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¿Cuál es la diferencia entre IPv4 e IPv6?

20 set 2021 7 min di lettura
¿Cuál es la diferencia entre IPv4 e IPv6?
Tabla de contenidos

Introducción

En la era tecnológica actual, estamos viendo un gran avance en el uso de Internet y los dispositivos de red. Cada hogar tiene una computadora portátil, un teléfono inteligente, un reloj digital, un dispositivo de IoT, un componente de automatización del hogar y otros dispositivos conectados a la red doméstica o Internet. Los dispositivos se comunican entre sí a través de varios protocolos de red, siendo TCP e IP los protocolos más utilizados. Cada dispositivo conectado a la red debe tener una dirección IP que identifique al dispositivo en la red.

Este artículo explica el Protocolo de Internet y las diferencias entre IPv6 e IPv4.

¿Qué es IP (Protocolo de Internet)?

Al ser seres humanos, nos identificamos y nos comunicamos con nuestros nombres. Asimismo, en el mundo de la informática, los dispositivos utilizan direcciones IP para identificarse e interactuar entre sí. Un lenguaje común utilizado por todos los dispositivos informáticos para comunicarse entre sí se conoce como protocolo. Similar a los lenguajes humanos, el protocolo también tiene un conjunto de reglas que formatean y procesan los datos.

El Protocolo de Internet (IP) es un conjunto de reglas que especifica el direccionamiento y el enrutamiento de datos entre computadoras. Se utiliza principalmente con protocolos de transporte de red, como TCP y UDP.

Internet existe hoy gracias a este modelo de direccionamiento único. La IANA administra los rangos de direcciones IP para redes / sitios que se conectan a Internet. Sin embargo, si ejecutamos una infraestructura de red local aislada, podemos asignar los números según nuestras preferencias. Ahora, entremos en el núcleo de la arquitectura y su análisis comparativo.

IPv4

La primera versión principal del Protocolo de Internet (IP) es la versión 4 (IPv4). Utiliza un esquema de direccionamiento de red de 32 bits que se divide en cuatro números de 8 bits conocidos como octetos. Por ejemplo, google.com tiene una dirección IP de 141.251.36.46. El formato se conoce como notación de puntos cuádruples. Estas direcciones IP se pueden configurar manualmente u obtener automáticamente a través de un servidor DHCP.

Para verificar el estado en vivo del dispositivo remoto, podemos ejecutar una encuesta ICMP en esa IP usando el comando ping:

ping -c 1 google.com
PING google.com (142.251.36.46) 56(84) bytes of data.
64 bytes from ams11s12-in-f12.1e100.net (142.251.36.46): icmp_seq=1 ttl=116 time=237 ms

...

Las direcciones IP se dividen en dos partes, direcciones de red y de host para crear subredes. Los números de subred ayudan a decidir la red y las partes del host de la IP. Además, el espacio IP disponible se divide en cinco clases diferentes como se indica a continuación.

Classe indirizzoIntervalli IPMaschera di sottoreteNumero di retiNumero di host per rete
Classe Ada 1.0.0.0 a 126.0.0.0255.0.0.012616.777.214
Classe Bda 128.0.0.0 a 191.255.0.0255.255.0.016.28265.534
Classe Cda 192.0.0.0 a 223.255.255.0255.255.255.02.097.150254
Classe Dda 224.0.0.0 a 239.255.255.255Multicasting
Classe Eda 240.0.0.0 a 255.255.255.255Ricerca/Riservato/Sperimentale

El cálculo de la subred implica algunas rúbricas matemáticas detrás de la pantalla. Para facilitar nuestro cálculo, podemos utilizar herramientas como ipcalco subnetcalc para subredes IPv4. Los siguientes fragmentos muestran cómo utilizar las herramientas:

