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Contenidos


   Introducción
   Protocolos de Internet: IPv4 vs. IPv6
   Escenarios de Medición
   Métricas y Metodología de Medición
   Resultados Métricas de Desempeño
   Estadísticas de Aplicaciones Real-Time
   Conclusiones.
Introducción
Motivación


 IP (Internet Protocol) es la base de las
  comunicaciones a través de Internet
 La actual versión de IP (IPv4) ha llegado a
  sus límites
 Surge un nuevo protocolo: IPv6
 Necesidad de evaluar el impacto de la
  implementación de IPv6.
                               Introducción
Protocolos de Internet:
    IPv4 vs. IPv6
Modelo de Capas TCP/IP



SSH, DNS, Iperf, OWAMP, etc.   Capa de Aplicación

TCP              UDP           Capa de Transporte

IPv4                           Capa de Internet

FastEthernet / UTP             Capa Acceso de Red
GigaEthernet / Fibra

                                    Protocolos de Internet
Dual-Stack en modelo TCP/IP



SSH, DNS, Iperf, OWAMP, etc.   Capa de Aplicación

TCP     UDP      TCP    UDP    Capa de Transporte

IPv4             IPv6          Capa de Internet

FastEthernet / UTP             Capa Acceso de Red
GigaEthernet / Fibra

                                    Protocolos de Internet
Diferencias entre Protocolos

              IPv4                             IPv6
 232 direcciones IP ~ 4.2x109    2128 direcciones IP ~ 3.4x1034

 Tipo de Servicio (ToS)          Etiqueta de Flujo y
                                   Clase de Tráfico (QoS)

 Seguridad es algo opcional      Seguridad extremo-a-extremo
                                   en forma nativa (IPSec)

 Configuración Manual            Configuración “Plug & Play”
  o dinámica (DHCP)




                                               Protocolos de Internet
+ Diferencias entre Protocolos

             IPv4                              IPv6
 Encabezado de 20 bytes.         Encabezado de 40 bytes.

 Fragmentación de paquetes se    Fragmentación de paquetes se
realiza en Hosts y Routers.      realiza sólo en Hosts.

 Realiza Checksum de             Checksum de encabezado se
encabezado.                      realiza en otras capas.

 No escalable                    Escalable




                                               Protocolos de Internet
Escenarios de Medición
Enlace de Red Local
                                        NODO
                                       UTFSM




            PC1-UTFSM                           PC2-UTFSM
                                   S-UTFSM


                  UTP 10/100/1000 Ethernet     IPv6         IPv4

   Ambos PCs con Doble-Stack en Capa de Red
   Ambos PCs en el mismo segmento de red IPv4 e IPv6
   No existe Router Intermedio
   Importancia de este Escenario: Verificar y validar que
    el
    instrumento de medición es el adecuado.

                                                  Escenarios de Medición
Enlace de Fibra Óptica
 Dos nodos        PC-UTFSM             NODO      NODO                 PC-REUNA

  en distintos                          UTFSM    REUNA


  segmentos                           R-UTFSM      R-REUNA

  de red
 Routers se      S-UTFSM                                            S-REUNA

  encargan del
  ruteo IP       RS-UTFSM                                          RS-REUNA


 Sistema de
  Red Óptico
                  ONS-UTFSM                                  ONS-REUNA



  (ONS) en           UTP 10/100/1000 Ethernet         λ1 Ch 23 1.25 GbEthernet
  Capas 1 y 2.      IPv6               IPv4           λ2 Ch 25 1.25 GbEthernet



                                                Escenarios de Medición
Enlace de Túnel vía Internet
                             NODO                   NODO
        PC-UTFSM                                                       PC-REUNA
                            UTFSM                   REUNA



                          R-UTFSM                       R-REUNA
                                     Túnel GRE
                                        vía
                                      Internet
        S-UTFSM                                                      S-REUNA




          UTP 10/100/1000 Ethernet               IPv6         IPv4



   Enlace virtual entre ambos nodos (Túnel)
   Tráfico IP encapsulado utilizando el protocolo GRE
   Múltiples equipos intermedios entre nodos.
                                                              Escenarios de Medición
Métricas y Metodología de Medición
Métricas de Desempeño

   Throughput: Cantidad de datos transferidos
    desde un nodo fuente a un nodo destino en una
    cantidad de
    tiempo específica
   Packet Loss: Razón 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 destino
   Jitter: Variación del retardo en un sentido.
                                   Métricas y Metodología
Metodología de Medición

       Tipo de Medición: Activa, intrusiva, extremo a extremo
       Herramientas:
    –      Iperf v1.7.0 para Throughput, Packet Loss y Jitter
    –      OWAMP v1.6d para One-Way Delay
       Características del Tráfico:
    –      Ajuste de la tasa ofrecida para protocolo UDP en cada
           escenario de medición
    –      Variación del tamaño de paquete desde 32 hasta 65504 bytes
       Cantidad de Datos Obtenidos:
    –      Enlace Local: 300 muestras x Métrica x Protocolo IP x Paquete
    –      Enlace Fibra: 300 muestras x Métrica x Protocolo IP x Paquete
    –      Enlace Túnel: 150 muestras x Métrica x Protocolo IP x Paquete.

                                                     Métricas y Metodología
Metodología de Medición

       Tiempo de medición:
    –14 horas para obtener las 4 métricas mencionadas para cada
     escenario de medición
  –  4 meses de mediciones para corroborar los resultados
 Automatización del proceso de medición:
  –  Creación de scripts basados en Perl, Bourne Shell (Bash) y
     Expect
 Presentación de resultados:
  –  Gráficos comparativos entre ambos protocolos de red
  –  Tablas resúmenes con valores mínimo, máximo y promedio.



                                             Métricas y Metodología
Resultados Métricas de Desempeño
Enlace de Red Local




                      Resultados Métricas
Enlace de Red Local
                                                               Métrica: Throughput
                                 Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                         Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                  100                                                                                                100
                      90                                                                                                 90
Throughput [Mbit/s]




                                                                                                   Throughput [Mbit/s]
                      80                                                                                                 80
                      70                                                                                                 70
                      60                                                                                                 60
                      50                                                                                                 50
                      40                                                                                                 40
                      30                                                            IPv4                                 30                                                     IPv4
                      20
                                                                                    IPv6                                                                                        IPv6
                                                                                                                         20
                                                                                    TCP                                                                                         TCP
                      10                                                                                                 10
                                                                                    UDP                                                                                         UDP
                      0                                                                                                  0
                           0    128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                                8192   16384    24576   32768   40960   49152   57344   65536
                                      Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                              Tamaño Paquete (Payload) [Byte]


                               IPv4 > IPv6 en 3,66 % (UDP)                                                                    IPv4 > IPv6 en 2,54 % (UDP)
                               IPv4 > IPv6 en 3,79 % (TCP)                                                                    IPv4 > IPv6 en 2,03 % (TCP)


                                                                                                                                               Resultados Métricas
Enlace de Red Local
                                                               Métrica: Packet Loss
                                  Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                          Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                       2                                                                                                   2
                                                                                   IPv4                                                                                           IPv4
                      1.8
                                                                                     IPv4
                                                                                   IPv6                                                                                             IPv4
                                                                                                                                                                                  IPv6
% Paquetes Perdidos




