Una dirección de Protocolo de Internet ( dirección IP ) es una etiqueta numérica como 192.0.2.1 que se asigna a un dispositivo conectado a una red informática que utiliza el Protocolo de Internet para la comunicación. [1] [2] Las direcciones IP cumplen dos funciones principales: identificación de interfaz de red y direccionamiento de ubicación .
El Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) define una dirección IP como un número de 32 bits . [2] Sin embargo, debido al crecimiento de Internet y al agotamiento de las direcciones IPv4 disponibles , en 1998 se estandarizó una nueva versión de IP ( IPv6 ), que utiliza 128 bits para la dirección IP. [3] [4] [5 ] La implementación de IPv6 ha estado en curso desde mediados de la década de 2000.
Las direcciones IP se escriben y muestran en notaciones legibles por humanos , como 192.0.2.1 en IPv4 y 2001:db8:0:1234:0:567:8:1 en IPv6. El tamaño del prefijo de enrutamiento de la dirección se designa en notación CIDR añadiendo a la dirección el sufijo del número de bits significativos , por ejemplo, 192.0.2.1/24 , que equivale a la máscara de subred utilizada históricamente 255.255.255.0 .
El espacio de direcciones IP es administrado globalmente por la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) y por cinco registros de Internet regionales (RIR) responsables en sus territorios designados de la asignación a registros de Internet locales , como proveedores de servicios de Internet (ISP) y otros extremos. usuarios . La IANA distribuyó direcciones IPv4 a los RIR en bloques de aproximadamente 16,8 millones de direcciones cada uno, pero se han agotado a nivel de la IANA desde 2011. Solo uno de los RIR todavía tiene suministro para asignaciones locales en África. [6] Algunas direcciones IPv4 están reservadas para redes privadas y no son únicas a nivel mundial.
Los administradores de red asignan una dirección IP a cada dispositivo conectado a una red. Dichas asignaciones pueden ser de forma estática (fija o permanente) o dinámica , dependiendo de las prácticas de la red y las características del software.
Una dirección IP cumple dos funciones principales: identifica el host, o más específicamente su interfaz de red , y proporciona la ubicación del host en la red y, por lo tanto, la capacidad de establecer una ruta hacia ese host. Su función se ha caracterizado de la siguiente manera: "Un nombre indica lo que buscamos. Una dirección indica dónde está. Una ruta indica cómo llegar". [2] El encabezado de cada paquete IP contiene la dirección IP del host emisor y la del host destino.
Actualmente, en Internet se utilizan dos versiones del Protocolo de Internet . La versión original del Protocolo de Internet que se implementó por primera vez en 1983 en ARPANET , el predecesor de Internet, es el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4).
A principios de la década de 1990, el rápido agotamiento del espacio de direcciones IPv4 disponible para asignar a proveedores de servicios de Internet y organizaciones de usuarios finales impulsó al Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) a explorar nuevas tecnologías para ampliar la capacidad de direccionamiento en Internet. El resultado fue un rediseño del Protocolo de Internet que finalmente se conoció como Protocolo de Internet Versión 6 (IPv6) en 1995. [3] [4] [5] La tecnología IPv6 estuvo en varias etapas de prueba hasta mediados de la década de 2000, cuando comenzó el despliegue de producción comercial. .
Hoy en día, estas dos versiones del Protocolo de Internet se utilizan simultáneamente. Entre otros cambios técnicos, cada versión define el formato de las direcciones de forma diferente. Debido a la prevalencia histórica de IPv4, el término genérico dirección IP normalmente todavía se refiere a las direcciones definidas por IPv4. La brecha en la secuencia de versiones entre IPv4 e IPv6 se debió a la asignación de la versión 5 al experimental Internet Stream Protocol en 1979, que sin embargo nunca fue denominado IPv5.
Se definieron otras versiones, v1 a v9, pero sólo la v4 y la v6 obtuvieron un uso generalizado. v1 y v2 eran nombres para los protocolos TCP en 1974 y 1977, ya que no existía una especificación de IP separada en ese momento. La v3 se definió en 1978 y la v3.1 es la primera versión en la que TCP se separa de IP. v6 es una síntesis de varias versiones sugeridas, v6 Protocolo de Internet simple , v7 TP/IX: The Next Internet , v8 PIP: The P Internet Protocol y v9 TUBA: Tcp y Udp con grandes direcciones . [7]
Las redes IP se pueden dividir en subredes tanto en IPv4 como en IPv6 . Para este propósito, se reconoce que una dirección IP consta de dos partes: el prefijo de red en los bits de orden superior y los bits restantes llamados campo de resto , identificador de host o identificador de interfaz (IPv6), utilizado para la numeración de host dentro de una red. . [1] La máscara de subred o notación CIDR determina cómo se divide la dirección IP en partes de red y host.
