Blog: La mejor explicación sobre IPv6

 

¿Qué es IPv6?

Antes de comenzar con IPv6 con más detalle, primero debemos analizar la historia de IPv4, el protocolo de capa 3 más utilizado en las redes empresariales y en Internet en la actualidad.

IPv4 (Protocolo de Internet versión 4)

IPv4 se introdujo a fines de la década de 1970 y se describió oficialmente por primera vez en RFC 760 en enero de 1980, luego se reemplazó por RFC 791 en septiembre de 1981. En esos primeros años para las redes informáticas, había menos de unos pocos miles de hosts en Internet, por lo que el El número de direcciones IPv4 posibles especificadas de 4290 millones parecía enorme e imposible de agotar jamás.

Más tarde, a principios de la década de 1990 y 2000, se introdujo la red mundial (www) y los usuarios de Internet aumentaron drásticamente. Pero incluso entonces, los dispositivos conectados eran decenas de millones y el espacio de direcciones IPv4 parecía suficiente para muchos años por venir. Luego, a principios de la década de 2010, los dispositivos móviles se hicieron cargo de nuestras vidas y la cantidad de usuarios de Internet se disparó muy rápidamente. Puede ver en la figura 1 que en 2012 había 8.800 millones de dispositivos conectados. Esto trae la pregunta: ¿Cómo es posible que 8 mil millones de dispositivos estén conectados a la red global si solo hay 4,29 mil millones de direcciones IPv4 posibles?

Bueno, a principios de la década de 2000, se introdujeron tecnologías de red como Network Proxy y Network Address Translation (NAT) como una solución a corto plazo para el agotamiento de las direcciones IPv4 públicas. Esto permitió el uso de rangos de direcciones IPv4 asignados específicamente (generalmente 10.xxx, 172.16.xx o 192.168.xx) en las redes internas, mientras se comparte una sola dirección IPv4 pública cuando se comunica con la Internet pública. Sin embargo, cada red privada aún requiere al menos una o algunas direcciones IPv4 públicas.

¿Cómo se asignan las direcciones IP?

Llegados a este punto, te estarás preguntando quién asigna las direcciones IP públicas y quién controla y supervisa todo el proceso. Existe un organismo global llamado Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) que es responsable de la coordinación global de los sistemas de direccionamiento del Protocolo de Internet, así como de los Números de Sistema Autónomo utilizados para enrutar el tráfico de Internet. Sin embargo, no proporcionan direcciones IP directamente a los proveedores y clientes finales. Para cada región geográfica del mundo, existe otra autoridad regional que es responsable de la gestión de direcciones IP públicas en el área respectiva. 

Por lo tanto, IANA es la autoridad que asigna direcciones IP en grandes bloques /8 a los cinco Registros Regionales de Internet (RIP). Usando estos grandes bloques de direcciones /8, los RIP proporcionan direcciones públicas a los proveedores de servicios, proveedores de la nube y otros clientes finales.

La Figura muestra el Proveedor Regional de Internet para cada área geográfica del mundo.

·         AFRINIC  - Región de África

·         APNIC - Región Asia/Pacífico

·         ARIN - Canadá, EE. UU. y algunas islas del Caribe

·         LACNIC - América Latina y algunas Islas del Caribe

·         RIPE NCC - Europa, Medio Oriente y Asia Central

Agotamiento de direcciones IPv4

En 2011, IANA asignó los últimos dos grandes bloques de espacio de direcciones IPv4 públicas, 39.0.0.0/8 y 106.0.0.0/8, al proveedor regional para la región de Asia y el Pacífico: APNIC. En este punto, quedaban cinco bloques de direcciones /8 y la IANA decidió que se distribuirían equitativamente entre los cinco proveedores regionales. Después de eso, IANA se quedó oficialmente sin direcciones IPv4 públicas.

En 2015, ARIN, el RIR de América del Norte, había asignado los últimos bloques de direcciones restantes y también se quedó sin direcciones IPv4 públicas. Actualmente, cuatro de los cinco RIR no tienen más espacio de direcciones disponible para la asignación. AFRINIC es el último proveedor regional al que le quedan direcciones IPv4.

¿Significa esto que las direcciones IPv4 ya no están disponibles para los clientes finales? No. Los clientes aún pueden obtener direcciones IPv4 de la mayoría de los proveedores de servicios locales y de la nube. Sin embargo, muchos ISP están severamente limitados. A raíz de todo este agotamiento de direcciones IPv4, ha surgido un "mercado gris" para las direcciones IPv4. Varios sitios web sirven como intermediarios para organizaciones que desean vender o arrendar espacio de direcciones IPv4.

IPv5 (Protocolo de Internet versión 5)

Antes de sumergirnos en el ámbito de IPv6, primero respondamos una pregunta que quizás se esté haciendo: ¿Por qué IPv6 vino después de IPv4? ¿Hubo alguna vez el Protocolo de Internet Versión 5?

La respuesta es sí... más o menos.

IPv5 fue creado por razones experimentales, específicamente para transmisiones de video y voz. Grandes empresas como Apple y Sun experimentaron con él, pero nunca llegó a realizarse. Posteriormente, el trabajo realizado en IPv5 se utilizó como base para los protocolos VoIP actuales.

