El protocolo IPv6, evolución, perspectivas. Transición en Cuba hacia el nuevo protocolo. MSc. Jorge Daniel Villa Hernández Ministerio de Educación Superior Grupo IPv6 Cuba villa@reduniv.edu.cu Extendiendo la Zona de Productividad (Visión de Cisco Systems) 100% 70% 50% 30% 50% 70% 100%
Algunos dispositivos móviles Estadística de Crecimiento Fuente: 40 years of IT. Looking back, Looking Ahead. John Gatz (IDC) [Enero 2005]
Cambiando la filosofía Cliente-Servidor E-Mail FTP WWW DNS Chat Peer to Peer Comunicaciones en Tiempo Real mensajería instantánea chat audioconferencias videoconferencia Colaboración Espacio de trabajo compartidos Archivos compartidos Distribución de contenidos Computación distribuida SETI@Home FightAIDS@Home Cambiando la filosofía Los nuevos paradigmas demandan que las aplicaciones utilicen direcciones reales, seguridad y calidad de servicio para que puedan funcionar adecuadamente NAT
Escasez y agotamiento de direcciones IPv4 (2009-2016) Algunas predicciones Fuente: A Pragmatic Report on IPv4 Address Space Consumption. Tony Hain (Cisco Systems) [Internet Protocol Journal, volumen 8, número 3. Septiembre 2005] Algunos comemtarios acerca de IPv4 - Internet Protocol (IPv4) (RFC 791) Septiembre 1981 - División en Subredes (RFC 950) Agosto 1985 - CIDR (RFC 1519) Septiembre 1993 - DHCP (RFC 1531) Octubre 1993 - NAT (RFC 1631) Mayo 1994 - Establecimiento de Direcciones Privadas (RFC1918) Febrero 1996 - IPsec (RFC 2401-RFC 2412) Noviembre 1998 - Diffserv (RFC 2474/2475) Diciembre 1998
Solución: Diseñar un nuevo protocolo IPv6 ué es IPv6? IPv6 (Internet Protocol version 6) es el mas reciente desarrollo del protocolo IP Sus especificaciones han sido diseñadas por la Fuerza de Tareas de Ingeniería para Internet (IETF). IPv6 es consecuente con las tecnologías desarrolladas en base al protocolo IPv4, reelaboradas según una nueva filosofía. Resuelve eficientemente las limitaciones nativas de IPv4.
Algunos principios de diseño de IPv6 - Simplicidad en la arquitectura - Escalable - Flexibilidad topológica - Rendimiento - Robustez - Opciones de transición - Independencia de hardware/medio físico - Servicio de datagramas - Fácil configuración - Seguridad - Soporte para Multicast - Extensibilidad - Clases de servicio - Movilidad - Soporte de túneles - Multihoming Ruta de desarrollo de IPv6 Definición de los Estándares Fundamentales (1993-2000) Proyectos y Redes Pilotos en Internet, Laboratorios (1996-2000) Productos básicos para redes y Salida de Plataformas al Mercado (2000-2003) Planeación y Elaboración de Propuestas Estratégicas (RFP s) (2003-2007) Desarrollo de Aplicaciones para plataformas heterogéneas (2004-2006) Comienzo de Infraestructura IPv6 de los ISPs (2004-2007) Sistemas y Redes Completas IPv6 (2008) Evolución como estándar De Jure y De Facto, Desarrollo de Modelos, Nuevas Opciones (2000-????)
