FAMÍLIA DE PROTOCOLOS DE INTERNET. HENRY VALLE

es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre computadoras. En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron dos de los primeros en definirse, y que son los más utilizados de la familia.

Introducción al protocolo HTTP

Desde 1990, el protocolo HTTP (Protocolo de transferencia de hipertexto) es el protocolo más utilizado en Internet. La versión 0.9 sólo tenía la finalidad de transferir los datos a través de Internet (en particular páginas Web escritas en HTML). La versión 1.0 del protocolo (la más utilizada) permite la transferencia de mensajes con encabezados que describen el contenido de los mensajes mediante la codificación MIME.

El propósito del protocolo HTTP es permitir la transferencia de archivos (principalmente, en formato HTML). entre un navegador (el cliente) y un servidor web (denominado, entre otros, httpd en equipos UNIX) localizado mediante una cadena de caracteres denominada dirección URL.

Introducción al protocolo FTP

El protocolo FTP (Protocolo de transferencia de archivos) es, como su nombre lo indica, un protocolo para transferir archivos.

La implementación del FTP se remonta a 1971 cuando se desarrolló un sistema de transferencia de archivos (descrito en RFC141) entre equipos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Massachusetts Institute of Technology). Desde entonces, diversos documentos de RFC (petición de comentarios) han mejorado el protocolo básico, pero las innovaciones más importantes se llevaron a cabo en julio de 1973.

Actualmente, el protocolo FTP está definido por RFC 959 (Protocolo de transferencia de archivos (FTP) - Especificaciones).

El objetivo del protocolo ARP

El protocolo ARP tiene un papel clave entre los protocolos de capa de Internet relacionados con el protocolo TCP/IP, ya que permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP. Por eso se llama Protocolo de Resolución de Dirección (en inglés ARP significa Address Resolution Protocol).

Cada equipo conectado a la red tiene un número de identificación de 48 bits. Éste es un número único establecido en la fábrica en el momento de fabricación de la tarjeta. Sin embargo, la comunicación en Internet no utiliza directamente este número (ya que las direcciones de los equipos deberían cambiarse cada vez que se cambia la tarjeta de interfaz de red), sino que utiliza una dirección lógica asignada por un organismo: la dirección IP.

PROTOCOLO DE ICMP

ICMP (Protocolo de mensajes de control de Internet) es un protocolo que permite administrar información relacionada con errores de los equipos en red. Si se tienen en cuenta los escasos controles que lleva a cabo el protocolo IP, ICMP no permite corregir los errores sino que los notifica a los protocolos de capas cercanas. Por lo tanto, el protocolo ICMP es usado por todos los routers para indicar un error (llamado un problema de entrega).

¿Qué es una dirección IP?

Los equipos comunican a través de Internet mediante el protocolo IP (Protocolo de Internet). Este protocolo utiliza direcciones numéricas denominadas direcciones IP compuestas por cuatro números enteros (4 bytes) entre 0 y 255, y escritos en el formato xxx.xxx.xxx.xxx. Por ejemplo, 194.153.205.26 es una dirección IP en formato técnico.

Los equipos de una red utilizan estas direcciones para comunicarse, de manera que cada equipo de la red tiene una dirección IP exclusiva.

El organismo a cargo de asignar direcciones públicas de IP, es decir, direcciones IP para los equipos conectados directamente a la red pública de Internet, es el ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) que remplaza el IANA desde 1998 (Internet Assigned Numbers Agency).

Las características del protocolo TCP

TCP (que significa Protocolo de Control de Transmisión) es uno de los principales protocolos de la capa de transporte del modelo TCP/IP. En el nivel de aplicación, posibilita la administración de datos que vienen del nivel más bajo del modelo, o van hacia él, (es decir, el protocolo IP). Cuando se proporcionan los datos al protocolo IP, los agrupa en datagramas IP, fijando el campo del protocolo en 6 (para que sepa con anticipación que el protocolo es TCP). TCP es un protocolo orientado a conexión, es decir, que permite que dos máquinas que están comunicadas controlen el estado de la transmisión.

Las principales características del protocolo TCP son las siguientes:

TCP permite colocar los datagramas nuevamente en orden cuando vienen del protocolo IP.

TCP permite que el monitoreo del flujo de los datos y así evita la saturación de la red.

TCP permite que los datos se formen en segmentos de longitud variada para "entregarlos" al protocolo IP.

