| Artículos | 01 MAR 2001

El protocolo IPv6 (I)

Tags: Histórico
Nueva estructura de direcciones en Internet
Ramón J. Millán.
Como ya es habitual en informática, las previsiones iniciales, esta vez en cuanto a espacio de direccionamiento IP, se han visto desbordadas, y es necesario un nuevo sistema que permita conectar un mayor número de máquinas. La solución es IPv6.

Internet es un conglomerado internacional de redes de ordenadores, enlazados por un conjunto común de protocolos técnicos, conocidos por protocolos TCP/IP, los cuales hacen posible para los usuarios de estas redes de topologías y medios de transmisión muy diferentes, comunicarse y usar los servicios que cualquiera de ellas ofrezca.
Dentro de la pila de protocolos TCP/IP, la capa de red o capa Internet es la responsable de la comunicación de una máquina a otra, gestionando el movimiento de paquetes procedentes de la capa de transporte, a través de la red. Los protocolos más importantes dentro de esta capa son: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol) e IGMP (Internet Group Management Protocol).
El protocolo IP define los mecanismos de la distribución de paquetes no fiable y sin conexión en redes heterogéneas. Por lo tanto, se pueden producir pérdidas, duplicaciones y desórdenes de los datagramas, que tendrán que ser tratados en los niveles superiores. Entre las funciones más importantes de IP están encapsular el paquete procedente de niveles superiores en un datagrama y encaminar dichos datagramas.
La versión actual de IP es la 4, y se conoce por IPv4. El estándar IPv4 está recogido en la RFC 791, que como el resto de RFC (Request For Comments) puede encontrarse en el Sitio Web de IETF (Internet Engineering Task Force), www.ietf.org.
La siguiente generación del protocolo Internet surgió en el seno de IETF en el año 1994, principalmente por la falta de direcciones de IP que predecía un cuello de botella insalvable al crecimiento de la red Internet. El documento final que recoge el estándar IPv6 fue publicado en la RFC 1883 en el año 1996 y las últimas revisiones, principalmente en su cabecera, han tenido lugar durante el año 2000. El nombre formal de este protocolo es IPv6.
La versión IPv6 puede ser instalada como una actualización de software en los dispositivos de red de Internet e interoperar con la versión actual IPv4. IPv6 está diseñado especialmente para redes de alto rendimiento, como por ejemplo las redes ATM, pero manteniendo la eficiencia en redes de bajo ancho de banda, como por ejemplo en redes inalámbricas. Además, ofrece una plataforma para la nueva funcionalidad de Internet que será necesaria en un futuro inmediato.
La necesidad de migrar a IPv6 está originada por las nuevas tendencias en el mundo actual de las telecomunicaciones, que podemos resumir en:
• La creciente movilidad de los usuarios de Internet, que desean acceder a los mismos servicios en cualquier momento y desde cualquier lugar.
• Las redes domésticas con avanzados sistemas de televigilancia, control, y seguridad.
• La convergencia de voz, vídeo y datos, en infraestructuras basadas en IP.

Limitaciones de IPv4
Son muchas las cuestiones que debían ser consideradas en el diseño de IPv6. Por ejemplo, el nuevo protocolo debía ser capaz de soportar grandes redes y ofrecer un sencillo y rápido mecanismo de migración para la base de sistemas IPv4 instalados. En efecto, uno de los problemas de IPv4 es la gran dimensión de las tablas de encaminamiento en la red troncal de Internet, que la hace ineficaz y perjudica considerablemente los tiempos de respuesta. En IPv6 el encaminamiento en la red troncal es más eficiente, debido a una jerarquía de direccionamiento basada en la agregación, y a que la fragmentación y defragmentación de los paquetes se realiza de extremo a extremo.
Sin embargo, la principal razón que originó la necesidad de IPv6 fue la evidente falta de direcciones, derivada del crecimiento de la red Internet, con ritmos superiores al 100 % anual. El límite en el espacio de direcciones fue agravado además por la falta de coordinación en la delegación de direcciones durante los años 80, dejando incluso grandes espacios discontinuos. En IPv6 el espacio de direcciones se incrementa de 32 a 128 bits, soportando más niveles de jerarquías de direccionamiento, un mayor número de nodos direccionables, y la autoconfiguración de las direcciones. Se mejora, además, el direccionamiento multicast, y se define el direccionamiento anycast.
No obstante, la falta de direcciones no es igual en todos los puntos de la red. Por ejemplo, es casi inapreciable por el momento en Norteamérica, mientras que en zonas como en Europa y Asia, la situación es crítica. Además, este problema es creciente, debido principalmente al tremendo desarrollo de la telefonía móvil celular y la inminente aparición comercial de la tercera generación de comunicaciones móviles o UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Los móviles se convertirán en dispositivos siempre conectados a Internet y será necesario asignarles una dirección IP fija y única. El mismo Foro UMTS prevé unas necesidades de 20 millardos (20.000.000.000) de direcciones IP para los dispositivos de los usuarios y de 3.200.000 para los dispositivos de red, en el año 2005.
La solución adoptada por los proveedores de servicios Internet para solventar los problemas de direcciones IP ha sido proporcionar a sus clientes direcciones IP privadas, es decir, no reconocidas en Internet, mediante mecanismos de traslación de direcciones o NAT (Network Address Translation). Es decir, se usa una sola dirección IP pública para toda una red privada. No obstante, este mecanismo no puede utilizarse en los terminales móviles y, además, muchas aplicaciones son incapaces de ser utilizadas mediante este tipo de direcciones, especialmente las relacionadas con la autenticación y la seguridad de las comunicaciones.
Pero además, IPv4 presenta otros problemas o dificultades que la nueva versión soluciona o mejora. Por ejemplo, IPv4 no está preparado para soportar las nuevas aplicaciones de la red Internet como la transmisión de vídeo y audio en tiempo
real, ni mecanismos de seguridad avanzada sobre los datos transmitidos. Para reducir el tiempo de procesamiento de los paquetes, se ha simplificado el formato de la cabecera de IPv4 y se ha introducido el concepto de flujo, consiguiendo que los routers, además de encaminar, puedan conmutar algunos de los paquetes que procesan. Por otro lado, se ha mejorado el mecanismo de codificación de los campos optativos en la cabecera, dando una mayor flexibilidad para la introducción de nuevas opciones futuras. Finalmente, IPv6 ha mejorado las capacidades de autenticación y privacidad de los datos transmitidos. De esta forma, en IPv6 una cabecera de autenticación garantiza que un paquete procede del origen que realmente se indica, mientras que en IPv4 el paquete podría venir de un origen distinto al indicado en la cabecera.
Como resumen, podemos afirmar que aunque el funcionamiento del protocolo IP ha sido totalmente satisfactorio, las razones que propiciaron la aparición de IPv6 han sido tres: el sorprendente crecimiento del número de direcciones IP en uso, la necesidad de transmitir aplicaciones en tiempo real y la necesidad de mecanismos de seguridad.

Características principales de IPv6
Como se ha comentado, IPv6 fue diseñado como una evolución natural de IPv4. Es decir, todo lo que funcionaba perfectamente en IPv4 se

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