Dirección IP
Este
artículo trata sobre el número de identificación de red. Para otros usos de
este término, véase IP.
Una dirección
IP es una etiqueta numérica que identifica, de manera lógica y
jerárquica, a un interfaz (elemento
de comunicación/conexión) de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de unared que
utilice el protocolo IP (Internet
Protocol), que corresponde al nivel de red del Modelo OSI. Dicho número no se ha de confundir
con la dirección MAC, que
es un identificador de 48 bits para identificar de forma única la tarjeta de red y no depende del protocolo
de conexión utilizado ni de la red. La dirección IP puede cambiar muy a menudo
por cambios en la red o porque el dispositivo encargado dentro de la red de
asignar las direcciones IP decida asignar otra IP (por ejemplo, con el
protocolo DHCP). A esta forma de asignación de dirección
IP se denomina también dirección IP dinámica (normalmente
abreviado como IP dinámica).
Los sitios de
Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados
generalmente tienen una dirección IP fija (comúnmente, IP
fija o IP estática). Esta no cambia con el tiempo. Los
servidores de correo, DNS, FTP públicos y servidores de páginas web
necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de
esta forma se permite su localización en la red.
Los ordenadores se
conectan entre sí mediante sus respectivas direcciones IP. Sin embargo, a los
seres humanos nos es más cómodo utilizar otra notación más fácil de recordar,
como los nombres de dominio;
la traducción entre unos y otros se resuelve mediante los servidores de nombres
de dominio DNS, que a su vez facilita el trabajo en caso
de cambio de dirección IP, ya que basta con actualizar la información en el
servidor DNS y el resto de las personas no se
enterarán, ya que seguirán accediendo por el nombre de dominio.
Direcciones IPv4
Las direcciones
IPv4 se expresan por un número binario de 32 bits, permitiendo un espacio de
direcciones de hasta 4.294.967.296 (232) direcciones posibles. Las direcciones
IP se pueden expresar como números de notación decimal: se dividen los
32 bits de la dirección en cuatro octetos. El valor decimal de cada octeto está comprendido
en el rango de 0 a 255 [el número binario de 8 bits más alto es 11111111 y esos
bits, de derecha a izquierda, tienen valores decimales de 1, 2, 4, 8, 16, 32,
64 y 128, lo que suma 255].
En la expresión de
direcciones IPv4 en decimal se separa cada octeto por un carácter único
".". Cada uno de estos octetos puede estar comprendido entre 0 y 255.
·
Ejemplo de representación de
dirección IPv4: 10.128.1.255
En las primeras
etapas del desarrollo del Protocolo de Internet,1 los administradores de Internet
interpretaban las direcciones IP en dos partes, los primeros 8 bits para
designar la dirección de red y el resto para individualizar la computadora
dentro de la red.
Este método pronto
probó ser inadecuado, cuando se comenzaron a agregar nuevas redes a las ya
asignadas. En 1981 el direccionamiento internet fue revisado y se introdujo la
arquitectura de clases. (classful network architecture).2
En esta
arquitectura hay tres clases de direcciones IP que una organización puede
recibir de parte de la Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN):
clase A, clase B y clase C.3
·
En una red de clase A, se
asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres últimos
octetos (24 bits) para que sean asignados a los hosts, de modo que la cantidad
máxima de hosts es 224- 2 (se excluyen la dirección reservada para
broadcast (últimos octetos en 255) y de red (últimos octetos en 0)), es decir,
16 777 214 hosts.
·
En una red de clase B, se
asignan los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos
octetos finales (16 bits) para que sean asignados a los hosts, de modo que la
cantidad máxima de hosts por cada red es 216 - 2, o 65 534
hosts.
·
En una red de clase C, se
asignan los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el octeto
final (8 bits) para que sea asignado a los hosts, de modo que la cantidad
máxima de hosts por cada red es 28 - 2, o 254 hosts.
|
Clase
|
Rango
|
N° de Redes
|
N° de Host Por Red
|
||
|
A
|
0.0.0.0 - 127.255.255.255
|
128
|
16 777 214
|
255.0.0.0
|
x.255.255.255
|
|
B
|
128.0.0.0 - 191.255.255.255
|
16 384
|
65 534
|
255.255.0.0
|
x.x.255.255
|
|
C
|
192.0.0.0 - 223.255.255.255
|
2 097 152
|
254
|
255.255.255.0
|
x.x.x.255
|
|
(D)
|
224.0.0.0 - 239.255.255.255
|
histórico
|
|
|
|
|
(E)
|
240.0.0.0 - 255.255.255.255
|
histórico
|
|
|
|
·
La dirección 0.0.0.0 es
reservada por la IANA para identificación local.
·
La dirección que tiene los
bits de host iguales a cero sirve para definir la red en la que se ubica. Se
denomina dirección de red.
