Redes Lógicas: Limitaciones del sistema IP versión 4

Los límites del sistema IP

La numeración IP es una parte básica del sistema TCP/IP, que es el que utiliza la red de ordenadores que conocemos como internet. El número IP es un número binario de 32 bits que identifica de forma precisa y única la ubicación de cada ordenador en internet. Por ejemplo, 207.46.197.102 es un número ip que identifica un servidor de microsoft.com

Este sistema, en uso desde hace mas de 20 años (el actual IP v4 data de 1981), está agotandose. Agotándose por un problema de expansión, ya que es previsible que de seguir el actual ritmo de crecimiento, en un futuro próximo no habría suficientes combinaciones de numeros IP distintos para cada dispositivo conectado a la red.

Junto a este problema aparecen otros, como un deficiente (o mejorable) sistema de enrutamiento de datos, la previsión de la próxima conexión a internet de un gran numero de dispositivos (no necesariamente ordenadores) y el deseo de incorporar nuevas funcionalidades. Estos factores son los que han movido a diseñar un cambio de protocolo IP, del actual llamado IP v4 al futuro IP v6.

Hagamos algunos números
La necesidad de disponer de numeros IP es cada vez mayor. No se trata solo de que cada vez mas gente tenga acceso a la red. Se trata también de la forma en la que se accede. Cuando nos conectamos a internet a traves de la red telefonica básica, la llamada suele ser de corta duracion, y usamos ips dinamicas (reutilizables por distintos ordenadores sucesivamente). Con las conexiones permanentes tipo cable o adsl, necesitamos una IP fija. Se augura la inminente conexión a internet de los dispositivos mas variados, entre ellos los teléfonos móviles y las agendas electrónicas.

Lo cierto es que internet duplica su tamaño cada año desde 1988. Las ultimas estimaciones hablan de unos 200 millones de usuarios en todo el mundo.
Con el actual sistema IPv4 serian teóricamente posibles unos 4 billones de direcciones IP, número que no es tan impresionante si se tiene en cuenta que la previsión de población mundial para el 2.050 es de 9 billones de personas.
Al cambiar el sistema de numeracion de 32 a 128 bits, se posibilita un numero de direcciones IP mucho mayor. Algunos cálculos hablan de unos 34 trillones de numeros IPs posibles (calculando que cierto numero de combinaciones no estaran disponibles por razones técnicas).

Uno de los efectos previsibles es la desaparición de los NAT (Network Address Translator) o traductores de direcciones de red. Muchas organizaciones que no disponen de suficientes numeros IP deben utilizar direcciones privadas que apuntan a un único numero IP o direccion pública, siendo preciso un NAT que discrimine y dirija el flujo de datos desde la red interior a la exterior. El principal beneficio del IPv6 será la plena disponibilidad de numeros IP, posibilitando que internet vuelva a ser una red "entre extremos" ("end to end model"). 
Los NAT, utiles en cuanto han prolongado la vida util del IPv4, rompen este modelo haciendo que sea el equipo donde se realiza la traducción quien se comunica con el otro extremo. En IPv6 no hacen falta los NAT ya que hay direcciones de sobra, lo que permite reestablecer este modelo original.

Compatibilidad
ipv4 e ipv6 son protocolos muy distintos. Pese a eso, siempre ha sido evidente para sus desarrolladores la imposibilidad de una migración masiva de IPv4 a IPv6, por lo que el diseño de este nuevo estandard tiene como requisitos necesarios el de asegurar la coexistencia y compatibilidad hacia atrás entre sistemas.

Enrutamiento
El protocolo IPv6 determina un cambio en los paquetes IP o datagramas, para hacerlos "mas inteligentes". En el actual sistema los datos que viajan por la red se fraccionan o descomponen en "paquetes" distintos, que pueden viajar por distintas rutas a su destino. 
Para posibilitar no solo la llegada a ese destino sino la reconstruccion final de esos paquetes, cada uno lleva una cabecera identificativa con distintos datos (origen, destino, tamaño, etc). El nuevo standard IPv6 reorganiza estos datos identificativos de forma mas eficaz, añadiendo algunos datos nuevos (como las etiquetas de contenido) que posibilitaran que el tratamiento en ruta de los datagramas discrimine segun dicho contenido (por ejemplo dando prioridad a las comunicaciones multimedia).

Tambien en la actualidad cada router dispone de una tabla que ha de consultar para saber por donde debe enviar paquetes. Por cada paquete que pase por un router, este tiene que revisar su tabla. Si esta tabla es muy grande, la tardanza en revisar la tabla se hace notar limitando la velocidad que pueden tener estos equipos. Mediante IPv6 se pretende limitar el número de entradas en estas tablas y hacer su gestión mas eficiente.

Calidad
Mencionamos antes que la información que viaja en la cabecera de cada datagrama se simplifica y a la vez se incluye nueva información. Será posible bajo IPv6 que el datagrama identifique el tipo de datos que transporta y asignar prioridad de tránsito segun dicho contenido. Cuando esto sea posible, será posible mejorar la calidad de la telefonia sobre IP y video conferencias, por ejemplo, evitando los saltos o interrupciones.

Otras ventajas
IPv6 tendrá otros beneficios, como la posibilidad de configuración automática de las redes, lo que reducira enormemente el coste de su mantenimiento.

Será posible establecer niveles de seguridad a nivel IP (permitiendo autentificación de las transmisiones entre equipos, asegurando la integridad y privacidad de las conexiones).

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