IPv6

El Internet Protocol version 6 (IPv6) (en español: Protocolo de Internet versión 6) es una versión del protocolo Internet Protocol (IP), definida en el RFC 2460 y diseñada para reemplazar a Internet Protocol version 4 (IPv4) RFC 791, que actualmente está implementado en la gran mayoría de dispositivos que acceden a Internet.

Diseñado por Steve Deering de Xerox PARC y Craig Mudge, IPv6 está destinado a sustituir a IPv4, cuyo límite en el número de direcciones de red admisibles está empezando a restringir el crecimiento de Internet y su uso, especialmente en China, India, y otros países asiáticos densamente poblados. El nuevo estándar mejorará el servicio globalmente; por ejemplo, proporcionará a futuras celdas telefónicas y dispositivos móviles sus direcciones propias y permanentes.

A principios de 2010, quedaban menos del 10% de IPs sin asignar.1 En la semana del 3 de febrero del 2011, la IANA (Agencia Internacional de Asignación de Números de Internet, por sus siglas en inglés) entregó el último bloque de direcciones disponibles (33 millones) a la organización encargada de asignar IPs en Asia, un mercado que está en auge y no tardará en consumirlas todas.

IPv4 posibilita 4.294.967.296 (232) direcciones de red diferentes, un número inadecuado para dar una dirección a cada persona del planeta, y mucho menos a cada vehículo, teléfono, PDA, etcétera. En cambio, IPv6 admite 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 (2128 o 340 sextillones de direcciones) —cerca de 6,7 × 1017 (670 mil billones) de direcciones por cada milímetro cuadrado de la superficie de La Tierra.

Otra vía para la popularización del protocolo es la adopción de este por parte de instituciones. El gobierno de los Estados Unidos ordenó el despliegue de IPv6 por todas sus agencias federales en el año 20082

Cambios y nuevas características

En muchos aspectos, IPv6 es una extensión conservadora de IPv4. La mayoría de los protocolos de transporte -y aplicación- necesitan pocos o ningún cambio para operar sobre IPv6; las excepciones son los protocolos de aplicación que integran direcciones de capa de red, como FTP o NTPv3, NTPv4.

IPv6 especifica un nuevo formato de paquete, diseñado para minimizar el procesamiento del encabezado de paquetes. Debido a que las cabeceras de los paquetes IPv4 e IPv6 son significativamente distintas, los dos protocolos no son interoperables.

Algunos de los cambios de IPv4 a IPv6 más relevantes son:

Capacidad extendida de direccionamiento

Una ilustración de una dirección IP (versión 6), en hexadecimal y binario.

El interés de los diseñadores era que direcciones más largas permiten una entrega jerárquica, sistemática y en definitiva mejor de las direcciones y una eficiente agregación de rutas. Con IPv4, se desplegaron complejas técnicas de Classless Interdomain Routing (CIDR) para utilizar de mejor manera el pequeño espacio de direcciones. El esfuerzo requerido para reasignar la numeración de una red existente con prefijos de rutas distintos es muy grande, como se discute en RFC 2071 y RFC 2072. Sin embargo, con IPv6, cambiando el prefijo anunciado por unos pocos routers es posible en principio reasignar la numeración de toda la red, ya que los identificadores de nodos (los 64 bits menos significativos de la dirección) pueden ser auto-configurados independientemente por un nodo.

El tamaño de una subred en IPv6 es de 264 (máscara de subred de 64-bit), el cuadrado del tamaño de la Internet IPv4 entera. Así, las tasas de utilización del espacio de direcciones será probablemente menor en IPv6, pero la administración de las redes y el ruteo serán más eficientes debido a las decisiones de diseño inherentes al mayor tamaño de las subredes y la agregación jerárquica de rutas.

