IPv6 e Internet de las Cosas

Bruno Pérez GonzálezAlberto Serna Martín

Andrea Urbano Cayuela

Máster en Ingeniería de Telecomunicación

Bloques

• IPv6.• IPv6 vs. IPv4.• IPv6 sobre IPv4.• Internet de las cosas.• Protocolos de Internet de las cosas.• Proyectos y ejemplos.• Conclusiones.

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Bloque I: IPv6

• ¿Qué es IPv6?• ¿Por qué es necesario IPv6?– Protocolo NAT.

• Parámetros.– Cabeceras.• Cabecera fija.• Cabeceras de extensión.

– Carga útil.

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¿Qué es IPv6?

• Versión del protocolo IP, definida en el RFC 2460.

• Pretende sustituir IPv4.– Elimina algunos problemas de seguridad.– Introduce un gran número de mejoras.– Se adapta a las demandas actuales.

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¿Por qué es necesario IPv6?

• Agotamiento de direcciones IPv4.– Direccionamiento mediante 32 bits.– 4,3 · 109 de dispositivos frente a 3,4 · 1038 en IPv6.

– IANA dio el último bloque de direcciones el año 2011.IPv6 e Internet de las cosas - B. Pérez, A. Serna, A. Urbano. 5 de 47

Network Address Translation

• 192.168.1.XXX.

• El router está aplicando NAT.

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Protocolo NAT

• Incrementar o expandir el número total de direcciones.– N IPs privadas 1 IP pública [Overloading NAT].

• El router asocia uno de sus puertos a una IP privada.

• NAT basado en hardware.

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Parámetros

• Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes.– Cabecera.• Cabecera fija.

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Cabecera fija

• La longitud de esta cabecera es fija, 40 bytes.• Los campos están alineados a 64 bits.

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Parámetros

• Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes.– Cabecera.• Cabecera fija.• Cabeceras de extensión.

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Cabeceras de extensión

• Cada cabecera es “encadenada” a la siguiente y anterior (en caso de existir).

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Parámetros

• Un paquete en IPv6 está compuesto principalmente de dos partes.– Cabecera.• Cabecera fija.• Cabeceras de extensión.

– Carga útil.

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Carga útil

• Puede tener un tamaño de hasta 64 KB en modo estándar.

• Mayor con una opción de carga jumbo (jumbo payload).– Encabezado opcional Hop-By-Hop.

• No se fragmenta MTU Discovery.

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Bloque II: IPv6 vs. IPv4

• Mejoras de IPv6 vs. IPv4.– Eficiencia.– Independencia entre capas.– MTU discovery.– Direccionamiento.

• Protocolos v6.– ICMPv6.– DHCPv6/SLAAC.– NDP.

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Eficiencia

• Comparativa y mejoras entre IPv4 e IPv6.

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IPV4 IPV6

IPsec Opcional. IPsec nativo en el protocolo.

QoS y CoS optativos o no soportados por la mayoría de los routers y los elementos de conexión.

QoS y ToS nativos en el protocolo y soportados por los routers y elementos de conexión.

Las opciones son campos de la cabecera.

Las opciones se pasan a la cabeceras adicionales.

Protocolo ARP para resolver las direcciones.

Multicast Neighbour discovery para resolver direcciones.

Independencia entre capas• Desaparece el campo Protocolo utilizado en

IPv4.

• En IPv6 se utilizan las Cabeceras de extensión.– Indican cual es la siguiente cabecera.– No son examinadas en cada capa.

• Excepción si el valor del campo es cero: indica opción de examinado y proceso “salto a salto”.

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MTU Discovery

• Routers IPv6 no fragmentan.• Inicialmente se asume que la MTU del enlace es

la misma que la de la interfaz.• Si en un nodo es menor el paquete se descarta.– Mensaje ICMPv6 (tipo 2: Packet Too Big).– El host de origen readapta su MTU para esa

comunicación.– El proceso se repite hasta que se alcanza el destino.

• Problema: algunos dispositivos bloquean ICMP.

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Direccionamiento en IPv6

• Inicialmente: cada usuario recibe un /64.

• Los tres primeros bits no se usan 000.

• Actualmente: se discute entre /48, /56 y /64.– SLAAC requiere un /64 para la subred (RFC 4291).

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Direccionamiento en IPv6

• No existen clases (Tipo A, B, C…).• Direcciones de uso específico.– Loopback ::1 (localhost).– Direcciones unicast.– Direcciones anycast.– Direcciones multicast prefijo FF(0|3)X:0:0:0:0:0:0.• Empleadas por NDP, SLAAC, etc.• Distintos niveles (subredes).

– 6to4 prefijo 2002::/16.– No existe broadcast.

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Protocolos versión 6

• ICMP(v4) ICMPv6.

• DHCP(v4) DHCPv6/SLAAC.

• ARP NDP.

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ICMPv6 vs ICMP(v4)

• En ICMPv6 existe relación entre el valor del campo tipo y el mensaje.– [0 127] error, [128 255] información.

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DHCPv6/SLAAC vs DHCPv4

• No mantiene muchas compatibilidades.– DHCPv4 «derivó» de BOOTP, 100% automatizado.

• Elimina «malos» usos de DHCPv4.– Seguimientos de ciertos datos.– Tareas de monitorización.