                                                                                                                          1.8




                                                                                                    % Paquetes Perdidos
                      1.6
                                                                                     IPv6                                                                                          IPv6
                                                                                                                          1.6
                      1.4                                                                                                 1.4
                      1.2                                                                                                 1.2
                       1                                                                                                   1
                      0.8                                                                                                 0.8
                      0.6                                                                                                 0.6
                      0.4                                                                                                 0.4
                      0.2                                                                                                 0.2
                       0                                                                                                   0
                            0    128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                                 8192   16384    24576   32768   40960   49152    57344   65536
                                       Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                               Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                                IPv6 > IPv4 en 1,46 %                                                                           IPv4 > IPv6 en 69,56 %



                                                                                                                                                 Resultados Métricas
Enlace de Red Local
                                                 Métrica: One-Way Delay
                            Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                             Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
               0.34                                                                                      7

               0.32
                                                                                                         6
                0.3
Retardo [ms]




                                                                                          Retardo [ms]
                                                                                                         5
               0.28

               0.26                                                                                      4

               0.24
                                                                                                         3
               0.22
                                                                           IPv4                          2                                                     IPv4
                0.2                                                        IPv6                                                                                IPv6
                                                                           TO                            1                                                     TO
               0.18
                                                                           FROM                                                                                FROM
               0.16                                                                                      0
                      0    128 256   384   512   640   768 896 1024 1152 1280 1408 1536                       8192     16384   24576   32768   40960   49152   57344   65536
                               Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                       Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                          IPv6 > IPv4 en 1,54 % (TO)                                                         IPv6 > IPv4 en 1,26 % (TO)
                          IPv6 > IPv4 en 2,69 % (FROM)                                                       IPv6 > IPv4 en 2,85 % (FROM)


                                                                                                                               Resultados Métricas
Enlace de Red Local
                                                                Métrica: Jitter
                         Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
            11                                                                                       6
                                                                       IPv4                                                                                      IPv4
            10                                                           IPv4
                                                                       IPv6                                                                                        IPv4
                                                                                                                                                                 IPv6
                9                                                        IPv6                        5                                                                IPv6




                                                                                         % de Paquetes
% de Paquetes




                8
                                                                                                     4
                7
                6
                                                                                                     3
                5
                4
                                                                                                     2
                3
                2                                                                                    1
                1
                0                                                                                    0
                    0   0.0075 0.015 0.0225 0.03 0.0375 0.045 0.0525 0.06 0.0675 0.075                   0    0.03   0.06   0.09   0.12   0.15   0.18   0.21   0.24    0.27   0.3

                                            Jitter [ms]                                                                            Jitter [ms]



                        IPv6 > IPv4 en 0,48 %                                                                IPv4 > IPv6 en 13,39 veces



                                                                                                                             Resultados Métricas
Enlace de Fibra Óptica




                         Resultados Métricas
Enlace de Fibra Óptica
                                                                Métrica: Throughput
                                  Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                         Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                      100                                                                                             100

                      90
                                                                                    IPv4                                  90
                                                                                                                                       IPv4
Throughput [Mbit/s]




                                                                                                    Throughput [Mbit/s]
                                                                                    IPv6                                               IPv6
                      80                                                                                                  80
                                                                                    TCP                                                TCP
                      70                                                            UDP                                   70           UDP
                      60                                                                                                  60
                      50                                                                                                  50
                      40                                                                                                  40
                      30                                                                                                  30
                      20                                                                                                  20
                      10                                                                                                  10
                       0                                                                                                  0
                            0    128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                               8192   16384    24576   32768   40960   49152   57344   65536
                                       Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                             Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                                IPv4 > IPv6 en 8,24 % (UDP)                                                                    IPv6 > IPv4 en 33,06 % (UDP)
                                IPv4 > IPv6 en 11,75 % (TCP)                                                                   IPv4 > IPv6 en 1,82 % (TCP)


                                                                                                                                               Resultados Métricas
Enlace de Fibra Óptica
                                                               Métrica: Packet Loss
                                 Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                           Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                      100                                                                                                 100
                                                                                   IPv4                                                                                           IPv4
                      90
                                                                                     IPv4
                                                                                   IPv6                                                                                             IPv4
                                                                                                                                                                                  IPv6
% Paquetes Perdidos




                                                                                                                          90




                                                                                                    % Paquetes Perdidos
                      80
                                                                                    IPv6                                                                                           IPv6
                                                                                                                          80
                      70                                                                                                  70
                      60                                                                                                  60
                      50                                                                                                  50
                      40                                                                                                  40
                      30                                                                                                  30
                      20                                                                                                  20
                      10                                                                                                  10
                       0                                                                                                   0
                            0    128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                                 8192   16384    24576   32768   40960   49152    57344   65536
                                       Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                               Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                                IPv6 > IPv4 en 15,54 %                                                                          IPv4 > IPv6 en 6,01 veces



                                                                                                                                                 Resultados Métricas
Enlace de Fibra Óptica
                                                Métrica: One-Way Delay
                          Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                               Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
               2.55                                                                                     16

                2.5
                                                                                                        14
               2.45




                                                                                         Retardo [ms]
Retardo [ms]




                2.4                                                                                     12

               2.35                                                                                     10
                2.3
                                                                                                        8
               2.25

                2.2                                                       IPv4                          6                                                     IPv4
               2.15
                                                                          IPv6                                                                                IPv6
                                                                          TO                            4                                                     TO
                2.1
                                                                          FROM                                                                                FROM
               2.05                                                                                     2
                      0   128 256   384   512   640   768 896 1024 1152 1280 1408 1536                        8192   16384    24576   32768   40960   49152   57344   65536

                             Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                     Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                      IPv6 > IPv4 en 1,47 % (TO)                                                             IPv6 > IPv4 en 3,38 % (TO)
                      IPv6 > IPv4 en 2,33 % (FROM)                                                           IPv6 > IPv4 en 1,63 % (FROM)


                                                                                                                             Resultados Métricas
Enlace de Fibra Óptica
                                                                  Métrica: Jitter
                      Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                              Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
            8                                                                                                 1.4
                                                                          IPv4                                                                                       IPv4
                                                                            IPv4
                                                                          IPv6                                                                                         IPv4
                                                                                                                                                                     IPv6
            7
                                                                              IPv6                            1.2
                                                                                                                                                                          IPv6
% de Paquetes




                                                                                              % de Paquetes
            6
                                                                                                               1
            5
                                                                                                              0.8
            4
                                                                                                              0.6
            3

            2                                                                                                 0.4

            1                                                                                                 0.2

            0                                                                                                  0
                0   0.025   0.05   0.075   0.1   0.125   0.15   0.175   0.2    0.225   0.25                         0     0.1   0.2   0.3   0.4   0.5   0.6   0.7   0.8    0.9   1
                                           Jitter [ms]                                                                                      Jitter [ms]



                    IPv6 > IPv4 en 28,10 %                                                                              IPv4 > IPv6 en 82,81 %



                                                                                                                                      Resultados Métricas
Enlace de Túnel GRE




                      Resultados Métricas
Enlace de Túnel GRE
                                                               Métrica: Throughput
                                Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                         Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                      10                                                                                                10
                      9                                                                                                 9
Throughput [Mbit/s]




