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Septiembre 1996

IPv6: un respiro para la Internet

Por José A. Senso

Desde hace unos años, siempre que se habla de la Internet, aparece, antes o después, la palabra crecimiento. Ese crecimiento ha sido el causante de que ocurriese algo impensable cuando nació la Red: el agotamiento de las direcciones.

Uno de los motivos que ha favorecido el espectacular desarrollo de Internet ha sido la gran facilidad que ofrece la Red para interconectar redes de diferente tecnología y topología.

Y lo más curioso es que esta aparente flexibilidad se debe a que Internet es una red que, explícitamente, no está orientada a la conexión. La información que se transmite se fragmenta en paquetes que circulan por la Red sin orden y de manera "poco fiable". Para que los paquetes lleguen a su destino se complementan con una cabecera donde se encuentran los identificadores de la máquina que ha originado dicho paquete y los de la máquina destinataria.

El tráfico es regulado gracias a la utilización del protocolo IP (Internet Protocol), que, además, controla la estructura y transmisión de los datagramas (unidad de mensaje tcp/ip que recoge los datos y las direcciones de origen y destino de la Internet) a través de los nodos de la Red, define el tamaño más adecuado para su transmisión, establece el formato de las direcciones y determina las opciones de encaminamiento.

Aparecen los primeros problemas

El espacio actual de asignación de direcciones aparece codificado sobre 32 bits. Estas direcciones, especificadas en IPv4 (Internet Protocol Version 4), se dividen en tres clases según la capacidad física de cada red.

Así, las clases A, B y C tienen un campo de 8, 16 y 24 bits respectivamente. Desde el comienzo la clase más utilizada fue la B, que permite definir algo más de 16.000 redes.

La excesiva demanda de esta clase determinó la aparición de un primer problema debido, fundamentalmente, al mal aprovechamiento del espacio de las direcciones, ya que la mayoría de las instituciones que la solicitaban no disponía de tantas máquinas como número de direcciones concedidas.

El inminente agotamiento de las direcciones de clase B provocó que el organismo encargado de la asignación de las direcciones, el SRI-NIC (Stanford Research Institute - Network Information Center), impusiera severas restricciones a la concesión de esta clase y, en consecuencia, se produjo una multiplicación de peticiones de direcciones de clase C.

La aplicación de esta clase, que permite establecer dos millones de redes, generó un desmedido aumento en el número de prefijos que debían mantener los routers en sus tablas, acaparando gran parte de la capacidad de memoria total de los routers (dispositivos que seleccionan el recorrido de viaje adecuado y que encaminan un mensaje de acuerdo con él), los cuales daban claros síntomas de saturación.

La situación requería una solución drástica: el endurecimiento de la política de asignación de direcciones, a lo que se sumó la aplicación de un método conocido como Cidr (Classless Inter Domain Routing).

Este método permite añadir prefijos adyacentes a los existentes con el fin de generar prefijos menores y reducir el número de entradas en las tablas de routers.

Además el Cidr facilita, mediante bloques de prefijo variable, la asignación de partes del espacio de direcciones reservadas, consiguiendo ampliar el espacio liberado.

Sin embargo, estas medidas no fueron más que parches, que se iban quedando pequeños a medida que el problema crecía. Y quien dice "el problema" dice Internet.

De forma inmediata surgieron soluciones alternativas, como la asignación dinámica de direcciones o el uso de traductores de direcciones.

Aparecieron, incluso, empresas fabricantes de routers que ofrecían servicios de conversión de direcciones a costa de enmascarar una buena parte de la Red.

Todo esto no hizo más que aumentar el pesimismo sobre el poder hallar una salida al problema.

Una solución llamada IPv6

A mediados de la década de los 90, el organismo encargado de la atribución de rutas IP de Internet, el Iana (Internet Assigned Numbers Authority -visto desglosado también como Internet Address and Numbering Authority) anunció una previsión preocupante: el colapso de la Red para el año 2000.

En los últimos meses de 1994, el Iesg (Internet Engineering Steering Group), realizó una recomendación para que un proyecto iniciado años atrás, y bautizado con el nombre de IPng (Internet Protocol Next Generation), obtuviese el grado de "propuesta de norma".

Esta recomendación, recogida en el RFC 1752, y que en la actualidad se encuentra en proceso de desarrollo por parte del Ietf (Internet Engineering Task Force), se denomina IPv6 (Internet Protocol Version 6).

Por si a estas alturas alguien se está preguntando qué pasa con IPv5, la respuesta es que este protocolo, de carácter experimental, ha quedado relegado a un segundo plano. Su campo de acción actual es el establecimiento de identificación de flujos.

Para comenzar con buen pie, la Ietf eligió a Sipp (Simple IP Protocol Plus) como la base de IPv6. Este sistema, que es una extensión de la anterior versión de IP, está orientado hacia redes de alta velocidad. Su utilización facilitó la tarea de simplificar el protocolo de optimización de la transmisión.

