IPv4 vs IPv6 - Explicación de la Diferencia

Internet es un conjunto de miles de millones de dispositivos conectados entre sí mediante diferentes redes. Todos estos dispositivos deben ser identificables de forma única para facilitar la comunicación.

Esto se hace mediante direcciones IP. IP significa Protocolo de Internet. ¿Qué es el Protocolo de Internet? 

El Protocolo de Internet regula cómo se enrutan y direccionan los datos a través de Internet. 

Uno de los componentes del Protocolo de Internet es la dirección IP. Una dirección IP es un número decimal o hexadecimal único asignado a un dispositivo conectado a Internet. Todos los dispositivos en Internet utilizan direcciones IP para encontrarse y conectarse entre sí. 

Sin una dirección IP, no se puede interactuar con un dispositivo en internet. Por eso son necesarias las direcciones IP. 

Hoy en día, se utilizan dos tipos principales de direcciones IP: IPv4 e IPv6. IPv4 es la versión más utilizada, más antigua y madura, mientras que IPv6 es la versión más reciente y mejorada.

Naturalmente, puede que hayas pensado: "¿Por qué hay dos versiones?" y, lo que es más importante, "¿Cuáles son sus diferencias?" Responderemos a ambas preguntas a partir de ahora.

¿Qué es IPv4?

Las direcciones IPv4 son números decimales de 32 bits. El formato de estas direcciones consta de cuatro segmentos de números del 0 al 255, separados por puntos. Por ejemplo:

192.168.1.1

Esa es una dirección IPv4. 

El espacio de direcciones de IPv4, que es el número de combinaciones únicas que se pueden crear, es de aproximadamente 4 mil millones. Desafortunadamente, existen muchos más de 4 mil millones de dispositivos en internet debido a la proliferación de teléfonos inteligentes y dispositivos IoT. 

Como resultado, el espacio de direcciones IPv4 se ha agotado por completo, lo que significa que a los nuevos dispositivos no se les puede asignar una dirección IPv4 única. Por lo tanto, los dispositivos deben reutilizar direcciones antiguas siempre que estén disponibles y recurrir a soluciones imperfectas como NAT. Este fenómeno se denomina agotamiento de IPv4.

¿Qué es IPv6?

Las direcciones IPv6 son otro intento de abordar el espacio de direcciones saturado de IPv4. Por eso, una dirección IPv6 consiste en un número hexadecimal de 128 bits. 

Las direcciones IPv6 constan de ocho segmentos conocidos como octetos, y cada octeto puede tener un valor hexadecimal de 0000 a FFFF. Cada segmento está separado por punto y coma. Así es como se ve una dirección IPv6 típica.

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

En IPv6, se pueden ocultar todos los octetos que solo contengan ceros, así como todos los ceros que comiencen en el octeto. Por lo tanto, el ejemplo anterior también podría verse así.

2001:db8:85a3:8a2e:370:7334

El espacio de direcciones de IPv6 es de 300 decillones. Es una cantidad astronómica de direcciones IP únicas. 

¿Por qué se creó IPv6?

IPv6 se creó para resolver el problema del espacio de direcciones limitado en IPv4. Analicemos esto con más detalle.

El dilema del espacio de direcciones IPv4 y NAT

IPv4 ha agotado todo su espacio de direcciones. La organización responsable de asignar direcciones IP a diversos proveedores de servicios de internet (Ripe NCC) declaró que, en noviembre de 2019, el espacio de direcciones IPv4 se había agotado oficialmente.

Para hacer frente a la rápida reducción del espacio de direcciones, se creó una técnica llamada NAT (Traducción de Direcciones de Red). Esta técnica permite que varios dispositivos utilicen la misma dirección IP. 

La técnica NAT se creó en la década de 1990 porque, para entonces, el agotamiento de IPv4 era inevitable.

El uso de NAT también creó lo que hoy llamamos direcciones IP públicas y privadas. Una dirección IP privada se asigna a un solo dispositivo. Sin embargo, no se comparte en internet. Solo se utiliza dentro de una red interna. Por lo tanto, es posible que varios dispositivos en diferentes redes tengan la misma IP privada.

La dirección IP pública se asigna a un punto de acceso a internet (el router de tu casa o un dispositivo wifi). Todos los dispositivos conectados a un punto de acceso usarán su dirección IP pública para conectarse al resto de internet.

El punto de acceso sabe cómo enrutar el tráfico al dispositivo correcto usando su dirección MAC. Puede rastrear todas las solicitudes de recursos de internet y el dispositivo desde el que se originaron, por lo que todo el tráfico entrante de un recurso de internet específico se desvía automáticamente al dispositivo desde el que se originó.

Puede usar una herramienta en línea para verificar su dirección IP pública. Estas herramientas pueden verificarla y reportarle su dirección IP pública. En una configuración NAT, usar estas herramientas debería devolver la misma dirección IP para todos los dispositivos.

Para comprobar su IP privada, debe utilizar comandos de sistema como ipconfig en el símbolo del sistema o en la terminal. 

Los problemas con NAT

Si bien NAT es una solución, presenta algunas deficiencias. A continuación, se presentan algunas de ellas, que requieren la migración a IPv6.

