Protocolos de Internet IPV4 e IPV6

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN N°2: IPV4 E IPV6
Universidad de Santiago de Chile – Departamento de Ingeniería Industrial
fragmentación y reensamblado de datagramas, si éste fuera
necesario.
Resumen: El presente documento contiene información
sobre los protocolos de Internet IPV4 e IPV6, señalando
sus características y clases, además de sus ventajas y
desventajas, para así poder establecer una diferencia entre
ellos.
2.1. Direccionamiento IP
Para poder comunicarse en una red, cada equipo debe tener
una dirección IP exclusiva, y además, para que exista una
flexibilidad en la asignación de direcciones, existen tres
formatos básicos de representación de direcciones, y dos
más que no están asignados a hosts.
1. Introducción
La dirección IP es el único identificador que diferencia un
equipo de otro en una red y ayuda a localizar dónde reside
ese equipo. Se necesita una dirección IP para cada equipo
y componente de red, como un router, que se comunique
mediante TCP/IP.
Para los ingenieros, no es fácil el tema de las redes de
comunicación entre computadoras. Para empezar, los datos
no se pueden enviar por un cable directamente, porque los
ordenadores conectados a la red no tendrían modo de saber
a cuál de ellos se dirigen o cuál es su contenido.
La dirección IP identifica la ubicación de un equipo en la
red, al igual que el número de la dirección identifica una
casa en una ciudad. Al igual que sucede con la dirección
de una casa específica, que es exclusiva pero sigue ciertas
convenciones, una dirección IP debe ser exclusiva pero
conforme a un formato estándar. Con un octeto (ocho bits
de la forma 00010111) se pueden representar los números
de 0 a 255. Por tanto las direcciones IPv4 se componen de
cuatro octetos, o 32 bits, lo cual genera los cuatro millones
y pico de direcciones antes mencionadas.
Por este motivo se inventaron los protocolos, un conjunto
de mensajes que se envían por la red junto con los datos, y
que traducidos al lenguaje humano representan el
equivalente a los saludos y notificaciones que no aportan
información, Ej. :"Hola ordenador 2", "Te envío un
archivo", "Ya lo he recibido", "Adiós". La información
sería, claro está, el archivo.
En la década de los 70´se creó el protocolo general para
redes de ordenadores IPV4, y luego, por razones que
explicaremos más adelante, nació un nuevo protocolo: el
IPV6. A continuación detallaremos más sobre estos dos
protocolos y sus características.
2.2. Componentes de una dirección IP
Al igual que la dirección de una casa tiene dos partes (una
calle y un código postal), una dirección IP también está
formada por dos partes: el ID de host y el ID de red. ID de
red La primera parte de una dirección IP es el ID de red,
que identifica el segmento de red en el que está ubicado el
equipo.
2. IPV4
Es el protocolo que se encarga de la interconexión de redes
(Internet Protocol, versión 4), se ocupa de la transmisión
de bloques de datos, llamados datagramas, de origen a
destino, donde estos son hosts identificados por
direcciones de una longitud fija. También se encarga de la
Todos los equipos del mismo segmento deben tener el
mismo ID de red, al igual que las casas de una zona
determinada tienen el mismo código postal. ID de host La
segunda parte de una dirección IP es el ID de host, que
identifica un equipo, un router u otro dispositivo de un
segmento.
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El ID de cada host debe ser exclusivo en el ID de red, al
igual que la dirección de una casa es exclusiva dentro de la
zona del código postal.
El direccionamiento IP en clases se basa en la estructura de
la dirección IP y proporciona una forma sistemática de
diferenciar IDs de red de IDs de host. Existen cuatro
segmentos numéricos de una dirección IP. Una dirección
IP puede estar representada como w, x, y, z, siendo w, x, y
y z números con valores que oscilan entre 0 y 255.
