Appliances

5 Agotamiento existencias de direcciones IPv4

6 Noticia Mundial On 31 January 2011, the last two unreserved IANA /8 address blocks were allocated to APNIC according to RIR request procedures. This left five reserved but unallocated /8 blocks. [4][13][14] In accord with ICANN policies, IANA proceeded to allocate one of those five /8s to each RIR, exhausting the IANA pool, [15] at a ceremony and press conference on 3 February The various legacy address blocks with administration historically split among the RIRs were distributed to the RIRs in February [16] APNIC was the first regional Internet Registry to run out of freely allocated IPv4 addresses, on 15 April This date marked the point where everybody who needed an IPv4 address could not be guaranteed to have one allocated. Fuente:

7 Agotamiento direcciones según IANA

8 2. Enrutamiento Las tablas de enrutamiento de los Routers principales del Backbone de Internet han crecido a tamaños alarmantes!!!!! La capacidad requerida de los equipos de enrutamiento en el Núcleo de Internet ha llegado al límite de la tecnología actual.

9 3. Conexiones Extremo a Extremo Ciertas aplicaciones y protocolos suponen que los extremos de la comunicación se pueden ver Directamente a través de la red El uso de NAT para reducir el problema de agotamiento de direcciones causa problemas a ciertas aplicaciones y a protocolos de seguridad.

10 Regresando a la Arquitectura End-to- End Nuevas Technologias/Aplicaciones para Home Users Internet inició con aplicaciones con conectividad Extremo a Extremo Hoy, los Gateways NAT y las capas de Aplicación interconectan redes dispares Los dispositivos Always-on necesitan una dirección pública para ser accesados Ejemplos: -Cámaras IP -Mobile Phones - Gaming - Residential Voice over IP gateway - IP Fax Global Addressing Realm

11 Explosion de Nuevas aplicaciones de Internet

12 Ventajas de IPv6 Mejor Rendimiento debido a: Mejor organización de las cabeceras de los paquetes No hay fragmentación de paquetes No hay Checksum de las cabeceras

13 Características de IPv6 Seguridad: Uso de IPSec Autoconfiguración de direcciones: Los Host finales pueden conectarse en una manera Plug and Play, sin contactar al administrador de red para que programe algún tipo de información del usuario final previamente. Asignación dinámica de direcciones IPv4= stateful autoconfiguration Autoconfiguración de Direcciones IPv6= Stateless autoconfiguration

14 Características de IPv6 Movilidad de los nodos: Utilizando protocolos de movilidad como Mobile IPv6 Rendimiento: En IPv4 varía la longitud de las cabeceras, lo que afecta el rendimiento de los routers al procesar los paquetes En IPv6 la longitud de la cabecera es fija y posee cabeceras opcionales que sólo se agregan para ciertos casos especiales. En IPv6 sólo se dejó en la cabecera la información que se necesita para el enrutamiento y el resto se puso en cabeceras opcionales.

15 IPv6 Technology Scope IP Service IPv4 Solution IPv6 Solution Addressing Range Autoconfiguration Security Mobility Quality-of-Service IP Multicast 32-bit, Network Address Translation DHCP IPSec Mobile IP Differentiated Service, Integrated Service IGMP/PIM/Multicast BGP 128-bit, Multiple Scopes Serverless, Reconfiguration, DHCP IPSec Mandated, works End-to-End Mobile IP with Direct Routing Differentiated Service, Integrated Service MLD/PIM/Multicast BGP,Scope Identifier

16 Encabezado IPv Version IHL Type of Service Total Length Identification Flags Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Options Padding

17 Encabezado IPv Version Traffic Class Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit Source Address Destination Address

18 Encabezado IPv4 vs IPv6

19 Formato del Encabezado Longitud de la Carga (Payload Length) * Jumbo Payloads > 64 Kbytes Próximo Encabezado (Next Header) Valor Encabezado 0 Hop-by-Hop Options 6 TCP 17 UDP 58 ICMPv6 60 Destination Options

