Dirección IPv6

Las direcciones unicast y anycast suelen estar compuestas por dos partes lógicas: un prefijo de red de 64 bits utilizado para el enrutamiento y un identificador de interfaz de 64 bits utilizado para identificar la interfaz de red de un host.

El prefijo de red (el prefijo de enrutamiento combinado con el ID de subred ) está contenido en los 64 bits más significativos de la dirección. El tamaño del prefijo de enrutamiento puede variar; un prefijo más grande implica un ID de subred más pequeño. El administrador de red puede utilizar los bits del campo ID de subred para definir subredes dentro de la red. El identificador de interfaz de 64 bits se establece automáticamente de forma aleatoria, se obtiene de un servidor DHCPv6 o se asigna manualmente. (Históricamente, se generaba automáticamente a partir de la dirección MAC de la interfaz utilizando el formato EUI-64 modificado , pero este método ya no se recomienda por motivos de privacidad. ^{[ 2 ]} )

Las direcciones locales únicas son direcciones análogas a las direcciones de red privada IPv4 .

El campo de prefijo contiene el valor binario 1111110. El bit L es uno para las direcciones asignadas localmente; el rango de direcciones con L establecido en cero aún no está definido. El campo aleatorio se elige aleatoriamente una sola vez, al inicio del prefijo de enrutamiento / 48 .

Una dirección de enlace local también se basa en el identificador de interfaz, pero utiliza un formato diferente para el prefijo de red.

El campo de prefijo contiene el valor binario 1111111010. Los 54 ceros que le siguen hacen que el prefijo de red total sea el mismo para todas las direcciones link-local ( fe80:: / 64 link-local address prefix ), lo que las hace no enrutables.

Las direcciones de multidifusión se forman de acuerdo con varias reglas de formato específicas, dependiendo de la aplicación.

Para todas las direcciones de multidifusión, el campo de prefijo contiene el valor binario 11111111.

Actualmente, tres de los cuatro bits de bandera en el campo flg están definidos; ^{[ 1 ]} el bit de bandera más significativo está reservado para uso futuro.

El campo de ámbito de cuatro bits ( sc ) se utiliza para indicar dónde la dirección es válida y única.

Además, el campo scope se utiliza para identificar direcciones multicast especiales, como el nodo solicitado .

El campo sc(ope) contiene el valor binario 0010 (link-local). Las direcciones de multidifusión de nodo solicitado se calculan en función de las direcciones unicast o anycast de un nodo. Una dirección de multidifusión de nodo solicitado se crea copiando los últimos 24 bits de una dirección unicast o anycast a los últimos 24 bits de la dirección de multidifusión.

Las direcciones de multidifusión con ámbito de enlace utilizan un formato comparable. ^{[ 6 ]}

Una red IPv6 utiliza un bloque de direcciones, que es un grupo contiguo de direcciones IPv6 cuyo tamaño es una potencia de dos . El conjunto inicial de bits de las direcciones es idéntico para todos los hosts de una red determinada y se denomina dirección de red o prefijo de enrutamiento .

Los rangos de direcciones de red se escriben en notación CIDR . Una red se denota por la primera dirección del bloque (que termina en ceros), una barra inclinada (/) y un valor decimal igual al tamaño en bits del prefijo. Por ejemplo, la red escrita como 2001:db8:1234:: / 48 comienza en la dirección 2001:db8:1234:0000:0000:0000:0000:0000 y termina en 2001:db8:1234:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff .

El prefijo de enrutamiento de una dirección de interfaz puede indicarse directamente con la dirección utilizando la notación CIDR. Por ejemplo, la configuración de una interfaz con la dirección 2001:db8:a::123 conectada a la subred 2001:db8:a:: / 64 se escribe como 2001:db8:a::123 / 64 .

El tamaño de un bloque de direcciones se especifica escribiendo una barra inclinada (/) seguida de un número decimal cuyo valor es la longitud del prefijo de red en bits. Por ejemplo, un bloque de direcciones con 48 bits en el prefijo se indica como / 48. Dicho bloque contiene ^{2¹²⁸ − 48} = ^2⁸⁰ direcciones. Cuanto menor sea la longitud del prefijo de red, mayor será el bloque: un bloque / 21 es 8 veces mayor que un bloque / 24 .

