Comparacion_IPv4_IPv6

Contenidos

IntroduccinProtocolos de Internet: IPv4 vs. IPv6Escenarios de MedicinMtricas y Metodologa de MedicinResultados Mtricas de DesempeoEstadsticas de Aplicaciones Real-TimeConclusiones.

Introduccin

Motivacin

IP (Internet Protocol) es la base de las comunicaciones a travs de InternetLa actual versin de IP (IPv4) ha llegado a sus lmitesSurge un nuevo protocolo: IPv6Necesidad de evaluar el impacto de la implementacin de IPv6.Introduccin

Protocolos de Internet:IPv4 vs. IPv6

Modelo de Capas TCP/IP

Protocolos de InternetFastEthernet / UTP GigaEthernet / FibraIPv4UDPTCPSSH, DNS, Iperf, OWAMP, etc.Capa de AplicacinCapa de TransporteCapa de InternetCapa Acceso de Red

Dual-Stack en modelo TCP/IP

Protocolos de InternetFastEthernet / UTP GigaEthernet / FibraIPv4IPv6UDPTCPUDPTCPSSH, DNS, Iperf, OWAMP, etc.Capa de AplicacinCapa de TransporteCapa de InternetCapa Acceso de Red

Dual Stack: Mecanismo de transicin.

Diferencias entre ProtocolosProtocolos de Internet

IPv4IPv6 232 direcciones IP ~ 4.2x109 2128 direcciones IP ~ 3.4x1034 Tipo de Servicio (ToS) Etiqueta de Flujo y Clase de Trfico (QoS) Seguridad es algo opcional Seguridad extremo-a-extremo en forma nativa (IPSec) Configuracin Manual o dinmica (DHCP) Configuracin Plug & Play

+ Diferencias entre ProtocolosProtocolos de Internet

IPv4IPv6 Encabezado de 20 bytes. Encabezado de 40 bytes. Fragmentacin de paquetes se realiza en Hosts y Routers. Fragmentacin de paquetes se realiza slo en Hosts. Realiza Checksum de encabezado. Checksum de encabezado se realiza en otras capas. No escalable Escalable

Escenarios de Medicin

Enlace de Red Local

Ambos PCs con Doble-Stack en Capa de RedAmbos PCs en el mismo segmento de red IPv4 e IPv6No existe Router IntermedioImportancia de este Escenario: Verificar y validar que elinstrumento de medicin es el adecuado.Escenarios de Medicin

Enlace de Fibra ptica Dos nodosen distintossegmentosde redRouters seencargan delruteo IPSistema deRed ptico(ONS) en Capas 1 y 2.Escenarios de MedicinR-REUNARS-REUNAS-REUNAPC-REUNANODOREUNAUTP 10/100/1000 EthernetIPv4IPv6 1 Ch 23 1.25 GbEthernet2 Ch 25 1.25 GbEthernetR-UTFSMRS-UTFSMS-UTFSMPC-UTFSMNODOUTFSMONS-UTFSMONS-REUNA

Enlace de Tnel va Internet

Enlace virtual entre ambos nodos (Tnel)Trfico IP encapsulado utilizando el protocolo GREMltiples equipos intermedios entre nodos.Escenarios de MedicinNODOUTFSMTnel GREvaInternetS-UTFSMR-UTFSMPC-UTFSMUTP 10/100/1000 EthernetIPv4IPv6S-REUNAPC-REUNANODOREUNAR-REUNA

Mtricas y Metodologa de Medicin

Mtricas de Desempeo

Throughput: Cantidad de datos transferidos desde un nodo fuente a un nodo destino en una cantidad de tiempo especfica Packet Loss: Razn de paquetes perdidos respecto del total de paquetes transmitidos One-Way Delay: Tiempo que demora un paquete en viajar desde un nodo fuente a un nodo destinoJitter: Variacin del retardo en un sentido.Mtricas y Metodologa

Metodologa de Medicin

Tipo de Medicin: Activa, intrusiva, extremo a extremoHerramientas: Iperf v1.7.0 para Throughput, Packet Loss y JitterOWAMP v1.6d para One-Way Delay

Caractersticas del Trfico:Ajuste de la tasa ofrecida para protocolo UDP en cada escenario de medicinVariacin del tamao de paquete desde 32 hasta 65504 bytes

Cantidad de Datos Obtenidos:Enlace Local: 300 muestras x Mtrica x Protocolo IP x PaqueteEnlace Fibra: 300 muestras x Mtrica x Protocolo IP x PaqueteEnlace Tnel: 150 muestras x Mtrica x Protocolo IP x Paquete.