El término máscara de subred sólo se utiliza en IPv4. Sin embargo, ambas versiones de IP utilizan el concepto y la notación CIDR. En este, la dirección IP va seguida de una barra diagonal y el número (en decimal) de bits utilizados para la parte de la red, también llamado prefijo de enrutamiento . Por ejemplo, una dirección IPv4 y su máscara de subred pueden ser 192.0.2.1 y 255.255.255.0 , respectivamente. La notación CIDR para la misma dirección IP y subred es 192.0.2.1/24 , porque los primeros 24 bits de la dirección IP indican la red y la subred.
Una dirección IPv4 tiene un tamaño de 32 bits, lo que limita el espacio de direcciones a 4 294 967 296 (2 32 ) direcciones. De este número, algunas direcciones están reservadas para fines especiales, como redes privadas (~18 millones de direcciones) y direcciones de multidifusión (~270 millones de direcciones).
Las direcciones IPv4 generalmente se representan en notación de puntos decimales , que consta de cuatro números decimales, cada uno de los cuales va del 0 al 255, separados por puntos, por ejemplo, 192.0.2.1 . Cada parte representa un grupo de 8 bits (un octeto ) de la dirección. [8] En algunos casos de redacción técnica, [ especifique ] las direcciones IPv4 pueden presentarse en varias representaciones hexadecimales , octales o binarias .
En las primeras etapas de desarrollo del Protocolo de Internet, el número de red siempre fue el octeto de orden más alto (los ocho bits más significativos). Debido a que este método permitía sólo 256 redes, pronto resultó inadecuado ya que se desarrollaron redes adicionales que eran independientes de las redes existentes ya designadas por un número de red. En 1981, se revisó la especificación de direccionamiento con la introducción de una arquitectura de red con clases . [2]
El diseño de red con clase permitió una mayor cantidad de asignaciones de red individuales y un diseño de subred detallado. Los primeros tres bits del octeto más significativo de una dirección IP se definieron como la clase de la dirección. Se definieron tres clases ( A , B y C ) para el direccionamiento de unidifusión universal . Dependiendo de la clase derivada, la identificación de la red se basó en segmentos de límite de octetos de toda la dirección. Cada clase utilizó sucesivamente octetos adicionales en el identificador de red, reduciendo así el número posible de hosts en las clases de orden superior ( B y C ). La siguiente tabla ofrece una descripción general de este sistema ahora obsoleto.
El diseño de redes con clase cumplió su propósito en la etapa inicial de Internet, pero carecía de escalabilidad frente a la rápida expansión de las redes en los años noventa. El sistema de clases del espacio de direcciones fue reemplazado por el enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR) en 1993. CIDR se basa en el enmascaramiento de subred de longitud variable (VLSM) para permitir la asignación y el enrutamiento basados en prefijos de longitud arbitraria. Hoy en día, los restos de conceptos de red con clase funcionan sólo en un ámbito limitado como parámetros de configuración predeterminados de algunos componentes de software y hardware de red (por ejemplo, máscara de red), y en la jerga técnica utilizada en las discusiones de los administradores de red.
El diseño inicial de la red, cuando se preveía la conectividad global de extremo a extremo para las comunicaciones con todos los hosts de Internet, pretendía que las direcciones IP fueran globalmente únicas. Sin embargo, se descubrió que esto no siempre era necesario a medida que se desarrollaban redes privadas y era necesario conservar el espacio de direcciones públicas.
Las computadoras que no están conectadas a Internet, como las máquinas de fábrica que se comunican solo entre sí a través de TCP/IP , no necesitan tener direcciones IP únicas a nivel mundial. Hoy en día, este tipo de redes privadas se utilizan ampliamente y normalmente se conectan a Internet con traducción de direcciones de red (NAT), cuando es necesario.
Se reservan tres rangos no superpuestos de direcciones IPv4 para redes privadas. [9] Estas direcciones no se enrutan en Internet y, por lo tanto, su uso no necesita coordinarse con un registro de direcciones IP. Cualquier usuario podrá utilizar cualquiera de los bloques reservados. Normalmente, un administrador de red dividirá un bloque en subredes; por ejemplo, muchos enrutadores domésticos utilizan automáticamente un rango de direcciones predeterminado de 192.168.0.0 a 192.168.0.255 ( 192.168.0.0/24 ) .
En IPv6, el tamaño de la dirección se incrementó de 32 bits en IPv4 a 128 bits, proporcionando así hasta 2 128 (aproximadamente3.403 × 10 38 ) direcciones. Esto se considera suficiente en el futuro previsible.