Dependiendo del valor del primer número, w en la
representación numérica, las direcciones IP se clasifican en
cinco clases de direcciones como se muestra en la
siguiente tabla:
Es importante observar que al igual que dos zonas de
código postal distinto pueden tener direcciones iguales,
dos equipos con diferentes IDs de red pueden tener el
mismo ID de host. Sin embargo, la combinación del ID de
red y el ID de host debe ser exclusivo para todos los
equipos que se comuniquen entre sí.
2.3 Clases de dirección IP
Tabla 1. Clases de direcciones IP
Las clases de direcciones se utilizan para asignar IDs de
red a organizaciones para que los equipos de sus redes
puedan comunicarse en Internet, también se utilizan para
definir el punto de división entre el ID de red y el ID de
host.
Clase A
Las direcciones de clase A se asignan a redes con un
número muy grande de hosts. Esta clase permite 126 redes,
utilizando el primer número para el ID de red. Los tres
números restantes se utilizan para el ID de host,
permitiendo 16.777.214 hosts por red.
Clase de
dirección
IP
Dirección
IP
ID de red
Valores
de w
A
wxyz
w.0.0.0
1-126
B
wxyz
w.x.0.0
128-191
C
wxyz
w.x.y.0
192-223
D
wxyz
No
disponible
224-239
E
wxyz
No
disponible
240-255
Clase B
Nota: El ID de red 127.0.0.0 está reservado para pruebas de
conectividad.
Las direcciones de clase B se asignan a redes de tamaño
mediano a grande. Esta clase permite 16.384 redes,
utilizando los dos primeros números para el ID de red. Los
dos números restantes se utilizan para el ID de host,
permitiendo 65.534 hosts por red.
2.4. Subdivisión de una red
Clase C
Podemos ampliar una red utilizando dispositivos físicos,
como routers y puentes, para añadir segmentos de red.
También podemos utilizar dispositivos físicos para dividir
una red en segmentos más pequeños para incrementar la
eficacia de la red.
Las direcciones de clase C se utilizan para redes de área
local
(LANs)
pequeñas.
Esta
clase
permite
aproximadamente 2.097.152 redes utilizando los tres
primeros números para el ID de red. El número restante se
utiliza para el ID de host, permitiendo 254 hosts por red.
Los segmentos de red separados por routers se denominan
subredes. Cuando creamos subredes, debemos dividir el ID
de red para los hosts de las subredes. La división del ID de
red utilizado para comunicarse en Internet en IDs de red
más pequeños (en función del número de direcciones IP
identificadas) para una subred se denomina subdivisión de
una red.
Clases D y E
Las clases D y E no se asignan a hosts. Las direcciones de
clase D se utilizan para la multidifusión, y las direcciones
de clase E se reservan para uso futuro.
2.3.1. Determinación de la clase de dirección
2
Para identificar el nuevo ID de red de cada subred,
debemos utilizar una máscara de subred para especificar
qué parte de la dirección IP va a ser utilizada por el nuevo
ID de red de la subred. Podemos localizar un host en una
red analizado su ID de red.
En el método de clases, cada clase de dirección tiene una
máscara de subred predeterminada. La siguiente tabla lista
las máscaras de subred predeterminadas para cada clase de
dirección.
Tabla2. Clases de direcciones IP de subredes
Los IDs de red coincidentes muestran qué hosts se
encuentran en la misma subred. Si los IDs de red no son
los mismos, sabremos que están en distintas subredes y
que necesitaremos un router para establecer comunicación
entre ellos.
2.5. Máscaras de subred
En el método de direccionamiento en clases, el número de
redes y hosts disponibles para una clase de dirección
específica está predeterminado. En consecuencia, una
organización que tenga asignado un ID de red tiene un
único ID de red fijo y un número de hosts específico
determinado por la clase de dirección a la que pertenezca
la dirección IP.