Mtricas y Metodologa

Metodologa de Medicin

Tiempo de medicin:14 horas para obtener las 4 mtricas mencionadas para cada escenario de medicin4 meses de mediciones para corroborar los resultados

Automatizacin del proceso de medicin:Creacin de scripts basados en Perl, Bourne Shell (Bash) y Expect

Presentacin de resultados:Grficos comparativos entre ambos protocolos de redTablas resmenes con valores mnimo, mximo y promedio.

Mtricas y Metodologa

Resultados Mtricas de Desempeo

Resultados Mtricas Enlace de Red Local

Mtrica: ThroughputResultados Mtricas Enlace de Red Local IPv4 > IPv6 en 3,66 % (UDP)IPv4 > IPv6 en 3,79 % (TCP)IPv4 > IPv6 en 2,54 % (UDP)IPv4 > IPv6 en 2,03 % (TCP)

IPv4 presenta 3,664% mayor Throughput-UDP que IPv6IPv4 posee 3,792% ms Throughput-TCP que IPv6

2,541%2,032%

Mtrica: Packet LossResultados Mtricas Enlace de Red LocalIPv6 > IPv4 en 1,46 %IPv4 > IPv6 en 69,56 %

Mtrica: One-Way DelayResultados Mtricas Enlace de Red LocalIPv6 > IPv4 en 1,54 % (TO)IPv6 > IPv4 en 2,69 % (FROM)IPv6 > IPv4 en 1,26 % (TO)IPv6 > IPv4 en 2,85 % (FROM)

Mtrica: JitterResultados Mtricas Enlace de Red LocalIPv6 > IPv4 en 0,48 %IPv4 > IPv6 en 13,39 veces

Resultados Mtricas Enlace de Fibra ptica

Mtrica: ThroughputResultados Mtricas Enlace de Fibra ptica IPv4 > IPv6 en 8,24 % (UDP)IPv4 > IPv6 en 11,75 % (TCP)IPv6 > IPv4 en 33,06 % (UDP)IPv4 > IPv6 en 1,82 % (TCP)

Mtrica: Packet LossResultados Mtricas Enlace de Fibra ptica IPv6 > IPv4 en 15,54 %IPv4 > IPv6 en 6,01 veces

Mtrica: One-Way DelayResultados Mtricas Enlace de Fibra ptica IPv6 > IPv4 en 1,47 % (TO)IPv6 > IPv4 en 2,33 % (FROM)IPv6 > IPv4 en 3,38 % (TO)IPv6 > IPv4 en 1,63 % (FROM)

Mtrica: JitterResultados Mtricas Enlace de Fibra ptica IPv6 > IPv4 en 28,10 %IPv4 > IPv6 en 82,81 %

Resultados Mtricas Enlace de Tnel GRE

Mtrica: ThroughputResultados Mtricas Enlace de Tnel GRE IPv4 > IPv6 en 26,23 % (UDP)IPv4 > IPv6 en 4,49 % (TCP)IPv6 > IPv4 en 0,20 % (UDP)IPv4 > IPv6 en 9,93 % (TCP)

Mtrica: Packet LossResultados Mtricas Enlace de Tnel GREIPv6 > IPv4 en 3,57 vecesIPv4 > IPv6 en 0,82 %

Mtrica: One-Way DelayResultados Mtricas Enlace de Tnel GREIPv6 > IPv4 en 23,51 % (TO)IPv6 > IPv4 en 21,24 % (FROM)IPv6 > IPv4 en 14,08 % (TO)IPv6 > IPv4 en 22,81 % (FROM)

Mtrica: JitterResultados Mtricas Enlace de Tnel GREIPv6 > IPv4 en 84,37 %IPv4 > IPv6 en 2,49 veces

Resumen Comparativo IPv4 - IPv6

Resultados MtricasMejor Desempeo?