Arquitectura TCP/IP Aplicación SMTP... Aplicaciones HTTP FTP DNS NFS... Transporte TCPv4 UDPv4 Sistema Operativo Internetworking IPv4 ICMPv4 Nivel de Acceso a la red ARP RARP Sistema Operativo e infraestructura de red Líneas punto a punto LANs WANs Líneas punto a punto LANs... WANs Infraestructura de Red Dónde se ubica IPv6? Aplicación SMTP... Aplicaciones HTTP FTP DNS NFS... Transporte TCPv6 UDPv6 Sistema Operativo Internetworking IPv6 ICMPv6 Nivel de Acceso a la red ARP RARP Sistema Operativo e infraestructura de red Líneas punto a punto LANs WANs Líneas punto a punto LANs... WANs Infraestructura de Red
ué mejora IPv6? Encabezado IPv4 Encabezado IPv6 Version IHL Type of Service Total Length Version Traffic Class Flow Label Identification Time to Live Protocol Flags Fragment Offset Header Checksum Payload Length Next Header Hop Limit Source Address Destination Address Options Padding Source Address Campos que mantienen su nombre IPv4 en IPv6 Campos que se eliminan en IPv6 Campos que cambian de nombre y posición en IPv6 Campo nuevo en IPv6 Destination Address Operación de IPv6 - Espacio de direcciones de 128 bits (permite construir 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 direcciones) - Fragmentación exclusiva en los extremos - MTU mínimo igual a 1280 bytes - Cabecera básica IPv6 de longitud fija (40 bytes) - Cabeceras extensibles - Procesamiento de cabeceras en los extremos (excepto Hop by hop Options headers) - Mayor uso de ICMP - Eliminación del chequeo en cada salto (Checksum)
Direccionamiento IPv6 Proceso de localización de direcciones por la IANA /23 /32 /48 /64 2001 0410 Interface ID RIR ISP prefix - Construidas según EUI-64 Site prefix - Expandida de la dirección LAN prefix MAC (48 bits) - Valor seudo-aleatorio (autogenerado) (RFC 3041) - Asignado por DHCP - Configuración manual 2001:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B Representación Hexadecimal Referencias adicionales http://www.iana.org/ipaddress/ip-addresses.htm Ejemplo Asignación de Direccioneses IPv6 LACNIC /23 Topología Pública (RIR/ISP) ISP /32 Red Universitaria /40 Universidad1 Topología de red (Red Nacional) Topología de sitio (Institución) /48 Subredes /64 Interfaz-ID /128
Stateless (RFC 2462) Autoconfiguración IPv6 1. RS 2. RA 2. RA 1 - ICMP Type = 133 (RS) Src = :: Dst = All-Routers multicast Address query= please send RA 2 - ICMP Type = 134 (RA) Src = Router Link-local Address Dst = All-nodes multicast address Data= options, prefix, lifetime, autoconfig flag RA indica SUBNET PREFIX SUBNET PREFIX + MAC ADDRESS Ej prefijo : 2001:0398:3300:8000::/64 Stateful DHCPv6 (RFC 3315) SUBNET PREFIX + MAC ADDRESS Definición de cabeceras IPv6 (RFC 2460) IPv6 Header Next Header = TCP TCP Header + Data Cabeceras IPv6 1. IPv6 header 2. Hop-by-Hop Options header 3. Destination Options header 4. Routing header 5. Fragment header 6. Authentication header (RFC 1826) 7. Encapsulating Security Payload header (RFC 1827) 8. Destination Options header 9. upper-layer header IPv6 Header Next Header = Routing Routing Header Next Header = TCP TCP Header + Data IPv6 Header Next Header = Routing Routing Header Next Header = Fragment Fragment Header Next Header = TCP Fragment of TCP Header + Data
