Tipos de Direcciones IPv6

Existen tres tipos de direcciones IPv6; Unicast, Anycast y Multicast que estan contenidos en dos clasificaciones, las direcciones Global Unicast (públicas) y Local Unicast (privadas).

Tipos de Direccionamiento IP: Unicast, Anycast y Multicast
Tipos de Direccionamiento IP: Unicast, Anycast y Multicast

Unicast: Representa a una única interfaz de red. Los paquetes dirigidos a una dirección unicast se envían a una única interfaz.

Anycast: Identifica a una o más interfaces. Por ejemplo, los servidores que admiten la misma función pueden utilizar la misma dirección IP de unidifusión. Los paquetes enviados a esa dirección IP se reenvían al servidor más cercano según sea  el mejor destino desde el punto de vista de la topología de la red. Las direcciones Anycast son usadas para el balanceo de carga.

Multicast: Representan a un grupo dinámico de hosts. Los paquetes enviados a esta dirección son reenviados por varias interfaces. Las direcciones de Múlticas en IPv6 tienen un propósito similar que en IPv4.

Como ya hemos visto antes, en IPv4 las IP unicast se dividen en Clase a, B y C, donde luego se definen IPs públicas y privadas. El concepto de clases no existe en IPv6, pero si el de direcciones públicas y privadas, sin embargo la IANA reserva algunos rangos para propósitos específicos.

Direcciones IPv6 Públicas y Privadas

En la historia del direccionamiento IPv4, se comenzó con un plan que le dio a cada host una dirección IPv4 pública única a nivel mundial. Pero como ya vimos, IPv4 tenía muy pocas direcciones. Por tanto, en la década de 1990, las empresas comenzaron a usar direcciones del rango de direcciones IPv4 privadas.

Lo que usaban es la traducción de direcciones de red (NAT), donde se traducen direcciones privadas que salen al mundo a través de una dirección publica.

IPv6 usa también direcciones IP públicas como lo hacia IPv4, éstas son las global unicast.

IPv6 también tiene direcciones IP locales ó unique local que son similares a las direcciones IP privadas de IPv4.

Esta es una comparación entre global unicast y unique local:

Global Unicast vs Unique Local

Global Unicast

Direccionamiento que funciona como una dirección IPv4 pública. La organización que necesita direcciones IPv6 solicita un bloque de direcciones IPv6 al registrador, el cual es asignado como un enrutamiento de prefijo global. Luego sólo ésta organización usara éste rango de direcciones.

Unique Local

Funciona similar al direccionamiento privado de IPv4 con la posibilidad de que muchas organizaciones usen el mismo rango de direcciones, y no requieren ser registradas con alguna autoridad.

Rangos de Direcciones IPv6

Tipo de DirecciónPrimeros Dígitos Hexadecimales
Global Unicast2 o 3 (originalmente); no todas reservadas de todas maneras (hoy en día). Actualmente IANA tiene asignada sólo el rango 2000::/3
Unique LocalFD00::/8
MulticastFF00::/8
Link LocalFE80::/10

Direcciones IPv6 Global Unicast

División de Subredes Ipv6 Global Unicast

Estructura de una Dirección IPv6 de tipo Global Unicast

La imágen anterior es la estrutura que tendria una dirección IPv6, a modo didactico te voy a mostrar a continuación la estructura de IPv4 y compararlas.

Ejemplo de una Estructura para Direcciones IPv4

El campo Prefijo de Enrutamiento Global IPv6 (el prefijo/longitud asignado por el RIR o ISP) actúa como la parte del campo Red en IPv4. La parte de subred IPv6 actúa como la parte de subred IPv4.

Y el lado derecho de IPv6, formalmente llamado ID de la Interfaz (abreviatura de identificador de interfaz), actúa como el campo de Host de IPv4.

Ahora volamos al prefijo de enrutamiento global IPv6 y su longitud de prefijo. Como comenté antes, a diferencia de IPv4, IPv6 no tiene un concepto de clases de dirección, por lo que no hay reglas predeterminadas que determinen la longitud del prefijo de enrutamiento global.