32 a 1536 bytes1536 a 65504 bytesMtricaLANFibraTnelLANFibraTnelThroughput-UDP [Mbit/s]IPv4IPv4IPv4IPv4IPv6IPv6Throughput-TCP [Mbit/s]IPv4IPv4IPv4IPv4IPv4IPv4Packet Loss (UDP) (%)IPv4IPv4IPv4IPv6IPv6IPv6One-Way Delay (A) [ms]IPv4IPv4IPv4IPv4IPv4IPv4One-Way Delay (B) [ms]IPv4IPv4IPv4IPv4IPv4IPv4Jitter (UDP) [ms]IPv4IPv4IPv4IPv6IPv6IPv6

La comparacin del desempeo de los protocolos IPv4 e IPv6 muestra que en enlace de fibra, IPv4 supera aprox. en un 16% a IPv6, mientras que en el enlace de tnel esta diferencia es de aprox. un 38%.

Estadsticas de Aplicaciones Real-Time

Herramientas RTP: VIC y RATAplicaciones de Tiempo RealVIC (Video Conference Tool)Herramienta de Video Conferencia.RAT (Robust Audio Tool)Herramienta de Audio Conferencia

27.bin

Escenarios y Metodologa de MedicinAplicaciones de Tiempo Real

VIC RAT Tasa de Transmisin: 3 MbpsTasa de transmisin: 1,536 MbpsCuadros por Segundo: 30 fpsTasa Muestreo: 48 KHzSeal Video: 320 x 240@24 bits Canales: 2 (Stereo)Codificador de Video: H261Codificador de Audio: Linear 16 (no comprimido)

Aplicaciones de Tiempo RealEnlace de Fibra ptica

Estadsticas RTP de VIC (Video)Aplicaciones de Tiempo RealEnlace de Fibra ptica IPv4 > IPv6 en 0,87 %IPv4 > IPv6 en 0,03 %

Estadsticas RTP de RAT (Audio)

Aplicaciones de Tiempo RealEnlace de Fibra ptica IPv4 = IPv6IPv6 > IPv4 en 0,88 %

Estadsticas de Aplicaciones Enlace de Tnel GRE

Estadsticas RTP de VIC (Video)Aplicaciones de Tiempo RealEnlace de Tnel GRE IPv4 > IPv6 en 3,14 %IPv4 > IPv6 en 2,27 %

Estadsticas RTP de RAT (Audio)

Aplicaciones de Tiempo RealEnlace de Tnel GRE IPv4 > IPv6 en 14,98 %IPv4 > IPv6 en 0,38 %

Resumen Comparativo IPv4 - IPv6

Aplicaciones de Tiempo RealMejor Desempeo?

MtricaFibraTnelTasa de Video RecibidaIPv4IPv4Cuadros por SegundoIPv4IPv4Packet LossIPv4IPv6IPv4JitterIPv4IPv4


Conclusiones

Comparacin entre Protocolos

Conclusiones

En general, IPv4 presenta un mejor desempeo que IPv6 para las mtricas medidas

Las diferencias entre ambos Protocolos IP son pequeas

Desempeo depende del escenario de medicin utilizado:Diferencias a nivel de Sistema Operativo son mnimas Diferencias pequeas en enlace sin congestinMltiples rutas y dispositivos aumentan diferencias en desempeo.

Tamao de la cabecera influye en el desempeo, pero no es el factor ms relevante.


Enlace de Red Local presenta diferencias mnimas

Comparacin entre Protocolos

Conclusiones

Router utilizado limita el desempeo de ambos protocolosImplementacin de IPv4 va HardwareImplementacin de IPv6 va Software

Para rango de paquetes antes de la fragmentacin, el patrn de comportamiento de IPv4 e IPv6 es similarMayores diferencias se producen para el rango de paquetes despus de la fragmentacinLa mayora de aplicaciones generan paquetes antes de ocurrida la fragmentacinMayor Jitter para el rango de paquetes sobre la fragmentacin.



Comparacin entre Enlaces

Conclusiones

El Enlace Red Local presenta un desempeo 4 veces superior al Enlace de Fibra ptica

El Enlace Fibra ptica presenta un desempeo 6 veces superior al enlace de Tnel GRE va Internet

Las mediciones de One-Way Delay muestran que:Enlace Local y Fibra ptica presentan caminos de ida y vuelta prcticamente simtricosEnlace Tnel GRE presenta caminos de ida y vuelta asimtricos.