Los caracteres de dos puntos (:) en las direcciones IPv6 pueden entrar en conflicto con la sintaxis establecida de los identificadores de recursos, como URI y URL . Los dos puntos se utilizan convencionalmente para finalizar la ruta del host antes de un número de puerto . ^{[ 10 ]} Para mitigar este conflicto, las direcciones IPv6 literales se encierran entre corchetes en dichos identificadores de recursos, por ejemplo:

Cuando la URL también contiene un número de puerto, la notación es:

donde el 443 final es el número de puerto del ejemplo.

Para direcciones con un alcance distinto al global (como se describe en el apartado  Ámbitos de direcciones ), y en particular para direcciones de enlace local, la elección de la interfaz de red para enviar un paquete puede depender de la zona a la que pertenezca la dirección. Una misma dirección puede ser válida en diferentes zonas y estar en uso por un host distinto en cada una de ellas. Incluso si una misma dirección no se utiliza en diferentes zonas, los prefijos de las direcciones en esas zonas pueden ser idénticos, lo que impide que el sistema operativo seleccione una interfaz de salida basándose en la información de la tabla de enrutamiento (que se basa en prefijos).

Para resolver la ambigüedad en las direcciones textuales, se necesita unEl índice de zona debe agregarse a la dirección. El índice de zona está separado de la dirección por unsigno de porcentaje(%). ^{[ 11 ]} Aunque los índices de zona numéricos deben ser compatibles universalmente, el índice de zona también puede ser una cadena dependiente de la implementación. La dirección local de enlace

podría expresarse por

o

La primera (que utiliza un nombre de interfaz ) es habitual en la mayoría de los sistemas operativos tipo Unix (por ejemplo, BSD , Linux , macOS ). ^{[ 12 ]} La segunda (que utiliza un número de interfaz) es la única sintaxis en Microsoft Windows , pero como la compatibilidad con esta sintaxis es obligatoria según el estándar, también está disponible en otros sistemas operativos. ^{[ d ]}

Los sistemas operativos basados ​​en BSD (incluido macOS) también admiten una sintaxis alternativa no estándar, donde un índice de zona numérico se codifica en la segunda palabra de 16 bits de la dirección. Por ejemplo:

En todos los sistemas operativos mencionados anteriormente, el índice de zona para las direcciones de enlace local en realidad se refiere a una interfaz, no a una zona. Como varias interfaces pueden pertenecer a la misma zona (por ejemplo, cuando están conectadas a la misma red), en la práctica dos direcciones con identificadores de zona diferentes pueden ser equivalentes y referirse al mismo host en el mismo enlace. ^{[ e ]}

Cuando se utiliza en identificadores uniformes de recursos (URI), el uso del signo de porcentaje provoca un conflicto de sintaxis, por lo tanto, debe escaparse mediante codificación de porcentaje , ^{[ 13 ]} por ejemplo:

En los sistemas operativos Microsoft Windows , las direcciones IPv4 son identificadores de ubicación válidos en las rutas de acceso UNC (Convención de Nombres Uniformes). Sin embargo, los dos puntos son un carácter no válido en una ruta de acceso UNC. Por lo tanto, el uso de direcciones IPv6 también es no válido en las rutas de acceso UNC. Por este motivo, Microsoft implementó un algoritmo de transcripción para representar una dirección IPv6 en forma de nombre de dominio que se puede usar en rutas UNC. Para ello, Microsoft registró y reservó el dominio de segundo nivel ipv6-literal.net en Internet (aunque lo cedió en enero de 2014 ^{[ 14 ]} ). Las direcciones IPv6 se transcriben como un nombre de host o un nombre de subdominio dentro de este espacio de nombres , de la siguiente manera:

se escribe como

Esta notación se resuelve automáticamente de forma local mediante el software de Microsoft, sin necesidad de realizar consultas a los servidores DNS.

Si la dirección IPv6 contiene un índice de zona, este se agrega a la parte de la dirección después del carácter 's':

se escribe como

Para las direcciones unicast , se definen dos ámbitos: enlace local y global.

Las direcciones de enlace local y la dirección de bucle invertido tienen un alcance de enlace local , lo que significa que solo se pueden usar en una única red conectada directamente. Todas las demás direcciones (incluidas las direcciones locales únicas ) tienen un alcance global (o universal ), lo que significa que son potencialmente enrutables globalmente y se pueden usar para conectarse a direcciones con alcance global en cualquier lugar, o a direcciones con alcance de enlace local en la red conectada directamente.