Clase de
dirección
IP
Dirección
IP
Máscara de
subred
ID de
red
ID
de
host
A
wxyz
255.0.0.0
w.0.0.0
xyz
B
wxyz
255.255.0.0
w.x.0.0
xy
C
wxyz
255.255.255.0
w.x.y.0
z
2.6. DHCP
(Dynamic Host Configuration Protocol) es un protocolo de
red que permite a los nodos de una red IP obtener sus
parámetros de configuración automáticamente. Se trata de
un protocolo de tipo cliente/servidor en el que
generalmente un servidor posee una lista de direcciones IP
dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas
van estando libres, sabiendo en todo momento quién ha
estado en posesión de esa IP, cuánto tiempo la ha tenido y
a quién se la ha asignado después.
Con el ID de red único, la organización sólo puede tener
una red conectándose a su número asignado de hosts. Si el
número de hosts es grande, la red única no podrá funcionar
eficazmente. Para solucionar este problema, se introdujo el
concepto de subredes.
Las subredes permiten que un único ID de red de una clase
se divida en IDs de red de menor tamaño (definido por el
número de direcciones IP identificadas). Con el uso de
estos múltiples IDs de red de menor tamaño, la red puede
segmentarse en subredes, cada una con un ID de red
distinto, también denominado ID de subred.
Provee los parámetros de configuración a las
computadoras conectadas a la red informática con la pila
de protocolos TCP/IP (Máscara de red, puerta de enlace y
otros) y también incluyen mecanismos de asignación de
direcciones IP.
Para dividir un ID de red, utilizamos una máscara de
subred. Una máscara de subred es una pantalla que
diferencia el ID de red de un ID de host en una dirección
IP pero no está restringido por las mismas normas que el
método de clases anterior. Una máscara de subred está
formada por un conjunto de cuatro números, similar a una
dirección IP. El valor de estos números oscila entre 0 y
255.
Sin DHCP, cada dirección IP debe configurarse
manualmente en cada computadora y, si la computadora se
mueve a otra subred, se debe configurar otra dirección IP
diferente. El DHCP le permite al administrador supervisar
y distribuir de forma centralizada las direcciones IP
necesarias y, automáticamente, asignar y enviar una nueva
IP si fuera el caso en la computadora es conectada en un
lugar diferente de la red.
En el método de clases, cada uno de los cuatro números
sólo puede asumir el valor máximo 255 o el valor mínimo
0. Los cuatro números están organizados como valores
máximos contiguos seguidos de valores mínimos
contiguos. Los valores máximos representan el ID de red y
los valores mínimos representan el ID de host.
El protocolo DHCP incluye tres métodos de asignación de
direcciones IP:
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Asignación manual o estática: Asigna una dirección IP a
una máquina determinada. Se suele utilizar cuando se
quiere controlar la asignación de dirección IP a cada
cliente, y evitar, también, que se conecten clientes no
identificados.
Force) creó un grupo de trabajo de IPv6 para crear los
estándares que se requieran y permitir la transición de IPv4
a IPv6.
Asignación automática: Asigna una dirección IP de forma
permanente a una máquina clienta la primera vez que hace
la solicitud al servidor DHCP y hasta que el cliente la
libera. Se suele utilizar cuando el número de clientes no
varía demasiado.
La característica que distingue a IPv6 es un mayor espacio
de dirección comparado con IPv4. Asimismo, IPv6 mejora
la capacidad en Internet en numerosos aspectos, los cuales
son:
3.2. Características Principales
Direcciones ampliadas: El tamaño de direcciones IP pasa
de 32 bits en IPv4 a 128 bits en IPv6, para permitir más
niveles en la jerarquía de direcciones.
Asignación dinámica: el único método que permite la
reutilización dinámica de las direcciones IP. El
administrador de la red determina un rango de direcciones
IP y cada computadora conectada a la red está configurada
para solicitar su dirección IP al servidor cuando la tarjeta
de interfaz de red se inicializa. El procedimiento usa un
concepto muy simple en un intervalo de tiempo
controlable. Esto facilita la instalación de nuevas máquinas
clientes a la red.
Configuración automática de direcciones y descubrimiento
de vecinos: El protocolo ND (Neighbor Discovery,
descubrimiento de vecinos) de IPv6 facilita la
configuración automática de direcciones IPv6. La
configuración automática consiste en la capacidad de un
host de IPv6 de generar automáticamente sus propias
direcciones IPv6, cosa que facilita la administración de
direcciones y supone un ahorro de tiempo.
Simplificación del formato del encabezado; El formato del
encabezado de IPv6 prescinde o convierte en opcionales
determinados campos de encabezado de IPv4. Pese al
mayor tamaño de las direcciones, este cambio hace que el
encabezado de IPv6 consuma el mínimo ancho de banda
posible. Aunque las direcciones IPv6 son cuatro veces
mayores que las direcciones IPv4, el encabezado de IPv6
sólo tiene el doble de tamaño que el encabezado de IPv4.
3. IPV6
El protocolo IPv6 es una nueva versión de IP (versión 6)
diseñada para reemplazar a la versión 4 (IPv4),
actualmente en uso.
3.1. ¿Por qué surge?
Los diseñadores de Internet jamás se imaginaron el
crecimiento explosivo del número de nodos conectados a
la supercarretera de la información; así que decidieron que
las direcciones IP contendrían 32 bits, permitiendo 4 mil
millones de direcciones, parecerán muchas, pero no es ni
siquiera la población total mundial.
A principios de los noventas, con la apertura comercial del
Internet, la revolución de las computadoras personales, las
redes de área local (LANs), el World Wide Web (www) y
sumado a la pésima repartición de las IPs demostraron
claramente que los 4 mil millones de direcciones no serian
suficientes. Hoy en día muchas personas quieren conectar
toda clase de dispositivos a Internet (ej. refrigeradores,
hornos de microondas, dispositivos inalámbricos, etc.).
Este crecimiento explosivo de dispositivos que requieren
estar conectados a la red requerirá de un nuevo esquema de
direccionamiento para mantenerlos en operación, y ahí es
donde surge la idea de crear una nueva versión de IP, la
versión 6, por lo que la IETF (Internet Engineering Task
Más posibilidades en las opciones de encabezado de IP:
Los cambios en la forma de codificar las opciones de
encabezado de IP permiten un reenvío más eficaz.
Asimismo, las opciones de IPv6 presentan unos límites de
longitud menos estrictos. Los cambios aportan una mayor
flexibilidad a la hora de incorporar opciones nuevas en el
futuro.
Jumbogramas: El IPV4 posee limites de paquetes de 64KB
de carga útil, por tanto, el IPV6 tiene un soporte opcional
para los paquetes a través de este límite, denominado
jumbogramas, que pueden ser tan grandes como 4 GB.
3.3. Direccionamiento
Las direcciones IPv6 son de 128 bits; esto corresponde a
32 dígitos hexadecimales.
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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.
Representación automática de direcciones IPv4 sobre
IPv6: nos permite que los nodos que sólo soportan IPv4
puedan seguir trabajando en redes IPv6. Se denominan
"direcciones IPv6 mapeadas desde IPv4". Se indican como
::FFFF:, por ejemplo ::FFFF:156.55.43.3.
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.
3.4. Diferencias con IPV4
Escalabilidad: IPv6 tiene direcciones de 128 bits frente a
las direcciones de 32 bits de IPv4. Por tanto el número de
direcciones IP disponibles se multiplica por 7,9 * 1028.
IPv6
nos
ofrece
un
espacio
de
2128
x
(340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456).
Se estima que si se repartiesen en toda la superficie de la
Tierra habría 6,67x1023 IPs por m².
3.3.1 Clasificación de direcciones IPV6
Las direcciones en IPv6 son identificadores de 128 bits
para un interface o conjunto de interfaces, y existen 3 tipos
de direcciones IPv6:
Unicast.: Identificador para un solo interfaz. Un paquete
IPv6 con una dirección destino unicast es encaminado a un
único interfaz, especificado por la dirección.
Seguridad: IPv6 incluye seguridad (IPsec, Internet
Protocol security) en sus especificaciones como es la
encriptación de la información y la autentificación del
remitente de dicha información. En IPV4 también está este
protocolo, aunque su uso es opcional.