Conclusiones Finales

ConclusionesProtocolo IPv6 en maduracin

Mecanismos de transicin permiten migracin paulatina

IPv6 es un protocolo bien estructurado y construido en base a la experiencia obtenida con IPv4

IPv6 permite nuevas caractersticas para mejor soporte a aplicaciones Real-Time, Seguridad, Movilidad IP.


Trabajo Futuro

Conclusiones

Evaluacin de nuevas caractersticas de IPv6 como QoS, Seguridad y Movilidad

Evaluacin de otros escenarios de medicin (Ej. acceso ADSL, utilizacin protocolos ruteo IPv6)

Evaluacin de otras mtricas a nivel de aplicaciones (Ej. tiempo de respuesta de servidor DNS, Web,etc).


Muchas Gracias

Anexos

Desempeo de Routers CiscoAplicaciones de Tiempo RealThroughput-TCP/IPv4

Cambios en Cabecera IPv6Protocolos de Internet

Cabecera IPv6 es 2 veces cabecera IPv4Direccionamiento 4 veces mayorCabecera de largo fijoNo Checksum No fragmentacin salto a saltoEtiqueta de Flujo/ Clase de FlujoIPv4IPv6

eliminadomodificado

Encabezados Extensin en IPv6Protocolos de Internet

Ejemplo Fragmentacin IPv4 e IPv6Protocolos de Internet

Encapsulado en tnel GREProtocolos de Internet

Payload Protocolo de capa superior.Encabezado GRE (4 Bytes, Max: 8 Bytes)Paquete IPv4Payload IPv4 (1480 Bytes si IP Header=20 bytes)Encabezado IPv4 (20 Bytes, Max: 24 Bytes)Encabezado Ethernet (14 Bytes)Payload IPv4(1456 Bytes si Enc. IP =20 Bytes, Enc. GRE=4 Bytes)Payload Ethernet (1500 bytes)Encabezado IPv4 (20 Bytes, max 24 bytes)

Payload Protocolo de capa superior.EncabezadoIPv4 (20 Bytes, max 24 bytes)MTU TUNEL(1476 Bytes si Enc. IP=20 bytes, Enc. GRE = 4 bytes)IPv4

Encapsulado en tnel GREProtocolos de InternetIPv6

DNS en IPv4-IPv6Protocolos de Internet

IPv4IPv6Nombre a Direccin IPRegistro A:www.utfsm.cl. A 200.1.17.1Registro AAAA:www.utfsm.cl. AAAA 2001:1310:d131:2::1 Registro A6:www.utfsm.cl. A6 0 2001:1310:d131:1::1

Direccin IP a Nombre Registro PTR:1.17.1.200.in-addr.arpa. PRT www.utfsm.cl.Registro PTR :$ORIGIN 2.0.0.1.1.3.1.0.d.1.3.1.0.0.0.2.ip6.int.1.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0 IN PTR www.utfsm.cl.

Registro PTR :\[x0000000000000001/64] IN PTR www.utfsm.cl.

Dual Stack: Mecanismo de transicin.IPv4 presenta 3,664% mayor Throughput-UDP que IPv6IPv4 posee 3,792% ms Throughput-TCP que IPv6

2,541%2,032%

La comparacin del desempeo de los protocolos IPv4 e IPv6 muestra que en enlace de fibra, IPv4 supera aprox. en un 16% a IPv6, mientras que en el enlace de tnel esta diferencia es de aprox. un 38%.La comparacin del desempeo de los protocolos IPv4 e IPv6 muestra que en enlace de fibra, IPv4 supera aprox. en un 16% a IPv6, mientras que en el enlace de tnel esta diferencia es de aprox. un 38%.La comparacin del desempeo de los protocolos IPv4 e IPv6 muestra que en enlace de fibra, IPv4 supera aprox. en un 16% a IPv6, mientras que en el enlace de tnel esta diferencia es de aprox. un 38%.




La comparacin del desempeo de los protocolos IPv4 e IPv6 muestra que en enlace de fibra, IPv4 supera aprox. en un 16% a IPv6, mientras que en el enlace de tnel esta diferencia es de aprox. un 38%.La comparacin del desempeo de los protocolos IPv4 e IPv6 muestra que en enlace de fibra, IPv4 supera aprox. en un 16% a IPv6, mientras que en el enlace de tnel esta diferencia es de aprox. un 38%.

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