Las direcciones locales únicas tienen alcance global, pero no se administran globalmente. Por lo tanto, solo otros hosts del mismo dominio administrativo (por ejemplo, una organización) o dentro de un dominio administrativo colaborador pueden acceder a dichas direcciones, si se enrutan correctamente. Dado que su alcance es global, estas direcciones son válidas como dirección de origen al comunicarse con cualquier otra dirección de alcance global, aunque puede resultar imposible enrutar los paquetes desde el destino de vuelta al origen.

Las direcciones anycast son sintácticamente idénticas e indistinguibles de las direcciones unicast. Su única diferencia es administrativa. Por lo tanto, los ámbitos de las direcciones anycast son los mismos que los de las direcciones unicast.

Para las direcciones de multidifusión , los cuatro bits menos significativos del segundo octeto de la dirección ( ff0 s : :) identifican el ámbito de la dirección s , es decir, el dominio en el que se debe propagar el paquete de multidifusión. Los ámbitos predefinidos y reservados son:

El resto de ámbitos no están asignados y están disponibles para que los administradores definan regiones adicionales.

La gestión del proceso de asignación de direcciones IPv6 está delegada a la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) ^{[ 16 ]} por el Consejo de Arquitectura de Internet y el Grupo Directivo de Ingeniería de Internet . Su función principal es la asignación de grandes bloques de direcciones a los registros regionales de Internet (RIR), que tienen la tarea delegada de asignarlos a los proveedores de servicios de red y otros registros locales. La IANA ha mantenido la lista oficial de asignaciones del espacio de direcciones IPv6 desde diciembre de 1995. ^{[ 17 ]}

Para permitir una agregación de rutas eficiente, reduciendo así el tamaño de las tablas de enrutamiento de Internet, actualmente solo se asigna una octava parte del espacio de direcciones total ( 2000:: / 3 ) para su uso en Internet . El resto del espacio de direcciones IPv6 está reservado para uso futuro o para fines especiales. El espacio de direcciones se asigna a los RIR en bloques de / 23 a / 12 . ^{[ 18 ]}

Los RIR asignan bloques más pequeños a los registros locales de Internet que los distribuyen a los usuarios. Estos suelen tener tamaños de / 19 a / 32 . ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} Los registros de asignación de unidifusión global se pueden encontrar en los distintos RIR u otros sitios web. ^{[ 22 ]}

Las direcciones se distribuyen típicamente en bloques de tamaño / 48 a / 56 a los usuarios finales. ^{[ 23 ]} Las direcciones IPv6 se asignan a las organizaciones en bloques mucho más grandes en comparación con las asignaciones de direcciones IPv4; la asignación recomendada es un bloque / 48 que contiene ^2⁸⁰ direcciones, siendo ^2⁴⁸ o aproximadamente2,8 × 10 ¹⁴ veces más grande que todo el espacio de direcciones IPv4 de 2 ³² direcciones y aproximadamente7,2 × 10 ¹⁶ veces mayor que los bloques / 8 de direcciones IPv4, que son las asignaciones más grandes de direcciones IPv4. Sin embargo, el conjunto total es suficiente para el futuro previsible, porque hay 2 ¹²⁸ (exactamente 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456; o aproximadamente3,4 × 10³⁸ (o 340 undecillones ⁾ de direcciones IPv6 únicas.

Cada RIR puede dividir cada uno de sus múltiples bloques / 23 en bloques 512 / 32 , normalmente uno para cada ISP; un ISP puede dividir su bloque / 32 en 65 536 / 48 bloques, normalmente uno para cada cliente; ^{[ 24 ]} los clientes pueden crear 65 536 / 64 redes a partir de su bloque / 48 ^{asignado, cada una con 2 64} (exactamente 18,446,744,073,709,551,616; o aproximadamente1,8 × 10¹⁹ direcciones. En contraste, todo el espacio de direcciones IPv4 tiene solo 2³² ^{( exactamente} 4.294.967.296; o aproximadamente4,3 × 10 ⁹ ) direcciones.

Por diseño, solo una pequeña fracción del espacio de direcciones se utilizará activamente. El amplio espacio de direcciones garantiza que las direcciones estén casi siempre disponibles, lo que hace innecesario el uso de la traducción de direcciones de red (NAT) para la conservación de direcciones. La NAT se ha utilizado cada vez más en redes IPv4 para ayudar a mitigar el agotamiento de direcciones IPv4 .

El espacio de direcciones independiente del proveedor es asignado directamente a las organizaciones de usuarios finales por los RIR desde un rango de direcciones especial ( 2001:678:: / 29 para los asignatarios en la región de servicio RIPE NCC) y permite a estas organizaciones realizar cambios de proveedor sin renumerar sus redes.

Internet exchange points (IXPs) are assigned special addresses mainly from the ranges 2001:7f8::/32 (RIPE NCC), 2001:504::/30 (ARIN), 2001:de0::/27 (APNIC), and 2001:43f8::/32 (AFRINIC)^[25][26] for communication among their connected ISPs.

Root name servers have mostly been assigned addresses from the ranges 2001:500::/30 and 2001:7f8::/29.^[27]

The lowest address within each subnet prefix (the interface identifier set to all zeroes) is reserved as the subnet-router anycast address.^[1] Applications may use this address when talking to any one of the available routers, as packets sent to this address are delivered to just one router.

The 128 highest addresses within each /64 subnet prefix are reserved to be used as anycast addresses.^[28] These addresses usually have the first 57 bits of the interface identifier set to 1, followed by the 7-bit anycast ID. Prefixes for the network can be of any length for routing purposes, but subnets are required to have a length of 64 bits. The address with value 0x7e in the 7 least-significant bits is defined as a mobile IPv6 home agents anycast address. The address with value 0x7f (all bits 1) is reserved and may not be used. No more assignments from this range have been made, so all the remaining values, 0x00 through 0x7d, are reserved as well.

An exception to this is made for /127 point-to-point links between routers.^[29] For such links, the address with the subnet bit zero must not be interpreted as an anycast address, but as a regular unicast address.

Las direcciones de multidifusión ff0x:: , donde x es cualquier valor hexadecimal, están reservadas ^{[ 1 ]} y gestionadas por la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA). ^{[ 48 ]}

Los 64 bits inferiores de la dirección fe80:: / 64 se rellenan con un identificador de interfaz de 64 bits. Se puede obtener de estas fuentes:

• Como sugiere el nombre "identificador de interfaz", puede ser la dirección MAC de 48 bits del adaptador de red , que está garantizada como única. Una dirección MAC 00-0C-29-0C-47-D5 se convierte en un EUI-64 modificado de 64 bits insertando primero FF-FE en el medio: 00-0C-29- FF-FE -0C-47-D5 , y luego invirtiendo el bit Universal/Local , convirtiéndose en 02-0C -29-FF-FE-0C-47-D5 (o :020c:29ff:fe0c:47d5 en notación de dirección IPv6).
• Sin embargo, actualmente se desaconseja usar la dirección MAC real del adaptador para obtener la dirección de interfaz en los dispositivos de usuario final, ya que expone la dirección MAC a Internet, facilitando el seguimiento del usuario a través de las redes. Por ello, ahora es común usar una dirección pseudoaleatoria . Entre las opciones existentes se incluyen la dirección temporal , la dirección de privacidad estable y la dirección generada criptográficamente . Esto está relacionado con la suplantación de MAC , pero no es el mismo mecanismo ; el identificador de interfaz pseudoaleatorio no necesita coincidir con la dirección MAC, ya sea real o suplantada.