                                                                                                  Throughput [Mbit/s]
                      8                                                                                                 8
                      7                                                                                                 7
                      6                                                                                                 6
                      5                                                                                                 5
                      4                                                                                                 4
                      3                                                            IPv4                                 3                                                    IPv4
                      2
                                                                                   IPv6                                                                                      IPv6
                                                                                                                        2
                                                                                   TCP                                                                                       TCP
                      1                                                                                                 1
                                                                                   UDP                                                                                       UDP
                      0                                                                                                 0
                           0   128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                               8192   16384   24576   32768   40960   49152   57344   65536
                                     Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                             Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                               IPv4 > IPv6 en 26,23 % (UDP)                                                                  IPv6 > IPv4 en 0,20 % (UDP)
                               IPv4 > IPv6 en 4,49 % (TCP)                                                                   IPv4 > IPv6 en 9,93 % (TCP)


                                                                                                                                             Resultados Métricas
Enlace de Túnel GRE
                                                               Métrica: Packet Loss
                                  Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                          Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                      100                                                                                                 100
                                                                                   IPv4                                                                                          IPv4
                      90                                                             IPv4
                                                                                   IPv6                                   90
                                                                                                                                                                                   IPv4
                                                                                                                                                                                 IPv6
% Paquetes Perdidos




                                                                                                    % Paquetes Perdidos
                      80
                                                                                    IPv6                                  80
                                                                                                                                                                                  IPv6
                      70                                                                                                  70
                      60                                                                                                  60
                      50                                                                                                  50
                      40                                                                                                  40
                      30                                                                                                  30
                      20                                                                                                  20
                      10                                                                                                  10
                       0                                                                                                   0
                            0    128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                                 8192   16384   24576   32768   40960   49152    57344   65536
                                       Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                               Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                                IPv6 > IPv4 en 3,57 veces                                                                       IPv4 > IPv6 en 0,82 %



                                                                                                                                             Resultados Métricas
Enlace de Túnel GRE
                                                  Métrica: One-Way Delay
                          Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                    Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
               10                                                                                           110
                                 IPv4
               9.5                                                                                          100
                                 IPv6
                9                TO                                                                         90
Retardo [ms]




                                                                                             Retardo [ms]
               8.5               FROM                                                                       80
                                                                                                            70
                8
                                                                                                            60
               7.5
                                                                                                            50
                7
                                                                                                            40
               6.5                                                                                                                                                 IPv4
                                                                                                            30
                6                                                                                           20                                                     IPv6
               5.5
                                                                                                                                                                   TO
                                                                                                            10
                                                                                                                                                                   FROM
                5                                                                                            0
                     0    128   256   384   512   640   768   896 1024 1152 1280 1408 1536                         8192   16384    24576   32768   40960   49152   57344   65536
                                Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                       Tamaño Paquete (Payload) [Byte]



                         IPv6 > IPv4 en 23,51 % (TO)                                                              IPv6 > IPv4 en 14,08 % (TO)
                         IPv6 > IPv4 en 21,24 % (FROM)                                                            IPv6 > IPv4 en 22,81 % (FROM)


                                                                                                                                  Resultados Métricas
Enlace de Túnel GRE
                                                             Métrica: Jitter
                            Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                0.9                                                                                   0.4
                                                                    IPv4                                                                                   IPv4
                0.8
                                                                      IPv4
                                                                    IPv6                                                                                     IPv4
                                                                                                                                                           IPv6
                                                                                                     0.35
                                                                         IPv6                                                                                   IPv6




                                                                                     % de Paquetes
% de Paquetes




                0.7
                                                                                                      0.3
                0.6
                                                                                                     0.25
                0.5
                                                                                                      0.2
                0.4
                                                                                                     0.15
                0.3
                                                                                                      0.1
                0.2

                0.1                                                                                  0.05

                 0                                                                                     0
                      0    0.2   0.4   0.6   0.8   1   1.2   1.4   1.6     1.8   2                          0    0.8   1.6    2.4   3.2   4   4.8   5.6   6.4     7.2   8
                                             Jitter [ms]                                                                            Jitter [ms]



                          IPv6 > IPv4 en 84,37 %                                                            IPv4 > IPv6 en 2,49 veces



                                                                                                                             Resultados Métricas
Resumen Comparativo IPv4 - IPv6

                 ¿Mejor Desempeño?

                                 32 a 1536 bytes          1536 a 65504 bytes

       Métrica            LAN       Fibra      Túnel   LAN     Fibra     Túnel

Throughput-UDP [Mbit/s]   IPv4       IPv4      IPv4    IPv4    IPv6       IPv6

Throughput-TCP [Mbit/s]   IPv4       IPv4      IPv4    IPv4    IPv4       IPv4

 Packet Loss (UDP) (%)    IPv4       IPv4      IPv4    IPv6    IPv6       IPv6

One-Way Delay (A) [ms]    IPv4       IPv4      IPv4    IPv4    IPv4       IPv4

One-Way Delay (B) [ms]    IPv4       IPv4      IPv4    IPv4    IPv4       IPv4

   Jitter (UDP) [ms]      IPv4       IPv4      IPv4    IPv6    IPv6       IPv6


                                                       Resultados Métricas
Estadísticas de Aplicaciones
         Real-Time
Herramientas RTP: VIC y RAT
VIC (Video Conference Tool)         RAT (Robust Audio Tool)
Herramienta de Video Conferencia.   Herramienta de Audio Conferencia




                                            Aplicaciones de Tiempo Real
Escenarios y Metodología de Medición

                                               Aplicaciones                                                     Aplicaciones
Lector DVD                                      VIC/RAT                                                          VIC/RAT
POWERFAULT DATA ALARM




                                           PC-UTFSM                                                            PC-REUNA
                        Señal de Audio/Video
                                                              ROUTER-UTFSM                  ROUTER-REUNA


                                                                        Enlace Fibra Óptica /
                                                                       Enlace Túnel vía Internet



                                         VIC                                                       RAT
Tasa de Transmisión: 3 Mbps                                          Tasa de transmisión: 1,536 Mbps

Cuadros por Segundo: 30 fps                                          Tasa Muestreo: 48 KHz

Señal Video: 320 x 240@24 bits                                       Canales: 2 (Stereo)

Codificador de Video: H261                                           Codificador de Audio: Linear 16 (no comprimido)

                                                                                                   Aplicaciones de Tiempo Real
Enlace de Fibra Óptica




                         Aplicaciones de Tiempo Real
Estadísticas RTP de VIC (Video)
             Enlace de Fibra Óptica

                                     Tasa de Video Recibida                                                                               Cuadros por Segundo
        3.25                                                                                                 32.5

             3                                                                                                   30

        2.75                                                                                                 27.5

            2.5                                                                                                  25

        2.25                                                                                                 22.5
MBits/sec




             2                                                                                                   20




                                                                                                           FPS
        1.75                                                                                                 17.5

            1.5                                                                                                  15

        1.25                                                                                                 12.5

             1                                                                                                   10

        0.75                                                                                                     7.5
                                                                                  IPv4                            5
            0.5
                                                          IPv4 Prom. 2,208        IPv6
                                                         Promedio IPv4: 2.208 [Mbit/s]
                                                                                                                                                                   IPv4 Prom. 18,774          IPv6
        0.25                                                                                                     2.5
                                                          IPv6 Prom. 2,189
                                                         Promedio IPv6: 2.189 [MBit/s]                                                                             IPv6 Prom. 18,768
                                                                                                                                                              Promedio IPv6: 18.768 [cuadros/sec]
             0                                                                                                    0
                  0   25   50   75    100   125    150   175   200   225   250   275     300   325   350               0   25   50   75   100   125    150   175   200   225   250   275   300       325   350

                                                  Tiempo [s]                                                                                          Tiempo [s]


                      IPv4 > IPv6 en 0,87 %                                                                                IPv4 > IPv6 en 0,03 %