• Configuración compleja: Configurar y administrar NAT puede ser complicado, especialmente para redes grandes.
• Rompe la comunicación directa: NAT interrumpe la comunicación de extremo a extremo, lo que provoca problemas de protocolo (por ejemplo, aplicaciones VoIP o P2P)
• Gastos generales de rendimiento: NAT agrega procesamiento adicional, lo que puede ralentizar el rendimiento de la red.
• Problemas con algunos protocolos: Protocolos como IPsec y FTP requieren procedimientos y esfuerzos adicionales para funcionar bien con NAT.
• IP públicas limitadas: Compartir una única IP pública entre muchos dispositivos puede limitar la cantidad de conexiones simultáneas.
• Dispositivos difíciles de rastrear: Es difícil rastrear qué dispositivo interno es responsable de una acción ya que varios dispositivos comparten una IP pública.
• Problemas con las aplicaciones P2P: Las aplicaciones peer to peer a menudo tienen dificultades para conectarse debido a restricciones de NAT.
• Desafíos en los servicios de hosting: Los servicios de alojamiento detrás de NAT requieren configuraciones complicadas como el reenvío de puertos.
• No es una solución de seguridad sólida: NAT oculta las IP internas pero no proporciona medidas de seguridad reales como el cifrado.

¿Cómo soluciona IPv6 estos problemas?

Como dijimos anteriormente, el espacio de direcciones de IPv6 es de 300 decillones. Son 33 ceros después del 300. Así es como se ve.

300,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000

Ese es un espacio de direcciones enorme. De hecho, es suficiente para proporcionar una dirección IP única a todos los dispositivos del planeta y aún tener espacio suficiente. Esto significa que tampoco se necesita NAT. Por lo tanto, con IPv6, podemos evitar todas las desventajas de usar NAT.

¿En qué se diferencian IPv4 e IPv6?

Ahora que conocemos los conceptos básicos sobre IPv4 e IPv6, veamos sus principales diferencias.

Ya conocemos cosas como la diferencia en formato y espacio de direcciones, por lo que las dejaremos de lado. 

Complejidad del encabezado

Al igual que todos los demás protocolos de red, el Protocolo de Internet también tiene encabezados. Estos proporcionan información crucial necesaria para gestionar la carga útil del protocolo.

En IPv4, el tamaño del encabezado es significativamente mayor, lo que implica que los enrutadores deben esforzarse más para procesar los paquetes IPv4. Estos son algunos de los componentes importantes de un encabezado IPv4.

• Tiene doce campos
• Contiene direcciones de origen y destino, donde cada dirección tiene 32 bits.
• Define el tiempo de vida (TTL) de cada paquete
• Tiene una suma de comprobación de encabezado para la detección de errores
• Tiene varias opciones para agregar funciones, pero eso también resulta en mayor complejidad.

IPv6, por otro lado, tiene encabezados mucho más simples.

• Sólo tiene ocho campos.
• No hay campo de suma de comprobación porque el manejo de errores está relegado a una capa diferente del modelo OSI.
• No hay campo de opciones. Para añadir más funciones, se utilizan encabezados de extensión.
• Tiene encabezados de longitud fija.

Características de seguridad

La seguridad es ahora parte integral de internet, pero originalmente se le daba poca importancia. IPv4 era inseguro por defecto. IPsec se creó posteriormente para cifrar los paquetes IP. Por lo tanto, en IPv4, IPsec debe configurarse manualmente. IPv6, en cambio, cuenta con cifrado y autenticación integrados, por lo que es más seguro por defecto. 

Difusión y multidifusión

Los paquetes IPv4 se difunden en una red. Difundir significa que una señal se envía a todos los dispositivos de la red, independientemente de si estaba destinada a ellos o no. Los dispositivos que no tienen relación con los paquetes en cuestión los ignoran, mientras que los demás los utilizan. La difusión congestiona la red al saturarla con tráfico innecesario, por lo que no es una buena solución.

Los paquetes IPv6, por otro lado, se transmiten por multidifusión en lugar de difusión. La multidifusión se diferencia de la difusión en que solo transmite paquetes a ciertos dispositivos en lugar de a toda la red. Es una solución más eficiente que reduce la congestión de la red.

Manejo de la fragmentación

La fragmentación de paquetes se refiere a dividir un paquete en varios paquetes más pequeños (es decir, fragmentos) para garantizar que puedan transmitirse a un segmento de red. 

La fragmentación es necesaria cuando los segmentos de red no pueden manejar paquetes más grandes que un tamaño determinado. 

En IPv4, la fragmentación la gestionan los enrutadores. Estos deben procesarla, lo que genera retrasos. En IPv6, el remitente gestiona la fragmentación. El remitente crea paquetes con el tamaño óptimo para que no necesiten fragmentarse. Esto reduce el procesamiento de los enrutadores, lo que permite un enrutamiento más eficiente y rápido.

Compatibilidad

IPv4 e IPv6 no son compatibles. No se puede enviar un paquete IPv6 a través de una red IPv4 y viceversa. Sin embargo, dado que IPv4 es mucho más común, el tráfico IPv6 necesita una forma de funcionar en redes IPv4. 

Dos soluciones que se utilizan hoy en día son:

• Dual-Stack – Los dispositivos ejecutan IPv4 e IPv6 simultáneamente.
• Tunneling – El tráfico IPv6 se envuelve dentro de paquetes IPv4 para ser enviado a través de una red IPv4

Resumen de IPv4 vs IPv6

Conclusión

Aquí las tienen: las diferencias entre IPv4 e IPv6. La adopción de IPv6 es cada vez más común, por lo que conviene informarse sobre ella. Los principales obstáculos para la adopción de IPv6 son los costos asociados con la actualización de la infraestructura de red para habilitar su funcionalidad. Sin embargo, en unos años, esto dejará de ser un problema, ya que los gobiernos y los proveedores de servicios de internet (ISP) están trabajando para reemplazar la infraestructura obsoleta. Con esto concluye nuestra discusión sobre IPv4 e IPv6.