20 Encabezados de Extensión Reemplazo de los campos opcionales de IPv4 Opciones poco o nada utilizadas Longitud igual a múltiplos de 8 octetos (64 bits) IPv6 debe soportar los siguientes: Hop-by Hop Options Routing Fragment Destination Authentication Encapsulation Security Payload

21 Encabezados de Extensión

22 Encabezados de Extensión Encabezados de Opciones de Salto-a-salto (Hop-by- Hop Options) Lleva información que se analiza en cada nodo de la trayectoria (0) Encabezados de Opciones de Destino (Destination Options) Lleva información opcional que es examinada por el nodo destino del paquete (60) Encabezados de Enrutamiento (Routing) Lista los nodos intermedios a ser visitados en el camino desde la fuente al destino (43)

23 Encabezado de Enrutamiento

24 Encabezado de Fragmentación Usado para enviar paquetes más grandes que el Path MTU

25 Encabezado de Autentificación Provee autenticidad e integridad en los datagramas IP (51)

26 Carga de encapsulado de seguridad (ESP) Provee confidencialidad (y opcionalmente, integridad, autentificación y anti-reproducción) (50) Puede utilizarse solo o conjuntamente con AH

27 Tipos de Direcciones en IPv6 Unicast: un identificador para una sola interfaz. Un datagrama enviado a una dirección de unicast se entrega sólo a la interfaz identificada con esa dirección Multicast: un identificador para un conjunto de interfaces (regularmente en diferentes estaciones). Un datagrama enviado a una dirección multicast se entrega a todas las interfaces identificadas por esa dirección Anycast: un identificador para un conjunto de interfaces (regularmente en diferentes estaciones) Un datagrama enviado a una dirección anycast se entrega a una de las interfaces identificadas por esa dirección (regularmente la estación más cercana de acuerdo con las métricas de los protocolos de enrutamiento.

28 Direccionamiento IPv6

29 Estructura de Direcciones IPv6 IPv4 32 bits (4 octetos) de longitud IPv6 128 bits (16 octetos) 3FFE:0800:1200:300a:2A8:79FF:FE32:1982 Necesidad de DHCP y DNS

30 Representación Textual Normas: 1. 8 Grupos de 16 bits separados por : 2. Notación hexadecimal de cada nibble (4 bits) 3. Se pueden eliminar los ceros a la izquierda dentro de cada Grupo. 4. Se pueden sustituir uno o más grupos todo ceros por ::. Esto se puede hacer solo una vez Ejemplos: 1. (Profesor) 2001:0db8:3003:0001:0000:0000:6543:0ffe Queda: 2001:db8:3003:1::6543:ffe 2. (Alumnos) 2001:0db8:0000:0000:0300:0000:0000:0abc

31 Estructura de Direcciones IPv6 Escritas en una secuencia de 8 grupos de 4 dígitos hexadecimales separados por : Notaciones: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A 1080:0:0:0:8:800:200C:417A 1080::8:800:200C:417A

32 Estructura de Direcciones IPv6 Notaciones FF01:0:0:0:0:0:0:43Dirección multicast 0:0:0:0:0:0:0:1 Dirección loopback 0:0:0:0:0:0:0:0 Dirección no especificada Pueden representarse: FF01::43 Dirección multicast ::1 Dirección loopback :: Dirección no definida

33 Estructura de Direcciones IPv6 Notación CIDR dirección-ipv6/longitud-prefijo dirección-ipv6: es cualquiera de la notaciones anteriores longitud-prefijo: número decimal especificando la longitud del prefijo en bits 1080:0:0:8::/80

34 Notaciones Válidas Prefijo de 60 bits 12AB CD3: 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 12AB::CD30:0:0:0:0/60 12AB:0:0:CD30::/60

35 Notaciones no válidas 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 12AB:0:0:CD3/60 Dentro de un grupo de 16 bits, se pueden omitir los ceros del principio, pero no los del final 12AB::CD30/60 Se pierden los ceros a partir de CD30 12AB::CD3/60 Los dos errores anteriores, combinados

