IPv4 vs IPv6: Cambios y mejoras

A lo largo del presente artículo se llevará a cabo una comparativa entre IPv4 e IPv6. Para sacarle un mayor partido al mismo es aconsejable realizar una lectura previa del artículo Dirección IP: Qué es, para qué sirve y cómo funciona, en el que se profundiza en el término de IP, su utilidad y funcionamiento.

Qué es IPv4

En los años 80 con la creación del servicio de Internet nadie se imaginaba que este fuera a tener la cantidad de demanda tan grande que está teniendo en la actualidad. Por ello, se desarrolló haciendo uso de IPv4 (Protocolo de Internet versión 4).

Una dirección IPv4 se representa con números decimales y tiene una longitud de 32 bits. Es decir, ofrece un total de combinaciones posibles de 2 elevado a 32. Su representación se lleva a cabo con 4 bytes separados por puntos (n.n.n.n) donde cada n es un dígito decimal (entre 0 y 255).

Además de lo anterior, en IPv4 existen clases de direcciones (de la A a la E), de las que solo se utilizan las tres primeras (A, B, C) y cada dirección cuenta con una máscara que indica los bits que forman la red y los que definen al host.

Así mismo, también existe una división entre IP públicas e IP privadas, siendo las primeras visibles en Internet y las segundas de uso interno en organizaciones, hogares, etcétera, sin visibilidad directa desde internet.

Qué es IPv6

Con el paso de los años y el auge de las tecnologías se empezó a detectar un agotamiento en las direcciones públicas IPv4. Por este motivo la IETF comenzó a estudiar un nuevo esquema de direccionamiento para solucionar dicho problema y, además, mejorar lo existente. A principios de los 90 se creó IPv6 (Protocolo de Internet Versión 6).

Una dirección IPv6 se representa con 8 grupos de 4 dígitos hexadecimales separados, en este caso, por dos puntos (:). Este protocolo ofrece un total de combinaciones posibles de 2 elevado a 128. Además, permite que todos los dispositivos puedan conectarse a Internet (sin hacer distinción entre IP privadas e IP públicas como hacía IPv4, porque en este caso todas las IP pasan a ser de tipo global). En IPv4 salían a Internet haciendo uso de NAT y a través de un router y con IPv6 el uso de dicho protocolo (NAT) ya no es necesario.

Diferencias entre IPv4 e IPv6

Las principales diferencias existentes entre ambos protocolos son las siguientes:

• La cantidad de bits disponibles entre IPv4 e IPv6 es diferente, siendo en la primera 32 bits y en la segunda 128 bits.

• Las direcciones IPv6 de apariencia son mucho más extensas, pero existen mecanismos que ayudan a compactarlas y resumirlas.

• IPv4 utiliza puntos como separación (.) e IPv6 utiliza dos puntos (:).

• En IPv6 existirán únicamente Multicast, Unicast y Anycast. En IPv4 el Broadcast era un tráfico muy poco optimizado. Si teníamos una red muy grande con muchos dispositivos, cada vez que queríamos enviar un paquete este iba a todos. De esta forma, empleaba recursos de la red, tráfico y ancho de banda para procesar datos que nunca llegaban a ningún host, pero que a pesar de ello eran transmitidos por la red. En IPv6 esto será reemplazado por Multicast (transporte de un paquete de datos a un grupo de la red, de manera más optimizada).

• IPv6 incluye QoS (Calidad del servicio)

• No existe una gran diferencia de velocidad entre ambos, aunque cada vez son más los que indican que IPv6 puede ser ligeramente más rápido en algunos momentos concretos.

• En IPv6 cada nodo o dispositivo es capaz de configurar su dirección IP sin necesidad de intervención por parte de un administrador de red.

• En IPv4 es necesaria la utilización del servicio de NAT, pero en IPv6 no porque a partir de su utilización cada dispositivo tendrá una dirección propia global (acabando así con lo que se conoce en IPv4 como IP pública y privada).NAT en IPv6 existirá con otros propósitos, pero no para que los dispositivos salgan a Internet. Para ello utilizarán direcciones globales (similares a las públicas en IPv4).

• En IPv6, cualquier usuario de internet, siempre y cuando el administrador lo permita, podrá acceder sin problemas a un equipo o dispositivo que se encuentre en la red local.

• VLSM es soportado por IPv4, pero no por IPv6, al no ser necesaria su utilización.

• El protocolo SNMP que permite el intercambio de información entre dispositivos de una red no es compatible con IPv6.

