Antes de que Internet existiera, existían las redes informáticas. Estas redes usaban direcciones IP idénticas a las que se usan hoy. Estas redes estaban interconectadas a través de ARPANET, que finalmente evolucionó hasta convertirse en lo que ahora es Internet. En estos primeros días de las redes informáticas, la escala y la popularidad de Internet eran esencialmente inconcebibles. Muchas de las tecnologías modernas que damos por sentadas simplemente no existían. Debido a esto y a las suposiciones de la época, se entregaron grandes lotes de direcciones IP.
A medida que ARPANET siguió creciendo, se determinó que el sistema contemporáneo para distribuir direcciones iba a tener problemas con el agotamiento del espacio de direcciones en un futuro próximo. La creación de redes con clase fue el primer intento de retrasar el problema de abordar el agotamiento del espacio. Para comprender qué es una red con clase y cómo funciona, es importante comprender los sistemas subyacentes, principalmente las direcciones IPv4.
Estructura de la dirección IP
Una dirección IP es la dirección de Protocolo de Internet única que se utiliza para dirigir el tráfico de red a través de Internet. IPv4 es el principal esquema de direccionamiento. Las direcciones IPv4 generalmente se muestran en la notación de cuatro puntos para que sean legibles por humanos. Por ejemplo, una dirección IP puede tener este aspecto "192.168.0.1". Cada dirección IP tiene cuatro secciones, separadas por puntos, de ahí el término cuádruple punteado. Sin embargo, también se conoce como notación punto-decimal.
Sin embargo, en realidad, las computadoras no usan este formato. Como todo lo que manejan las computadoras, las direcciones IP se usan en binario. En el caso de las direcciones IPv4, cada una de las cuatro secciones, conocidas como octeto, está representada por 8 dígitos binarios. La dirección anterior es realmente "11000000.10101000.00000000.00000001" en binario.
Una de las cosas clave de esto es que debido a que cada octeto solo está representado por 8 bits binarios, los números legibles por humanos deben estar entre 0 y 255. Esto significa que hay como máximo 255*255*255*255 o 4.294.967.296 direcciones IP posibles. Si bien cuatro mil millones de direcciones IP posibles probablemente parezcan mucho, eso es menos de una dirección IP por persona viva actualmente. La mayoría de las personas en el mundo occidental tienen más de un dispositivo conectado a Internet.
Redes de clase A y supuestos iniciales
En los primeros días de las redes informáticas, se suponía que no habría muchas redes. No había conexiones a Internet en el hogar ni siquiera computadoras en el hogar. Las grandes empresas, los institutos educativos y los departamentos gubernamentales eran los únicos lugares con redes. Se supuso que todas estas redes probablemente crecerían significativamente. Por el contrario, el número total de redes se mantendría relativamente pequeño. Esta suposición ni siquiera estaba equivocada con la información en ese momento, ya que la PC de IBM, la primera computadora doméstica, aún no se había lanzado.
Empresas como Apple, Ford y AT&T obtuvieron grandes lotes de direcciones. El DOD de EE. UU. obtuvo más de una docena de grandes lotes de direcciones. Apple obtuvo 17.0.0.0, Ford obtuvo 19.0.0.0, AT&T obtuvo 12.0.0.0, mientras que el DOD obtuvo 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 y más. Cada una de estas redes asignó cada dirección IP comenzando con el primer número (17, 7, 19, etc.) a las respectivas empresas. Esto significaba que cada red podía admitir 16 777 216 direcciones IP individuales. También significaba que había un total de 255 redes posibles.
Este fue el gran problema, ya que las redes de computadoras crecieron en popularidad, se hizo evidente que 255 redes no serían suficientes para satisfacer la demanda. Afortunadamente, este problema se detectó lo suficientemente pronto como para desarrollar una solución. La primera solución se denominó redes con clase y se introdujo en 1981. Por cierto, este es el mismo año en que se lanzó la PC de IBM. La computadora personal y las conexiones a Internet en el hogar pronto aumentarían la presión sobre el espacio de direcciones.
Las clases
La idea de las redes con clase es dividir estas redes masivas en muchas más pequeñas. Las enormes redes originales se reclasificaron como redes Clase A. También se crearon las nuevas clases B y C, mientras que otro tramo se reservó para uso futuro. La forma más fácil de separar las clases es que la Clase A ocupa la primera mitad de todas las direcciones. La Clase B luego toma la mitad de las direcciones restantes, y la Clase C obtiene la mitad de las direcciones después de la Clase B. El resto del espacio de direcciones está reservado.
En la práctica, esto significa que cualquier dirección IP donde el primer octeto tenía un número por debajo de 128, es una red de Clase A. Una red Clase B es cualquier dirección donde el primer octeto está entre 128 y 191. Cualquier red donde el primer octeto esté entre 192 y 223 es una red Clase C. Y cualquier cosa que comience con 224 o superior está reservada. En términos binarios, cada dirección IP de Clase A comienza con un 0. Cada dirección de Clase B comienza con 10, cada dirección de Clase C comienza con 110 y el espacio reservado comienza con 111. Esto hace que sea posible determinar fácilmente los límites de cada red.