36 Modelo de Direccionamiento IPv6 En IPv4 las Direcciones son asignadas a las Interfaces En IPv6 cambia: Se espera que las interfaces tengan multiples direcciones Las Direcciones tienen diferentes alcances: Link Local Site Local Global Global Site-Local Link-Local Las direcciones tienen un tiempo de vida: Valid and Preferred lifetime

37 Prefijos de los Tipos de Direcciones Direcciones Anycast se asignan de los prefijos Unicast

38 Asignación de Direcciones /23 /32 /48 / Interface ID Registry ISP prefix Site prefix Subnet prefix Quiénes asignan y qué parte asignan de las direcciones IPv6: IANA asigna desde 2001::/16 a los registros regionales Cada asignación de un registro regional es una ::/23 Las asignaciones de un ISP de un registro regional son de tipo ::/36 (asignación inmediata) ó ::/32 (asignación inicial) Se espera que un ISP asigne un prefijo ::/48 a cada cliente

39 Dirección Global Unicast (RFC3587) El prefijo de encaminamiento global es un valor asignado a un zona (site), es decir, a un conjunto de sub-redes/links. Se ha diseñado para ser estructurado jerárquicamente por los RIRs (Regional Internet Registry) e ISPs El ID de sub-red es un identificador de una subred dentro de un site. Se ha diseñado para ser estructurado jerárquicamente por el administrador del site El identificador de interfaz se construye normalmente según el formato EUI-64

40 Dirección Global Unicast para Servicios de Producción Los ISPs normalmente toman prefijos /32 Las direcciones IPv6 de producción empiezan por 2001, 2003, 2400, 2800, etc. Hasta /48 se estructura jerárquicamente por el ISP según el uso interno Desde /48 hasta /128 se delega a los usuarios Recomendaciones para la delegación de direcciones (RFC3177) /48 caso general, excepto para abonados grandes /64 si se sabe que una y solo una única red es necesaria /128 si es absolutamente seguro que se va a conectar uno y solo un dispositivo

41 Algunas Direcciones Unicast Especiales Del RFC5156: Dirección no especificada, utilizada temporalmente cuando no se ha asignado una dirección: 0:0:0:0:0:0:0:0 (::/128) Dirección de loopback, para el auto-envío de paquetes: 0:0:0:0:0:0:0:1 (::1/128) Del RFC3849: Prefijo de documentación: 2001:0db8::/32

42 Autoconfiguración de direcciones IPv6 utiliza dos tipos de mecanismos para que los Hosts obtengan la dirección IPv6 en su red de acceso: Autoconfiguración sin estado (Stateless) Autoconfiguración con estado (Stateful): Uso de DHCPv6

43 Autoconfiguración de direcciones sin estado Permite a diferentes dispositivos conectados a una red IPv6 conectarse a Internet sin requerir ningún servidor que asigne direcciones automáticamente, como se hace cuando hay un servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

44 Autoconfiguración de direcciones sin estado

45 Identificadores de interfaz Los 64-bits de menor peso de las direcciones Unicast pueden ser asignados mediante diversos métodos: auto-configuradas a partir de una dirección MAC de 64-bit (FireWire) auto-configuradas a partir de una dirección MAC de 48-bit (ejemplo, Ethernet), y expandida a un EUI-64 de 64-bits asignadas mediante DHCP configuradas manualmente auto-generadas pseudo-aleatoriamente (protección de la privacidad) posibilidad de otros métodos en el futuro

46 Identificadores para Interfaces 64 bits dedicados a identificar una interfaz Se garantiza que sea único en una subred Esencialmente es lo mismo que (Identificador Único Extendido) EUI-64 Hay una fórmula para convertir las direcciones MAC de IEEE802 Se usan muchas formas de direcciones de unicast