·
La dirección que tiene los
bits correspondientes a host iguales a 255, sirve para enviar paquetes a todos
los hosts de la red en la que se ubica. Se denomina dirección de
broadcast.
·
Las direcciones 127.x.x.x se
reservan para designar la propia máquina. Se denomina dirección de
bucle local o loopback.
El diseño de redes
de clases (classful) sirvió durante la expansión de internet, sin embargo este
diseño no era escalable y frente a una gran expansión de las redes en la década
de los noventa, el sistema de espacio de direcciones de clases fue reemplazado
por una arquitectura de redes sin clases Classless
Inter-Domain Routing (CIDR)4 en el año 1993. CIDR está basada
en redes de longitud de máscara de subred variable (variable-length subnet
masking VLSM) que permite asignar redes de longitud de prefijo arbitrario.
Permitiendo una distribución de direcciones más fina y granulada, calculando
las direcciones necesarias y "desperdiciando" las mínimas posibles.
Direcciones privadas
Existen ciertas
direcciones en cada clase de dirección IP que no están asignadas y que se
denominan direcciones privadas.
Las direcciones privadas pueden ser utilizadas por los hosts que usan
traducción de dirección de red (NAT) para conectarse a una red
pública o por los hosts que no se conectan a Internet. En una misma red no
pueden existir dos direcciones iguales, pero sí se pueden repetir en dos redes
privadas que no tengan conexión entre sí o que se conecten mediante el protocolo
NAT. Las direcciones privadas son:
·
Clase A:
10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits red, 24 bits hosts).
·
Clase B:
172.16.0.0 a 172.31.255.255 (12 bits red, 20 bits hosts). 16
redes clase B contiguas, uso en universidades y grandes compañías.
·
Clase C:
192.168.0.0 a 192.168.255.255 (16 bits red, 16 bits hosts). 256
redes clase C continuas, uso de compañías medias y pequeñas además de pequeños
proveedores de internet (ISP).
Muchas
aplicaciones requieren conectividad dentro de una sola red, y no necesitan
conectividad externa. En las redes de gran tamaño a menudo se usa TCP/IP. Por
ejemplo, los bancos pueden utilizar TCP/IPpara conectar los cajeros automáticos que
no se conectan a la red pública, de manera que las direcciones privadas son
ideales para estas circunstancias. Las direcciones privadas también se pueden
utilizar en una red en la que no hay suficientes direcciones públicas
disponibles.
Las direcciones
privadas se pueden utilizar junto con un servidor de traducción de direcciones
de red (NAT) para suministrar conectividad a todos los hosts de una red que
tiene relativamente pocas direcciones públicas disponibles. Según lo acordado,
cualquier tráfico que posea una dirección destino dentro de uno de los
intervalos de direcciones privadas no se enrutará a través de Internet.
Máscara de subred
La máscara permite
distinguir los bits que identifican la red y
los que identifican el host de una dirección IP. Dada la dirección de clase A
10.2.1.2 sabemos que pertenece a la red 10.0.0.0 y el host al
que se refiere es el 2.1.2 dentro de la misma. La máscara se forma poniendo a 1
los bits que identifican la red y a 0 los
bits que identifican el host. De esta forma una dirección de clase A tendrá
como máscara 255.0.0.0, una de clase B 255.255.0.0
y una de clase C 255.255.255.0. Los dispositivos de red
realizan un AND entre la dirección IP y la máscara
para obtener la dirección de red a la que pertenece el host identificado por la
dirección IP dada. Por ejemplo un router necesita saber cuál es la red a la que
pertenece la dirección IP del datagrama destino para poder consultar la tabla de encaminamiento y poder enviar el datagrama por la interfaz de salida. Para
esto se necesita tener cables directos. La máscara también puede ser
representada de la siguiente forma 10.2.1.2/8 donde el /8 indica que los 8 bits
más significativos de máscara están destinados a redes, es decir /8 =
255.0.0.0. Análogamente (/16 = 255.255.0.0) y (/24 = 255.255.255.0).
Creación de subredes
El espacio de direcciones de
una red puede ser subdividido a
su vez creando subredes autónomas
separadas. Un ejemplo de uso es cuando necesitamos agrupar todos los empleados
pertenecientes a un departamento de una empresa. En este caso crearíamos una subred que englobara las direcciones IP de éstos. Para
conseguirlo hay que reservar bits del campo host para identificar la subred
estableciendo a uno los bits de red-subred en la máscara. Por ejemplo la
dirección 172.16.1.1 con máscara 255.255.255.0 nos indica que los dos primeros
octetos identifican la red (por ser una dirección de clase B), el tercer octeto
identifica la subred (a 1 los bits en la máscara) y el cuarto identifica el host
(a 0 los bits correspondientes dentro de la máscara). Hay dos direcciones de
cada subred que quedan reservadas: aquella que identifica la subred (campo host
a 0) y la dirección para realizar broadcast en
la subred (todos los bits del campo host en 1).
