unidad iredesconvergentes2015
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PROTOCOLOS TCP/IP
Unidad I. Transmisión de datos sobre tecnología IP.
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PROTOCOLOS TCP/IP
Introducción
Cabeceras TCP/IP
Enrutamiento
La nueva versión: IPV6
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INTRODUCCIÓN
Historia
¿Qué es TCP/IP?
La dirección IP
Arquitectura TCP/IP
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Historia
Protocolo de Internet (IP) y Protocolo de Transmisión (TCP) fueron desarrollados en 1973 por Vinton Cerf.
Era parte de un proyecto dirigido por Robert Kahn y patrocinado por el ARPA ( Agencia de Programas Avanzados de Investigación) del departamento Estadounidense de Defensa.
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Historia
Internet comenzó siendo una red informática de ARPA ( llamada ARPAnet) que conectaba redes de varias universidades y laboratorios de investigación en USA.
World Wide Web se desarrolló en 1989 por Timothy Berners-Lee para el CERN ( Consejo Europeo de Investigación Nuclear).
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¿Qué es TCP/IP?
Es el protocolo común utilizado por todos los ordenadores conectados a internet, para que estos puedan comunicarse entre sí.
Hay ordenadores de clases diferentes; con hardware, software, medios y formas posibles de conexión diferentes.
Este protocolo se encarga de que la comunicación entre todos sea posible TCP/IP es compatible con cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware.
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¿ Qué es TCP/IP?
No es un único protocolo, sino un conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI.
Los dos protocolos más importantes son el TCP (Transmission Control Protocol) y el IP ( Internet Protocol).
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La dirección IP
Constan de 4 bytes ( 32 bits) separados por puntos.
Número de host único.
Clases
Número de Redes
Número de Nodos
Rango de Direcciones IP
A
127
16,777,215
1.0.0.0 a la 127.0.0.0
B
4095
65,535
128.0.0.0 a la 191.255.0.0
C
2,097,151
255
192.0.0.0 a la 223.255.255.0
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Arquitectura TCP/IP
Consta de 4 niveles o capas relacionados con los niveles OSI.
–APLICACIÓN: niveles OSI de aplicación, presentación y sesión.
•Protocolos destinados a proporcionar servicios ( correo electrónico SMTP, transferencia de ficheros FTP, conexión remota TELNET...).
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Arquitectura TCP/IP
–TRANSPORTE: nivel de transporte OSI.
•Protocolos orientados a manejar datos y proporcionar fiabilidad en el transporte (TCP, UDP,...).
–INTERNET: nivel de red y enlace de OSI.
• Protocolos que se encargan de enviar paquetes de información a sus destinos correspondientes
• Ejemplos: TCP/IP no especifica un protocolo concreto ( CSMA/CD, X.25, 802.2...).
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Arquitectura TCP/IP
–INTERFACE DE RED: nivel físico OSI.
•Interconexión física que incluye las características de voltaje y corriente de los dispositivos que se conectan al medio de transmisión.
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CABECERAS TCP/IP
Cabecera IP
Cabecera TCP
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CABECERAS TCP/IP: DATAGRAMA IP Un datagrama (paquete) IP consta de 2 partes:
–Cabecera
–Datos (Texto)
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
60
bytes
max.
20
bytes
40
bytes
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
16 bits checksum
4 bits
versión
4 bits long
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
20
bytes
40
bytes
Son obligatorios
Lo normal es que no hayan opciones; ya que si
no metemos el router va mas rápido pero si
metemos opciones, el router ya no va tan rápido
porque tiene que analizarlas.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum Indica a qué versión del
protocolo pertenece cada
uno de los datagramas
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones: Record route/Time tamp/Source routing/String source routing
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum Ya que la longitud de la cabecera no es constante, este
campo indica la longitud que tiene la cabecera en palabras
de 32 bits (4 bytes). Se pueden tener 15 palabras.