Sin embargo, cuando una empresa solicita a un ISP, RIR o cualquier otra organización que pueda asignar un prefijo de enrutamiento global, esa asignación incluye tanto el prefijo como la longitud del prefijo. Una vez que una empresa recibe un prefijo de enrutamiento global y esa longitud de prefijo, la longitud del prefijo normalmente no cambia con el tiempo y básicamente está bloqueado. (Ten en cuenta que la longitud del prefijo de enrutamiento global suele estar entre /32 y /48, o posiblemente tan largo como /56).

A continuación, observa el lado derecho de la imagen para ver el campo de ID de la interfaz. Por varias razones que se vuelven más obvias cuanto más se aprende sobre IPv6, este campo suele tener una longitud de 64 bits. ¿Tiene que tener una longitud de 64 bits? No. Sin embargo, el uso de un campo de ID de interfaz de 64 bits funciona bien en redes reales y no hay razones para evitar su uso.

Por último, observa el campo de subred en el centro de la imagen. Similar a IPv4, este campo crea un lugar con el cual numerar subredes IPv6. La longitud del campo de subred se basa en los otros dos hechos: la longitud del prefijo de enrutamiento global y la longitud del ID de la interfaz. Y con el campo de ID de la interfaz de 64 bits que se usa comúnmente, el campo de subred suele ser de 16 bits, siendo P la longitud del prefijo de enrutamiento global.

Veamos el siguiente ejemlo con la dirección IPv6 2001:0DB8:1111:0001:0000:0000:0000:0001

  • El prefijo asignado es 2001:0DB8:1111, con el ancho de prefijo /48.
  • La ID de la Interfaz es de 64 bits.
  • La subred asignada es de 16 bits, permitiendor 216 subredes IPv6.
Bits481664
CampoPrefijo de Enrutamiento GlobalSubredID de la Interfaz
Valor Hexadecimal de la Dirección IPv62001:0DB8:111100010000:0000:0000:0001

Direcciones IPv6 Unique Local Unicast

Son direcciones Privadas, tienen similitudes con las direcciones Global Unicast, pero sus mayores diferencias son el número con el que comienza (FD) y el proceso administrativo: no son registrados por una autoridad y pueden ser usados por varias organizaciones.

Existen algunas reglas que se deben cumplir:

  • Usa FD como los dos primeros dígitos hexadecimales.
  • Elige un Global ID único de 40 bits.
  • Adjunta el Global ID con FD para crear un prefijo de 48 bits, usado como prefio para todas tus direcciones.
  • Usa los siguientes 16 bits como el campo de subred.
  • Ten en cuenta que la estructura deje el campo ID de la Interfaz en 64 bits ya que es muy conveniente por su facilidad de uso.

Direcciones IPv6 Link-Local

Estas direcciones no se usan para el flujo normal de paquetes que contienen datos para aplicaciones. Son usados por protocolos y enrutamiento.

IPv6 define reglas para los paquetes enviados a cualquier dirección link-local, no deben ser reenviados por ninguna otra subred. Como resultado, muchos protocolos IPv6 usan direcciones link-local cuando el mensaje del protocolo necesita permanecer en la misma red LAN local. Por ejemplo, Neighbor Discovery Protocol (NDP).

Los routers también usan direcciones link-local como la dirección IP de next-hop.

Algunos datos clave sobre las direcciones link-local:

Unicast (no multicast): Las direcciones link-local representan un solo host, y los paquetes enviados a una dirección de enlace local deben ser procesados solo por ese host IPv6.

El alcance de reenvío es solo del enlace local: Los paquetes enviados a una dirección de link-local no abandonan el enlace de datos local porque los routers no reenvían paquetes con direcciones de destino de enlace local.

Generada automáticamente: Cada interfaz de host IPv6 (e interfaz de enrutador) puede crear su propia dirección local de enlace automáticamente, resolviendo algunos problemas de inicialización para los hosts antes de que aprendan una dirección global unicast aprendida dinámicamente.