La intención del nuevo diseño no era proporcionar sólo una cantidad suficiente de direcciones, sino también rediseñar el enrutamiento en Internet permitiendo una agregación más eficiente de prefijos de enrutamiento de subred. Esto resultó en un crecimiento más lento de las tablas de enrutamiento en los enrutadores. La asignación individual más pequeña posible es una subred para 2 64 hosts, que es el cuadrado del tamaño de toda Internet IPv4. En estos niveles, los índices reales de utilización de direcciones serán pequeños en cualquier segmento de red IPv6. El nuevo diseño también brinda la oportunidad de separar la infraestructura de direccionamiento de un segmento de red, es decir, la administración local del espacio disponible del segmento, del prefijo de direccionamiento utilizado para enrutar el tráfico hacia y desde redes externas. IPv6 tiene funciones que cambian automáticamente el prefijo de enrutamiento de redes enteras, en caso de que cambie la conectividad global o la política de enrutamiento , sin requerir un rediseño interno o una nueva numeración manual.
La gran cantidad de direcciones IPv6 permite asignar grandes bloques para propósitos específicos y, cuando corresponda, agregarlos para un enrutamiento eficiente. Con un gran espacio de direcciones, no es necesario contar con métodos complejos de conservación de direcciones como los que se utilizan en CIDR.
Todos los sistemas operativos modernos de escritorio y servidores empresariales incluyen soporte nativo para IPv6 , pero aún no se ha implementado ampliamente en otros dispositivos, como enrutadores de redes residenciales, equipos multimedia y de voz sobre IP (VoIP), y algunos hardware de redes .
Así como IPv4 reserva direcciones para redes privadas, en IPv6 se reservan bloques de direcciones. En IPv6, estas se denominan direcciones locales únicas (ULA). El prefijo de enrutamiento fc00:: / 7 está reservado para este bloque, [10] que se divide en dos bloques / 8 con diferentes políticas implícitas. Las direcciones incluyen un número pseudoaleatorio de 40 bits que minimiza el riesgo de colisiones de direcciones si los sitios se fusionan o los paquetes se enrutan incorrectamente.
Las primeras prácticas utilizaban un bloque diferente para este propósito ( fec0:: ), denominado direcciones locales del sitio. [11] Sin embargo, la definición de lo que constituía un sitio seguía sin estar clara y la política de direccionamiento mal definida creó ambigüedades para el enrutamiento. Este tipo de dirección se abandonó y no debe usarse en sistemas nuevos. [12]
Las direcciones que comienzan con fe80:: , llamadas direcciones de enlace local , se asignan a interfaces para la comunicación en el enlace adjunto. Las direcciones son generadas automáticamente por el sistema operativo para cada interfaz de red. Esto proporciona comunicación instantánea y automática entre todos los hosts IPv6 en un enlace. Esta característica se utiliza en las capas inferiores de la administración de la red IPv6, como por ejemplo para el Protocolo de descubrimiento de vecinos .
Los prefijos de direcciones privadas y de enlace local no se pueden enrutar en la Internet pública.
Las direcciones IP se asignan a un host de forma dinámica cuando se unen a la red o de forma persistente mediante la configuración del hardware o software del host. La configuración persistente también se conoce como uso de una dirección IP estática . En cambio, cuando se asigna la dirección IP de una computadora cada vez que se reinicia, esto se conoce como uso de una dirección IP dinámica .
Las direcciones IP dinámicas se asignan por red mediante el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP). [13] DHCP es la tecnología más utilizada para asignar direcciones. Evita la carga administrativa de asignar direcciones estáticas específicas a cada dispositivo en una red. También permite que los dispositivos compartan el espacio de direcciones limitado en una red si solo algunos de ellos están en línea en un momento determinado. Normalmente, la configuración de IP dinámica está habilitada de forma predeterminada en los sistemas operativos de escritorio modernos.
La dirección asignada con DHCP está asociada a un contrato de arrendamiento y suele tener un periodo de caducidad. Si el host no renueva el contrato de arrendamiento antes de que expire, la dirección puede asignarse a otro dispositivo. Algunas implementaciones de DHCP intentan reasignar la misma dirección IP a un host, según su dirección MAC , cada vez que se une a la red. Un administrador de red puede configurar DHCP asignando direcciones IP específicas según la dirección MAC.
DHCP no es la única tecnología utilizada para asignar direcciones IP de forma dinámica. El protocolo Bootstrap es un protocolo similar y predecesor de DHCP. El acceso telefónico y algunas redes de banda ancha utilizan funciones de dirección dinámica del protocolo punto a punto .