15x4=60 bytes de longitud máxima de la cabecera
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum Este campo indica el tipo de servicio, que le permite al host
indicarle a la subred el tipo de servicio que desea.(Este
campo no sirve todavía ya que las redes no esta preparadas
para la calidad de servicio).
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum Incluye toda la longitud que se encuentra en el datagrama
(tanto la cabecera como los datos). La máxima longitud es
de 65.536 octetos (bytes).
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Se necesita para permitir que el host
destinatario determine a qué
datagrama pertenece el fragmento
recién llegado. Todos los fragmentos
de un mismo datagrama contienen el
mismo valor de identificación.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
1er bit No se utiliza. Es de reserva.
2º bit DF Don’t fragmention. Si está
activo significa que el datagrama no se
puede fragmentar
3er bit MF More fragmention Todos
los fragmentos, a excepción del último
deben tener este bit activo.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Indica el lugar del datagrama actual al que
pertenece este fragmento. Hay un máximo
de 8192 fragmentos por datagrama (todos
son múltiplos de 8 octetos). Así que la
long. máx. de un datagrama es de 65.536
octetos.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum Es un contador que limita el tiempo de vida
de los paquetes. Cuando llega a 0 el
paquete se destruye. Tiempo de vida máx.
255 segundos
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Protocolo superior al que se le tiene que
pasar el datagrama, de manera que pueda
ser tratado correctamente cuando llegue a
su destino.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Para comprobar que no hay errores en la
cabecera IP.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Contiene la dirección del host que envía el
paquete.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Contiene la dirección del host que recibirá la información.
Los routers o gateways intermedios deben conocerla para
dirigir correctamente el paquete
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera IP
4 bits
versión
4 bits long.
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
Se utiliza para fines de seguridad, encaminamiento fuente,
informe de errores,así como otro tipo de información...
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CABECERAS TCP/IP: TCP
Una entidad de transporte TCP acepta mensajes de long. grande procedentes de los procesos de usuario, los separa en pedazos que no excedan de 64K octetos, y transmite cada pedazo como si fuera un datagrama separado.
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CABECERAS TCP/IP: TCP
La capa de red no garantiza que estos datagramas se entreguen apropiadamente, por lo que TCP debe incluir temporizadores y retransmitir los datagramas si es necesario.
Los datagramas que consiguen llegar, pueden hacerlo en desorden; y dependerá de TCP el hecho de reordenarlos con la secuencia correcta.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Contienen la dirección de los puertos origen y
destino. Cada pareja de puertos identifica una
sola conexión.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Número de secuencia de los bytes
transmitidos (sirve para poder mantener los
paquetes de datos ordenados).
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Es el número del próximo byte que se espera
recibir (es una confirmación de que los bytes
anteriores llegaron).
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Longitud de la cabecera TCP, indica el número
de palabras de 32 bits que están contenidas
en la cabecera TCP.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Reservado para uso futuro
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Seis banderas de 1 bit.
URG: El paquete contiene
información urgente.
PSH: Se requiere un "push"
(los datos sean entregados a
las aplicaciones sin buffers
intermedios.
RST: Reset de la conexión.
SYN:Sincronizacion de los
numeros de secuencia.
FIN: Fin del "stream" de
bytes.
EOM: Indica el fin del
mensaje
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Es una ventana variable
controlada por el receptor ,
permitiendo un control de
flujo en el nivel de transporte.
Se introduce un valor
indicando la cantidad de
información que el receptor
está preparado para
procesar.Si el valor llega a 0
será necesario que el emisor
se detenga. A medida que la
información es procesada
este valor aumenta indicando
disponibilidad para continuar
la recepción de datos.
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Control de errores
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Dice donde estan
los datos “urgentes”
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CABECERAS TCP/IP: Cabecera TCP
16 bits puerto origen
16 bits puerto destino
32 bits número de secuencia
32 bits señales de confirmación
4 bits
tamaño
6 bits
Reservado
6 bits de
control
16 bits Window
16 bits checksum
16 bits puntero a datos urgentes
Opciones
Se utiliza para diferentes cosas.