Existieron otras ofertas sobre las que desarrollar la base tecnológica del nuevo protocolo. Así Catnip (Common Architecture For The Internet) se presentaba como una fórmula de convergencia entre IP y Clnp (Connection Less Network Protocol).

La otra opción la constituyó Tuba (TCP/UDP Bigger Addresses) que proponía el uso del sistema Clnp de OSI en detrimento de IP. Ambas modalidades se abandonaron, ya que la evolución hacia Clnp exigía orientar las direcciones IP y OSI a nivel direccional, o bien actualizar el ordenador hacia un sistema OSI, inutilizando todas las máquinas conectadas en IPv4.

Actualmente existen varios RFCs sobre IPv6, entre los que destacamos:

1897 IPv6 Testing Address Allocation
1887 An Architecture for IPv6 Unicast Address Allocation
1885 Internet Control Message Protocol ICMPv6 for the IPv6
1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification
1881 IPv6 Address Allocation Management
1809 Using the Flow Label Field in IPv6

Todos están disponibles en:

http://src.doc.ic.ac.uk/computing/internet/rfc

Las ventajas del nuevo protocolo

IPv6 tiene como primera característica reseñable el poseer unas direcciones ampliadas a 128 bits, en lugar de los 32 bits de IPv4.

La facilidad de asignación de direcciones aumenta y resulta evidente una mejora en el sistema de prefijos que, por medio de una jerarquía, establece diferentes estamentos de asignación.

Este campo no se encuentra totalmente definido, por lo que se pueden incluir otros mecanismos, como las direcciones Nsap (Network Service Access Point) o las actuales de 32 bits.

En la actualidad la estructura de la cabecera es más simple, con lo que se consigue mejorar el rendimiento de los routers. La existencia de cabeceras de extensión de autentificación facilita el encriptamiento de seguridad, lo que permite garantizar la integridad e identidad del paquete, proporcionando una notable mejoría en cuestiones de seguridad en relación con el anterior protocolo.

Otros campos de la cabecera son: el identificador de flujos, que tendrá una longitud de 24 bits y favorecerá la adición entre datagramas de una misma conexión; el campo límite, que favorece la rapidez de la transmisión fijando el número máximo de nodos que debe atravesar el datagrama; y los campos versión y prioridad.

Tanto la fragmentación como el ensamblado de paquetes los realizan los sistemas finales, lo que desahoga al router de trabajo. En IPv4 la UTM (Unidad máxima de transmisión) de un enlace con otro era de 68 octetos. El mínimo permitido por la nueva versión es 576.

Una de las cualidades más destacadas del nuevo protocolo es la transformación que sufren algunos mecanismos, incluyendo sistemas que podríamos denominar plug´n´play (enchufar y listo), ya que permite la configuración y conexión automática de equipos a la red.

El resto de características no se queda atrás: IPv6 facilitará las opciones de adición al datagrama de base sin restricciones de tamaño, favorecerá la atribución dinámica de direcciones, y posibilitará mejorar la calidad del servicio mediante la identificación de flujos de datos.

El cambio

La migración de IPv4 a IPv6 es una tarea que se debe abordar de forma gradual. La primera medida ha de ser la instalación de routers que tengan capacidad para procesar los paquetes generados por ambos protocolos.

Tarde o temprano se tiene que producir un cambio de direcciones de 32 a 128 bits, lo que supondrá una alteración de las actuales máquinas y aplicaciones.

Este proceso deberá ir acompañado por un mecanismo que, de la mano del DNS (Domain Name System), modifique los nombres de dominio actuales en direcciones de 128 bits. La transformación debe ir acompañada de una política encaminada a guiar a los nuevos usuarios hacia IPv6.

Actualmente se están realizando numerosas pruebas que tienen como finalidad el lanzamiento de algún producto concreto hacia mediados de año. Casas como Digital, Sun, Cisco Systems o Bay Networks tienen productos en fase avanzada y con posibilidades de salir al mercado en cualquier momento.

Para obtener más información:

Deering, S. y Hinden, R., editores: "Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification", RFC 1883, Ipsilon Networks, Xerox PARC, diciembre 1995.

Hinden, R. y Deering S., editores: "IP Version 6 Addressing Architecture", RFC 1884, Ipsilon Networks, Xerox PARC, diciembre 1995.

"IP versión 6. Las nuevas direcciones Internet". En: Comunicaciones World, diciembre 1995, nº 96, p. 35-36.

Martínez, Ignacio: "La nueva generación del Protocolo IP: IPv6". En: Boletín de RedIris, nº33, p. 35-42.

http://playground.sun.com/pub/ipng/html/ipn-main.html

http://www.iana.org

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