Las computadoras y los equipos utilizados para la infraestructura de red, como enrutadores y servidores de correo, generalmente están configurados con direccionamiento estático.
En ausencia o falla de configuraciones de direcciones estáticas o dinámicas, un sistema operativo puede asignar una dirección de enlace local a un host mediante la configuración automática de direcciones sin estado.
Sticky es un término informal que se utiliza para describir una dirección IP asignada dinámicamente que rara vez cambia. Las direcciones IPv4, por ejemplo, generalmente se asignan con DHCP, y un servicio DHCP puede usar reglas que maximicen las posibilidades de asignar la misma dirección cada vez que un cliente solicita una asignación. En IPv6, una delegación de prefijo se puede manejar de manera similar, para que los cambios sean lo más raros posible. En una configuración típica de hogar o pequeña oficina, un único enrutador es el único dispositivo visible para un proveedor de servicios de Internet (ISP), y el ISP puede intentar proporcionar una configuración que sea lo más estable posible, es decir, fija . En la red local del hogar o la empresa, se puede diseñar un servidor DHCP local para proporcionar configuraciones IPv4 fijas, y el ISP puede proporcionar una delegación de prefijo IPv6 fija, dando a los clientes la opción de utilizar direcciones IPv6 fijas. Sticky no debe confundirse con estático ; Las configuraciones fijas no tienen garantía de estabilidad, mientras que las configuraciones estáticas se usan indefinidamente y solo se modifican deliberadamente.
El bloque de direcciones 169.254.0.0/16 está definido para el uso especial de direccionamiento de enlace local para redes IPv4 . [14] En IPv6, cada interfaz, ya sea que utilice direcciones estáticas o dinámicas, también recibe una dirección de enlace local automáticamente en el bloque fe80:: / 10 . [14] Estas direcciones solo son válidas en el enlace, como un segmento de red local o una conexión punto a punto, al que está conectado un host. Estas direcciones no son enrutables y, al igual que las direcciones privadas, no pueden ser el origen ni el destino de paquetes que atraviesan Internet.
Cuando se reservó el bloque de direcciones IPv4 de enlace local, no existían estándares para los mecanismos de configuración automática de direcciones. Para llenar el vacío, Microsoft desarrolló un protocolo llamado Direccionamiento IP privado automático (APIPA), cuya primera implementación pública apareció en Windows 98 . [15] APIPA se ha implementado en millones de máquinas y se convirtió en un estándar de facto en la industria. En mayo de 2005, el IETF definió un estándar formal para ello. [dieciséis]
Un conflicto de direcciones IP ocurre cuando dos dispositivos en la misma red física o inalámbrica local afirman tener la misma dirección IP. Una segunda asignación de una dirección generalmente detiene la funcionalidad IP de uno o ambos dispositivos. Muchos sistemas operativos modernos notifican al administrador sobre conflictos de direcciones IP. [17] [18] Cuando varias personas y sistemas asignan direcciones IP con diferentes métodos, cualquiera de ellos puede tener la culpa. [19] [20] [21] [22] [23] Si uno de los dispositivos involucrados en el conflicto es la puerta de enlace de acceso predeterminada más allá de la LAN para todos los dispositivos en la LAN, todos los dispositivos pueden verse afectados.
Las direcciones IP se clasifican en varias clases de características operativas: direccionamiento unicast, multicast, anycast y broadcast.
El concepto más común de dirección IP es el de unidifusión , disponible tanto en IPv4 como en IPv6. Normalmente se refiere a un único remitente o a un único receptor, y puede utilizarse tanto para enviar como para recibir. Por lo general, una dirección de unidifusión está asociada con un único dispositivo o host, pero un dispositivo o host puede tener más de una dirección de unidifusión. Enviar los mismos datos a múltiples direcciones de unidifusión requiere que el remitente envíe todos los datos muchas veces, una vez para cada destinatario.
La radiodifusión es una técnica de direccionamiento disponible en IPv4 para direccionar datos a todos los destinos posibles en una red en una operación de transmisión como una transmisión de todos los hosts . Todos los receptores capturan el paquete de red. La dirección 255.255.255.255 se utiliza para la transmisión en red. Además, una transmisión dirigida más limitada utiliza la dirección de host de todos unos con el prefijo de red. Por ejemplo, la dirección de destino utilizada para la transmisión dirigida a dispositivos en la red 192.0.2.0/24 es 192.0.2.255 . [24]
IPv6 no implementa el direccionamiento de difusión y lo reemplaza con multidifusión a la dirección de multidifusión de todos los nodos especialmente definida.
