¿Qué pasa con IPv4 y por qué nos mudamos a IPv6?

Durante los últimos 10 años más o menos, este ha sido el año que IPv6 se extenderá ampliamente. No ha pasado todavía. En consecuencia, hay poco conocimiento generalizado de lo que es IPv6, cómo usarlo o por qué es inevitable.

¿Qué pasa con IPv4??

Hemos estado usando IPv4 Desde que RFC 791 se publicó en 1981. En ese momento, las computadoras eran grandes, caras y raras. IPv4 tenía provisión para 4 mil millones de IP direcciones, que parecían un número enorme en comparación con el número de computadoras. Desafortunadamente, las direcciones IP no se utilizan en consecuencia. Hay brechas en el direccionamiento. Por ejemplo, una empresa podría tener un espacio de dirección de 254 (2^8-2) direcciones, y solo usa 25 de ellas. Los 229 restantes están reservados para futura expansión. Esas direcciones no pueden ser utilizadas por nadie más, debido a la forma en que las redes enrutan el tráfico. En consecuencia, lo que parecía un gran número en 1981 es en realidad un pequeño número en 2014.

El grupo de trabajo de ingeniería de Internet (Ietf) reconocieron este problema a principios de la década de 1990 y se les ocurrió dos soluciones: enrutador de dominio de Internet sin clases (CIDR) y direcciones IP privadas. Antes de la invención de CIDR, puede obtener uno de los tres tamaños de red: 24 bits (16,777,214 direcciones), 20 bits (1.048,574 direcciones) y 16 bits (65,534 direcciones). Una vez que se inventó CIDR, fue posible dividir las redes en subredes.

Entonces, por ejemplo, si lo necesitas 5 IP direcciones, su ISP le daría una red con un tamaño de 3 bits que le daría 6 IP direcciones. Eso permitiría que su ISP use direcciones de manera más eficiente. Las direcciones IP privadas le permiten crear una red donde cada máquina en la red puede conectarse fácilmente a otra máquina en Internet, pero donde es muy difícil para una máquina en Internet conectarse a su máquina. Su red es privada, oculta. Su red podría ser muy grande, 16,777,214 direcciones, y podría subred su red privada a redes más pequeñas, para que pueda administrar sus propias direcciones fácilmente.

Probablemente esté usando una dirección privada en este momento. Verifique su propia dirección IP: si está en el rango de 10.0.0.0 - 10.255.255.255 o 172.dieciséis.0.0 - 172.31.255.255 o 192.168.0.0 - 192.168.255.255, entonces está utilizando una dirección IP privada. Estas dos soluciones ayudaron a prevenir el desastre, pero fueron medidas de parada y ahora el tiempo de cuentas es sobre nosotros.

Otro problema con IPv4 es que el encabezado IPv4 era de longitud variable. Eso fue aceptable cuando el software realizó el enrutamiento. Pero ahora los enrutadores están construidos con hardware, y el procesamiento de los encabezados de longitud variable en el hardware es difícil. Los enrutadores grandes que permiten que los paquetes vayan por todo el mundo están teniendo problemas para hacer frente a la carga. Claramente, se necesitaba un nuevo esquema con encabezados de longitud fija.

Otro problema con IPv4 es que, cuando se asignaron las direcciones, Internet era una invención estadounidense. Las direcciones IP para el resto del mundo están fragmentadas. Se necesitaba un esquema para permitir que las direcciones se agregaran un poco por geografía para que las tablas de enrutamiento pudieran hacerse más pequeñas.

Otro problema más con IPv4, y esto puede sonar sorprendente, es que es difícil de configurar y difícil de cambiar. Esto puede no ser evidente para usted, porque su enrutador se encarga de todos estos detalles para usted. Pero los problemas para su ISP los ponen locos.
Todos estos problemas se consideraron la próxima versión de Internet.

Acerca de IPv6 y sus características

El Ietf presentó la próxima generación de IP en diciembre de 1995. La nueva versión se llamaba IPv6 porque el número 5 se había asignado a otra cosa por error. Algunas de las características de IPv6 incluyen.

1. Direcciones de 128 bits (3.402823669 × 10³⁸ direcciones)
2. Un esquema para agregar direcciones lógicamente
3. Encabezados de longitud fija
4. Un protocolo para configurar y reconfigurar automáticamente su red.

Veamos estas características una por una:

Direcciones

Lo primero que todos se dan cuenta IPv6 es que el número de direcciones es enorme. Porqué tantos? La respuesta es que los diseñadores estaban preocupados por la organización ineficiente de las direcciones, por lo que hay tantas direcciones disponibles que podríamos asignar de manera ineficiente para lograr otros objetivos. Entonces, si desea construir su propia red IPv6, es probable que su ISP le brinde una red de 64 bits (1.844674407 × 10¹⁹ Direcciones) y le permita subernar ese espacio al contenido de su corazón.

