IPv6 Fundamentals - Libro Interactivo

Diseño de Ambiente de Aprendizaje - Libro Interactivo

AFTER IPv4

"El futuro comienza donde IPv4 termina."

Al finalizar la experiencia de aprendizaje, el estudiante estará en capacidad de:

01. Interpretar

Interpretar direcciones IPv6, aplicando correctamente la notación hexadecimal, la estructura de 128 bits y las reglas de compresión y expansión.

02. Analizar

Analizar casos de direccionamiento IPv6, identificando tipos de direcciones, prefijos, errores de asignación y requerimientos de conectividad en diferentes escenarios de red.

03. Proponer

Proponer soluciones de direccionamiento IPv6 para casos propios del sector de las telecomunicaciones, justificando técnicamente la asignación de direcciones, la segmentación y las decisiones tomadas.

Profesional en Neuroeducación e Inclusión

Diana Paola Saavedra Martínez

Diseñadora de este ambiente de innovación tecnológica. Este libro interactivo es una pieza clave creada bajo un enfoque inclusivo para complementar y ayudar a entrenar a los estudiantes de telecomunicaciones. Su estructura está fundamentada en principios de neuroeducación para optimizar la asimilación técnica, transformar conceptos complejos y garantizar un aprendizaje accesible, reduciendo significativamente la carga cognitiva de todos los participantes.

01

Instituciones y organización que intervienen en el registro Internet

La gestión de los recursos numéricos de Internet, como las direcciones IP y los números de sistemas autónomos (ASN), es fundamental para el funcionamiento global de la red. Esta responsabilidad recae en una jerarquía de organizaciones.

IANA

(Internet Assigned Numbers Authority)

Entidad central que delega grandes bloques de direcciones IP a 5 Registros Regionales (RIRs) alrededor del mundo.

ARIN

América del Norte (Estados Unidos, Canadá y partes del Caribe).

LACNIC

América Latina y el resto del Caribe.

RIPE NCC

Europa, Oriente Medio y Asia Central.

APNIC

Región de Asia y el Pacífico.

AFRINIC

El continente Africano.

Puntos Clave:

IANA delega bloques de direcciones a las regiones globales.
Existen 5 Registros Regionales (RIRs) como LACNIC (Latinoamérica), ARIN (Norteamérica), etc.

Las direcciones IPv6 manejan sistema Hexadecimal

Caracteres Hexadecimales (Base 16)

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	A	B	C	D	E	F
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

Valores de las Potencias Base 2

2³

2²

2¹

2⁰

8

4

2

1

Ejemplo: Convertir "B" (Valor 11)

8

1

ON

+

4

0

OFF

+

2

1

ON

+

1

ON

Para obtener 11, encendemos los bits que suman ese valor: 8 + 2 + 1 = 11. Por lo tanto, B = 1011.

Tabla conversión HEX a BIN:

0 - 0000

4 - 0100

8 - 1000

C - 1100

1 - 0001

5 - 0101

9 - 1001

D - 1101

2 - 0010

6 - 0110

A - 1010

E - 1110

3 - 0011

7 - 0111

B - 1011

F - 1111

Ejercicios Prácticos de Conversión

Convertir HEX a BIN

Ejercicio 1: Convertir 20AE a BIN

2 0010

-

0 0000

-

A 1010

-

E 1110

Regla de Oro: Binario a Hexadecimal

Se deben seleccionar y agrupar los bits de 4 en 4, comenzando SIEMPRE de derecha a izquierda.

Convertir BIN a HEX

Ejercicio 3: Convertir 100110111010 a HEX

1001 9

-

1011 B

-

1010 A

02

Fundamentos: Estructura de IPv6

X:X:X:X:X:X:X:X

Se dividen en 8 Hextetos separados por el carácter : (Dos Puntos)

HHHH

Hext 1

:

HHHH

:

HHHH

:

HHHH

:

HHHH

:

HHHH

:

HHHH

:

HHHH

Hext 8

Anatomía de 1 Hexteto

H

BBBB

H

BBBB

H

BBBB

H

BBBB

Cada Hexteto (HEXT) tiene 4 caracteres HEX (H)

Cada Hexteto tiene 16 Bits (B)

128 Bits 8 Hextetos × 16 Bits

02

Reglas para suprimir Ceros

Regla 1

Ceros a la izquierda:

Cualquier cero a la izquierda dentro de un hexteto puede ser omitido. Esta es la regla más simple y su objetivo es acortar la escritura visual sin alterar el valor numérico del hexteto. Nota: Si un hexteto está compuesto únicamente por ceros (0000), se debe dejar al menos un "0".

Ejemplo:

0ABC:0000:0012:2345:1000:0001:1010:0010

ABC:0:12:2345:1000:1:1010:10

Regla 2

Ceros consecutivos (Doble dos puntos)

Se puede agrupar la mayor cantidad de hextetos conformados por ceros consecutivos y reemplazarlos con el símbolo ::. Esta regla solo puede ser aplicada 1 (una) vez en toda la dirección para evitar ambigüedades.

Unificando ambas reglas (Ejemplo Completo)

Al aplicar tanto la Regla 1 como la Regla 2 en conjunto, logramos la compresión máxima y correcta de una dirección IPv6.

Ejem: CAFE:0000:0000:0000:0123:AB12:0000:0000

CAFE::123:AB12:0:0

Nota: en caso de empate (igual cantidad de hextetos con ceros) es recomendable aplicar el :: al lado izq.

02

Técnica EUI-64

Propósito de EUI-64

Se requiere una dirección MAC original de 48 bits que, mediante este procedimiento matemático, se convertirá a 64 bits. Esto asegura que la porción final de host de la dirección IPv6 sea autogenerada y, lo más importante, única a nivel global para ese dispositivo.

1

Extraer y convertir a Binario

Tomamos únicamente los dos primeros dígitos hexadecimales de la MAC original y los convertimos a binario para analizarlos.

MAC: 1B1C.ABCD.1234

1 0001

B 1011

2

Invertir el séptimo bit

Identificamos el séptimo bit (de izquierda a derecha, que en este caso es un 1) y lo invertimos (pasa a 0).

00011001

3

Convertir nuevamente a Hexadecimal

El nuevo valor binario resultante se convierte de vuelta a formato hexadecimal para reemplazar el original.

00011001 19

4

Insertar FF:FE y aplicar formato IPv6

Reemplazamos el inicio con el nuevo valor (19), insertamos FF:FE en el centro exacto de la MAC y agrupamos en hextetos.

191C:ABFF:FECD:1234

03

Direccionamiento: Tipos de Direcciones

Dirección IPv6
- Unicast
  - Global
    
    2000::/3
    3FFF::/3
  - Link
    Local
    
    FE80::/10
    FEBF::/10
  - Loopback
    
    ::1/128
  - Sin
    asignar
    
    ::/128
  - Unique
    Local
    
    FC00::/7
    FDFF::/7
  - IPv4
    embebida
    
    ::/80
- Multicast
  - Asignado
  - Solicitado
- Anycast

Global Unicast

Son el equivalente a las IPs Públicas en IPv4. Son enrutables en Internet y globalmente únicas.

Uso principal: Navegación web, servidores públicos y comunicación directa hacia Internet.
(Rango 2000::/3)

Link-Local

Direcciones de uso exclusivo en un único enlace local (LAN). No cruzan routers. Todo equipo IPv6 tiene una obligatoriamente.

Uso principal: Comunicación entre vecinos, descubrimiento de red (NDP) y como Default Gateway.
(Prefijo FE80::/10)

Unique Local

Son el equivalente a las IPs Privadas de IPv4 (como 192.168.x.x). No son enrutables en Internet.

Uso principal: Redes internas corporativas, impresoras y dispositivos aislados de Internet.
(Prefijo FC00::/7)

Cálculo de Rangos: Global Unicast

2000 ::/3

Conversión de Hex a Bin

0010 0000 0000 0000

MIN 2000

0011 1111 1111 1111

MAX 3FFF

03

Regla 3-1-4: Asignación Práctica

3

Hextetos de RED

/48 entrega el ISP (Prefijo global).

1

Hexteto de red

(Organización) / 16 bits.
total = /64

4

Hextetos de Host

/64 para dispositivos.
total: 128 bits.

Desde (Primera Subred y Host)

2003:DB8:ABCD:0000:0000:0000:0000:0000

Hasta (Última Subred y Host)

2003:DB8:ABCD:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

Asignación de los 64 bits de Host

Los últimos 4 hextetos (64 bits) identifican al dispositivo y pueden asignarse de dos maneras principales:

Forma Manual

El administrador define la IP estática. Recomendado para Routers y Servidores (Ej: `::1`, `::10`).

Forma EUI-64

El equipo genera su propio ID usando su MAC. Ideal para PCs y usuarios finales.

03

Ejemplo asignación de Redes

Caso de Estudio: Empresa "GlobalTech"

La empresa GlobalTech ha recibido del ISP el prefijo global 2003:DB8:ABCD::/48. El administrador de red debe crear subredes usando la regla 3-1-4 (modificando el cuarto hexteto). Ha decidido asignar la subred 1 y 2 para los enlaces WAN entre routers, y las subredes A001 y B para las redes LAN de los usuarios.

04

Configuración Básica de IPv6

Requerimiento de Configuración

Se solicita habilitar IPv6 en el Router principal. La interfaz Fa0/1 conectará la red LAN utilizando la subred 2003:DB8:ABCD:B::/64. Es indispensable configurar manualmente la dirección FE80::1 link-local en esta interfaz para que actúe de manera confiable como el Gateway (GW) por defecto de las PCs.

Topología de Referencia

CONFIGURACIÓN MANUAL (RECOMENDADA PARA GW)

Router> enable

Router# configure terminal

Router(config)# interface fa0/1

Router(config-if)# ipv6 address 2003:DB8:ABCD:B::1/64

Router(config-if)# ipv6 address FE80::1 link-local

Router(config-if)# no shutdown

Router(config-if)# exit

VARIANTE: CONFIGURACIÓN CON EUI-64

! En caso de configurar en la interfaz la dir IP con EUI-64 el comando es:

Router(config)# interface fa0/0

Router(config-if)# ipv6 address 2003:DB8:ABCD:B::/64 eui-64

! Resultado (Se puede observar con el comando: show ipv6 interface brief)

DIR ROUTER: 2003:DB8:ABCD:B:A701:ABFF:FECD:FF00

04

Enrutamiento Estático

¿Cuándo utilizarlo?

El enrutamiento estático se configura manualmente en el router para alcanzar redes que no se tienen conectadas directamente (redes desconocidas). Es ideal para topologías pequeñas donde el administrador tiene control total de las rutas.

Comando Crítico: Antes de configurar cualquier protocolo de enrutamiento IPv6, es obligatorio habilitar el reenvío de paquetes con el comando global ipv6 unicast-routing.

Topología de Enrutamiento Estático

R1 - CONFIGURACIÓN ESTÁTICA

Router> enable

Router# configure terminal

Router(config)# ipv6 unicast-routing

Router(config)# ipv6 route 2003:DB8:ABCD:C::/64 2003:DB8:ABCD:A::2

Router(config)# ipv6 route 2003:DB8:ABCD:D::/64 2003:DB8:ABCD:B::2

R2 - CONFIGURACIÓN ESTÁTICA

Router> enable

Router# configure terminal

Router(config)# ipv6 unicast-routing

Router(config)# ipv6 route 2003:DB8:ABCD:B::/64 2003:DB8:ABCD:A::1

Router(config)# ipv6 route 2003:DB8:ABCD:D::/64 2003:DB8:ABCD:A::1

R3 - CONFIGURACIÓN ESTÁTICA

Router> enable

Router# configure terminal

Router(config)# ipv6 unicast-routing

Router(config)# ipv6 route 2003:DB8:ABCD:A::/64 2003:DB8:ABCD:B::1

Router(config)# ipv6 route 2003:DB8:ABCD:C::/64 2003:DB8:ABCD:B::1

Ruta Estática por Defecto

Se utiliza para enviar paquetes a redes desconocidas. Comúnmente se configura en el router de borde para alcanzar Internet mediante el ISP. Se representa mediante el prefijo ::/0.

CONFIGURACIÓN DE RUTA POR DEFECTO

! Ejemplo: Enviando todo el tráfico desconocido a la IP del ISP

Router(config)# ipv6 route ::/0 2001:DB8:ISP::1

04

Enrutamiento RIPng

Características de RIP Next Generation

RIPng es el protocolo de enrutamiento por vector distancia adaptado para IPv6. A diferencia de IPv4, donde se declaran las redes, en IPv6 el protocolo se habilita directamente dentro de cada interfaz que participa en el enrutamiento. Utiliza direcciones Link-Local para intercambiar sus tablas.

Nota: Para los siguientes comandos, se asume que ya se han configurado previamente el direccionamiento IPv6 en cada interfaz y que el router principal ya cuenta con una ruta estática por defecto declarada hacia el ISP.

Topología RIPng

1. CREAR PROCESO RIPNG

! Se crea un proceso RIP identificándolo con una etiqueta de texto

Router(config)# ipv6 router rip RED_TELECO

Router(config-rtr)# exit

2. HABILITAR RIPNG EN INTERFACES

! Ingresar a cada interfaz participante y habilitar RIP con la etiqueta

Router(config)# interface fa0/0

Router(config-if)# ipv6 rip RED_TELECO enable

Router(config)# interface fa0/1

Router(config-if)# ipv6 rip RED_TELECO enable

3. REDISTRIBUCIÓN DE RUTA POR DEFECTO

Este comando se ejecuta únicamente en la interfaz que apunta hacia la red interna para inyectar la ruta por defecto hacia los demás routers de la red.

! Ejemplo: Si fa0/0 conecta a la LAN interna

Router(config)# interface X/X

Router(config-if)# ipv6 rip RED_TELECO default-information originate

04

Enrutamiento OSPFv3

Características de OSPFv3

OSPF versión 3 es la adaptación del protocolo de estado de enlace para soportar IPv6. Al igual que RIPng, se activa directamente en cada interfaz.

Requiere la configuración explícita de un Router-ID. En OSPFv3, el Router-ID sigue utilizando un formato de 32 bits (ej: 1.1.1.1) para identificar al router dentro del área.

Topología OSPFv3

1. PROCESO OSPF Y ROUTER ID

! Crear el proceso OSPFv3 definiendo un Autonomous System (Ej: 10)

Router(config)# ipv6 router ospf 10

! Definir obligatoriamente el identificador del router (formato 32 bits)

Router(config-rtr)# router-id 1.1.1.1

Router(config-rtr)# exit

2. HABILITAR OSPFV3 EN INTERFACES

! Ingresar a cada interfaz, indicar el AS y el área a la que pertenece

Router(config)# interface fa0/0

Router(config-if)# ipv6 ospf 10 area 0

Router(config)# interface fa0/1

Router(config-if)# ipv6 ospf 10 area 0

3. INTERFAZ PASIVA Y REDISTRIBUCIÓN

Interfaz Pasiva: Se indica con FaX/X (colocando las interfaces que sean de tipo LAN, donde conectan los usuarios finales), para evitar el envío de tráfico de enrutamiento innecesario.

Redistribución: Se realiza únicamente si el equipo es un nodo principal que esté conectado por ruta estática hacia un ISP.

Router(config)# ipv6 router ospf 10

Router(config-rtr)# passive-interface FaX/X

Router(config-rtr)# default-information originate ! (Para redistribuir si es router de borde)

04

Enrutamiento EIGRP

Características de EIGRP para IPv6

EIGRP en IPv6 funciona habilitándose por interfaz. Al igual que OSPFv3, requiere la asignación manual de un router-id de 32 bits.

Importante: A diferencia de otros protocolos, el proceso de EIGRP en IPv6 está apagado por defecto. ¡Debes encenderlo explícitamente con el comando no shutdown dentro del proceso de enrutamiento!

Topología EIGRP

1. PROCESO EIGRP, ID Y ENCENDIDO

! Crear el proceso EIGRP definiendo el Sistema Autónomo (Ej: AS 10)

Router(config)# ipv6 router eigrp 10

! Definir el Router ID (formato IPv4) y encender el protocolo

Router(config-rtr)# eigrp router-id 1.1.1.1

Router(config-rtr)# no shutdown

Router(config-rtr)# exit

2. HABILITAR EIGRP EN INTERFACES

! Ingresar a cada interfaz y asignarla al AS 10

Router(config)# interface fa0/0

Router(config-if)# ipv6 eigrp 10

Router(config)# interface fa0/1

Router(config-if)# ipv6 eigrp 10

3. PASIVA Y REDISTRIBUCIÓN ESTÁTICA

Interfaz Pasiva: Se indica con FaX/X, colocando las interfaces que sean de tipo LAN, para mayor seguridad y evitar el envío de tablas.

Redistribución: Se realiza únicamente si el equipo es un nodo principal que esté conectado por ruta estática hacia un ISP.

Router(config)# ipv6 router eigrp 10

Router(config-rtr)# passive-interface FaX/X

Router(config-rtr)# redistribute static