                                                                                                                                            Aplicaciones de Tiempo Real
Estadísticas RTP de RAT (Audio)
                        Enlace de Fibra Óptica

                                                     Packet Loss                                                                                                   Jitter
                 100                                                                                                         3.1
                                                                                            IPv4
                                                                    IPv4 Prom. 0 %          IPv6
                                                                                                                            3.05
% Perdida de Paquetes




                        90                                                   Promedio IPv4: 0 (%)
                                                                    IPv6 Prom. 0 %
                                                                             Promedio IPv6: 0 (%)
                                                                                                                              3
                        80
                                                                                                                            2.95
                        70




                                                                                                              Jitter [ms]
                                                                                                                             2.9
                        60
                                                                                                                            2.85
                        50
                                                                                                                             2.8
                        40
                                                                                                                            2.75
                        30
                                                                                                                             2.7
                        20
                                                                                                                            2.65

                        10
                                                                                                                                                  IPv4 Prom. 2,956
                                                                                                                             2.6
                                                                                                                                                  IPv6 Prom. 2,982
                         0                                                                                                  2.55
                             0   5   10   15   20   25   30   35   40   45     50    55     60      65   70                        0     5   10    15   20   25   30   35   40   45   50   55   60   65   70

                                               Registros Temporales                                                                                     Registros Temporales


                                 IPv4 = IPv6                                                                                           IPv6 > IPv4 en 0,88 %



                                                                                                                                                        Aplicaciones de Tiempo Real
Enlace de Túnel GRE




                      Estadísticas de Aplicaciones
Enlace de Túnel GRE
                                Estadísticas RTP de VIC (Video)
                                     Tasa de Video Recibida                                                                            Cuadros por Segundo
             3                                                                                               30

       2.75                                                                                              27.5

            2.5                                                                                              25

       2.25                                                                                              22.5
MBits/sec




             2                                                                                               20

       1.75                                                                                              17.5




                                                                                                       FPS
            1.5                                                                                              15

       1.25                                                                                              12.5

             1                                                                                               10

       0.75                                                                                                  7.5
                                                                           IPv4
            0.5                                    IPv4 Prom. 1,874        IPv6                               5
                                                                                                                                                                IPv4 Prom. 17,080
                                                                                                                                                                                          IPv4
                                                                                                                                                                                          IPv6
                                                   Promedio IPv4: 1.874 [Mbit/s]
       0.25                                        IPv6 Prom. 1,817
                                                   Promedio IPv6: 1.817 [MBit/s]                             2.5
                                                                                                                                                           Promedio IPv4: 17.080 [cuadros/sec]
                                                                                                                                                                IPv6 Prom. 16,701
                                                                                                                                                           Promedio IPv6: 16.701 [cuadros/sec]
             0                                                                                                0
                  0   25   50   75   100   125   150   175   200   225   250   275   300   325   350               0    25   50   75   100   125   150   175   200   225   250   275   300   325   350

                                                 Tiempo [s]                                                                                        Tiempo [s]



                      IPv4 > IPv6 en 3,14 %                                                                            IPv4 > IPv6 en 2,27 %



                                                                                                                                       Aplicaciones de Tiempo Real
Enlace de Túnel GRE
                                      Estadísticas RTP de RAT (Audio)
                                                     Packet Loss                                                                                                     Jitter
                    7.5                                                                                                    3.25
                                                                                           IPv4
                        7                                           IPv4 Prom. 1,656 %     IPv6
% Perdida de Paquetes




                                                                        Promedio IPv4: 1.656 (%)                             3
                    6.5                                             IPv6 Prom. 1,904 %
                                                                        Promedio IPv6: 1.904 (%)
                        6
                                                                                                                           2.75
                    5.5




                                                                                                             Jitter [ms]
                        5                                                                                                   2.5
                    4.5
                                                                                                                           2.25
                        4
                    3.5
                                                                                                                             2
                        3
                    2.5                                                                                                    1.75
                        2
                                                                                                                            1.5                                                                      IPv4
                    1.5
                                                                                                                                                                               IPv4 Prom. 2,399 %      IPv6
                                                                                                                                                                                  Promedio IPv4: 2.399 [ms]
                        1
                    0.5
                                                                                                                           1.25                                                IPv6 Prom. 2,408 %
                                                                                                                                                                                  Promedio IPv6: 2.408 [ms]

                        0                                                                                                    1
                            0    5   10   15   20   25   30   35   40   45    50    55     60      65   70                        0     5   10   15   20   25   30     35     40   45    50   55    60      65   70

                                               Registros Temporales                                                                                   Registros Temporales



                                IPv4 > IPv6 en 14,98 %                                                                                IPv4 > IPv6 en 0,38 %



                                                                                                                                                      Aplicaciones de Tiempo Real
Resumen Comparativo IPv4 - IPv6

  ¿Mejor Desempeño?

            Métrica             Fibra       Túnel

     Tasa de Video Recibida      IPv4       IPv4

     Cuadros por Segundo         IPv4       IPv4

          Packet Loss         IPv4   IPv6   IPv4

             Jitter              IPv4       IPv4




                                            Aplicaciones de Tiempo Real
Conclusiones
Comparación entre Protocolos

       En general, IPv4 presenta un mejor desempeño que IPv6
        para las métricas medidas

       Las diferencias entre ambos Protocolos IP son pequeñas

       Desempeño depende del escenario de medición utilizado:
         Diferencias a nivel de Sistema Operativo son mínimas
         Diferencias pequeñas en enlace sin congestión
         Múltiples rutas y dispositivos aumentan diferencias en
          desempeño.

       Tamaño de la cabecera influye en el desempeño, pero no
        es el factor más relevante.
                                                Conclusiones
Comparación entre Protocolos

       Router utilizado limita el desempeño de ambos protocolos
         Implementación de IPv4 vía Hardware
         Implementación de IPv6 vía Software
       Para rango de paquetes antes de la fragmentación,
        el patrón de comportamiento de IPv4 e IPv6 es similar
       Mayores diferencias se producen para el rango de
        paquetes después de la fragmentación
       La mayoría de aplicaciones generan paquetes antes de
        ocurrida la fragmentación
       Mayor Jitter para el rango de paquetes sobre la
        fragmentación.
                                                Conclusiones
Comparación entre Enlaces

       El Enlace Red Local presenta un desempeño 4 veces
        superior al Enlace de Fibra Óptica

       El Enlace Fibra Óptica presenta un desempeño 6 veces
        superior al enlace de Túnel GRE vía Internet

       Las mediciones de One-Way Delay muestran que:
         Enlace Local y Fibra Óptica presentan caminos de ida y
          vuelta prácticamente simétricos
         Enlace Túnel GRE presenta caminos de ida y vuelta
          asimétricos.
                                               Conclusiones
Conclusiones Finales

   Protocolo IPv6 en maduración

   Mecanismos de transición permiten migración paulatina

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

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


                                          Conclusiones
Trabajo Futuro

   Evaluación de nuevas características de IPv6 como QoS,
    Seguridad y Movilidad

   Evaluación de otros escenarios de medición
    (Ej. acceso ADSL, utilización protocolos ruteo IPv6)

   Evaluación de otras métricas a nivel de aplicaciones
    (Ej. tiempo de respuesta de servidor DNS, Web,etc).