Una dirección de multidifusión está asociada a un grupo de receptores interesados. En IPv4, las direcciones 224.0.0.0 a 239.255.255.255 (las antiguas direcciones de Clase D ) se designan como direcciones de multidifusión. [25] IPv6 utiliza el bloque de direcciones con el prefijo ff00:: / 8 para multidifusión. En cualquier caso, el emisor envía un único datagrama desde su dirección unicast a la dirección del grupo multicast y los routers intermediarios se encargan de realizar copias y enviarlas a todos los receptores interesados (aquellos que se han unido al grupo multicast correspondiente).
Al igual que la transmisión y la multidifusión, anycast es una topología de enrutamiento de uno a muchos. Sin embargo, el flujo de datos no se transmite a todos los receptores, sólo al que el enrutador decide que está más cerca de la red. El direccionamiento Anycast es una característica incorporada de IPv6. [26] [27] En IPv4, el direccionamiento anycast se implementa con el protocolo Border Gateway utilizando la métrica de ruta más corta para elegir los destinos. Los métodos Anycast son útiles para el equilibrio de carga global y se usan comúnmente en sistemas DNS distribuidos.
Un anfitrión puede utilizar la geolocalización para deducir la posición geográfica de su par que se comunica. [28] [29]
Una dirección IP pública es una dirección IP de unidifusión enrutable globalmente, lo que significa que la dirección no es una dirección reservada para su uso en redes privadas , como las reservadas por RFC 1918, o los diversos formatos de dirección IPv6 de alcance local o de alcance local del sitio. por ejemplo, para direccionamiento de enlace local. Las direcciones IP públicas se pueden utilizar para la comunicación entre hosts en Internet global. En una situación doméstica, una dirección IP pública es la dirección IP asignada por el ISP a la red doméstica . En este caso, también es visible localmente iniciando sesión en la configuración del enrutador. [30]
La mayoría de las direcciones IP públicas cambian y con relativa frecuencia. Cualquier tipo de dirección IP que cambie se denomina dirección IP dinámica. En las redes domésticas, el ISP suele asignar una IP dinámica. Si un ISP le dio a una red doméstica una dirección que no cambia, es más probable que los clientes que alojan sitios web desde casa o los piratas informáticos que pueden probar la misma dirección IP una y otra vez abusen de ella hasta violar una red. [30]
Por consideraciones de seguridad y privacidad, los administradores de red a menudo desean restringir el tráfico público de Internet dentro de sus redes privadas. Las direcciones IP de origen y destino contenidas en los encabezados de cada paquete IP son un medio conveniente para discriminar el tráfico mediante el bloqueo de direcciones IP o adaptando selectivamente las respuestas a solicitudes externas a los servidores internos. Esto se logra con un software de firewall que se ejecuta en el enrutador de puerta de enlace de la red. Se podrá mantener una base de datos de direcciones IP de tráfico restringido y permitido en listas negras y listas blancas , respectivamente.
Pueden aparecer varios dispositivos clientecomparten una dirección IP, ya sea porque son parte de un entorno de servicio de alojamiento web compartido o porque un traductor de direcciones de red (NAT) IPv4 o un servidor proxy actúa como agente intermediario en nombre del cliente, en cuyo caso la dirección IP de origen real es enmascarado del servidor que recibe una solicitud. Una práctica común es tener una máscara NAT para muchos dispositivos en una red privada. Sólo las interfaces públicas de NAT deben tener una dirección enrutable a Internet. [31]
El dispositivo NAT asigna diferentes direcciones IP en la red privada a diferentes números de puerto TCP o UDP en la red pública. En las redes residenciales, las funciones NAT suelen implementarse en una puerta de enlace residencial . En este escenario, las computadoras conectadas al enrutador tienen direcciones IP privadas y el enrutador tiene una dirección pública en su interfaz externa para comunicarse en Internet. Las computadoras internas parecen compartir una dirección IP pública.
Los sistemas operativos de computadora proporcionan varias herramientas de diagnóstico para examinar las interfaces de red y la configuración de direcciones. Microsoft Windows proporciona las herramientas de interfaz de línea de comandos ipconfig y netsh y los usuarios de sistemas similares a Unix pueden usar las utilidades ifconfig , netstat , route , lanstat, fstat e iproute2 para realizar la tarea.
Una dirección IPv4 tiene el siguiente formato: x .
X .
X .
x donde x se denomina octeto y debe ser un valor decimal entre 0 y 255. Los octetos están separados por puntos.
Una dirección IPv4 debe contener tres puntos y cuatro octetos.
Los siguientes ejemplos son direcciones IPv4 válidas:
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2 .
3 .
4
01 .
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