Esto significa que el espacio total para las redes de clase A se reduce a la mitad de los 256 originales a 128. Es importante destacar que también significa que ahora hay 16 384 redes Clase B, que admiten hasta 65 536 direcciones IP cada una, y 2 097 152 redes Clase C que admiten 256 direcciones IP cada una. El espacio reservado al final del espacio de direcciones se dividió más tarde en Clase D y Clase E.
Espacio reservado
Se reservaron varias direcciones al principio y al final de cada clase y también se reservaron algunas secciones en el medio. Algunos, como 0.0.0.0 a 0.255.255.255, no se usaron específicamente para nada, sino que se reservaron para uso futuro. A otras secciones reservadas se les dio un propósito específico. Por ejemplo, cualquier dirección IP que comience con 127 se trata como una dirección de bucle invertido. El tráfico de la red nunca se transmite y simplemente regresa al remitente sin ser enviado.
Las direcciones que comienzan con 192 fueron reservadas, con 192.168 direcciones reservadas para uso en redes internas, permitiendo que cualquier red interna pueda usarlas. Esto se usa en casi todas las redes domésticas, por ejemplo, ya que proporciona 256 direcciones posibles. Para casos de uso más grandes, cualquier dirección que comience con 172.16 a 172.31 también se reserva para uso interno, al igual que cualquier red que comience con 10.
Estos espacios de direcciones privadas están reservados solo para uso interno. Todo el equipo de red está diseñado para evitar que cualquier tráfico destinado a una de estas direcciones reservadas pase de un enrutador a otra red. Las direcciones son específicas de la red, lo que significa que todos pueden usarlas en sus propias redes internas. Para que esto funcione, el enrutador debe tener una dirección IP pública, realizar un seguimiento de qué dispositivo interno está solicitando qué datos de otra red, y asegúrese de que la respuesta regrese a la derecha dispositivo. Esta técnica se llama NAT o traducción de direcciones de red.
Éxito y fracaso de las redes con clase
La creación de redes con clase permite un uso mucho más eficiente del espacio que simplemente asignar un 256el del posible espacio de dirección a cualquier empresa que lo solicite. La gran mayoría de empresas, departamentos gubernamentales, etc., no necesitan 16 777 216 direcciones IP. Pueden obtener una cantidad mucho menor de direcciones IP asignadas y hacerlo bien.
Si bien el sistema de redes con clase se ve bien en el papel y ciertamente es ordenado, desafortunadamente, se encuentra con problemas similares a una escala diferente. La mayoría de las empresas también son más pequeñas que una red de clase B y no necesitan 65536 direcciones IP posibles. Sin embargo, incluso a mediados de los 80 y principios de los 90, muchas empresas eran demasiado grandes para una red de clase C con solo 256 direcciones IP. Esto significaba que las empresas a menudo necesitaban redes de Clase B, incluso si solo necesitaban 300 direcciones IP. Nuevamente, esto significó que el espacio de direcciones se usó de manera ineficiente con grandes franjas de direcciones emitidas a empresas que nunca las utilizarían por completo.
Sucesores de Classful Networking
Este problema se identificó rápidamente y, por lo tanto, en 1993, solo 12 años después de que se introdujera la red con clase, se reemplazó. Su reemplazo se denominó Enrutamiento entre dominios sin clases, o CIDR (sidra pronunciada). CIDR permitió mucha más configurabilidad en la cantidad de direcciones emitidas. Permitiendo que las redes sean definidas por cada bit binario en lugar de cada octeto. Esta solución todavía está en uso hoy en día, aunque el crecimiento masivo de dispositivos conectados a Internet ahora ha agotado por completo el espacio de direcciones IPv4 incluso con esta técnica de direccionamiento más eficiente.
La solución a eso es el cambio a IPv6 que proporciona un espacio de direcciones mucho más grande, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 direcciones posibles para ser exactos. Eso es aproximadamente 340 billones de billones de billones, que es mucho más que los 4300 millones de direcciones IPv4 impares. Desafortunadamente, a pesar de la urgencia impulsada por el inminente y ahora presente agotamiento del espacio de direcciones IPv4, el soporte de IPv6 aún es incompleto. Sin embargo, esto se debe principalmente al hardware heredado.
Conclusión
Las redes con clase fueron uno de los primeros intentos de mejorar la eficiencia de la asignación de direcciones IP. Tuvo éxito en retrasar el agotamiento del espacio de direcciones IPv4 durante los 12 años que estuvo en vigor. Fue reemplazado por CIDR, que fue una solución a largo plazo más exitosa.
Algunos legados de redes con clase siguen vivos con muchas empresas que todavía tienen redes de Clase B o incluso algunas tienen asignadas redes de Clase A que posiblemente no puedan hacer un uso eficiente. De hecho, incluso intentar hacerlo presenta un riesgo de seguridad, ya que cualquier máquina que use una de esas direcciones IP sería accesible públicamente sin un firewall. En la notación CIDR, una red de clase A es un /8, una red de clase B es un /16 y una red de clase C es un /24.