Agregación

Con tantas direcciones para usar, el espacio de direcciones se puede asignar escasamente para enrutar paquetes de manera eficiente. Entonces, su ISP obtiene un espacio de red de 80 bits. De esos 80 bits, 16 de ellos son para las subredes ISPS, y 64 bits son para las redes del cliente. Entonces, el ISP puede tener 65,534 redes.

Sin embargo, esa asignación de direcciones no está fundida en piedra, y si el ISP quiere redes más más pequeñas, puede hacerlo (aunque probablemente el ISP probablemente simplemente pediría otro espacio de 80 bits). Los 48 bits superiores se dividen aún más, por lo que los ISP que son "cerca"En el otro tienen direcciones de red similares, para permitir que las redes se agregen en las tablas de enrutamiento.

Encabezados de longitud fija

Un IPv4 El encabezado tiene una longitud variable. Un IPv6 El encabezado siempre tiene una longitud fija de 40 bytes. En IPv4, las opciones adicionales hicieron que el encabezado aumente de tamaño. En IPv6, si se necesita información adicional, esa información adicional se almacena en los encabezados de extensión, que siguen el encabezado IPv6 y generalmente no son procesados ​​por los enrutadores, sino por el software en el destino.

Uno de los campos en el encabezado IPv6 es el flujo. Un flujo es un 20 bits número que se crea pseudo-aleatorio, y facilita que los enrutadores enruten los paquetes. Si un paquete tiene un flujo, entonces el enrutador puede usar ese número de flujo como un índice en una tabla, que es rápido, en lugar de una búsqueda de tabla, que es lenta. Esta característica hace IPv6 muy fácil de enrutar.

Configuración automática

En IPv6, Cuando una máquina se inicia por primera vez, verifica la red local para ver si alguna otra máquina está utilizando su dirección. Si la dirección no se usa, la máquina luego busca un enrutador IPv6 en la red local. Si encuentra el enrutador, entonces le pide al enrutador una dirección IPv6 que use. Ahora, la máquina está configurada y está lista para comunicarse en Internet: tiene una dirección IP para sí misma y tiene un enrutador predeterminado.

Si el enrutador cae, entonces las máquinas de la red detectarán el problema y repetirán el proceso de buscar un enrutador IPv6, para encontrar el enrutador de copia de seguridad. Eso es realmente difícil de hacer en IPv4. Del mismo modo, si el enrutador quiere cambiar el esquema de direccionamiento en su red, puede. Las máquinas consultarán el enrutador de vez en cuando y cambiarán sus direcciones automáticamente. El enrutador admitirá las direcciones antiguas y nuevas hasta que todas las máquinas se hayan cambiado a la nueva configuración.

La configuración automática de IPv6 no es una solución completa. Hay algunas otras cosas que una máquina necesita para usar Internet de manera efectiva: los servidores de nombres, un servidor de tiempo, tal vez un servidor de archivos. Entonces alli esta DHCP6 que hace lo mismo que DHCP, solo porque la máquina arranca en un estado enrutable, un demonio DHCP puede atender una gran cantidad de redes.

Hay un gran problema

Entonces, si IPv6 es mucho mejor que IPv4, ¿por qué la adopción no ha estado más extendida (a partir de Mayo de 2014, Google estima que su tráfico IPv6 se trata 4% de su tráfico total)? El problema básico es cuál viene primero, el pollo o el huevo? Alguien que ejecute un servidor quiere que el servidor esté lo más ampliamente disponible posible, lo que significa que debe tener un IPv4 DIRECCIÓN.

También podría tener una dirección IPv6, pero pocas personas la usarían y usted tiene que cambiar un poco su software para acomodar IPv6. Además, muchos enrutadores de redes domésticas no admiten IPv6. Muchos ISP no admiten IPv6. Le pregunté a mi ISP al respecto, y me dijeron que lo proporcionarán cuando los clientes lo soliciten. Entonces pregunté cuántos clientes lo habían pedido. Uno, incluido yo.

A modo de contraste, todos los principales sistemas operativos, Windows, OS X y Linux admiten IPv6 "fuera de la caja"Y tengo años. Los sistemas operativos incluso tienen software que permitirá que los paquetes IPv6 "túnel"Dentro de IPv4 hasta un punto donde los paquetes IPv6 se pueden quitar del paquete IPv4 circundante y enviar en su camino.

Conclusión

IPv4 nos ha servido bien durante mucho tiempo. IPv4 tiene algunas limitaciones que van a presentar problemas insuperables en el futuro cercano. IPv6 resolverá esos problemas cambiando la estrategia para asignar direcciones, hacer mejoras para aliviar el enrutamiento de los paquetes y facilitar la configuración de una máquina cuando se une a la red por primera vez.

Sin embargo, la aceptación y el uso de IPv6 han sido lentos, porque el cambio es difícil y costoso. La buena noticia es que todos los sistemas operativos admiten IPv6, por lo que cuando esté listo para hacer el cambio, su computadora necesitará poco esfuerzo para convertirse en el nuevo esquema.