Seguridad IPv6 Cabeceras de Autenticación (RFC 2402) Posibilita autenticación y confiabilidad del origen de los datos. No incluye integridad de los datos pues el datagrama IPv6 no es encriptado. MD5 es el algoritmo propuesto para estas funciones Todo esto ayudará a eliminar algunos ataques comunes como IP Spoofing y Host Masquerade Nota: Es importante evaluar las restricciones de exportaciones de tecnología Cabeceras de Encriptación (RFC 2406) Seguridad IPv6 Brinda integridad y confidencialidad a los datagramas IPv6. Utiliza el algoritmo DES Encripta el encabezado de nivel de transporte y los datos Puede encriptarse el datagrama IPv6 completo de ser necesario Modo Transporte No Encriptado Encriptado Encabezado IPv6 Encabezado IPv6 Modo Tunel No Encriptado Encabezado de extensión Encabezado de extensión Encabezado ESP Encabezado ESP Encabezado IPv6 Encabezado de transporte y los datos Encriptado Encabezado de extensión Encabezado de transporte y los datos Encabezados de encapsulamiento Paquete Original
os IPv6 0 - uncharacterized traffic 1 - filler traffic such as netnews 2 - unattended data transfer such as e- mail 3 - reserved 4 - attended bulk transfer such as FTP 5 - reserved 6 - interactive traffic such as telnet 7 - internet control traffic such as SNMP 8-15 - para aplicaciones de usuario Version Traffic Class Payload Length Next Header Flow Label Source Address Hop Limit Destination Address RFC 2474 Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) inthe IPv4 and IPv6 Headers Otras predicciones Adopción masiva de IPv6 en las principales áreas en Tecnologías de la Información (2005-2010) 1996-2001 1 2002 2 3 4 1 2003 2 3 4 1 2004 2 3 4 1 2005 2 3 4 1 2006 2 3 4 2007-2010 Adopción Inicial Portar Aplicacíones (Duración 3+ años ) Adopción por los ISP (Duración 3+ años ) Adopción por parte de los consumidores (Duración 5+ años) Adopción Empresarial (Duración 3+ años ) Asia (Japón y Korea) China Europa Norteamérica
Ubicación de prefijos IPv6 (::/32) [30/11/05] RIPE-NCC (49,2%) APNIC (30,45%) LACNIC (3,3%) ARIN (17%) Fuente: Estadísticas RIPE-NCC [http://www.ripe.net/rs /ipv6/stats /index.html] El año 2008 puede ser el año decisivo para IPv6: -Windows Vista (noviembre 2006) Nuevas predicciones -Olimpiada Digital (Beijing, 2008) -Transición obligatoria para todas las agencias federales norteamericanas (junio 2008) Fuente: Memorandum for the Chief Information Officers. M-05-22, Office of E-Government and Information Technology. [2 de agosto 2005]
El año 2008 puede ser el año decisivo para IPv6: -Internet cada vez incluye más aplicaciones P2P -Google IPv6 [2001:4860::/32] {13 abril 2005} -Yahoo! IPv6 [2001:49a8::/32] {27 octubre 2005} Nuevas predicciones -Aumento de la movilidad en la red (Wi-Fi, Wi-MAX, Wireless USB, Bluetooth, etc) -VoIP como impulsor del mercado. Se estima que para el 2008 el 50% del tráfico telefónico internacional se base en VoIP Fuente: VoIP and Regulation. ITU [2005] -Crecimiento de las redes de Banda ancha (xdsl, DVB, etc) -+150 millones de usuarios (2005) y se espera unos 400 millones (2009) -+100 millones de usuarios DSL (2005), potencial +1 billón de usuarios -83 millones de suscriptores de servicios de cable de banda ancha (2009) Fuente: IMS Research -Aceptación y desarrollo de otras alternativas de conectividad (PLC) Transición a IPv6 Los aspectos fundamentales a considerar para la transición: -Economía -Infraestructura -Hardware -Sistemas Operativos -Aplicaciones y Servicios -Recursos Humanos Fuente: IPv6 An Internet Evolution. (Chown, Doyle, Ladid, et al) [2002] IPv6 and Broadband. IPv6 Cluster. 2005