TCP permite multiplexar los datos, es decir, que la información que viene de diferentes fuentes (por ejemplo, aplicaciones) en la misma línea pueda circular simultáneamente.

Por último, TCP permite comenzar y finalizar la comunicación amablemente.

Características del protocolo UDP

El protocolo UDP (Protocolo de datagrama de usuario) es un protocolo no orientado a conexión de la capa de transporte del modelo TCP/IP. Este protocolo es muy simple ya que no proporciona detección de errores (no es un protocolo orientado a conexión).

Por lo tanto, el encabezado del segmento UDP es muy simple:

puerto de origen(16 bits);

puerto de destino(16 bits);

longitud total(16 bits);

suma de comprobación del encabezado

(16 bits);

datos (longitud variable).

El protocolo SMTP

El protocolo SMTP (Protocolo simple de transferencia de correo) es el protocolo estándar que permite la transferencia de correo de un servidor a otro mediante una conexión punto a punto.

Éste es un protocolo que funciona en línea, encapsulado en una trama TCP/IP. El correo se envía directamente al servidor de correo del destinatario. El protocolo SMTP funciona con comandos de textos enviados al servidor SMTP (al puerto 25 de manera predeterminada). A cada comando enviado por el cliente (validado por la cadena de caracteres ASCII CR/LF, que equivale a presionar la tecla Enter) le sigue una respuesta del servidor SMTP compuesta por un número y un mensaje descriptivo.

protocolo Telnet

El protocolo Telnet es un protocolo de Internet estándar que permite conectar terminales y aplicaciones en Internet. El protocolo proporciona reglas básicas que permiten vincular a un cliente (sistema compuesto de una pantalla y un teclado) con un intérprete de comandos (del lado del servidor).

El protocolo Telnet se aplica en una conexión TCP para enviar datos en formato ASCII codificados en 8 bits, entre los cuales se encuentran secuencias de verificación Telnet. Por lo tanto, brinda un sistema de comunicación orientado bidireccional (semidúplex) codificado en 8 bits y fácil de implementar.

PROTOCOLO IPV6

Comunicación de datos a través de red de paquetes

conmutados

IP Datagrama

Bloques de datos enviados mediante

IP

Servicio Best Effort

Proporciona seguridad a

cabeceras y no a datos

transmitidos

No provee mecanismo para determinar si un

paquete alcanza su destino

Protocolos de capa de

transporte (TCP)

Fiabilidad

Direcciones origen y destino

(direcciones IP)

checksums o sumas de

comprobación

Cabecera IP

Switches y Routers

Tramo de red para reenvío de

paquetes

HISTORIADiseñado por Steve Deering de Xerox PARC y Craig Mudge.

El diseño y desarrollo del nuevo protocolo IPv6 inició hacia 1990 por IETF (Internet Engineering Task Force).

Objetivo: Solucionar el agotamiento de las direcciones IP. IPNG: Departamento de investigación de diferentes

procedimientos para solución el problema presentado. (1993). SIPP (Simple IP Plus): Cambio del tamaño de dirección IP (de

32 a 128 bits). Especificaciones se finalizaron en 1995, rebautizándose como

IPv6.

Para quéMejorar el servicio globalmente proporcionando a futuras celdas telefónicas y dispositivos móviles con sus direcciones propias y permanentes.

PORQUE UN NUEVO PROTOCOLO DE INTERNET

Mas direcciones: Límite de direcciones de red admisibles en IPV4 está empezando a restringir el crecimiento de Internet (pocas direcciones disponibles).

Para miles de millones de nuevos dispositivos, como teléfonos celulares, PDAs, dispositivos de consumo, coches, entre otros.

Para miles de millones de nuevos usuarios, como China, India, entre otros.

Para Tecnologías de acceso Always-on: xDSL,cable, Ethernet, entre otros.

IPV6 VS. IPV4IPv4 IPv6

Direcciones de 32 bits. 4.294.967.296 direcciones de red

diferentes. Desperdicio de direcciones IPv4:

1. Enorme crecimiento de Internet.2. Se asignaron bloques de direcciones

grandes (de 16,71 millones de direcciones) a países, e incluso a empresas.

3. Direcciones no utilizadas debido a división de red en subredes.

Subred con 80 hosts, se necesita una subred de 128 direcciones, 48 direcciones restantes no se utilizan.

Cantidad de direcciones insuficiente para la demanda.

Broadcast. Fragmentación en hosts y routers. Incorpora checksum en cabeceras. Arquitectura plana.