Es una información opcional.
Variable.
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Direccions IP
¿Porqué necesita una IP?
194.179.1.101
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Direcciones IP
Las direcciones IP (Internet Protocol) versión 4, son de 32 bits y se representan con cuatro octetos por puntos (p.e.: 192.69.254.1).
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3 Generaciones de routers
El bus o anillo lo utilizan con un
switch de fabrica
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de la Red Proydesa
¿Cómo funciona el router ?
4 bits
versión
4 bits long
cabecera
8 bits
TOS
16 bits logitud total (bytes)
16 bits de identificación
3 bits
FLAG
13 bits de
fragmentation
offset
8 bits TTL
8 bits protocolo
32 bits @ fuente
32 bits @ destino
Opciones
Despues van los datos.(texto)......
16 bits checksum
60
bytes
max.
20
bytes
40
bytes
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La nueva versión: IPv6
¿Por qué cambiar TCP/IP e Internet?
•Necesidad de un espacio de direcciones extenso.
•Soporte de nuevas aplicaciones.
•Comunicaciones más seguras: posibilidad de autenticar al
emisor.
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La nueva versión: IPv6
Características:
•Grandes similitudes conceptuales con IPv4; a pesar que cambia la mayor parte de los detalles del protocolo.
•IP v.6 revisa completamente el formato de los datagramas.
•Compatibilidad con IPv4: La transición no debería ser problemàtica.
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La nueva versión: IPv6
Cambios introducidos:
–Direcciones más largas:
•Pasamos de 32 a 128 bits. Espacio de direcciones inagotable en un futuro previsible.
•Esto implicaría 2128 direcciones posibles.
–Aproximadamente 665000 trillones dir/m2.
•Una vez reglamentado jerárquicamente el espacio reducido sería de 1564 dir/m2 a 3-4 trillones dir/m2.
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La nueva versión: IPv6
•Estas direcciones más largas implican un cambio en la notación de las direcciones:
–Ahora decimal con puntos es impracticable.
» 104.230.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.255.10
–Utiliza notación hexadecimal con dos puntos.
» 68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFA
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La nueva versión: IPv6
–Formato de cabecera flexible:
•Cambio de una cabecera de datagrama de formato fijo
(IPv4) a una con un conjunto de cabeceras opcionales.
Flexibilidad máxima.
•Se parte de una cabecera base de 40 bytes a la que se
puede añadir una serie de cabeceras de extensión. Las
opciones y algunos de los campos fijos de IPv4 se han
cambiado por cabeceras de extensión en IPv6.
•Un datagrama IPv6 puede contener hasta 64Kbytes de
datos.
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La nueva versión: IPv6
–Opciones mejoradas:
•Cómo IPv4, IPv6 permite que un datagrama incluya información de control opcional.
•IPv6 incluye nuevas opciones que proporcionan nuevas capacidades no disponibles en IPv4.
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La nueva versión: IPv6
•Se proponen 2 cabeceras de extensión adicionales para adaptarse a cualquier tipo de información no incluida en otras cabeceras de extensión.
•Estas dos cabeceras: Hop By Hop Extension Header y End To End Extension Header; permiten separar el conjunto de opciones que serán examinados salto a salto del que será interpretado en el destino.
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La nueva versión: IPv6
–Soporte para asignación de recursos:
•IPv6 reemplaza la especificación de tipo de servicio de
IPv4, por un mecanismo que permite la preasignación de
recursos de red.
•Aumento de la QoS (Calidad de Servicio).
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La nueva versión: IPv6
–Previsión para la extensión del protocolo:
•Pasamos de un protocolo rígido como IPv4, a un protocolo flexible que puede permitir características adicionales sin modificar el mismo.
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La nueva versión: IPv6
Datagrama IPv6: