| Artículos | 01 ENE 2004

¿Qué ha pasado con IPv6?

Ramón J. Millán.
Durante los años del boom de las telecomunicaciones no se paraba de hablar de las excelencias de dos tecnologías que revolucionarían el mundo de la telefonía móvil y de Internet, UMTS e IPv6, respectivamente. Sabemos que la primera, tras muchos retrasos, por fin empezará a despegar, pero ¿qué ha pasado con IPv6? ¿Es realmente necesario?

El funcionamiento de IPv4, la versión actual del protocolo IP, ha sido totalmente satisfactorio, pero las nuevas tendencias del mundo de las telecomunicaciones pusieron de manifiesto nuevas necesidades que no eran cubiertas por esta versión, como la conexión de un mayor número de dispositivos, la convergencia de todo tipo de tráfico en la misma red y la seguridad de las comunicaciones. Por el momento, la introducción de nuevos protocolos en torno a IP ha permitido ir superando estas limitaciones, pero sólo temporalmente o de forma parcial. El despliegue de la nueva versión de IP, IPv6, no puede continuar demorándose más, pues la aplicación actual del protocolo IPv4 podría limitar a medio plazo el despliegue completo de los servicios de la tercera generación de móviles, de las redes domóticas y de las redes de computación distribuida.

Mayor número de direcciones
La razón principal que originó la necesidad de IPv6 fue la evidencia de falta de direcciones, derivada del vertiginoso crecimiento de Internet, problema que se vio agravado por la falta de coordinación en la delegación de direcciones durante los años 80, lo que provocaba que incluso se dejaran grandes espacios discontinuos. No obstante, esta falta de direcciones no es igual en todos los puntos de la red: mientras que, de momento, es casi inapreciable en Norteamérica (donde se asignaron la mayor parte de las direcciones clase A y B), en zonas como Europa y Asia la situación es crítica. Además, el problema es creciente, debido principalmente al tremendo desarrollo de la telefónica móvil celular y la inminente aparición comercial de UMTS. Los móviles se convertirán en dispositivos siempre conectados a Internet y será necesario asignarlos una dirección IP fija y única. Del mismo modo, la domótica requiere que la pasarela residencial o punto de acceso al hogar, tenga una conexión permanente de banda ancha a Internet, con una dirección IP fija y bien conocida.
Para solventar los problemas de disponibilidad de direcciones IP, los proveedores de servicios Internet proporcionan a sus clientes direcciones IP privadas, es decir, no reconocidas en Internet, mediante mecanismos de conversión de direcciones (NAT – Network Address Translation). De este modo, se usa una sola dirección IP pública para toda una red privada. El inconveniente es que este mecanismo no puede utilizarse en los terminales móviles ni con tecnologías como IPSec y VoIP.
Por otro lado, el crecimiento de Internet ha puesto también de manifiesto la pobre flexibilidad de la jerarquía de direcciones de IPv4. Debido a la pocos niveles de esta jerarquía de las direcciones, que sólo consideran una parte de subred y otra de sistema, las tablas de encaminamiento de las redes troncales de Internet han crecido enormemente, reduciendo la eficiencia de los routers. Este problema ha sido resuelto, aunque únicamente en parte, mediante el supernetting o CIDR, que básicamente consiste en dividir las direcciones en bloques de tamaño variable. Del mismo modo, para poder reducir las redes en subredes surgió el proceso conocido como subnetting. El subnetting proporciona al administrador varios beneficios, como una flexibilidad adicional, un uso más eficiente de las direcciones de red y la capacidad de soportar tráfico de broadcast (el tráfico de broadcast nunca atraviesa los routers).
Para solucionar definitivamente estos problemas, en IPv6 el espacio de direcciones se incrementa de 32 a 128 bits, soportando jerarquías de direccionamiento más flexibles basadas en la agregación, un mayor número de nodos direccionables y la auto configuración de las direcciones. Los 128 bits de las direcciones IPv6 identifican interfaces individuales o grupos de interfaces, perteneciendo cada una de ellas a un único nodo.
Una única interfaz puede tener múltiples direcciones IPv6 de cualquier tipo; por ejemplo, podría tener una dirección unicast (destinada a una única interfaz), otra anycast (destinada a una interfaz entre varias posibles) y otra multicast (destinada a varias interfaces) simultáneamente. Es decir, desaparecen las direcciones broadcast (destinada a todas las interfaces) que tantos problemas de diseño y sobrecarga de la red originan en IPv4, pero sin perder funcionalidad, pues el broadcast es realmente un subconjunto del tráfico multicast. Por otro lado, aparecen las direcciones anycast, muy útiles, por ejemplo, para aplicaciones grid.
En IPv6 se han definido varios tipos distintos de direcciones, que vienen indicadas por los primeros bits de la dirección. Este campo de longitud variable se denomina prefijo y permite conocer dónde está conectado un determinado nodo, es decir, su ruta de encaminamiento. La dirección IPv6 se compone, por consiguiente, de un prefijo seguido de un identificador de nodo. Existen direcciones globales agregables basadas en el proveedor utilizadas para comunicaciones globales en todo Internet. También hay direcciones de uso local que tienen un ámbito de encaminamiento local, pero que de forma automática se puede renumerar cuando sea necesaria la conexión a Internet. En IPv6 la renumeración de las direcciones locales o privadas se hace automáticamente, facilitando, por ejemplo, el cambio de proveedor de servicios.
La auto configuración, finalmente, resulta de gran utilidad cuando hay que tratar con muchos dispositivos IPv6. El protocolo ND, sustituto de ARP, ofrece, entre otros, mecanismos para descubrir routers, auto configurar direcciones, resolver direcciones, determinar el siguiente salto, detectar direcciones duplicadas o cambios, redirección, etc. Por lo tanto, ya no es prioritaria la utilización de DHCPv6, basada en el modelo cliente-servidor y que requiere trabajos explícitos, por parte de los administradores de redes, para facilitar la realización de cambios en las redes y mejorar el aprovechamiento del espacio de direcciones asignado.

Aplicaciones en tiempo real
Una de las limitaciones inherentes a IPv4 es que no está preparado para soportar las nuevas aplicaciones de Internet como la transmisión de vídeo y audio en tiempo real, si bien se han ido incorporando gradualmente ciertas mejoras. Por ejemplo, MPLS (Multi-Protocol Label Switching) ha permitido que los routers de la red troncal, además de encaminar, puedan conmutar algunos de los paquetes que procesan. Por otro lado, ha supuesto otras ventajas como realizar TE, cursar tráfico con diferentes grados de calidad de servicio (QoS) y crear redes privadas virtuales (VPN) basadas en IP. Por otro lado, Diffserv es un protocolo que se ejecuta en el extremo de la red para indicar la calidad requerida para cada paquete. En IPv6, a diferencia de IPv4, tanto Diffserv como MPLS están integrados dentro del propio protocolo; por ejemplo, la etiqueta MPLS es un campo más de la cabecera. Por otro lado, el encaminamiento en la red troncal es más eficiente en IPv6.
Pero, además, para reducir el tiempo de procesamiento de los paquetes, se ha simplificado el formato de la cabecera de IPv4. La cabecera de IPv6 elimina o hace opcionales varios campos de la cabecera del IP actual, c

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