Anycast.: Identificador para un conjunto de interfaces. Un
paquete IPv6 con una dirección destino anycast es
encaminado a uno y sólo uno de los interfaces
identificados por la dirección. El paquete será encaminado
al interfaz más cercano, de acuerdo con las técnicas de
medida de distancia de las estrategias de enrutamiento.
Aplicaciones en tiempo real: Para dar mejor soporte a
tráfico en tiempo real (i.e. videoconferencia), IPv6 incluye
etiquetado de flujos en sus especificaciones. Con este
mecanismo los encaminadores o routers pueden reconocer
a qué flujo extremo a extremo pertenecen los paquetes que
se transmiten.
Multicast: Identificador para un conjunto de interfaces. Un
paquete IPv6 con una dirección destino multicast es
encaminado a todos y cada uno de los interfaces
identificados por la dirección.
Plug and Play: IPv6 incluye en su estándar el mecanismo
"plug and play", lo cual facilita a los usuarios la conexión
de sus equipos a la red. La configuración se realiza
automáticamente.
3.3.2. Direcciones especiales
Movilidad: IPv6 incluye mecanismos de movilidad más
eficientes y robustos.
Las direcciones especiales son las siguientes:
Especificaciones más claras y optimizadas: IPv6 seguirá
las buenas prácticas de IPv4 y elimina las características
no utilizadas u obsoletas de IPv4, con lo que se consigue
una optimización del protocolo de Internet. La idea es
quedarse con lo bueno y eliminar lo malo del protocolo
actual.
Dirección virtual de auto-retorno ó loopback. Esta
dirección se especifica en IPv4 con la dirección 127.0.0.1.
En IPv6 esta dirección se representa como ::1.
Dirección no especificada (::). Nunca debe ser asignada a
ningún nodo, ya que se emplea para indicar la ausencia de
dirección.
Direccionamiento y encaminado: IPv6 mejora la jerarquía
de direccionamiento y encaminamiento.
Túneles dinámicos/automáticos de IPv6 sobre IPv4. Se
denominan direcciones IPv6 compatibles con IPv4, y
permiten la retransmisión de tráfico IPv6 sobre redes IPv4,
de forma transparente. Se indican como ::, por
ejemplo ::156.55.23.5.
Extensibilidad: IPv6 ha sido diseñado para ser extensible y
ofrece soporte optimizado para nuevas opciones y
extensiones.
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aplicaciones, que quedan relegadas a su uso en Intranets,
dado que muchos protocolos son incapaces de atravesar los
dispositivos NAT, como por ejemplo, las aplicaciones
multimedia (videoconferencia, telefonía por Internet).
4. Conclusión
Al realizar este trabajo aprendí sobre los dos protocolos
que se usan en la actualidad, sus ventajas y desventajas y
el porqué se necesita el cambio de IPV4 a IPV6.
Como esta solución es un “parche” que no sirve de forma
indefinida, es necesario que se produzca el cambio de
protocolos, y con esto las empresas y los usuarios de
Internet podremos navegar con una mayor flexibilidad y
seguridad por la red.
Actualmente, la solución empleada al problema de
direcciones en IPV4, son los mecanismos NAT (network
address
translation).
Este
mecanismo
consiste,
básicamente y a grandes rasgos, en usar una única
dirección IPv4 para que una red completa pueda acceder a
Internet.
5. Bibliografía
Páginas web:
http://es.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Host_Configuration_Proto
col
http://www.monografias.com/trabajos22/diccionarioinformatico/diccionario-informatico.shtml
http://www.monografias.com/trabajos22/diccionarioinformatico/diccionario-informatico.shtml
http://www.monografias.com/trabajos30/direccionamientoip/direccionamiento-ip.shtml
http://www.6sos.net/lista_faqs.php#faq6
Pero este sistema tiene una desventaja que no es menor,
NAT implica la imposibilidad práctica de muchas
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