Direcciones de 128 bits. 340.282.366.920.938.463.463.374.6

07.431.768.211.456 direcciones (670 mil billones direcciones/mm2) .

Capacidad de ofrecer nuevos servicios: Movilidad, Calidad de Servicio (QoS), Privacidad, Seguridad.

Multicast y Anycast. Fragmentación en hosts. No incorpora checksum en

cabeceras. Arquitectura Jerárquica.

CARACTERISTICAS DE IPV6

Mayor espacio de direcciones. “Plug & Play”: Autoconfiguración. Seguridad intrínseca en el núcleo del protocolo (IPsec). Calidad de Servicio (QoS) y Clase de Servicio (CoS). Multicast: Envío de un mismo paquete a un grupo de receptores. Anycast: Envío de un paquete a un receptor dentro de un grupo. Paquetes IP eficientes y extensibles, sin fragmentación en los

routers, alineados a 64 bits y con una cabecera de longitud fija, más simple, que agiliza su procesado por parte del router.

Posibilidad de paquetes con carga útil (datos) de más de 65.535 bytes.

Enrutamiento más eficiente en el troncal (backbone) de la red, debido a una jerarquía de direccionamiento basada en la agregación.

Renumeración y “multi-homing” que facilita el cambio de proveedor de servicios.

Características de movilidad.

CAMBIOS Cambios se clasifican en las siguientes categorías:

Capacidad extendida de direccionamiento: Incrementa el tamaño de dirección IP de 32 bits a 128 bits.

1. Da soporte a niveles de direccionamiento jerárquico.2. Mayor número de nodos direccionables.3. Autoconfiguración más simple de direcciones.

Simplificación del formato de cabecera: Reducción de costos en procesamiento de paquetes al reducir campos de cabecera. Se obtiene un ahorro en ancho de banda.

Soporte mejorado para las extensiones y opciones: Nuevas formas de decodificación de las cabeceras permiten un reenvío más eficiente, límites mas simples en la longitud de opciones, y mayor flexibilidad para introducir nuevas opciones.

Capacidad de etiquetado de flujos: Etiquetado de paquetes de flujo de tráfico para obtener calidad de servicio no estándar o el servicio en tiempo real.

Capacidades de Autenticación y Privacidad: Posee extensiones que proveen autenticación, integridad y confidencialidad de los datos.

TENDENCIAS CONDUCTORAS DE LA NECESIDAD DE IPV6

Creciente movilidad de los usuarios de Internet. Necesidad de mas de 1 IP por persona. Redes domesticas, demótica y otras redes

similares. Redes inalámbricas. Servicios “siempre conectado” Convergencia de voz, video, y datos

infraestructura basadas en IP.

PAQUETE IPV6Cambios de IPv4 a IPv6:

Capacidades expandidas de direccionamiento. Simplificación del formato de la cabecera. Soporte mejorado de extensiones y opciones. Capacidad de etiquetado de flujos. Capacidades de autentificación y encriptación.Paquete IPv6 está compuesto:

1. Cabecera: Comprende los primeros 40 bytes (320 bits) del paquete.

Dirección de origen y destino (128 bits cada una). Versión de IP (4 bits). Clase de tráfico (8 bits, Prioridad del Paquete). Etiqueta de flujo (20 bits, Calidad de Servicio). Longitud del campo de datos (16 bits). Cabecera siguiente (8 bits). Límite de saltos hop limit (8 bits, Tiempo de Vida).

2. Datos: No supera 64 KB, debido a que la cabecera es de longitud fija.

CABECERA PRINCIPAL IPV4

CABECERA PRINCIPAL IPV6

Version: Tipo de IP utilizada en 4 bits. Traffic Class: Tipo de tráfico (asignación de prioridades al trafico según necesidades). Flow Label (etiqueta de flujo): Tratamiento eficiente de flujos de información.

Payload Length: Tamaño de datos enviados en la trama. Next Header: Indicador de cabeceras adicionales o de extensión. Hop Limit: Límite de saltos (antiguo TTL IPv4).

CABECERAS EXTENDIDAS Cabecera de opciones ´Hop by Hop`: Opciones que analiza

cada uno de los routers por los que viaja la trama. Cada opción está formada por la tripleta (tipo, longitud, valor).

Cabecera de opciones de destino: Cabecera que se procesa por los routers de acuerdo a su posición en la trama.

Al inicio: Es procesada por todos los routers que figuren en dicha cabecera. Al final: Es procesada solamente por el destino final.