IP dinámica
Una dirección
IP dinámica es una IP asignada mediante un servidor DHCP (Dynamic
Host Configuration Protocol) al usuario. La IP que se obtiene tiene una
duración máxima determinada. El servidor DHCP provee parámetros de
configuración específicos para cada cliente que desee participar en la red IP. Entre estos parámetros se encuentra la
dirección IP del cliente.
DHCP apareció como
protocolo estándar en octubre de 1993.
El estándar RFC 2131 especifica la última definición
de DHCP (marzo de 1997). DHCP sustituye al protocolo BOOTP,
que es más antiguo. Debido a la compatibilidad retroactiva de DHCP, muy pocas
redes continúan usando BOOTP puro.
Las IP dinámicas
son las que actualmente ofrecen la mayoría de operadores. El servidor del
servicio DHCP puede ser configurado para que renueve las direcciones asignadas
cada tiempo determinado.
Ventajas
·
Reduce los costos de operación
a los proveedores de servicios de Internet (ISP).
·
Reduce la cantidad de IP
asignadas (de forma fija) inactivas.
Desventajas
·
Obliga a depender de servicios
que redirigen un host a una IP.
Asignación
de direcciones IP
Dependiendo de la
implementación concreta, el servidor DHCP tiene tres métodos para asignar las
direcciones IP:
·
manualmente,
cuando el servidor tiene a su disposición una tabla que empareja direcciones MAC con direcciones IP,
creada manualmente por el administrador de la red. Sólo clientes con una
dirección MAC válida recibirán una dirección IP del servidor.
·
automáticamente,
donde el servidor DHCP asigna por un tiempo pre-establecido ya por el
administrador una dirección IP libre, tomada de un rango prefijado también por
el administrador, a cualquier cliente que solicite una.
·
dinámicamente,
el único método que permite la re-utilización de direcciones IP. El
administrador de la red asigna un rango de direcciones IP para el DHCP y cada
ordenador cliente de la LAN tiene
su software de comunicación TCP/IP configurado
para solicitar una dirección IP del servidor DHCP cuando su tarjeta de
interfaz de red se inicie. El proceso es transparente para el
usuario y tiene un periodo de validez limitado.
IP fija
Una dirección
IP fija es una dirección IP asignada por el usuario de manera manual
(Que en algunos casos el ISP o servidor de la red no lo permite), o por el
servidor de la red (ISP en el caso de internet, router o switch en caso de LAN)
con base en la Dirección MAC del
cliente. Mucha gente confunde IP Fija con IP Pública e IP Dinámica con IP Privada.
Una IP puede ser
Privada ya sea dinámica o fija como puede ser IP Pública Dinámica o Fija.
Una IP pública se
utiliza generalmente para montar servidores en internet y necesariamente se
desea que la IP no cambie por eso siempre la IP Pública se la configura de
manera Fija y no Dinámica, aunque si se podría.
En el caso de la
IP Privada generalmente es dinámica asignada por un servidor DHCP, pero en
algunos casos se configura IP Privada Fija para poder controlar el acceso a
internet o a la red local, otorgando ciertos privilegios dependiendo del número
de IP que tenemos, si esta cambiara (fuera dinámica) sería más complicado
controlar estos privilegios (pero no imposible).
Direcciones IPv6
La función de la
dirección IPv6 es exactamente la misma que la de su predecesor IPv4, pero
dentro del protocolo IPv6. Está compuesta por 128
bits y se expresa en una notación hexadecimal de 32 dígitos. IPv6 permite
actualmente que cada persona en la Tierra tenga asignados varios millones de
IPs, ya que puede implementarse con 2128 (3.4×1038 hosts
direccionables). La ventaja con respecto a la dirección IPv4 es obvia en cuanto
a su capacidad de direccionamiento.
Su representación
suele ser hexadecimal y
para la separación de cada par de octetos se emplea el símbolo ":".
Un bloque abarca desde 0000 hasta FFFF. Algunas reglas de notación acerca de la
representación de direcciones IPv6 son:
·
Los ceros iniciales se pueden
obviar.
Ejemplo: 2001:0123:0004:00ab:0cde:3403:0001:0063
-> 2001:123:4:ab:cde:3403:1:63
·
Los bloques contiguos de ceros
se pueden comprimir empleando "::". Esta operación sólo se puede
hacer una vez.
Ejemplo: 2001:0:0:0:0:0:0:4
-> 2001::4.
Ejemplo no válido: 2001:0:0:0:2:0:0:1
-> 2001::2::1 (debería ser 2001::2:0:0:1 o 2001:0:0:0:2::1).
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