IPv6 para Oposiciones TAI: Guía Completa

¿Qué es IPv6?

IPv6 (Internet Protocol versión 6) es la evolución de IPv4 y fue diseñado para solucionar el problema del agotamiento de direcciones IPv4.

Además de ampliar enormemente el espacio de direccionamiento, IPv6 simplifica el procesamiento de los paquetes y mejora la eficiencia del encaminamiento.

Conceptos fundamentales

Para comprender IPv6 es imprescindible conocer los siguientes conceptos:

• Dirección IPv6: identificador único de 128 bits.
• Cabecera fija: encabezado simplificado de tamaño constante.
• Hop Limit: contador que limita el número de saltos de un paquete.
• Cabeceras de extensión: información adicional añadida cuando es necesaria.
• Hexteto: cada uno de los ocho bloques de 16 bits que forman una dirección IPv6.

Funcionamiento de IPv6

Cuando un equipo envía un paquete IPv6:

Aplicación

      │

      ▼

TCP / UDP

      │

      ▼

IPv6

      │

Paquete IPv6

      │

      ▼

Router

      │

      ▼

Internet

      │

      ▼

Equipo destino

Los routers utilizan la dirección IPv6 de destino para decidir el siguiente salto.

Características de IPv6

Las principales características de IPv6 son:

• Direcciones de 128 bits.
• Cabecera simplificada.
• Cabeceras de extensión.
• Mayor espacio de direccionamiento.
• Eliminación del Broadcast.
• Mejor rendimiento de encaminamiento.

Cabecera IPv6

A diferencia de IPv4, la cabecera de IPv6 tiene un tamaño fijo de:

• 40 bytes

No incorpora campos opcionales dentro de la cabecera principal.

Cuando se requieren funcionalidades adicionales, se utilizan Cabeceras de Extensión.

Cabecera IPv6

40 bytes

        │

Cabeceras de extensión (opcionales)

        │

Datos

Cabeceras de extensión

Las funcionalidades adicionales no forman parte de la cabecera principal.

Se implementan mediante Cabeceras de Extensión enlazadas entre sí.

Esto permite:

• Simplificar la cabecera principal.
• Mejorar el rendimiento de los routers.
• Añadir nuevas funcionalidades sin modificar el protocolo.

Hop Limit

IPv6 sustituye el campo TTL (Time To Live) de IPv4 por el campo:

Hop Limit

Su funcionamiento es idéntico:

• Cada router disminuye su valor en una unidad.
• Cuando llega a 0, el paquete es descartado.

Hop Limit = 5

↓

Router

Hop Limit = 4

↓

Router

Hop Limit = 3

↓

...

Tipos de transmisión

IPv6 admite tres tipos de comunicación:

• Unicast
• Multicast
• Anycast

No existe el tráfico Broadcast.

Direcciones IPv6

Las direcciones IPv6 tienen:

• 128 bits
• Representación hexadecimal.
• Ocho bloques de 16 bits (hextetos).

Ejemplo:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Cada bloque se separa mediante dos puntos (:).

Reglas de compresión

IPv6 permite abreviar las direcciones mediante dos reglas.

Eliminar ceros a la izquierda

2001:0db8:0001

↓

2001:db8:1

Sustituir una secuencia de ceros

Una única secuencia continua de bloques con valor cero puede sustituirse por:

::

Ejemplo:

2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001

↓

2001:db8::1

Direcciones especiales

Loopback

Se utiliza para que un equipo se comunique consigo mismo.

::1

Equivale al:

127.0.0.1

de IPv4.

Link-Local

Las direcciones Link-Local se utilizan únicamente dentro del enlace o red local.

Siempre comienzan por:

FE80::/10

No son enroutables a Internet.

Multicast

Las direcciones Multicast identifican grupos de dispositivos.

Siempre utilizan el prefijo:

FF00::/8

Permiten enviar un único paquete que será recibido por todos los miembros del grupo.

Comparación IPv4 vs IPv6

Caso práctico

Situación

Un equipo posee la dirección:

FE80::1234

El router identifica inmediatamente que se trata de una dirección:

• Link-Local.

Por tanto:

• Solo será válida dentro del enlace local.
• Nunca podrá utilizarse para comunicarse directamente con Internet.

Equipo

FE80::1234

      │

Red local

      │

No enrutable

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

• Espacio de direccionamiento enorme.
• Cabecera simplificada.
• Mejor rendimiento de encaminamiento.
• Eliminación del Broadcast.
• Mayor escalabilidad.
• Mejor soporte para Multicast.

Inconvenientes

• Migración progresiva desde IPv4.
• Compatibilidad con infraestructuras antiguas.
• Mayor longitud de las direcciones.

Errores habituales

• Confundir TTL con Hop Limit.
• Pensar que IPv6 utiliza Broadcast.
• Olvidar que la cabecera siempre ocupa 40 bytes.
• Utilizar más de un :: en una dirección.
• Confundir Link-Local con Multicast.
• No recordar las direcciones especiales.

Cómo evitarlos

• Memorizar las diferencias respecto a IPv4.
• Recordar que Broadcast desaparece.
• Practicar la compresión de direcciones.
• Aprender los prefijos más importantes.

Relaciones con otros temas

IPv6 está directamente relacionado con:

• IPv4.
• Modelo OSI.
• TCP.
• UDP.
• ICMPv6.
• Routers.
• Direccionamiento IP.
• Encaminamiento.
• Subredes.

Conceptos clave para recordar

[!NOTE]

• IPv6 utiliza direcciones de 128 bits.
• Fue diseñado para solucionar el agotamiento de direcciones IPv4.
• La cabecera IPv6 tiene un tamaño fijo de 40 bytes.
• Las funciones adicionales se implementan mediante Cabeceras de Extensión.
• El campo Hop Limit sustituye al TTL de IPv4.
• IPv6 admite:
  • Unicast
  • Multicast
  • Anycast
• IPv6 elimina completamente el Broadcast.
• Las direcciones se representan mediante 8 hextetos en hexadecimal.
• Reglas de compresión:
  • Eliminar ceros a la izquierda.
  • Utilizar :: una única vez para sustituir bloques consecutivos de ceros.
• Direcciones importantes:
  • Loopback: ::1
  • Link-Local: FE80::/10
  • Multicast: FF00::/8