Introducción al Protocolo. IPv6. David Fernández Cambronero. Departamento de Ingeniería de Sistemas Telemáticos ETSIT-UPM.
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- Rosa Milagros Guzmán Vidal
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1 Introducción al Protocolo IPv6 David Fernández Cambronero Departamento de Ingeniería de Sistemas Telemáticos ETSIT- 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
2 Contenido Motivación y Orígenes de IPv6 Características Generales Formato de un Paquete Direccionamiento y Encaminamiento Estado Actual de IPv6 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
3 Orígenes de IPv6 A principios de los noventa, Internet evoluciona debido a múltiples factores: CRECIMIENTO Usuarios comerciales Nuevos tipos de tráfico (multimedia) Redes de Banda Ancha Problemas más acuciantes: Escasez de direcciones Explosión del tamaño tablas encaminamiento Organización: interconexión de SAs Necesidad de Soluciones Inmediatas! 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
4 Direccionamiento en Internet Direcciones de 32 bits (más de millones en total) Clase A B C Net 1 oct. 2 oct. 3 oct. Host 3 oct. 2 oct. 1 oct. Dirs.# Hosts Asignadas 115 (91%) (51%) (6%) Crecimiento 0 muy alto alto Sistema de asignación basado en clases MUY INEFICIENTE: : falta de flexibilidad en la asignación de rangos de direcciones Consecuencias: Agotamiento de direcciones clase B (corto plazo) Agotamiento del espacio total de direcciones IP (medio plazo) Direcciones asignadas en Octubre 93 Clase D (multicast) Clase C Clase E (reservado) Clase B Clase A 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
5 Organización Internet: Evolución ARPANET ARPANET Host LAN R Host Host Host LAN R R LAN Host Autonomous System ARPANET R4 R4 Autonomous System R3 R1 R2 R5 SA1 Campus Campus SA8 Campus Red Regional Red Regional Backbone Campus Backbone 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de SA3 SA2 CIX FIX Backbone Campus Backbone Red Regional Campus Red Regional SA6 Campus Red Regional SA4 Campus SA7
6 Topología Actual de Internet TIER 1 NAP Internacional Conexión privada (private peering) Conexión a través de NAP (public peering) TIER 2 NAP Nacionales TIER 3 NAP Regionales ISP Locales Clientes 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
7 Arquitectura de un Router IP Enlaces Entrada QE1 P1 Enlaces Salida QS1 QE2 P2 QS2... QEN PN Matriz de Conmutación... QS2 Router IP Procesador Rutas Ej: con enlaces de 2,5 Gbps y paquetes de 256 octetos 1 millón de consultas por segundo!! 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
8 Encaminamiento en IPv4 El tamaño de las tablas de encaminamiento de un router central (sin ruta por defecto) supera las entradas 100 k BGP Table Size = Alto Consumo Recursos: CPU Memoria Ancho de banda CIDR ha permitido superar la primera gran crisis, pero, será capaz de absorber el crecimiento de los próximos años (móviles, ADSL, etc)? Evolución Tamaño Tablas BGP Fuente: Geoff Huston La respuesta es IPv6!! 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
9 Resumen Características IPv6 IPv6 es una evolución de IPv4 (no una revolución) Direccionamiento: Encaminamiento: Prestaciones: Versatilidad: Multimedia: Multicast: Seguridad: Autoconfiguración: Movilidad: Direcciones de 128 bits asignadas jerárquicamente Jerárquico. Agregación de rutas Cabecera simple alineada a 64 bits Formato flexible de opciones. Extensibilidad mejorada Identificador de flujos Obligatorio, control de ámbitos Soporte autentificación/cifrado obligatorio (IPSec) 3 métodos PnP Mejora de la eficiencia y seguridad 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