Tecnicas de Transición a IPv6 IPv6 sobre redes IPv4 (Túneles) IPv6 sobre enlaces dedicados IPv6 sobre backbones MPLS IPV6 usando backbones de doble pila (dual-stack) Traslación de Protocolos Túneles IPv6 IPv6 Header IPv6 Data IPv6 Header IPv6 Data Red IPv6 IPv6 Host Dual-stack Router IPv4 Red IPv6 IPv6 Host Dual-stack Router IPv4 Header IPv6 Header IPv6 Data RFC 2893, Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers
Transición a IPv6 Técnicas de Túneles Túneles Manuales IPv6 over IPv4 Generic Routing Encapsulation (GRE) Tunnel Broker Túneles automáticos 6to4 ISATAP Túneles 6over4 DSTM Teredo Túnel BGP Transición a IPv6 Mecanismos de Traslación de Protocolos Network Address Translation-Protocol Translation (NAT- PT) (RFC 2766) Transport Relay Translator (TCP-UDP Relay) (RFC 3142) Bump-in-the-Stack (BIS) (RFC 2767) Dual Stack Transition Mechanism (DSTM) (Internet Draft draft-ietf-ngtrans-dstm-07.txt) SOCKS-Based Gateway (RFC 3089)
Dual Stack Host/Router Aplicación TCP4/UDP4 TCP6/UDP6 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 Nivel Nivel de de Acceso a la la red red Fuerzas involucradas en la Transición a IPv6 Fórum IPv6 IETF Organos de coordinación en Internet (IANA, ISOC, ICANN, IAB) Fuerzas de Tareas IPv6 Registros Regionales Gobiernos
Fuerzas de Tareas IPv6 2003 Cronología de actividades IPv6 en Cuba 2004 Creación del Grupo IPv6 Cuba Creación del portal IPv6 Cuba Primera presentación sobre IPv6 en ONI -Se conoce internacionalmente de la existencia del Grupo IPv6 Cuba (LACNIC VI) -Conferencia a Dtores. Informática OACE -IPv6 en Informática 2004 -Creación de listas de discusión IPv6 -Registro del grupo en mapa mundial de Fuerzas de Tarea -Creación del dominio www.cu.ipv6tf.org -Conferecia IPv6 a Administradores del Polo Científico (ICID) -Conferencia Evento Científico ISCTN 11 12 01 02 03 04 05 Conf. IPv6 en Consejo de Informática MIC 06 07 08 09 10 11 12 18
2004 2005 Cronología de actividades IPv6 en Cuba Taller IPv6 en I Convención CITMATEL 2004 CITMATEL obtiene el bloque 2001:1340::/32 -Presentación del grupo IPv6 en LACNIC VIII/3a Reunión de IPv6 TF de América Latina y El Caribe -E-Net obtiene el bloque 2001:1358::/32 -Taller IPv6 en Evento Infoclub 05 -Evento IPv6 Tour Cuba 2005 -Establecimiento de Conectividad internacional IPv6 NAP-CUBA obtiene el bloque 2001:13c8::/32 -Acuerdo de trabajo Dirección de Regulaciones y Normas del MIC/Grupo IPv6 -IPv6 en II Convención CITMATEL 2005 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 Transición a IPv6. Organización en Cuba Algunas actividades importantes a considerar son: El Ministerio de Informática y Comunicaciones, tiene que desempeñar su papel rector garantizando la transición armónica y gradual a IPv6 y fomentando el desarrollo asociado al tema en todos los sectores de la sociedad cubana. Elaboración de regulaciones acerca de la importación de tecnologías de redes y software. Elaborar regulaciones y/o recomendaciones relativas a las inversiones (de gran alcance) en infraestructura y servicios en el área de Tecnologías de la Información. Elaborar recomendaciones a los productores de software y hardware con carácter exportable. Realización de inventarios de recursos involucrados en proceso de transición a IPv6 en todos los organismos nacionales y redes. Estimular la creación de grupos de trabajo IPv6 en todos los organismos nacionales y redes. Fomentar actividades de superación relacionadas con IPv6. Elaboración de proyecto del Plan Nacional de Transición a IPv6 Desarrollo de una estrategia de transición a IPv6.