                                          Conclusiones
Muchas Gracias
Anexos
Throughput-TCP/IPv4
                                            Desempeño de Routers Cisco

                                  Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes                                                                   Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes
                      100                                                                                                          100


                      90                                                                                                           90
Throughput [Mbit/s]




                                                                                                             Throughput [Mbit/s]
                                                                                          3550                                                                                               3550
                      80                                                                                                           80
                                                                                          2651                                                                                               2651
                      70                                                                  Túnel                                    70                                                        Túnel
                      60                                                                  Fibra                                    60
                                                                                                                                                                                             Fibra
                      50                                                                                                           50


                      40                                                                                                           40


                      30                                                                                                           30


                      20                                                                                                           20


                      10                                                                                                           10


                        0                                                                                                           0
                            0   128   256   384   512   640   768   896   1024   1152   1280   1408   1536                                8192     16384     24576   32768   40960   49152   57344   65536

                                      Tamaño Paquete (Payload) [Byte]                                                                            Tamaño Paquete (Payload) [Byte]




                                                                                                                                                           Aplicaciones de Tiempo Real
Cambios en Cabecera IPv6

Versión      Largo         Tipo de Servicio      Longitud del Paquete (bytes)
             Cabecera      (TOS)                                                            IPv4    eliminado   modificado
Identificador                                    Indicadores    Desplazamiento
                                                                de Fragmentación            IPv6
Tiempo de vida (TTL)       Protocolo             Checksum de Encabezado

Dirección IP Fuente de 32 bits
                                                                                              Cabecera IPv6 es 2
Dirección IP Destino de 32 bits
                                                                                               veces cabecera IPv4
Opciones (Si las hay)
                                                                                              Direccionamiento
Datos (Payload)                                                                                4 veces mayor
Versión     Clase de Tráfico            Etiqueta de Flujo                                     Cabecera de largo fijo
Longitud de Carga Útil (Longitud Payload)          Sig. Cabecera     Limite de Saltos         No Checksum
Dirección IP Fuente
De 128 bits
                                                                                              No fragmentación
                                                                                               salto a salto
Dirección IP Destino
De 128 bits
                                                                                              Etiqueta de Flujo/
                                                                                               Clase de Flujo
Datos (Payload)
                                                                                            Protocolos de Internet
Encabezados Extensión en IPv6


Encabezado IPv6    Encabezado             Datos
Siguiente = TCP    TCP




Encabezado IPv6    Encabezado Routing     Encabezado      Datos
Sig. = Routing     Sig. = TCP             TCP




Encabezado IPv6    Encabezado Seguridad   Encabezado Fragmentación     Encabezado   Datos
Sig. = Seguridad   Sig. = Fragmentación   Siguiente = TCP              TCP




                                                                     Protocolos de Internet
Ejemplo Fragmentación IPv4 e IPv6


IPv4
       PC1                   ROUTER 1                ROUTER 2                PC2
1400         MTU = 1500                 MTU = 1280              MTU = 1500           1400

                1400                    1280   120              1280   120




IPv6
       PC1                   ROUTER 1                ROUTER 2                PC2
1400         MTU = 1500                 MTU = 1280              MTU = 1500           1400

             1280      120              1280   120              1280   120




                                                                Protocolos de Internet
Encapsulado en túnel GRE
  IPv4

                                                                                Paquete IPv4

                                                 Encabezado
                                                 IPv4 (20 Bytes, max   Payload
                                                 24 bytes)             Protocolo de capa superior.

                                                                                         Payload IPv4
                                                                                         (1456 Bytes si
                                                                                         Enc. IP =20 Bytes,
                                                                                         Enc. GRE=4 Bytes)
                                                                       MTU TUNEL
                                                                       (1476 Bytes si Enc. IP=20 bytes,
                                                                       Enc. GRE = 4 bytes)

Encabezado   Encabezado IPv4   Encabezado GRE    Encabezado
Ethernet     (20 Bytes,        (4 Bytes,         IPv4 (20 Bytes, max Payload
(14 Bytes)   Max: 24 Bytes)    Max: 8 Bytes)     24 bytes)           Protocolo de capa superior.


                                                Payload IPv4
                                                (1480 Bytes si IP Header=20 bytes)
                                                Payload Ethernet
                                                (1500 bytes)



                                                                                          Protocolos de Internet
Encapsulado en túnel GRE
  IPv6

                                                                           Paquete IPv6


                                                 Encabezado IPv6    Encabezados de
                                                 (40 Bytes)         extensión IPv6        Payload protocolo de capa superior.


                                                                                     Payload IPv6
                                                                                     (1436 Bytes si
                                                                                     Enc. IP =20 Bytes,
                                                                                     Enc. GRE=4 Bytes)
                                                                   MTU TUNEL
                                                                   (1476 Bytes si Enc. IP=20 bytes, Enc.
                                                                   GRE = 4 bytes)
Encabezado   Encabezado IPv4   Encabezado GRE
                                                 Encabezado IPv6    Encabezados de
Ethernet     (20 Bytes,        (4 Bytes,                                                  Payload
                                                 (40 Bytes)         extensión IPv6
(14 Bytes)   Max: 24 Bytes)    Max: 8 Bytes)                                              Protocolo de capa superior.


                                                Payload IPv4
                                                (1480 Bytes si IP Header=20 bytes)
                                                Payload Ethernet
                                                (1500 bytes)


                                                                                     Protocolos de Internet
DNS en IPv4-IPv6


                                   IPv4                                            IPv6
Nombre           Registro A:                                  Registro AAAA:
a Dirección IP   www.utfsm.cl. A 200.1.17.1                   www.utfsm.cl. AAAA 2001:1310:d131:2::1

                                                              Registro A6:
                                                              www.utfsm.cl. A6 0 2001:1310:d131:1::1


Dirección IP     Registro PTR:                                Registro PTR :
a Nombre         1.17.1.200.in-addr.arpa. PRT www.utfsm.cl.   $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.




                                                                         Protocolos de Internet

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Comparativa de desempeño entre IPv4 e IPv6 en diferentes escenarios de red