10 Formato Cabeceras: IPv4 vs. IPv6 40 bytes Ver Traffic Class Payload Length Flow Label Next Header Source Address Hop Limit Ver IHL Type of Service Identification Time To Live Protocol Flags Total Length Fragment Offset Header Checksum Source Address Destination Address 20 bytes Destination Address 32 bits Options IPv4 Padding IPv6 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
11 Formato Cabecera IPv Vers Traffic Class Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit 40 bytes Source Address Destination Address 64 bits 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
12 Formato Paquete IPv6 Mejora en el formato y tratamiento de opciones: Base Header Extension Header 1... Extension Header N Data Ventajas: No hay limitación en el número de opciones Mejora de prestaciones debido a la ordenación de cabeceras: Cabeceras procesadas por routers: Cabeceras procesadas en destino: Definición precisa del comportamiento frente a opciones desconocidas 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
13 Formato Datagrama IPv6 Ejemplos: IPv6 Header NH = TCP TCP Header + DATA IPv6 Header NH = Routing Routing Header NH = TCP TCP Header + DATA IPv6 Header NH = Fragment Fragment Header NH = Security Security Header NH = TCP TCP Header + DATA 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
14 Cabeceras Opcionales Definidas actualmente: Hop-by by-hop Options: Información que debe ser examinada en cada salto Ej: Jumbogram (!paquetes de hasta 4 GB!) Routing: similar a la opción Source Route de IPv4 Fragmentation: Segmentación y Reensamblado Authentication: Firmas digitales Security Encapsulation: Encriptación Destination Options: Información examinada sólo en destino 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
15 Calidad de Servicio en IPv6 Existen dos campos en la cabecera de IPv6 relacionados con QoS: Clase de Tráfico (6 bits) Identificador de Flujo (20 bits) Clase de Tráfico: utilizado en DiffServ (DSCP) Identificador de Flujo: pensado para identificar flujos de datagramas desde un origen a un destino (unicast o multicast) para los que se solicita una determinada QoS Definido inicialmente como experimental (RFC 2460) Las propuestas de utilización se están definiendo (draft( draft- conta-ipv6 ipv6-flow-label txt) 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
16 Direccionamiento IPv6 Direcciones de 128 bits (más de direcciones posibles) Más de 1500 direcciones por m 2 teniendo en cuenta pérdidas por asignación (C. Huitema) Direcciones asignadas a interfaces Múltiples direcciones por interfaz: Link-Local Local (locales a subred) Site-Local (locales a organización) Global (una por organización) Nuevas direcciones Anycast Unicast (de uno a otro) Multicast (de uno a todos los pertenecientes a un grupo) Anycast (de uno al más cercano de los pertenecientes a un grupo) 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
17 Representación de Direcciones IPv6 Notación general: X:X:X:X:X:X:X:X (X = 2 octetos en hex.) Ejemplo: 3ffe:3328:4:3:250:4ff:fe5c:b3f4 Los ceros contiguos se pueden eliminar: FF01:0:0:0:0:0:0:43 = FF01::43 Direcciones compatibles IPv4: 0:0:0:0:0:0: = :: ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
18 Modelo Encaminamiento IPv6 Modelo jerárquico: las direcciones dependen estrictamente de la topología de la red. Dos tipos de Agregaciones: Por Proveedor: direcciones asignadas del rango de cada proveedor. Por Punto de Intercambio (Exchange): las direcciones dependen del punto al que nos conectamos Consecuencia: Si cambiamos de proveedor o de punto de intercambio, es necesario RENUMERAR la red. (Si el proveedor de nuestro proveedor cambia también deberemos renumerar). 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
