Los dispositivos informáticos modernos generalmente están conectados a Internet. Esta gran fuente de datos es accesible gracias a una amplia gama de protocolos y estándares de comunicación. La dirección IP los sustenta a todos. Una dirección IP es una dirección digital para un dispositivo informático que le permite comunicarse a través de conexiones de red. Fundamentalmente, proporciona comunicación entre redes, lo que ha permitido que Internet forme una gran malla de redes interconectadas.
De la misma manera, una carta debe tener una dirección en el sobre para ser entregada en el lugar correcto, un paquete de red necesita una dirección IP de destino para ser entregado en el dispositivo correcto. Internet y su precursor, ARPANET, se basan en una estructura de direcciones denominada IPv4 o Protocolo de Internet versión 4. Aunque esto ahora está siendo reemplazado por IPv6.
El esquema de direccionamiento original: IPv4
IPv4 es el esquema de direcciones estándar de la mayor parte de Internet y lo ha sido desde su creación. Las direcciones IPv4 se definen con 32 bits binarios. Para que sean legibles para los humanos, a menudo se muestran en un formato llamado notación de punto cuádruple o punto decimal. Un ejemplo de dirección IPv4 sería 192.168.0.2.
Se dice que el formato legible por humanos de IPv4 anterior tiene cuatro octetos porque cada una de las secciones separadas por puntos tiene 8 bits. Cada octeto puede tener un valor entre 0 y 255. Esto significa que hay un total de 232 o 4.294.967.296 direcciones IPv4 posibles. Esto puede parecer mucho y se suponía que era así en los primeros días de Internet. Sin embargo, en realidad, Internet ha experimentado una aceptación colosal y ahora hay muchos más dispositivos que direcciones IP.
Agotamiento del espacio de direcciones
En los primeros días de Internet, la PC no era una cosa. Se asumió que las redes solo se encontrarían en grandes organizaciones, ya que eran las únicas que podían permitirse computadoras. Para seguir esa línea de pensamiento, se asignaron grandes bloques de direcciones IP a las organizaciones que las solicitaron.
La PC cambió todo eso y trajo las computadoras al hogar. Este cambio significó que ahora había muchas redes más pequeñas en lugar de unas pocas redes grandes. Esto significaba que el método para asignar direcciones IP tenía que cambiar. La creación de redes con clase era una forma de dividir las grandes redes en partes más pequeñas. Este era un uso más eficiente del espacio de direcciones, pero aún tenía un problema con las pequeñas y medianas empresas. organizaciones que necesitaban obtener una asignación de red intermedia que generalmente era mucho más de lo que era requerido.
Una década más tarde, las redes con clase fueron reemplazadas por CIDR o Classless Inter-Domain Routing. Esto permitió un control mucho más preciso sobre el tamaño de las redes asignadas y se utiliza hasta el día de hoy. Funciona definiendo una red con una segunda dirección llamada máscara de subred. La máscara de subred tiene la misma estructura. Pero cada bit binario que representa la dirección de red se establece en 1 y cada bit binario que se puede usar para indicar hosts en esa red se establece en 0.
Aun así, la popularidad de Internet seguía amenazando con agotar por completo el espacio de direcciones. Mientras que se implementaron algunos trucos más, como espacios de direcciones privadas y NAT. La solución real es una transición a IPv6.
El sucesor: IPv6
Las direcciones IPv6 se ven bastante diferentes a las direcciones IPv4. Una dirección IPv6 de ejemplo puede tener este aspecto fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. La dirección completa ahora se compone de 128 bits en lugar de 32. Esto ofrece 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 o 340 trillones de trillones de trillones de direcciones IPv6 únicas, más que suficiente para estar a salvo del agotamiento del espacio de direcciones como IPv4.
A diferencia de IPv4, que tiene números decimales separados por puntos, IPv6 usa hexadecimales y dos puntos. En algunos casos, es posible que vea la dirección comprimida para que parezca más corta. Para facilitar la lectura y la escritura, se puede omitir el bloque continuo más grande de ceros, dejando los dos puntos a ambos lados. Esto reduce la dirección a fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 tuvo un largo camino hacia la estandarización, primero con un borrador de estándar publicado en 1998 y finalmente estandarizado en 2017. En ese período de tiempo, hubo una aceptación mínima, a pesar de la estabilidad del borrador del estándar y la creciente urgencia del agotamiento del espacio de direcciones IPv4.
A partir de 2022, el espacio de direcciones IPv4 se ha agotado por completo y no se pueden asignar nuevas direcciones. Afortunadamente, ahora ha habido un aumento en la compatibilidad con IPv6 en servidores, dispositivos de usuario y cajas intermedias. Google proporciona estadísticas diarias por la cantidad de tráfico que ve que usa IPv6. En el momento de escribir este artículo, se sitúa en torno al 40 % y ha ido aumentando constantemente desde 2017.
Direcciones reservadas
Uno de los trucos utilizados para evitar el agotamiento del espacio de direcciones era tratar ciertos grupos de direcciones de manera diferente. Algunas direcciones se reservaron para uso futuro y otras se reservaron para usar como dirección de bucle invertido. Sin embargo, los rangos más importantes fueron los rangos de direcciones privadas. Estos intervalos de direcciones: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 y 192.168.0.1/16 se designaron como confidenciales. Cualquier red puede usar estos rangos de direcciones internamente.
El factor crítico aquí fue que estas direcciones privadas solo se pueden usar para la comunicación de la red local, no se pueden usar entre redes. Esto significa que los dispositivos internos no necesitan utilizar la escasa y cada vez menor oferta de direcciones IPv4 públicas. Por supuesto, eso hace que la comunicación fuera de la red sea más complicada, pero no imposible gracias a NAT.
NAT, o traducción de direcciones de red, y PAT asociado (Traducción de dirección de puerto) es un protocolo que permite que un enrutador tenga una sola dirección IP pública y luego convierta hábilmente cualquier tráfico saliente para usar su propia dirección IP pública. El enrutador necesita realizar un seguimiento de qué comunicación provino de qué dispositivo para que pueda devolver la respuesta a la dirección correcta, pero el sistema funcionó de manera excelente.
Con los espacios de direcciones privadas, las redes internas NAT y PAT pasaron de usar una dirección IP pública para cada dispositivo a usar una dirección pública en total.
IPv6 también contiene espacios de direcciones reservados similares para redes internas. Cualquier dirección IPv6 que comience con "fe80" es una dirección privada de "enlace local".
Conclusión
Una dirección IP se utiliza para identificar un dispositivo informático en una red informática y permitir que se comunique a través de ella. Las direcciones IPv4 son estándar, pero están siendo reemplazadas por direcciones IPv6 más largas porque IPv4 se quedó sin direcciones posibles para asignar a nuevos dispositivos conectados a Internet.
Algunos rangos de direcciones únicos son direcciones IP privadas. Las direcciones privadas se pueden usar en cualquier red, pero no se pueden usar para comunicarse entre redes directamente. Las direcciones IP en una red generalmente las asigna un enrutador mediante DHCP o el Protocolo de control dinámico de host.