Autoconfiguración de direcciones libres de estado (SLAAC)

Los nodos IPv6 pueden configurarse a sí mismos automáticamente cuando son conectados a una red ruteada en IPv6 usando los mensajes de descubrimiento de routers de ICMPv6. La primera vez que son conectados a una red, el nodo envía una solicitud de router de link-local usando multicast (router solicitación) pidiendo los parámetros de configuración; y si los routers están configurados para esto, responderán este requerimiento con un "anuncio de router" (router advertisement) que contiene los parámetros de configuración de capa de red.

Si la autoconfiguración de direcciones libres de estado no es adecuada para una aplicación, es posible utilizar Dynamic Host Configuration Protocol para IPv6 (DHCPv6) o bien los nodos pueden ser configurados en forma estática.

Los routers presentan un caso especial de requerimientos para la configuración de direcciones, ya que muchas veces son la fuente para información de autoconfiguración, como anuncios de prefijos de red y anuncios de router. La configuración sin estado para routers se logra con un protocolo especial de renumeración de routers.

Multicast

Artículo principal: Multicast.

Multicast, la habilidad de enviar un paquete único a destinos múltiples es parte de la especificación base de IPv6. Esto es diferente a IPv4, donde es opcional (aunque usualmente implementado).

IPv6 no implementa broadcast, que es la habilidad de enviar un paquete a todos los nodos del enlace conectado. El mismo efecto puede lograrse enviando un paquete al grupo de multicast de enlace-local todos los nodos (all hosts). Por lo tanto, no existe el concepto de una dirección de broadcast y así la dirección más alta de la red (la dirección de broadcast en una red IPv4) es considerada una dirección normal en IPv6.

Muchos ambientes no tienen, sin embargo, configuradas sus redes para rutear paquetes multicast, por lo que en éstas será posible hacer "multicasting" en la red local, pero no necesariamente en forma global.

El multicast IPv6 comparte protocolos y características comunes con IPv4, pero también incorpora cambios y mejoras. Incluso cuando se le asigne a una organización el más pequeño de los prefijos de ruteo global IPv6, ésta también recibe la posibilidad de usar uno de los 4.2 billones de grupos multicast IPv6 ruteables de fuente específica para asignarlos para aplicaciones multicast intra-dominio o entre-dominios (RFC 3306). En IPv4 era muy difícil para una organización conseguir incluso un único grupo multicast ruteable entre-dominios y la implementación de las soluciones entre-dominios eran anticuadas (RFC 2908). IPv6 también soporta nuevas soluciones multicast, incluyendo Embedded Rendezvous Point (RFC 3956), el que simplifica el despliegue de soluciones entre dominios.

Seguridad de Nivel de Red obligatoria

Internet Protocol Security (IPsec), el protocolo para cifrado y autenticación IP forma parte integral del protocolo base en IPv6. El soporte IPsec es obligatorio en IPv6; a diferencia de IPv4, donde es opcional (pero usualmente implementado). Sin embargo, actualmente no se está usando normalmente IPsec excepto para asegurar el tráfico entre routers de BGP IPv6.

Procesamiento simplificado en los routers

Se hicieron varias simplificaciones en la cabecera de los paquetes, así como en el proceso de reenvío de paquetes para hacer el procesamiento de los paquetes más simple y por ello más eficiente. En concreto,

El encabezado del paquete en IPv6 es más simple que el utilizado en IPv4, así los campos que son raramente utilizados han sido movidos a opciones separadas; en efecto, aunque las direcciones en IPv6 son 4 veces más largas, el encabezado IPv6 (sin opciones) es solamente el doble de largo que el encabezado IPv4 (sin opciones).

Los routers IPv6 no hacen fragmentación. Los nodos IPv6 requieren ya sea hacer descubrimiento de MTU, realizar fragmentación extremo a extremo o enviar paquetes menores al MTU mínimo de IPv6 de 1280 bytes.