Modelo de despliegue IPv6 Primer Año 1 2 3 4 Segundo Año 1 2 3 4 Tercer Año 1 2 3 4 Cuarto Año 1 2 3 4 Definición del caso de negocio Financiamiento Obtención de direcciones Período de prueba Entrenamiento Contratación Despliegue IPv6 en proyectos de producción Fuente: IPv6 and Broadband. IPv6 Cluster. 2005 Consideraciones acerca de la Estrategia de Transición a IPv6 en Cuba Fase I Fase II Estudio Fundamentos Teóricos Revisión de Experiencias Prueba Bancos de prueba Experiencias Piloto
Consideraciones acerca de la Estrategia de Transición a IPv6 en Cuba Bancos de Prueba Coordinación Nacional Papel fundamental de la comunidad académica Plataformas abiertas de formación y divulgación de conocimiento Algunas de las principales áreas de trabajo Configuración Rendimiento Direccionamiento Interoperabilidad Aplicaciones Evaluación de Equipamiento y tecnologías Gestión Publicación de los resultados Diseño y validación de estrategias de transición Financiamiento gubernamental y empresarial Participación en proyectos internacionales Colaboración con diferentes organizaciones Consideraciones acerca de la Estrategia de Transición a IPv6 en Cuba Experiencias Piloto Concebidas a partir de proyectos de investigación y prueba Coordinación Nacional Participación de ISPs, ASPs, Operadores de Telecomunicaciones, empresas, sector académico, etc. Redes de prueba (servicios pre-comerciales y promocionales) Vital participación de fabricantes y distribuidores autorizados de tecnologías (evaluación de las estrategias de los principales fabricantes) Satisfacer las necesidades emergentes del mercado IPv6 nacional Fomentar la existencia de un mercado IPv6 nacional Concreción de políticas de migración Financiamiento gubernamental y empresarial Participación en proyectos internacionales Colaboración con diferentes organizaciones
Consideraciones acerca de la Estrategia de Transición a IPv6 en Cuba Algunos proyectos de investigación y prueba a desarrollar: - Espejos de sitios sobre IPv6 - DNS IPv6 (portabilidad de zonas y creación de infraestructuras nacionales para DNS de primer y segundo nivel) - Despliegue de una red nacional con IPv6 - Enrutamiento multiprotocolo (IPv4/IPv6) - Metodología de análisis para portar códigos a IPv6 - Desarrollo de aplicaciones IPv4/IPv6 - Desarrollo de aplicaciones IPv6 nativas - Nuevos paradigmas de seguridad - Gestión de redes IPv6 - Gestión de tráfico - Integración de infraestructuras fijo-móvil sobre IPv6 - Nuevas aplicaciones Conclusiones Lo más importante no es si las direcciones IPv4 se terminan antes o después, sino que IPv6 es una puerta a la innovación, a la integración de servicios y tecnologías, de manera que contribuya al desarrollo de nuestra sociedad IPv4 e IPv6 coexistirán por un buen tiempo Adoptar IPv6 no es sinónimo llevar lo que hoy existe con IPv4 al nuevo protocolo Internet está evolucionando hacia una red móvil con gran utilización del modelo Peer to Peer Estamos ante una oportunidad única de participar (ventajosamente) en un cambio tecnológico mundial Todo el que aspire a tener buenas opciones en el mercado laboral en la próxima década, tiene que asumir desde ahora IPv6
Portal IPv6 Cuba [http://www.cu.ipv6tf.org] Bibliografía IPv6 and Broadband. IPv6 Cluster. [2005] IPv6 An Internet Evolution. (Chown, Doyle, Ladid, et al) [2002] Memorandum for the Chief Information Officers. M-05-22, Office of E- Government and Information Technology. [2 de agosto 2005] A Pragmatic Report on IPv4 Address Space Consumption. Tony Hain (Cisco Systems) [Internet Protocol Journal, volumen 8, número 3. Septiembre 2005] Estadísticas RIPE-NCC http://www.ripe.net/rs/ipv6/stats/index.html Introduction to Windows Peer-to-Peer Networking. Microsoft Corp. (actualizado 15 de noviembre 2005) [Microsoft Technet OnLine] LACNIC [http://lacnic.net] IPv6 Forum [http://www.ipv6forum.org] ITU [http://www.itu.int]