47 Identificadores para Interfaces Las direcciones de IPv6 son asignadas a las interfaces y no a los nodos El mismo identificador de interfaz puede ser utilizado en múltiples interfaces en una estación Conversión de IEEE802 a EUI-64 00:0A:95:F2:97:DB Reglas Insertar FF:FE entre el tercer y cuarto octeto de la dirección MAC Usar el complemento del bit de universal/local (penúltimo bit del primer octeto) 02:0A:95:FF:FE:F2:97:DB

48 Uso de Direcciones Link-Local Las direcciones link-local se usan durante la autoconfiguración de los dispositivos y cuando no existen encaminadores (FE80::/10)

49 Direcciones de Enlace Local (Link local) Diseñadas para autoconfiguración de enlaces y descubrimiento de vecinos FP= Únicas en una subred Los enrutadores no deben enrutar ningún datagrama con origen o destino de enlace local Ejemplo: MAC = IPv6 = FE80::0A00:02FF:FE12:3456

50 Direcciones Locales del Sitio Usadas para reemplazar direcciones IPv4 para uso en intranets FP= Concepto similar al de las direcciones RFC1918 Han sido descartadas (IETF SF 2003) Ejemplo: MAC = C IPv6 = FEC0::<subred>:200:CFF:FE12:3456

51 Identificadores para Interfaces Estaciones deben reconocer: Dirección de enlace local (link local) Dirección asignada de unicast y anycast Dirección de Multicast para todas las estaciones (allnodes) Direcciones de multicast para todos los grupos a los que se ha suscrito

52 Identificadores para Interfaces Enrutadores deben reconocer Todas las direcciones mencionadas para los nodos La dirección de anycast de la subredenrutador para las interfaces en las está configurado para servir de enrutador Todas las demás direcciones de anycast que se hayan configurado Dirección de multicast de todos los enrutadores (all-routers)

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64 Transición IPv4-IPv6 Cómo se realizará la transición de la Internet pública, basada en IPv4, a IPv6? El problema está en que mientras que los sistemas capaces con IPv6 pueden ser compatibles hacia atrás, es decir, pueden enviar, enrutar y recibir datagramas IPv4, los sistemas ya montados que funcionan con IPv4 no son capaces de manejar los datagramas IPv6. Hay varias opciones posibles.

65 Transición IPv4-IPv6 / Co-Existencia Hay 3 tipos de soluciones: (1) Técnicas Dual-stack, permiten la coexistencia IPv4-IPv6 en los mismos dispositivos y redes. (2) Técnicas de Tunneling, evitan dependencias cuando se actualizan hosts, routers, o regiones (3) Técnicas de Traducción, Permiten a los dispositivos IPv6-only comunicarse con dispositivos IPv4-only Se pueden usar combinados

66 Técnica Dual Stack IPv6 Enabled Herramienta básica Permite la continuidad de la operación normal con nodos IPv4-only Las reglas de selección de direcciones generalmente prefieren IPv6 IPv6 Enabled IPv4-Only

67 Técnica Tunneling IPv6 Enabled IPv4-Only Los nodos IPv4 ven la red como una red IPv4. Requiere Routers que hagan el entunelado y desentunelado Puede ser usada en conjunto con Dual Stack IPv6 Enabled

68 Situaciones de tunneling

69 Situaciones de tunneling

70 Técnica Traducción IPv6 Enabled Permite el uso de nodos solo IPv6 y solo IPv4 Última opción Posibles problemas de escalamiento Requiere un Gateway IPv4-Only

71 Ambiente de Transición Dual Stack Enterprise WAN: 6to4, IPv6 over IPv4, Dual Stack Aggregation 6to4 Relay IPv6 over IPv4 tunnels or Dedicated data link layers Cable IPv6 over IPv4 Tunnels Residential 6Bone DSL, FTTH, Dial Telecommuter IPv6 over IPv4 tunnels or Dual stack Enterprise Dual Stack or MPLS & 6PE ISATAP IPv6 over IPv4 tunnels or Dedicated data link layers IPv6 IX ISP s