  • 1.
  • 2.
  • 3. Contenidos  Introducción  Protocolos de Internet: IPv4 vs. IPv6  Escenarios de Medición  Métricas y Metodología de Medición  Resultados Métricas de Desempeño  Estadísticas de Aplicaciones Real-Time  Conclusiones.
  • 5. Motivación  IP (Internet Protocol) es la base de las comunicaciones a través de Internet  La actual versión de IP (IPv4) ha llegado a sus límites  Surge un nuevo protocolo: IPv6  Necesidad de evaluar el impacto de la implementación de IPv6. Introducción
  • 6. Protocolos de Internet: IPv4 vs. IPv6
  • 7. Modelo de Capas TCP/IP SSH, DNS, Iperf, OWAMP, etc. Capa de Aplicación TCP UDP Capa de Transporte IPv4 Capa de Internet FastEthernet / UTP Capa Acceso de Red GigaEthernet / Fibra Protocolos de Internet
  • 8. Dual-Stack en modelo TCP/IP SSH, DNS, Iperf, OWAMP, etc. Capa de Aplicación TCP UDP TCP UDP Capa de Transporte IPv4 IPv6 Capa de Internet FastEthernet / UTP Capa Acceso de Red GigaEthernet / Fibra Protocolos de Internet
  • 9. Diferencias entre Protocolos IPv4 IPv6  232 direcciones IP ~ 4.2x109  2128 direcciones IP ~ 3.4x1034  Tipo de Servicio (ToS)  Etiqueta de Flujo y Clase de Tráfico (QoS)  Seguridad es algo opcional  Seguridad extremo-a-extremo en forma nativa (IPSec)  Configuración Manual  Configuración “Plug & Play” o dinámica (DHCP) Protocolos de Internet
  • 10. + Diferencias entre Protocolos IPv4 IPv6  Encabezado de 20 bytes.  Encabezado de 40 bytes.  Fragmentación de paquetes se  Fragmentación de paquetes se realiza en Hosts y Routers. realiza sólo en Hosts.  Realiza Checksum de  Checksum de encabezado se encabezado. realiza en otras capas.  No escalable  Escalable Protocolos de Internet
  • 12. Enlace de Red Local NODO UTFSM PC1-UTFSM PC2-UTFSM S-UTFSM UTP 10/100/1000 Ethernet IPv6 IPv4  Ambos PCs con Doble-Stack en Capa de Red  Ambos PCs en el mismo segmento de red IPv4 e IPv6  No existe Router Intermedio  Importancia de este Escenario: Verificar y validar que el instrumento de medición es el adecuado. Escenarios de Medición
  • 13. Enlace de Fibra Óptica  Dos nodos PC-UTFSM NODO NODO PC-REUNA en distintos UTFSM REUNA segmentos R-UTFSM R-REUNA de red  Routers se S-UTFSM S-REUNA encargan del ruteo IP RS-UTFSM RS-REUNA  Sistema de Red Óptico ONS-UTFSM ONS-REUNA (ONS) en UTP 10/100/1000 Ethernet λ1 Ch 23 1.25 GbEthernet Capas 1 y 2. IPv6 IPv4 λ2 Ch 25 1.25 GbEthernet Escenarios de Medición
  • 14. Enlace de Túnel vía Internet NODO NODO PC-UTFSM PC-REUNA UTFSM REUNA R-UTFSM R-REUNA Túnel GRE vía Internet S-UTFSM S-REUNA UTP 10/100/1000 Ethernet IPv6 IPv4  Enlace virtual entre ambos nodos (Túnel)  Tráfico IP encapsulado utilizando el protocolo GRE  Múltiples equipos intermedios entre nodos. Escenarios de Medición
  • 15. Métricas y Metodología de Medición
  • 16. Métricas de Desempeño  Throughput: Cantidad de datos transferidos desde un nodo fuente a un nodo destino en una cantidad de tiempo específica  Packet Loss: Razón 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 destino  Jitter: Variación del retardo en un sentido. Métricas y Metodología
  • 17. Metodología de Medición  Tipo de Medición: Activa, intrusiva, extremo a extremo  Herramientas: – Iperf v1.7.0 para Throughput, Packet Loss y Jitter – OWAMP v1.6d para One-Way Delay  Características del Tráfico: – Ajuste de la tasa ofrecida para protocolo UDP en cada escenario de medición – Variación del tamaño de paquete desde 32 hasta 65504 bytes  Cantidad de Datos Obtenidos: – Enlace Local: 300 muestras x Métrica x Protocolo IP x Paquete – Enlace Fibra: 300 muestras x Métrica x Protocolo IP x Paquete – Enlace Túnel: 150 muestras x Métrica x Protocolo IP x Paquete. Métricas y Metodología
  • 18. Metodología de Medición  Tiempo de medición: –14 horas para obtener las 4 métricas mencionadas para cada escenario de medición – 4 meses de mediciones para corroborar los resultados  Automatización del proceso de medición: – Creación de scripts basados en Perl, Bourne Shell (Bash) y Expect  Presentación de resultados: – Gráficos comparativos entre ambos protocolos de red – Tablas resúmenes con valores mínimo, máximo y promedio. Métricas y Metodología
  • 20. Enlace de Red Local Resultados Métricas
  • 21. Enlace de Red Local Métrica: Throughput Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 100 100 90 90 Throughput [Mbit/s] Throughput [Mbit/s] 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 IPv4 30 IPv4 20 IPv6 IPv6 20 TCP TCP 10 10 UDP UDP 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv4 > IPv6 en 3,66 % (UDP) IPv4 > IPv6 en 2,54 % (UDP) IPv4 > IPv6 en 3,79 % (TCP) IPv4 > IPv6 en 2,03 % (TCP) Resultados Métricas
  • 22. Enlace de Red Local Métrica: Packet Loss Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 2 2 IPv4 IPv4 1.8 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 % Paquetes Perdidos 1.8 % Paquetes Perdidos 1.6 IPv6 IPv6 1.6 1.4 1.4 1.2 1.2 1 1 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv6 > IPv4 en 1,46 % IPv4 > IPv6 en 69,56 % Resultados Métricas
  • 23. Enlace de Red Local Métrica: One-Way Delay Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 0.34 7 0.32 6 0.3 Retardo [ms] Retardo [ms] 5 0.28 0.26 4 0.24 3 0.22 IPv4 2 IPv4 0.2 IPv6 IPv6 TO 1 TO 0.18 FROM FROM 0.16 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv6 > IPv4 en 1,54 % (TO) IPv6 > IPv4 en 1,26 % (TO) IPv6 > IPv4 en 2,69 % (FROM) IPv6 > IPv4 en 2,85 % (FROM) Resultados Métricas
  • 24. Enlace de Red Local Métrica: Jitter Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 11 6 IPv4 IPv4 10 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 9 IPv6 5 IPv6 % de Paquetes % de Paquetes 8 4 7 6 3 5 4 2 3 2 1 1 0 0 0 0.0075 0.015 0.0225 0.03 0.0375 0.045 0.0525 0.06 0.0675 0.075 0 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 0.27 0.3 Jitter [ms] Jitter [ms] IPv6 > IPv4 en 0,48 % IPv4 > IPv6 en 13,39 veces Resultados Métricas
  • 25. Enlace de Fibra Óptica Resultados Métricas
  • 26. Enlace de Fibra Óptica Métrica: Throughput Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 100 100 90 IPv4 90 IPv4 Throughput [Mbit/s] Throughput [Mbit/s] IPv6 IPv6 80 80 TCP TCP 70 UDP 70 UDP 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv4 > IPv6 en 8,24 % (UDP) IPv6 > IPv4 en 33,06 % (UDP) IPv4 > IPv6 en 11,75 % (TCP) IPv4 > IPv6 en 1,82 % (TCP) Resultados Métricas