Introducción a IPv6

A principios de la década de 1990, el IETF (Grupo de trabajo de ingeniería de Internet) inició debates sobre el número cada vez mayor de usuarios de Internet y el tamaño cada vez mayor de la tabla de enrutamiento de Internet. Se acordó que es hora de comenzar a desarrollar un nuevo protocolo de capa de red que pueda corregir las limitaciones del IPv4 actual y respaldar el crecimiento de la red en el futuro. Después de investigar muchas propuestas y borradores, el conjunto de protocolos conocido como IPv6 se incluyó en un Borrador de Estándar IETF en diciembre de 1998. En 1999, la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) realizó las primeras asignaciones de bloques de direcciones IPv6 públicas a los Registros Regionales de Internet.

IPv6: más que direcciones más largas

A primera vista, muchos ingenieros piensan que IPv6 es solo un espacio de direcciones más grande y que todo lo demás es igual que IPv4. Bueno, resulta que IPv6 no son solo direcciones más largas. Los objetivos iniciales que se establecieron al diseñar IPv6 fueron lograr seguridad de extremo a extremo, calidad de servicio, mayor espacio de direcciones y un formato de encabezado simplificado y más eficiente. Al final, se realizaron las siguientes mejoras sobre IPv4:

Nuevo formato de encabezado: la mayoría de los campos no esenciales en el encabezado de IPv4 se quitaron del encabezado de IPv6, lo que lo hace más eficiente para los enrutadores intermedios.

Extensibilidad: IPv6 fue diseñado para ser fácilmente extensible agregando encabezados de extensión después del encabezado de IPv6.

Amplio espacio de direcciones: IPv6 tiene campos de direcciones de 128 bits, lo que permite varios niveles de división en subredes y una asignación de direcciones más eficiente de los proveedores regionales de Internet.

Mejor seguridad: IPSec está integrado y forma parte del protocolo IPv6. IPv6 tiene extensiones de encabezado que facilitan la implementación del cifrado y la autenticación.

Direccionamiento de host sin estado y con estado (SLAAC): en ausencia de un servidor DHCP, los hosts en una LAN pueden obtener direcciones IP automáticamente y comenzar a usar la red.

Interacciones LAN más eficientes: el protocolo ARP basado en difusión se reemplaza con mensajes ICMPv4 Neighbor Discovery más eficientes que utilizan multidifusión en lugar de difusión.

Varias direcciones IPv6 por dispositivo: los hosts pueden tener varias direcciones IPv6 en la misma subred. Esto permite una seguridad mejorada, una mayor privacidad y crea la posibilidad de funciones de red adicionales.

Nuevos tipos de direcciones: se incluyeron nuevos tipos de direcciones de capa de red en el conjunto de IPv6, como direcciones locales de enlace IPv6 no enrutables.

Es importante tener en cuenta que debido a la diferente longitud de la dirección IPv6, muchos otros protocolos y funciones en la red cambian. Por ejemplo, la mayoría de los protocolos de enrutamiento se basan en comprender las direcciones IPv4 e incluirlas en actualizaciones y otros mensajes. Por lo tanto, para admitir IPv6, deben cambiar el formato de sus mensajes, lo que generalmente conduce a una reescritura de todo el protocolo de enrutamiento. La misma lógica se aplica también a algunos protocolos de capa superior. Como resultado, la migración de IPv4 a IPv6 es mucho más compleja que cambiar una dirección IP de v4 a v6.

Cronología de IPv6

Después de que IPv6 se definió por primera vez en RFC 1883, su proceso de adopción fue más lento de lo esperado inicialmente. En algún momento de la década de 2000, los ingenieros esperaban que todas las redes del mundo hicieran la transición a IPv6 solo en los próximos dos años. Sin embargo, esto nunca sucedió realmente, porque no había un fuerte incentivo desde el punto de vista de los ingresos para reemplazar el equipo y las aplicaciones de la red. En la figura, se muestran algunos hitos importantes.

Implementación de IPv6

En algunos países como India, Japón y EE. UU., las redes móviles tienen niveles muy altos de implementación de IPv6. Además, algunas de las empresas de TI más grandes del mundo, como Amazon, Microsoft, Linkedin y Facebook, ya comenzaron el proceso de desactivar IPv4 en sus centros de datos y usar solo IPv6. Por ejemplo, Facebook pasó a utilizar direcciones 100 % IPv6 en todos sus centros de datos en 2017 y está trabajando para implementar IPv6 en el resto de la infraestructura.

Resumen

·         La combinación de direccionamiento privado y traducción de direcciones de red (NAT) ha frenado el agotamiento de las direcciones IPv4 públicas. Sin embargo, con la aparición de los proveedores de la nube, la demanda de direcciones públicas aumentó rápidamente.

·         Internet es su etapa final de disponibilidad de direcciones IPv4 públicas. Con la rápida adopción de los servicios en la nube, muy pronto nos quedaremos sin direcciones IPv4.

·         IPv6 es más que solo direcciones más largas. Proporciona encantos adicionales, como descubrimiento de vecinos (NDP), configuración automática de direcciones sin estado (SLAAC), seguridad mejorada y mayor eficiencia.

·         Siendo realistas, IPv4 e IPv6 coexistirán durante muchos años.