19 Encaminamiento IPv6: Topología Pública P1 P3 P2 X1 P4 X2 Site A Site B P5 Site D P6 Site C X1, X1, X2: X2: Puntos Puntos de de Intercambio Intercambio (Exchanges: (Exchanges: NAP, NAP, FIX, FIX, etc) etc) P1-P4: P1-P4: Proveedores Proveedores de de larga larga distancia distancia P5, P5, P6: P6: Otros Otros Proveedores Proveedores Site E Site F 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
20 Direcciones Unicast Direcciones Unicast Globales y Agregables (RFC 2374): 128 bits FP TLA ID RESV NLA ID SLA ID Interface ID 3 b 13 bits 8 bits 24 bits 16 bits 64 bits Prefijo Topología Pública (48 bits) Topología de Sitio (60 bits) FP Format Prefix (001) TLA ID Top-Level Aggregation Identifier RESV Reservado (para ampliar TLA o NLA) NLA ID Next-Level Aggregation Identifier SLA ID Site-Level Aggregation Identifier Interface ID Interface Identifier (EUI-64) 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
21 Renumerado de Redes IPv6 Escenario Típico: Cambio de proveedor (ISP) Backbone IPv6 ISP 1 ISP 2 Prefijo 1 Prefijo 2 Direcciones: Prefijo1 + EUI Prefijo2 + EUI 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
22 Multihoming Multihomed site : Sitio conectado a varios proveedores (ISPs) simultáneamente. ISP :a00::/ :a00:aaaa aaaa::/48 ISP :b00::/ :b00:bbbb bbbb::/48 ISP :c00::/ :c00:cccc cccc::/48 Multihomed Network Razones: Fiabilidad Balanceo de Carga... Problema: el modelo de encaminamiento de IPv6 impide anunciar prefijos de un ISP a través de la conexión con otro. 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
23 Cabecera de Encaminamiento Permite realizar encaminamiento fijado en origen: El sistema origen de un datagrama puede especificar una lista de direcciones IP a visitar en el camino hacia el destino Muy similar a la opción Loose Source Route de IPv pero sin sus importantes limitaciones (tamaño de cabeceras, etc) Principales aplicaciones: Selección de proveedores (direcciones anycast) Movilidad 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
24 ICMP en IPv6 Nueva versión del protocolo de control (ICMPv6) incluyendo: Autoconfiguración (stateless) Resolución de direcciones (Neighbour Discovery) Descubrimiento de MTU Gestión de grupos multicast (IGMP) Detección de direcciones duplicadas...aparte de las funciones originales de ICMPv4. Nueva versión mejorada de DHCP (stateful( autoconfiguration) 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
25 Estado Actual IPv6 Draft Standard status: No No Internet Draft Yes RFC Yes RFC Yes Proposed Draft Standard Standard Technically complete Multiple Interoperable Implementations Significant Operational Experience RFC Internet Standard bone test bed timeline Today Fuente: Yanick.Pouffary, Compaq 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
26 Referencias IPv6 (I) IPv6: The New Internet Protocol. Christian Huitema. Prentice Hall, IPng and the TCP/IP Protocols. Stephen A. Thomas. John Wiley & Sons,, IP Next Generation. playground.sun.com/pub/ipng/tml/ipng-min.tml IPv6 Forum. IP Next Generation.. R.M. Hinden. Connexions, vol. 9, núm. 3, Marzo RFC 1883: Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification.. Dic. 95. RFC 1885: Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification.. Dic. 95. RFC 1752: The Recommendation for the IP Next Generation Protocol.. Enero 95. 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
27 Referencias IPv6 (II) RFC An Architecture for IPv6 Unicast Address Allocation RFC An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format RFC IP Version 6 Addressing Architecture. draft-ietf ietf- ipngwg-addr addr-arch-v txt. RFC Proposed TLA and NLA Assignment Rules RFC Router Renumbering for IPv6 RFC Initial IPv6 Sub-TLA ID Assignments RFC Multiprotocol Extensions for BGP-4 RFC Use of BGP-4 Multiprotocol Extensions for IPv6 Inter-Domain Routing RFC OSPF for IPv6 RFC RIPng for IPv6 1ª Jornada Internet de Nueva Generación 24 de Octubre de
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