• La seguridad aumenta con la utilización de IPv6, ya que aporta mecanismos de seguridad (SSL,IPSec…).

Direcciones especiales en IPv4 e IPv6

Existen una serie de direcciones especiales tanto en IPv4 como en IPv6. En primer lugar, se hace referencia a las de IPv6:

• 0000/8 (todas las direcciones reservadas para la entidad que regula los estándares de internet (IETF)
• 2000::/3 (aquí empiezan las direcciones globales. Ya no hablamos de máscara como en IPv4, se refiere a prefijos y lo segundo es que este tipo de direcciones de global unicast address son las similares a las direcciones IP públicas en IPv4)
• FE80/10 (estas direcciones son privadas no son enrutables en internet, pero si en una organización. Esto no existe en IPv4, existe algo similar que son las redes apipa (rango 169.254.0.0/16 es muy similar a esto)
• FF00::/8 (Multicast)
• ::/128 (Esto es 0.0.0.0/32 en IPv4 y se llama en ambos dirección no especificada)
• ::1/18 (Loopback, similar a 127.0.0.1 en IPv4)
• 2002::/16 (Dirección para túneles)

En segundo y último lugar, a las de IPv4:

• Direcciones que se utilizan en un host para comprobar el funcionamiento de la configuración TCP/IP (127.0.0.0 /8 o 127.0.0.1 a 127.255.255.254)

• Direcciones privadas automáticas (también conocidas como APIPA) (169.254.0.0 /16 o 169.254.0.1 a 169.254.255.254)

• Direcciones con fines educativos que pueden usarse como ejemplo a la hora de documentar temática de redes (192.0.2.0 /24 o 192.0.2.0 a 192.0.2.255)

• Direcciones experimentales (estas direcciones actualmente solo se podrían utilizar para investigar o experimentar. Se dice de ellas que se convertirán en direcciones utilizables en un futuro próximo) (240.0.0.0 a 255.255.255.254)

• Dirección de loopback (es utilizada para redirigir el tráfico desde los dispositivos hacia ellos mismos) (127.0.0.1)

Diferencias entre los encabezados de IPv4 e IPv6

En cuanto a los encabezados de ambos protocolos, las diferencias más destacables son:

• El encabezado de IPv6 es mucho más extenso, teniendo el de IPv4 20 bytes y el de IPv6 40.

• El encabezado de IPv6 al estar dividido en bloques de 64 bits es ideal para todos los procesadores de 64 bits. Aunque tiene mayor cantidad de bytes los procesadores actuales trabajan mejor con IPv6 que con IPv4.

• Se mantiene el campo de “versión”.

• El campo de “tipo de servicio” ha pasado a ser “clase de tráfico” y sirve para la calidad de servicio.

• Se ha añadido un campo nuevo llamado “etiqueta de flujo”.

• El campo de “carga útil” del encabezado de IPv6 es muy similar al de “longitud total” de IPv4.

• El campo de “siguiente encabezado” es el mismo en IPv4 que en IPv6 y con él se indica si se está utilizando entre otras cosas, UDP o UTP.

• El “límite de salto” (IPv6) hace referencia al campo TTL de IPv4.

• Las direcciones han cambiado en su longitud y por ello, ocupan el doble de campos, siendo cuatro veces más en IPv6 que en IPv4.

Por qué es necesario cambiar a IPv6

Pasar de IPv4 a IPv6 supone un gran cambio tanto en la estructura como en el funcionamiento de las redes. Pero, aunque se trata de un proceso largo, complejo y costoso, es necesario. Con su uso se ampliará enormemente la cantidad de dispositivos que pueden conectarse a la red y descongestionará muchas estructuras ya existentes.

Además, garantizará la disponibilidad de suficientes direcciones IP para soportar el crecimiento de los dispositivos conectados en los próximos años. Una de las particularidades principales de IPv6 es que ha sido creado para ser fácil y transparente para los usuarios (sobre todo en cuanto a configuración de dispositivos (autoconfiguración).

Quizás sea el momento de recuperar la conexión de extremo a extremo que tanto se está echando en falta con la enorme utilización de traductores de direcciones (NAT) y de dejar de utilizar las direcciones dinámicas (se han utilizado siempre debido a la escasez existente de direcciones).

Con un número tan grande de direcciones IP (uno por cada dispositivo existente haciendo uso de IPv6) realizar ataques será mucho más complicado al no encontrar tan fácilmente agujeros de seguridad por donde poder entrar.

Asignándole a cada usuario u organización un /48 será muy complicado que IPv6 se agote en los próximos 500 años.