El encabezado IPv6 no está protegido por una suma de comprobación (checksum); la protección de integridad se asume asegurada tanto por el checksum de capa de enlace y por un checksum de nivel superior (TCP, UDP, etc.). En efecto, los routers IPv6 no necesitan recalcular la suma de comprobación cada vez que algún campo del encabezado (como el contador de saltos o Tiempo de Vida) cambian. Esta mejora puede ser menos necesaria en routers que utilizan hardware dedicado para computar este cálculo y así pueden hacerlo a velocidad de línea (wirespeed), pero es relevante para routers por software.

El campo Tiempo de Vida de IPv4, conocido como TTL (Time To Live), pasa a llamarse Límite de saltos, reflejando el hecho de que ya no se espera que los routers computen el tiempo en segundos que tarda en atravesarlo (que en cualquier caso siempre resulta menor de 1 segundo). Se simplifica como el número de saltos entre routers que se permita realizar al paquete IPv6.

Movilidad

A diferencia de IPv4 móvil, IPv6 móvil (MIPv6) evita el ruteo triangular y por lo tanto es tan eficiente como el IPv6 normal. Los routers IPv6 pueden soportar también Movilidad de Red (NEMO, por Network Mobility) (RFC 3963), que permite que redes enteras se muevan a nuevos puntos de conexión de routers sin reasignación de numeración. Sin embargo, ni MIPv6 ni MIPv4 o NEMO son ampliamente difundidos hoy, por lo que esta ventaja es más bien teórica.

Soporte mejorado para las extensiones y opciones

Los cambios en la manera en que se codifican las opciones de la cabecera IP permiten límites menos rigurosos en la longitud de opciones, y mayor flexibilidad para introducir nuevas opciones en el futuro.

Jumbogramas

IPv4 limita los paquetes a 64 KiB de carga útil. IPv6 tiene soporte opcional para que los paquetes puedan superar este límite, los llamados jumbogramas, que pueden ser de hasta 4 GiB. El uso de jumbogramas puede mejorar mucho la eficiencia en redes de altos MTU. El uso de jumbogramas está indicado en el encabezado opcional Jumbo Payload Option.

Direccionamiento IPv6

Artículo principal: Dirección IPv6.

El cambio más grande de IPv4 a IPv6 es la longitud de las direcciones de red. Las direcciones IPv6, definidas en el RFC 2373 y RFC 2374 pero fue redefinida en abril de 2003 en la RFC 3513, son de 128 bits; esto corresponde a 32 dígitos hexadecimales, que se utilizan normalmente para escribir las direcciones IPv6, como se describe en la siguiente sección.

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 (véase combinatoria).

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.

IETF: Estándares de Internet

La coordinación y el acuerdo mundial alrededor de Internet no es una cosa fortuita. En un medio donde los intereses económicos son demasiado grandes y los oponentes son demasiado poderosos, se debe recurrir a una normatividad que permita tener un acuerdo entre todas las partes para poder tener una tecnología a escala mundial como el Internet. 

Muchos de los protocolos que controlan la actividad de Internet están definidos en documentos RFC (Request for Comment) que son creados, actualizados y mantenidos por el Internet Engineering Task Force (IETF), el brazo de desarrollo e ingeniería de protocolos de Internet. Hay varios RFCs importantes que usted encontrará útiles cuando escriba aplicaciones de internet:

Ejemplos: 

RFC1521, "MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) Parte uno: Mecanismos para Especificar y Describir el Formato de los cuerpos de los mensajes de Internet, "describe el método usado para encapsular y transportar mensaje multiparte y multiformato.

RFC1945, "Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.0," describe un mecanismo para transferencia usado para distribuir documentos de hipermedia colaborativos. 

¿Qué es el IETF?

El Internet Engineering Task Force (IETF) es una comunidad internacional abierta de diseñadores de redes, operadores, vendedores e investigadores involucrados con la evolución de la arquitectura de internet y la operación de internet.

El trabajo técnico real del IETF es hecho por grupos de trabajo,  que están organizados por tópicos en diferentes áreas (por ejemplo, enrutamiento, transporte, seguridad, etc.). Mucho del trabajo es manejado por medio de listas de mails. El IETF mantiene reuniones tres veces por año. 