Usos comunes: Las direcciones link-local se utilizan para algunos protocolos de sobrecarga que permanecen locales en una subred y como la dirección del siguiente salto para las rutas IPv6.

Direcciones IPv6 Multicast

Una vez más, las direcciones multicast funcionan de manera similar que en IPv4. Se usan para comunicarse con un grupo dinámico.

El rango usado para multicast es FF00::/8.

Paquete de Multicas en IPv6

Representación de un paquete multicast IPv6

El Alcance de Multicast en IPv6

Después de los primeros 8 bits tenemos 4 bits para el Flag y otros 4 para Scope (alcance). Los routers usan el campo Scope para determinar a dónde deben se debe reenviar el tráfico multicast.

Nombre del Alcance (Scope)Primer CuartetoAlcance definido por…Significado
Interface-LocalFF01Enviado por el dispositivoEl paquete permanece dentro del dispositivo. Útil para enviar internamente paquetes a servicios que se ejecutan en ese mismo host.
Link-LocalFF02Enviado por el dispositivoEl host que crea el paquete puede enviarlo al enlace, pero ningún router reenvía el paquete.
Site-LocalFF05Configuración en los routersTiene la intención de ser más que un enlace local, por lo que los routers hacen el reenvío, pero debe ser menor que el Scope Organization-Local; generalmente destinado a limitar los paquetes para que no crucen los enlaces WAN.
Organization-LocalFF08Configuración en los routersPretende ser amplio, probablemente para una compaña entera o una organización. Debe ser más amplia que el Scope Link-Local.
GlobalFF0ESin límitesSin límites
El alcance de las distintas direcciones de multicast en IPv6
Gráfica de Ejemplo de los Alcances de Multicast en IPv6

Para que quede claro, dado que he hablado de link-local varias veces y en distintos contextos, para evitar confusiones vamos a ver la diferencia en cada caso:

Dirección Link-local: Una dirección IPv6 que comienza con FE80. Sirve como una dirección unicast usada para una interfaz a la que los dispositivos aplican un alcance link-local. Los dispositivos por tanto crean sus propias direcciones link-local usando las reglas de EUI-64. Una mejor comparación del término más completa seria una dirección link-local unicast.

Dirección Multicast Link-local: Una dirección IPv6 que comienza con FF02. Sirve como una dirección multicas reservada con la cual el dispositivo aplica el alcance link-local.

Alcance Link-local: Una referencia al alcance en si, en lugar de una dirección. Este alcance define que los routers no deben reenviar paquetes cuando son enviados a una dirección en éste alcance.

Dirección Multicast Solicited-Node (Nodo Socilitado)

Pv6 Neighbor Discovery Protocol (NDP) reemplaza a ARP de IPv4. NDP mejora el proceso de descubrimiento de MACs (MAC-discovery) enviando paquetes multicast de IPv6 que pueden ser procesados por el host correcto, pero descartado con menor procesamiento por el resto de los hosts en la subred. El proceso usa la dirección multicast de solicited-node ó nodo solicitado asociada a la dirección Ipv6 unicast.

La siguiente figura muestra cómo determinar la Dirección Multicast de Nodo Solictiado con la dirección unicast. Comienza con un prefijo /104 predefinido, es decir, todas las direcciones multicast comienzan con FF02::1FF. En los últimos 24 bits (6 digitos hexadecimales), se copian los 6 últimos digitos de la dirección unicast dentro de la Dirección de Nodo Solicitado.

FF02 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0001 : FF_ _ : _ _ _ _
Definido por la RFCÚltimos 6 Dígitos Hexadecimales
de la Dirección Unicast

Otras Direcciones IPv6

  • La dirección IPv6 desconocida (sin especificar), ::, o todos ceros (0s)
    Ejemplo: 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
  • La dirección IPv6 de Loopback, ::1, o 127 binarios en cero con (0s) un sólo uno (1)
    Ejemplo: 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

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