  • 27. Enlace de Fibra Óptica Métrica: Packet Loss Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 100 100 IPv4 IPv4 90 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 % Paquetes Perdidos 90 % Paquetes Perdidos 80 IPv6 IPv6 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv6 > IPv4 en 15,54 % IPv4 > IPv6 en 6,01 veces Resultados Métricas
  • 28. Enlace de Fibra Óptica Métrica: One-Way Delay Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 2.55 16 2.5 14 2.45 Retardo [ms] Retardo [ms] 2.4 12 2.35 10 2.3 8 2.25 2.2 IPv4 6 IPv4 2.15 IPv6 IPv6 TO 4 TO 2.1 FROM FROM 2.05 2 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv6 > IPv4 en 1,47 % (TO) IPv6 > IPv4 en 3,38 % (TO) IPv6 > IPv4 en 2,33 % (FROM) IPv6 > IPv4 en 1,63 % (FROM) Resultados Métricas
  • 29. Enlace de Fibra Óptica Métrica: Jitter Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 8 1.4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 7 IPv6 1.2 IPv6 % de Paquetes % de Paquetes 6 1 5 0.8 4 0.6 3 2 0.4 1 0.2 0 0 0 0.025 0.05 0.075 0.1 0.125 0.15 0.175 0.2 0.225 0.25 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Jitter [ms] Jitter [ms] IPv6 > IPv4 en 28,10 % IPv4 > IPv6 en 82,81 % Resultados Métricas
  • 30. Enlace de Túnel GRE Resultados Métricas
  • 31. Enlace de Túnel GRE Métrica: Throughput Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 10 10 9 9 Throughput [Mbit/s] Throughput [Mbit/s] 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 IPv4 3 IPv4 2 IPv6 IPv6 2 TCP TCP 1 1 UDP UDP 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv4 > IPv6 en 26,23 % (UDP) IPv6 > IPv4 en 0,20 % (UDP) IPv4 > IPv6 en 4,49 % (TCP) IPv4 > IPv6 en 9,93 % (TCP) Resultados Métricas
  • 32. Enlace de Túnel GRE Métrica: Packet Loss Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 100 100 IPv4 IPv4 90 IPv4 IPv6 90 IPv4 IPv6 % Paquetes Perdidos % Paquetes Perdidos 80 IPv6 80 IPv6 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv6 > IPv4 en 3,57 veces IPv4 > IPv6 en 0,82 % Resultados Métricas
  • 33. Enlace de Túnel GRE Métrica: One-Way Delay Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 10 110 IPv4 9.5 100 IPv6 9 TO 90 Retardo [ms] Retardo [ms] 8.5 FROM 80 70 8 60 7.5 50 7 40 6.5 IPv4 30 6 20 IPv6 5.5 TO 10 FROM 5 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] IPv6 > IPv4 en 23,51 % (TO) IPv6 > IPv4 en 14,08 % (TO) IPv6 > IPv4 en 21,24 % (FROM) IPv6 > IPv4 en 22,81 % (FROM) Resultados Métricas
  • 34. Enlace de Túnel GRE Métrica: Jitter Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 0.9 0.4 IPv4 IPv4 0.8 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 0.35 IPv6 IPv6 % de Paquetes % de Paquetes 0.7 0.3 0.6 0.25 0.5 0.2 0.4 0.15 0.3 0.1 0.2 0.1 0.05 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 0.8 1.6 2.4 3.2 4 4.8 5.6 6.4 7.2 8 Jitter [ms] Jitter [ms] IPv6 > IPv4 en 84,37 % IPv4 > IPv6 en 2,49 veces Resultados Métricas
  • 35. Resumen Comparativo IPv4 - IPv6 ¿Mejor Desempeño? 32 a 1536 bytes 1536 a 65504 bytes Métrica LAN Fibra Túnel LAN Fibra Túnel Throughput-UDP [Mbit/s] IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 Throughput-TCP [Mbit/s] IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 Packet Loss (UDP) (%) IPv4 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 IPv6 One-Way Delay (A) [ms] IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 One-Way Delay (B) [ms] IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 IPv4 Jitter (UDP) [ms] IPv4 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 IPv6 Resultados Métricas
  • 37. Herramientas RTP: VIC y RAT VIC (Video Conference Tool) RAT (Robust Audio Tool) Herramienta de Video Conferencia. Herramienta de Audio Conferencia Aplicaciones de Tiempo Real
  • 38. Escenarios y Metodología de Medición Aplicaciones Aplicaciones Lector DVD VIC/RAT VIC/RAT POWERFAULT DATA ALARM PC-UTFSM PC-REUNA Señal de Audio/Video ROUTER-UTFSM ROUTER-REUNA Enlace Fibra Óptica / Enlace Túnel vía Internet VIC RAT Tasa de Transmisión: 3 Mbps Tasa de transmisión: 1,536 Mbps Cuadros por Segundo: 30 fps Tasa Muestreo: 48 KHz Señal Video: 320 x 240@24 bits Canales: 2 (Stereo) Codificador de Video: H261 Codificador de Audio: Linear 16 (no comprimido) Aplicaciones de Tiempo Real
  • 39. Enlace de Fibra Óptica Aplicaciones de Tiempo Real
  • 40. Estadísticas RTP de VIC (Video) Enlace de Fibra Óptica Tasa de Video Recibida Cuadros por Segundo 3.25 32.5 3 30 2.75 27.5 2.5 25 2.25 22.5 MBits/sec 2 20 FPS 1.75 17.5 1.5 15 1.25 12.5 1 10 0.75 7.5 IPv4 5 0.5 IPv4 Prom. 2,208 IPv6 Promedio IPv4: 2.208 [Mbit/s] IPv4 Prom. 18,774 IPv6 0.25 2.5 IPv6 Prom. 2,189 Promedio IPv6: 2.189 [MBit/s] IPv6 Prom. 18,768 Promedio IPv6: 18.768 [cuadros/sec] 0 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Tiempo [s] Tiempo [s] IPv4 > IPv6 en 0,87 % IPv4 > IPv6 en 0,03 % Aplicaciones de Tiempo Real
  • 41. Estadísticas RTP de RAT (Audio) Enlace de Fibra Óptica Packet Loss Jitter 100 3.1 IPv4 IPv4 Prom. 0 % IPv6 3.05 % Perdida de Paquetes 90 Promedio IPv4: 0 (%) IPv6 Prom. 0 % Promedio IPv6: 0 (%) 3 80 2.95 70 Jitter [ms] 2.9 60 2.85 50 2.8 40 2.75 30 2.7 20 2.65 10 IPv4 Prom. 2,956 2.6 IPv6 Prom. 2,982 0 2.55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Registros Temporales Registros Temporales IPv4 = IPv6 IPv6 > IPv4 en 0,88 % Aplicaciones de Tiempo Real
  • 42. Enlace de Túnel GRE Estadísticas de Aplicaciones
  • 43. Enlace de Túnel GRE Estadísticas RTP de VIC (Video) Tasa de Video Recibida Cuadros por Segundo 3 30 2.75 27.5 2.5 25 2.25 22.5 MBits/sec 2 20 1.75 17.5 FPS 1.5 15 1.25 12.5 1 10 0.75 7.5 IPv4 0.5 IPv4 Prom. 1,874 IPv6 5 IPv4 Prom. 17,080 IPv4 IPv6 Promedio IPv4: 1.874 [Mbit/s] 0.25 IPv6 Prom. 1,817 Promedio IPv6: 1.817 [MBit/s] 2.5 Promedio IPv4: 17.080 [cuadros/sec] IPv6 Prom. 16,701 Promedio IPv6: 16.701 [cuadros/sec] 0 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Tiempo [s] Tiempo [s] IPv4 > IPv6 en 3,14 % IPv4 > IPv6 en 2,27 % Aplicaciones de Tiempo Real
  • 44. Enlace de Túnel GRE Estadísticas RTP de RAT (Audio) Packet Loss Jitter 7.5 3.25 IPv4 7 IPv4 Prom. 1,656 % IPv6 % Perdida de Paquetes Promedio IPv4: 1.656 (%) 3 6.5 IPv6 Prom. 1,904 % Promedio IPv6: 1.904 (%) 6 2.75 5.5 Jitter [ms] 5 2.5 4.5 2.25 4 3.5 2 3 2.5 1.75 2 1.5 IPv4 1.5 IPv4 Prom. 2,399 % IPv6 Promedio IPv4: 2.399 [ms] 1 0.5 1.25 IPv6 Prom. 2,408 % Promedio IPv6: 2.408 [ms] 0 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Registros Temporales Registros Temporales IPv4 > IPv6 en 14,98 % IPv4 > IPv6 en 0,38 % Aplicaciones de Tiempo Real
  • 45. Resumen Comparativo IPv4 - IPv6 ¿Mejor Desempeño? Métrica Fibra Túnel Tasa de Video Recibida IPv4 IPv4 Cuadros por Segundo IPv4 IPv4 Packet Loss IPv4 IPv6 IPv4 Jitter IPv4 IPv4 Aplicaciones de Tiempo Real
  • 47. Comparación entre Protocolos  En general, IPv4 presenta un mejor desempeño que IPv6 para las métricas medidas  Las diferencias entre ambos Protocolos IP son pequeñas  Desempeño depende del escenario de medición utilizado:  Diferencias a nivel de Sistema Operativo son mínimas  Diferencias pequeñas en enlace sin congestión  Múltiples rutas y dispositivos aumentan diferencias en desempeño.  Tamaño de la cabecera influye en el desempeño, pero no es el factor más relevante. Conclusiones
  • 48. Comparación entre Protocolos  Router utilizado limita el desempeño de ambos protocolos  Implementación de IPv4 vía Hardware  Implementación de IPv6 vía Software  Para rango de paquetes antes de la fragmentación, el patrón de comportamiento de IPv4 e IPv6 es similar  Mayores diferencias se producen para el rango de paquetes después de la fragmentación  La mayoría de aplicaciones generan paquetes antes de ocurrida la fragmentación  Mayor Jitter para el rango de paquetes sobre la fragmentación. Conclusiones
  • 49. Comparación entre Enlaces  El Enlace Red Local presenta un desempeño 4 veces superior al Enlace de Fibra Óptica  El Enlace Fibra Óptica presenta un desempeño 6 veces superior al enlace de Túnel GRE vía Internet  Las mediciones de One-Way Delay muestran que:  Enlace Local y Fibra Óptica presentan caminos de ida y vuelta prácticamente simétricos  Enlace Túnel GRE presenta caminos de ida y vuelta asimétricos. Conclusiones
  • 50. Conclusiones Finales  Protocolo IPv6 en maduración  Mecanismos de transición permiten migración paulatina  IPv6 es un protocolo bien estructurado y construido en base a la experiencia obtenida con IPv4  IPv6 permite nuevas características para mejor soporte a aplicaciones Real-Time, Seguridad, Movilidad IP. Conclusiones
  • 51. Trabajo Futuro  Evaluación de nuevas características de IPv6 como QoS, Seguridad y Movilidad  Evaluación de otros escenarios de medición (Ej. acceso ADSL, utilización protocolos ruteo IPv6)  Evaluación de otras métricas a nivel de aplicaciones (Ej. tiempo de respuesta de servidor DNS, Web,etc). Conclusiones
  • 53.
  • 55. Throughput-TCP/IPv4 Desempeño de Routers Cisco Rango de Paquetes de 32 a 1536 Bytes Rango de Paquetes de 1536 a 65504 Bytes 100 100 90 90 Throughput [Mbit/s] Throughput [Mbit/s] 3550 3550 80 80 2651 2651 70 Túnel 70 Túnel 60 Fibra 60 Fibra 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 1152 1280 1408 1536 8192 16384 24576 32768 40960 49152 57344 65536 Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Tamaño Paquete (Payload) [Byte] Aplicaciones de Tiempo Real
  • 56. Cambios en Cabecera IPv6 Versión Largo Tipo de Servicio Longitud del Paquete (bytes) Cabecera (TOS) IPv4 eliminado modificado Identificador Indicadores Desplazamiento de Fragmentación IPv6 Tiempo de vida (TTL) Protocolo Checksum de Encabezado Dirección IP Fuente de 32 bits  Cabecera IPv6 es 2 Dirección IP Destino de 32 bits veces cabecera IPv4 Opciones (Si las hay)  Direccionamiento Datos (Payload) 4 veces mayor Versión Clase de Tráfico Etiqueta de Flujo  Cabecera de largo fijo Longitud de Carga Útil (Longitud Payload) Sig. Cabecera Limite de Saltos  No Checksum Dirección IP Fuente De 128 bits  No fragmentación salto a salto Dirección IP Destino De 128 bits  Etiqueta de Flujo/ Clase de Flujo Datos (Payload) Protocolos de Internet
  • 57. Encabezados Extensión en IPv6 Encabezado IPv6 Encabezado Datos Siguiente = TCP TCP Encabezado IPv6 Encabezado Routing Encabezado Datos Sig. = Routing Sig. = TCP TCP Encabezado IPv6 Encabezado Seguridad Encabezado Fragmentación Encabezado Datos Sig. = Seguridad Sig. = Fragmentación Siguiente = TCP TCP Protocolos de Internet
  • 58. Ejemplo Fragmentación IPv4 e IPv6 IPv4 PC1 ROUTER 1 ROUTER 2 PC2 1400 MTU = 1500 MTU = 1280 MTU = 1500 1400 1400 1280 120 1280 120 IPv6 PC1 ROUTER 1 ROUTER 2 PC2 1400 MTU = 1500 MTU = 1280 MTU = 1500 1400 1280 120 1280 120 1280 120 Protocolos de Internet
  • 59. Encapsulado en túnel GRE IPv4 Paquete IPv4 Encabezado IPv4 (20 Bytes, max Payload 24 bytes) Protocolo de capa superior. Payload IPv4 (1456 Bytes si Enc. IP =20 Bytes, Enc. GRE=4 Bytes) MTU TUNEL (1476 Bytes si Enc. IP=20 bytes, Enc. GRE = 4 bytes) Encabezado Encabezado IPv4 Encabezado GRE Encabezado Ethernet (20 Bytes, (4 Bytes, IPv4 (20 Bytes, max Payload (14 Bytes) Max: 24 Bytes) Max: 8 Bytes) 24 bytes) Protocolo de capa superior. Payload IPv4 (1480 Bytes si IP Header=20 bytes) Payload Ethernet (1500 bytes) Protocolos de Internet
  • 60. Encapsulado en túnel GRE IPv6 Paquete IPv6 Encabezado IPv6 Encabezados de (40 Bytes) extensión IPv6 Payload protocolo de capa superior. Payload IPv6 (1436 Bytes si Enc. IP =20 Bytes, Enc. GRE=4 Bytes) MTU TUNEL (1476 Bytes si Enc. IP=20 bytes, Enc. GRE = 4 bytes) Encabezado Encabezado IPv4 Encabezado GRE Encabezado IPv6 Encabezados de Ethernet (20 Bytes, (4 Bytes, Payload (40 Bytes) extensión IPv6 (14 Bytes) Max: 24 Bytes) Max: 8 Bytes) Protocolo de capa superior. Payload IPv4 (1480 Bytes si IP Header=20 bytes) Payload Ethernet (1500 bytes) Protocolos de Internet
  • 61. DNS en IPv4-IPv6 IPv4 IPv6 Nombre Registro A: Registro AAAA: a Dirección IP www.utfsm.cl. A 200.1.17.1 www.utfsm.cl. AAAA 2001:1310:d131:2::1 Registro A6: www.utfsm.cl. A6 0 2001:1310:d131:1::1 Dirección IP Registro PTR: Registro PTR : a Nombre 1.17.1.200.in-addr.arpa. PRT www.utfsm.cl. $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. Protocolos de Internet