ipcalc 110.0.20.18/24
Address: 110.0.20.18 01101110.00000000.00010100. 00010010
Netmask: 255.255.255.0 = 24 11111111.11111111.11111111. 00000000
Wildcard: 0.0.0.255 00000000.00000000.00000000. 11111111
=>
Network: 110.0.20.0/24 01101110.00000000.00010100. 00000000
HostMin: 110.0.20.1 01101110.00000000.00010100. 00000001
HostMax: 110.0.20.254 01101110.00000000.00010100. 11111110
Broadcast: 110.0.20.255 01101110.00000000.00010100. 11111111
Hosts/Net: 254 Class A
subnetcalc 192.168.10.15/24
Address = 192.168.10.15
11000000 . 10101000 . 00001010 . 00001111
Network = 192.168.10.0 / 24
Netmask = 255.255.255.0
Broadcast = 192.168.10.255
Wildcard Mask = 0.0.0.255
Hosts Bits = 8
Max. Hosts = 254 (2^8 - 2)
Host Range = { 192.168.10.1 - 192.168.10.254 }
Properties =
- 192.168.10.15 is a HOST address in 192.168.10.0/24
- Class C
- Private
GeoIP Country = Unknown (??)
DNS Hostname = (Name or service not known)

Normalmente, las direcciones IP se proporcionan a la máquina host final y a la interfaz de puerta de enlace del enrutador.

Aquí, el tráfico de la máquina A (10.235.64.58) llega a la interfaz de la puerta de enlace del enrutador (10.235.64.57) en el lado izquierdo de la nube de Internet. Llega a la puerta de enlace del servidor de Google a través del enrutamiento de Internet y finalmente al servidor de destino.

Puede utilizar comandos como ifconfig, hostname o para identificar la IP de la interfaz de red ip.

ifconfig ens160
ens160: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 10.235.64.58 netmask 255.255.255.252 broadcast 10.235.64.59
inet6 fe80::fc7f:d8da:a969:1c1d prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 00:0c:29:23:6f:30 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 35607241 bytes 34540488400 (34.5 GB)
RX errors 0 dropped 12 overruns 0 frame 0
TX packets 24701952 bytes 15008379564 (15.0 GB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
hostname -I
10.235.64.58

Hay direcciones IP de red para propósitos especiales como 0.0.0.0 o 127.0.0.1. La primera es la ruta predeterminada o ruta cuádruple cero, mientras que la segunda se llama dirección de bucle invertido.

En el fragmento a continuación, veremos la tabla de enrutamiento IP del kernel con la ruta predeterminada para esa red. La bandera 'U' representa que la ruta de la red es ARRIBA, mientras que G significa que la ruta de la red es la puerta de enlace de la red.

netstat -rn | grep ens160
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface
0.0.0.0 10.235.64.57 0.0.0.0 UG 0 0 0 ens160
10.235.64.56 0.0.0.0 255.255.255.252 U 0 0 0 ens160

Normalmente, el datagrama IPv4 consta de un campo de encabezado con 20 bytes, un campo de opciones y campos de datos con una longitud variable.

IPv6

La versión 6 del Protocolo de Internet es la versión actualizada del Protocolo de Internet (IP). La versión 6 del Protocolo de Internet está destinada a reemplazar la versión anterior (IPv4), que transporta el 75% del tráfico total de Internet a partir de 2018 (Fuente: Google IPv6 Stats).

La dirección IPv6 es de 128 bits (16 bytes) y utiliza 32 dígitos hexadecimales, mientras que estos dígitos se dividen en ocho grupos de cuatro dígitos cada uno para facilitar la administración.

Hay algunos pasos básicos involucrados en la convención de nomenclatura de IPv6.

Regla 1: Todas las letras no distinguen entre mayúsculas y minúsculas. Por ejemplo, 'ab41' es igual a 'AB41'

Regla 2: los campos posteriores con '0' se pueden mostrar como "::", pero solo una vez en una ruta

Regla 3: la representación de ceros a la izquierda en un campo es opcional. Por ejemplo, '001a' es igual a '1a'

Por ejemplo, tomemos la dirección IPv6, 45ab: 0000: a179: 0000: 0000: c1c0: abcd: 0876

Aplicar la regla 1 => 45ab: 0000: a179: 0000: 0000: c1c0: abcd: 0876 Aplicar la regla 2 => 45ab: 0: a179: 0: 0: c1c0: abcd: 876 Aplicar la regla 3 => 45ab: 0: a179 :: c1c0: abcd: 876

Hay tres tipos de direcciones IPv6: Unicast, Multicast y Anycast. La dirección de unidifusión es la interfaz de red única y los paquetes entregados a esa interfaz específica. Además, las direcciones de unidifusión tienen niveles de alcance local (enlace local) y global. La dirección de multidifusión es la interfaz de grupo a la que se envían los paquetes. La dirección Anycast es la interfaz de grupo y el paquete se entrega a la interfaz más cercana.

A continuación se muestran algunas direcciones conocidas.

]::1/128Indirizzo di loopback
ff00::/8Indirizzi multicast
fe80::/10Indirizzi link-local
2001::/16Indirizzi unicast IPv6 regolari
2002::/166to4 indirizzi unicast
subnetcalc 2001:4860:4860::8888/64
Address = 2001:4860:4860::8888
2001 = 00100000 00000001
4860 = 01001000 01100000
4860 = 01001000 01100000
0000 = 00000000 00000000
0000 = 00000000 00000000
0000 = 00000000 00000000
0000 = 00000000 00000000
8888 = 10001000 10001000
Network = 2001:4860:4860:: / 64
Netmask = ffff:ffff:ffff:ffff::
Wildcard Mask = ::ffff:ffff:ffff:ffff
Hosts Bits = 64
Max. Hosts = 18446744073709551616 (2^64 - 1)
Host Range = { 2001:4860:4860::1 - 2001:4860:4860:0:ffff:ffff:ffff:ffff }
Properties =
- 2001:4860:4860::8888 is a HOST address in 2001:4860:4860::/64
- Global Unicast Properties:
+ Interface ID = 0000:0000:0000:8888
+ Sol. Node MC = ff02::1:ff00:8888
GeoIP Country = United States (US)
DNS Hostname = dns.google

Nuevamente, el paquete IPv6 tiene encabezado y carga útil. El tamaño del encabezado se fija en 40 bytes, y la dirección de origen y destino ocupa 32 bytes.

Aunque IPv6 tiene innumerables ventajas, no puede reemplazar a IPv4. Ambas versiones del protocolo deben coexistir durante algún tiempo para una migración sin problemas. Por lo tanto, los proveedores de servicios ofrecen un sistema de soporte de doble pila que posee una interfaz de red capaz de comprender paquetes tanto IPv4 como IPv6.

Hay pocos mecanismos de transición inteligentes, es decir, tunelización IPv6, direcciones IPv6 asignadas IPv4, etc. El primero encapsula el paquete IPv6 en IPv4, mientras que el segundo asigna direcciones IPv6 a IPv4 en implementaciones de doble pila.

IPv4 vs IPv6: evaluación comparativa rápida

CaratteristicheProtocollo Internet - Versione 4 [IPv4]Protocollo Internet - Versione 6 [IPv6]
Distribuzione e allocazione19811999
Lunghezza32 bit128 bit
Spazio degli indirizzi4.29 x 10^93,4 x 10^38
FormatoDecimale punteggiato / [10.235.64.56]Esadecimale / [2400::4]
Numero di ottetti416
Dimensione intestazioneVaria da 20 a 60 byte40 byte
ClassiCinque classi: Classe A, Classe B, Classe C, Classe D, Classe ENessuno
Funzioni di sicurezza / Autenticazione e crittografiaNon disponibileA disposizione
Verifica sommaA disposizioneNon disponibile
IPsecEsterno e opzionaleFunzionalità integrata
Conteggio del luppoloIndicato dal campo TTLIndicato dal campo Hoplimit
frammentazioneEseguito dal mittente e dai router di inoltroFatto solo dal mittente
Campi delle opzioniFornito nell'intestazione IPv4Non ci sono campi facoltativi, ma sono disponibili le intestazioni di estensione IPv6
MulticastIGMP gestisce l'appartenenza al gruppo multicastMLD sostituisce l'IGMP
Messaggio di trasmissioneA disposizioneNon disponibile. Viene utilizzato il multicast
Mappatura da IP a MACProtocollo di risoluzione dell'indirizzoProtocollo di rilevamento del vicino

Conclusión

Hemos explorado los conceptos básicos del Protocolo de Internet y sus versiones. A lo largo del camino, el artículo aclara el esquema de direccionamiento, el formato de paquete y cómo funcionan IPv4 e IPv6 con la evaluación comparativa. Aunque IPv4 transporta la mayor parte del tráfico de Internet en la actualidad, IPv6 es el futuro del mundo de las redes.

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