Proceso de los RFC

Los RFC aparecen como propuestas y posteriormente se van depurando. Esta depuración sucede de dos formas. Una cuando un RFC nuevo hace que otro sea obsoleto, es decir, que otro lo reemplaza totalmente y solo se tienen en cuenta los contenidos del nuevo RFC . O cuando un RFC actualiza uno anterior, esto significa que los contenidos se complementan y subsisten con respecto al mismo tema. 

El status final de los RFC puede ser STANDARD, INFORMATIONAL o HISTORIC. Estos son los niveles más elevados de status. Se supone que ya sobre un estándar no hay modificaciones, pues ya se le han hecho todos los ajustes necesarios para que tome ese status. 

Lista de los RFC Mayores

Aunque hay una gran cantidad de RFC, los siguientes son los que uno debe conocer para entender muy bien la conexión a Internet.  

RFC-768 User Datagram Protocol (UDP)

RFC-791 Internet Protocol (IP)

RFC-792 Internet Control Message Protocol (ICMP) (Actualizado por RFC 951, RFC 1395, RFC 1497, RFC 1532, RFC 1542)

RFC-793 Transmission Control Protocol (TCP) 

RFC-821 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) 

RFC-822 Estándar para el formato de Mensajes de Texto de Internet ARPA (Actualizado por  RFC 1123, RFC 1138, RFC 1148, RFC 1327, RFC 2156)

RFC-826 Protocolo de Resolución de Dirección Ethernet

RFC-854 Telnet Protocol

RFC-862 Echo Protocol

RFC-894 Un estándar para la transmisión de Datagramas IP a través de redes Ethernet

RFC-904 Exterior Gateway Protocol

RFC-919 Broadcasting Internet Datagrams

RFC-922 Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets

RFC-950 Internet Standard Subnetting Procedure

RFC-951 Bootstrap Protocol (BOOTP) (Actualizado por  RFC 1395, RFC 1497, RFC 1532, RFC 1542) 

RFC-959 File Transfer Protocol (FTP) (Actualizado por RFC 2228)

RFC-966 Host Groups: A Multicast Extension to the Internet Protocol

RFC-974 Mail Routing and the Domain System

RFC-1000 The Request for Comments Reference Guide

RFC-1009 Requirements for Internet Gateways

RFC-1011 Official Internet Protocols

RFC-1012 Bibliography of Request for Comments 1 through 999

RFC-1034 Domain Names - Concepts and Facilities (Actualizado por  RFC 1101, RFC 1183, RFC 1348, RFC 1876, RFC 1982, RFC 2065, RFC 2181, RFC 2308, RFC 2535)

RFC-1035 Domain Names - Implementation (Actualizado por  RFC 1101, RFC 1183, RFC 1348, RFC 1876, RFC 1982, RFC 1995, RFC 1996, RFC 2065, RFC 2181, RFC 2136, RFC 2137, RFC 2308, RFC 2535)

RFC-1042 A Standard for the Transmission of IP Datagrams over IEEE 802 Networks

RFC-1048 BOOTP Vendor Information Extensions

RFC-1058 Routing Information Protocol (Actualizado por RFC 1388, RFC 1723)

RFC-1087 Ethics and the Internet

RFC-1101 DNS Encoding of Network Names and Other Types

RFC-1112 Host Extensions for IP Multicasting (Actualizado por  RFC 2236)

RFC-1166 Internet Numbers

RFC-1155 Structure and Identification of Management Information for TCP/IP-based internets

RFC-1156 Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based internets

RFC-1157 A Simple Network Management Protocol (SNMP)

RFC-1189 The Common Management Information Services and Protocol over TCP/IP (CMOT)

RFC-1305 Network Time Protocol (NTP)

RFC-1500 Internet Official Protocol Standards

RFC-1700 Assigned Numbers

RFC-2132 DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions.