IPv6¶

Internet Protocol version 6.

Tiene direcciones de 128 bits.
Hay un encabezado obligatorio de tamaño fijo y luego encabezados opcionales.

Header¶

Version (4 bits): Siempre es 6.
Traffic Class (8 bits): Incluye los campos DS y ECN.
- Differentiated Services (DS) (6 bits): Tipo de servicio, para QoS pero no se usa.
- Explicit Congestion Notification (ECN) (2 bits): Se usa poco, indica que hay congestión en la red.
Flow Label (20 bits): Para QoS.
Payload Length (16 bits): Largo de los datos, incluyendo los encabezados de extensión.
Next Header (8 bits): Tipo del próximo header, es el número de protocolo encapsulado, en el caso que se usen encabezados de extensión lleva el código que lo identifica.
Hop Limit (8 bits): Este valor disminuye salto a salto y el paquete es descartado si llega a cero.
Source address (128 bits): IP de origen.
Destination address (128 bits): IP de destino.

Tipos de direcciones¶

Según destino:
- Unicast: Se entrega a una única interfaz.
- Multicast: Se entrega a múltiples interfaces.
- Anycast: Se entrega a cualquiera de las interfaces del conjunto.
- No existe broadcast.
Según rango:
- Link-Local: fe80::/16.
- Globalmente ruteable: 2000::/3.
- Global: 2001::/16.
- Documentación: 2001:db8::/32.
- Teredo: 2001:0::/32.
- 6to4: 2002::/16.
- Mapeada IPv4: ::ffff:xxxx/112.
- Compatible IPv4: ::xxxx/112 (Obsoleto).
Direcciones especiales:
- Loopback: ::1/128.
- No especificada: ::/128.

En las multicast se definen dominios por donde los paquetes se propagan:

FF00::/16: Reservado.
FF01::/16: Interface-Local, abarca sólo una interfaz, sirve para loopback.
FF02::/16: Link-Local, abarca sólo un enlace de red, o un dominio de broadcast.
FF03::/16: Realm-Local, definido automáticamente, más grande que Link-Local pero mas chico que Admin-Local.
FF04::/16: Admin-Local, se configura administrativamente.
FF05::/16: Site-Local, se configura administrativamente, pensado para un sitio perteneciente a una organización.
FF08::/16: Organization-Local, se configura administrativamente, pensado para todos los sitios de una organización.
FF0E::/16: Global.
FF0F::/16: Reservado.

Direcciones de cada host¶

Según RFC 4291. Un host debe identificarse con las siguientes direcciones IPv6:

Su dirección Link-Local para cada interfaz
Direcciones unicast o anycast configuradas manualmente o automáticamente.
Loopback (::1).
Multicast All-Nodes:
- FF01::1: Todos los nodos IPv6 en Interface-Local.
- FF02::1: Todos los nodos IPv6 en Link-Local.
Multicast Solicited-Node para cada IPv6 unicast o anycast:
- FF02::1:FFXX:XXXX: Los últimos 24 bits provienen de los últimos 24 bits de la dirección unicast o anycast. Se usa por ejemplo para los Neighbor Solicitation ya que permite comunicarse mediante una sola ip Link-Layer a un nodo que podría tener más de una IP debido a que podría tener múltiples prefijos.
Multicast de todos los otros grupos al que el nodo pertenezca.

Los routers además deben reconocer:

Multicast All-Nodes:
- FF01::2: Todos los routers IPv6 en Interface-Local.
- FF02::2: Todos los routers IPv6 en Link-Local.
- FF05::2: Todos los routers IPv6 en Site-Local.
Anycast Subnet-Router, lleva a cualquier router de una determinada red. Consiste del número IPv6 de red, con todos los otros bits en cero.

SLAAC¶

Stateless Address Autoconfiguration.

Permite a los hosts obtener direcciones IPv6 ruteables por medio de Router Advertisement y Router Solicitation (pertenecientes a ICMPv6).
Si es necesario, se puede usar DHCPv6 en lugar de SLAAC.
Primero el host obtiene su dirección link-local y envía un Router Solicitation. Luego el router responde con un Router Advertisement, indicando el prefijo de red que usará el host.
El Router Solicitation es enviado a la multicast FF02::2, que representa a todos los routers en link-local.
El Router Advertisement es enviado a la multicast FF02::1, que representa a todos los nodos en link-local.

Hay varios métodos para obtener la parte de host (64 bits), que va a ser usada para generar la link-local y las demás direcciones IPv6.

EUI-64 modificado: Se toma la dirección MAC, se agrega FFFE al medio y se pone el séptimo bit en uno.
Direcciones aleatorias: Un problema de usar la MAC en la dirección es que permite seguir a un host a través de redes, por lo tanto se puede usar una dirección de host aleatoria que dure horas o días.
Stable privacy: Son aleatorias al cambiar de red pero fijas en una misma red, se generan a partir de la parte de red, interfaz, etc.

Migración desde IPv4¶

El problema más común es que el núcleo de internet es IPv4, entonces hay que buscar la forma de enviar tráfico IPv6 a través de una red IPv4. Las soluciones que hay son:

Túneles manuales: Se deben configurar manualmente en ambos extremos.
Túneles automáticos: Por ejemplo 6to4.
Traslación: Es una extensión de NAT para cambiar headers y direcciones.

Fragmentación¶

Se usa un header opcional para la fragmentación.

A diferencia de IPv4, sólo se puede hacer en los extremos. Los hosts intentan enviar los mensajes con un determinado tamaño, si se devuelve un ICMP packet too big se vuelve a intentar con el MTU dado en ese mensaje.

Enviando ping con un tamaño de 4000 usando ping6 fe80::2273:55ff:fe06:2451 -I wlan0 -s 4000:

fe80::39af:... fe80::2273:... IPv6     IPv6 fragment (off=0 more=y ident=0x79a0649e nxt=58)
fe80::39af:... fe80::2273:... IPv6     IPv6 fragment (off=1448 more=y ident=0x79a0649e nxt=58)
fe80::39af:... fe80::2273:... ICMPv6   Echo (ping) request id=0x3eeb, seq=4, hop limit=64 (reply in 50)

Se partió en 3 fragmentos, header de cada fragmento:

Internet Protocol Version 6, Src: fe80::39af:14fa:830b:c073, Dst: fe80::2273:55ff:fe06:2451
    0110 .... = Version: 6
    .... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
    .... .... .... 1000 0010 0011 1011 0111 = Flow label: 0x823b7
    Payload length: 1456
    Next header: Fragment Header for IPv6 (44)
    Hop limit: 64
    Source: fe80::39af:14fa:830b:c073
    Destination: fe80::2273:55ff:fe06:2451
    [Destination SA MAC: ArrisGro_06:24:51 (20:73:55:06:24:51)]
    [Source GeoIP: Unknown]
    [Destination GeoIP: Unknown]
    Fragment Header for IPv6
        Next header: ICMPv6 (58)
        Reserved octet: 0x00
        0000 0000 0000 0... = Offset: 0 (0 bytes)
        .... .... .... .00. = Reserved bits: 0
        .... .... .... ...1 = More Fragments: Yes
        Identification: 0x79a0649e
    Reassembled IPv6 in frame: 47

Frame 46: 1510 bytes on wire (12080 bits), 1510 bytes captured (12080 bits) on interface 0
Ethernet II, Src: HonHaiPr_13:7f:55 (08:3e:8e:13:7f:55), Dst: ArrisGro_06:24:51 (20:73:55:06:24:51)
Internet Protocol Version 6, Src: fe80::39af:14fa:830b:c073, Dst: fe80::2273:55ff:fe06:2451
    0110 .... = Version: 6
    .... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
    .... .... .... 1000 0010 0011 1011 0111 = Flow label: 0x823b7
    Payload length: 1456
    Next header: Fragment Header for IPv6 (44)
    Hop limit: 64
    Source: fe80::39af:14fa:830b:c073
    Destination: fe80::2273:55ff:fe06:2451
    [Destination SA MAC: ArrisGro_06:24:51 (20:73:55:06:24:51)]
    [Source GeoIP: Unknown]
    [Destination GeoIP: Unknown]
    Fragment Header for IPv6
        Next header: ICMPv6 (58)
        Reserved octet: 0x00
        0000 0101 1010 1... = Offset: 181 (1448 bytes)
        .... .... .... .00. = Reserved bits: 0
        .... .... .... ...1 = More Fragments: Yes
        Identification: 0x79a0649e
    Reassembled IPv6 in frame: 47

Frame 47: 1174 bytes on wire (9392 bits), 1174 bytes captured (9392 bits) on interface 0
Ethernet II, Src: HonHaiPr_13:7f:55 (08:3e:8e:13:7f:55), Dst: ArrisGro_06:24:51 (20:73:55:06:24:51)
Internet Protocol Version 6, Src: fe80::39af:14fa:830b:c073, Dst: fe80::2273:55ff:fe06:2451
    0110 .... = Version: 6
    .... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
    .... .... .... 1000 0010 0011 1011 0111 = Flow label: 0x823b7
    Payload length: 1120
    Next header: Fragment Header for IPv6 (44)
    Hop limit: 64
    Source: fe80::39af:14fa:830b:c073
    Destination: fe80::2273:55ff:fe06:2451
    [Destination SA MAC: ArrisGro_06:24:51 (20:73:55:06:24:51)]
    [Source GeoIP: Unknown]
    [Destination GeoIP: Unknown]
    Fragment Header for IPv6
        Next header: ICMPv6 (58)
        Reserved octet: 0x00
        0000 1011 0101 0... = Offset: 362 (2896 bytes)
        .... .... .... .00. = Reserved bits: 0
        .... .... .... ...0 = More Fragments: No
        Identification: 0x79a0649e