Cabecera de encaminamiento: Determina el camino que debe seguir un paquete desde el host origen al destino mediante una lista especifica de direcciones. Longitud variable.

Cabecera de fragmentación: Proporciona información acerca del número de fragmento correspondiente, la secuencia y un identificador del paquete completo al que pertenece.

CABECERAS EXTENDIDAS Cabecera de seguridad: Existen dos cabeceras de extensión para

seguridad.

1ra: Permite autenticar el tráfico IP.2da: Permite cifrar completa o parcialmente los paquetes.

Cabecera de autenticación: Verificar la integridad y autenticidad de los datos.

MIC (Message Integrity Code), similar a CRC.

Cabecera de cifrado (de encriptación): Permite la encriptación de datos para que no sean leidos por los routers por donde atraviesa.

ESP (Encapsulating Security Payload): Encriptación a nivel de red.

DIRECCION EN IPV6

Formato de una dirección IPv6 unicast

Topología unicast

Unicast: Indica una sóla interfaz de destino.

DIRECCION EN IPV6

Un paquete enviado a una dirección multicast es entregado a todas las interfaces identificadas por dicha dirección.

Multicast: Una misma dirección sirve para indicar como destino a un grupo de interfaces.

DIRECCION EN IPV6Anycast: Identificador para un conjunto de interfaces

(típicamente pertenecen a diferentes nodos). Un paquete enviado a una dirección anycast es entregado en una (cualquiera) de las interfaces identificadas con dicha dirección (la más próxima, de acuerdo a las medidas de distancia del protocolo de encaminado). Nos permite crear, por ejemplo, ámbitos de redundancia, de forma que varias máquinas puedan ocuparse del mismo tráfico según una secuencia determinada (por el routing), si la primera “cae”.

ESTRATEGIAS DE TRANSICIÓN

La clave para la transición es la compatibilidad con la base instalada de dispositivos IPv4. Esta afirmación define un conjunto de mecanismos que los hosts y routers IPv6 pueden implementar para ser compatibles con host y routers IPv4.

Doble pila (IPv4 e IPv6): El camino más lógico y evidente de transición es el uso simultáneo de ambos protocolos, en pilas separadas. Los dispositivos con ambos protocolos también se denominan “nodos IPv6/IPv4”. De esta forma, un dispositivo con ambas pilas pueden recibir y enviar tráfico a nodos que sólo soportan uno de los dos protocolos (nodos sólo IPv4 o sólo IPv6). Como ya hemos explicado en el apartado de direcciones especiales IPv6, se pueden emplear la dirección IPv4 (32 bits), anteponiéndole 80 bits con valor cero y 16 bits con valor 1, para crear una dirección IPv6 “mapeada desde IPv4”.

Túneles IPv6 sobre IPv4: Los túneles proporcionan un mecanismo para utilizar las infraestructuras IPv4 mientras la red IPv6 esta siendo implantada. Este mecanismo consiste en enviar datagramas IPv6 encapsulados en paquetes IPv4. Los extremos finales del túnel siempre son los responsables de realizar la operación de encapsulado del paquete/es IPv6 en IPv4.

ESTADO ACTUAL DE IPV6

DESARROLLADORES Y FABRICANTES: Todos los principales vendedores de sistemas operativos soportan IPv6 en sus nuevas versiones:

Apple Mac OS X, HP, IBM, Microsoft(windows XP, service pack 1/Advanced Newtworking Pack para XP), NET, CE, 200 (SP1 y componentes adicionales), 2003 server), Sun Solaris, BSD, Linux.

Los principales proveedores de infraestructura estan listos para IPv6: -3Com, Nortel, Cisco System, Juniper, Digital, Hitahi, Nokia, Telebit AS, NEC.

CONCLUSIONES IPv6 soluciona el problema de agotamiento de

direcciones IP presentado por IPv4. IPv6 es un protocolo maduro que incorpora

funcionalidades que robustecen la seguridad, enrutamiento, movilidad, etc.

Gracias al campo flow label, Ipv6 realiza el envío de datagramas de manera mas ágil ganando tiempo y evitando congestionamientos.

Gracias a la estructura de los paquetes IPv6, el tiempo de transmisión es menor así como los recursos de hardware.

Ipv6 no hace fragmentación en cada router sino que la fragmentación se hace la hace sólo en el nodo origen.

Ipv6 aprovecha de mejor manera la arquitectura jerárquica de direcciones dentro de una red.

Ipv6 es mucha más flexible y escalable que IPv4.

GRACIAS…