• Alternativa a SLAAC.– Stateless Address Autoconfiguration.

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NDP vs ARP

• ARP queda obsoleto.– No existe broadcast en IPv6.– Muy poco seguro por su simplicidad.

• Emplea mensaje ICMPv6.– Tipo 135 código 0 (neighbour solicitation).– Multicast [dirección específica].

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Bloque III: IPv6 sobre IPv4

• Coexistencia.• Dual Stack.• IPv6 tunneling.

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Coexistencia

• Para poder coexistir IPv4 e IPv6, existen dos mecanismos básicos:

– Dual Stack.

– IPv6 tunneling.

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Dual Stack

• Proporciona compatibilidad completa.

• Nodos IPv6/IPv4.

• Dos direcciones.

• Permite conectar redes IPv4 con redes IPv6.

IPv6 tunneling

• Se emplea cuando la red no soporta Dual Stack.• Encapsula el paquete IPv6 en el paquete IPv4.

– Empleando IPv4 como capa de enlace para IPv6.– IPv4 protocol 41.• Algunos routers o dispositivos NAT lo bloquean.• Se soluciona encapsulando en UDP.

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Bloque IV: Internet de las cosas

• ¿Qué es el IoT (Internet de las Cosas)?• ¿Qué nos permite hacer IoT?• IoT como consecuencia de IPv6.

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¿Qué es el IoT?

• Farolas, toldos, envases, vasos, asientos, y cualquier objeto.

• Todo esto conectado a INTERNET para crear una inmensa red con una gran cantidad de información.

• Una red capaz de medir, sentir y modificar los objetos y el entorno.

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IoT

• Todo humano esta rodeado de entre 1000 y 5000 objetos.– 5000 X 7000000000 = 35·objetos.– Cerebro humano => 100·neuronas.

• ¿Por qué es necesario todo esto?

– Es la evolución “natural” de internet.

• Web original => Web 1.0 => Web 2.0 => Web 3.0.

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¿Qué nos permite hacer IoT?

• Interconectar objetos, dotándolos de sensores y de inteligencia.

• Aprovechar el hardware instalado mediante software para realizar acciones automáticas.

• Dotar de cierta autonomía a la red, permitiéndole pensar y gestionarse ella misma.

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IoT como consecuencia de IPv6

• El agotamiento de direcciones IPv4 y el desarrollo de IPv6 abre la posibilidad a IoT.

• Con IPv6 hay 3.4 x 1038 direcciones.– Esto permite asignar una dirección a cada uno de los

35·objetos calculados antes.

• IPv6 se permite superar el número de objetos conectados superando ampliamente al calculado.

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Bloque V: Protocolos de IoT

• Clasificación.• AMQP.• MQTT.• CoAP.

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Protocolos Internet de las cosas

• Clasificables en varios grupos.–Dispositivo a dispositivo (D2D).• CoAP.

–Dispositivo a servidor (D2S).• MQTT.

– Servidor a servidor (S2S).• AMQP.

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Advanced Message Queuing Protocol

• Tiene su origen en la banca.

• S2S.

• Orientado a conexión.– TCP.

• En IoT es apropiado para realizar el control de los servidores además de tareas de análisis.

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Message Queue Telemetry Trasnport

• Utiliza TCP.

• No necesita ser rápido.

• Comunica sensores y servidor.– Monitorización.

• Recomendable para grandes redes con pequeños dispositivos monitorizados en la nube.

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Constrained Application Protocol

• Diseñado para comunicar pequeños dispositivos electrónicos entre sí.

• Perfecto para dispositivos de bajo consumo.

• Fácilmente traducible a HTTP.

• Utiliza UDP.

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Bloque VI: Proyectos y ejemplos

• Smartcities.– Songdo, Corea del Sur.

• Control medioambiental.• Monitorización y tracking.

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SmartCities

• Ciudades inteligentes.– Smart parking.– Salud estructural.– Monitorizado del tráfico.

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Songdo, Corea del Sur

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Control Medioambiental

• Control medioambiental.– Detección de incendio forestal.– Contaminación aérea.– Detección prematura de terremotos.

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Otros ejemplos

• Industria.– Localización indoor.– Autodiagnóstico de vehículos.

• Salud.– Monitor deportivo.– Detección de caídas.

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Otros ejemplos

• Agricultura y ganadería.– Monitorización del estado de los cultivos.– Control cabezas de ganado.– Control de curación o maceración de los

productos.

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Conclusiones I

• Se requiere IPv6 para permitir direccionar la demanda actual sin emplear NAT.

• La cabecera, aunque es más grande, es más ordenada, eficiente y acorde a los estándares.

• Los tamaños máximos se adaptan a los nuevos medios de transmisión.

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Conclusiones II

• Se eliminan problemas de seguridad presentes en IPv4 y sus protocolos.

• Se elimina carga computacional en los nodos intermedios (fragmentación).

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Conclusiones y III

• IoT crea una cantidad de posibilidades enorme a nuevas tecnologías.

• Se requieren técnicas de gestión y diseño que reduzcan la complejidad de las redes.

• No existen normativas sobre IoT y el trato de la información que tratan estos dispositivos.– Problemas durante su implantación.

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