• El prefijo local del sitio fec0:: / 10 especifica que la dirección es válida solo dentro de la red del sitio de una organización. Formaba parte de la arquitectura de direccionamiento original en diciembre de 1995, ^{[ 60 ]} pero su uso se dejó de utilizar en septiembre de 2004 debido a que la definición del término sitio era ambigua, lo que generaba reglas de enrutamiento confusas. Las nuevas redes no deben admitir este tipo especial de dirección. ^{[ 61 ]} En octubre de 2005, una nueva especificación reemplazó este tipo de dirección con direcciones locales únicas . ^{[ 40 ]}
• El bloque de direcciones 200:: / 7 se definió como un conjunto de prefijos mapeados por OSI NSAP en agosto de 1996, ^{[ 62 ] [ 63 ]} pero quedó obsoleto en diciembre de 2004. ^{[ 64 ]}
• El prefijo de 96 bits con valor cero :: / 96 , originalmente conocido como direcciones compatibles con IPv4 , se mencionó en 1995 ^{[ 60 ]} pero nunca se describió completamente. Este rango de direcciones se utilizó para representar direcciones IPv4 dentro de una tecnología de transición a IPv6. Dicha dirección IPv6 tiene sus primeros 96 bits (los más significativos) establecidos a cero, mientras que sus últimos 32 bits son la dirección IPv4 representada. En febrero de 2006, el IETF desaconsejó el uso de direcciones compatibles con IPv4. ^{[ 1 ]} El único uso restante de este formato de dirección es para representar una dirección IPv4 en una tabla o base de datos con miembros de tamaño fijo que también deben poder almacenar una dirección IPv6.
• El bloque de direcciones 3ffe:: / 16 se asignó con fines de prueba para la red 6bone en diciembre de 1998. ^{[ 65 ]} Anteriormente, se utilizaba el bloque de direcciones 5f00:: / 8 para este propósito. Ambos bloques de direcciones se devolvieron al grupo de direcciones en junio de 2006. ^{[ 66 ]}
• Debido a problemas operativos con 6to4, el uso del bloque de direcciones 2002:: / 16 está disminuyendo, ya que el mecanismo 6to4 está obsoleto desde mayo de 2015. ^{[ 43 ]} Aunque el bloque de direcciones IPv4 192.88.99.0 / 24 está obsoleto, 2002:: / 16 no lo está.
• En abril de 2007, el bloque de direcciones 2001:10:: / 28 fue asignado para los identificadores hash criptográficos enrutables superpuestos (ORCHID). ^{[ 67 ]} Estaba destinado a un uso experimental. En septiembre de 2014 se especificó una segunda versión de ORCHID, ^{[ 36 ]} y con la introducción del bloque 2001:20:: / 28 el bloque original fue devuelto a IANA .

• Para la búsqueda DNS inversa , las direcciones IPv6 se registraron originalmente en la zona DNS ip6.int , ya que se preveía que el dominio de nivel superior arpa sería retirado. En 2000, el Consejo de Arquitectura de Internet (IAB) revirtió esta intención y decidió en 2001 que arpa debía conservar su función original. Los dominios en ip6.int se trasladaron a ip6.arpa ^{[ 68 ]} y la zona ip6.int se eliminó oficialmente el 6 de junio de 2006.
• En marzo de 2011, el IETF refinó las recomendaciones para la asignación de bloques de direcciones a sitios finales. ^{[ 23 ]} En lugar de asignar / 48 , / 64 o / 128 (según las opiniones de IAB e IESG de 2001), ^{[ 69 ]} los proveedores de servicios de Internet deberían considerar la asignación de bloques más pequeños (por ejemplo, / 56 ) a los usuarios finales. Las políticas de los registros regionales ARIN , RIPE y APNIC fomentan las asignaciones de / 56 cuando sea apropiado. ^{[ 23 ]}
• Originalmente, existían dos propuestas para traducir nombres de dominio a direcciones IPv6: una que utilizaba registros AAAA, ^{[ 70 ]} y otra que utilizaba registros A6. ^{[ 71 ]} Los registros AAAA, el método que prevaleció, son comparables a los registros A para IPv4, proporcionando una asignación simple de nombre de host a dirección IPv6. El método que utilizaba registros A6 empleaba un esquema jerárquico, en el que la asignación de grupos subsiguientes de bits de dirección se especificaba mediante registros A6 adicionales, lo que permitía renumerar todos los hosts de una red cambiando un único registro A6. Dado que los beneficios percibidos del formato A6 no se consideraron superiores a los costes percibidos, ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]} el método pasó a tener un estado experimental en 2002, ^{[ 73 ]} y finalmente a un estado histórico en 2012. ^{[ 75 ]}
• En 2009, se descubrió que muchos resolvedores DNS en dispositivos NAT y enrutadores de redes domésticas manejaban los registros AAAA de forma incorrecta. ^{[ 76 ]} Algunos de ellos simplemente descartaban las solicitudes DNS para dichos registros, en lugar de devolver correctamente la respuesta DNS negativa apropiada. Debido a que la solicitud se descarta, el host que la envía tiene que esperar a que se agote el tiempo de espera, lo que provoca una mayor latencia al conectarse a hosts de pila dual IPv6/IPv4, ya que el software cliente espera a que falle el tiempo de espera de la conexión IPv6 antes de intentar con IPv4. Happy Eyeballs proporciona una solución a este problema.