Introducción a IP versión 4.

Autor: Joel Barrios Dueñas
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Introducción.

IPv4 es la versión 4 del Protocolo de Internet (IP o Inernet Protocol) y constituye la primera versión de IP que es implementada de forma extensiva. IPv4 es el principal protocolo utilizado en el Nivel de Red del Modelo TCP/IP para Internet. Fue descrito inicial mente en el RFC 791 elaborado por la Fuerza de Trabajo en Ingeniería de Internet (IETF o Internet Engineering Task Force) en Septiembre de 1981, documento que dejó obsoleto al RFC 760 de Enero de 1980.

IPv4 es un protocolo orientado hacia datos que se utiliza para comunicación entre redes a través de interrupciones (switches) de paquetes (por ejemplo a través de Ethernet). Tiene las siguientes características:

Todos los problemas mencionados se resuelven en el nivel superior en el modelo TCP/IP, por ejemplo, a través de TCP o UDP.

El propósito principal de IP es proveer una dirección única a cada sistema para asegurar que una computadora en Internet pueda identificar a otra.

Direcciones.

IPv4 utiliza direcciones de 32 bits (4 bytes) que limita el número de direcciones posibles a utilizar a 4,294,967,295 direcciones únicas. Sin embargo, muchas de estas están reservadas para propósitos especiales como redes privadas, Multidifusión (Multicast), etc. Debido a esto se reduce el número de direcciones IP que realmente se pueden utilizar, es esto mismo lo que ha impulsado la creación de IPv6 (actualmente en desarrollo) como reemplazo eventual dentro de algunos años para IPv4.

Representación de las direcciones.

Cuando se escribe una dirección IPv4 en cadenas, la notación más común es la decimal con puntos. Hay otras notaciones basadas sobre los valores de los octetos de la dirección IP.

Utilizando como ejemplo: www.alcancelibre.org que tiene como dirección IP 201.161.1.226 en la notación decimal con puntos:

Notación Valor Conversión desde decimal con puntos
Decimal con puntos 201.161.1.226 -
Hexadecimal con puntos 0xC9.0xA1.0x01.0xE2 Cada octeto de la dirección es convertido individualmente a hexadecimal.
Octal con puntos 0311.0241.0001.0342 Cada octeto es convertido individualmente a octal.
Binario con puntos 11001001.10100001.00000001.11100010 Cada octeto es convertido individualmente a binario
Hexadecimal 0xC9A101E2 Concatenación de los octetos de hexadecimal con puntos.
Decimal 3382772194 La forma hexadecimal convertida a decimal.
Octal 31150200742 La forma hexadecimal convertida a octal.
Binario 11001001101000010000000111100010 La forma hexadecimal convertida a binario.

Teóricamente, todos estos formatos mencionados deberían ser reconocidos por los navegadores (sin combinar). Además, en las formas con puntos, cada octeto puede ser representado en combinación de diferentes bases. Ejemplo: 201.0241.0x01.226.

Asignación

Desde 1993 rige el esquema CIDR (Classless Inter-Domain Routing o Encaminamiento Inter-Dominios sin Clases) cuya principal ventaja es permitir la subdivisión de redes y permite las entidades sub-asignar direcciones IP, como haría un ISP con un cliente.

El principio fundamental del encaminamiento (routing) es que la dirección codifica información acerca de localización de un dispositivo dentro de una red. Esto implica que una dirección asignada a una parte de una red no funcionará en otra parte de la red. Existe una estructura jerárquica que se encarga de la asignación de direcciones de Internet alrededor del mundo. Esta estructura fue creada para el CIDR y hasta 1998 fue supervisada por la IANA (Internet Assigned Numbers Authority o Agencia de Asignación de Números Internet) y sus RIR (Regional Internet Registries o Registros Regionales de Internet). Desde el 18 de Septiembre de 1998 la supervisión está a cargo de la ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers o Corporación de Internet para los Nombres y Números Asignados). Cada RIR mantiene una base de datos WHOIS disponible al publico y que permite hacer búsquedas que proveen información acerca de las asignaciones de direcciones IP. La información obtenida a partir de estas búsquedas juega un papel central en numerosas herramientas las cuales se utilizan para localizar direcciones IP geográficamente.

Bloques reservados.

Bloques de direcciones reservadas
Bloque de direcciones CIDR Descripción Referencia
0.0.0.0/8 Red actual (solo válido como dirección de origen) RFC 1700
10.0.0.0/8 Red Privada RFC 1918
100.64.0.0/10 Espacio de direcciones compartidas RFC 1918
127.0.0.0/8 Anfitrión local (localhost) RFC 1700
169.254.0.0/16 Red Privada (Zeroconf) RFC 3927
172.16.0.0/12 Red Privada RFC 1918
192.0.0.0/24 Asignaciones de protocolo de la IETF RFC 6890
192.0.2.0/24 Red de pruebas 1 RFC 3330
192.88.99.0/24 Retransmisión desde IPv6 hacia IPv4 RFC 3068
192.168.0.0/16 Red Privada RFC 1918
198.18.0.0/15 Pruebas de desempeño de red RFC 2544
198.51.100.0/24 Red de pruebas 2 RFC 2544
203.0.113.0/24 Red de pruebas 3 RFC 3330
224.0.0.0/4 Multidifusión (Multicast, antes red Clase D) RFC 3171
240.0.0.0/4 Reservado (Antes red Clase E) RFC 1700
255.255.255.255 Difusiones (Broadcast) RFC 919

Redes privadas.

De los más de cuatro mil millones de direcciones permitidas por IPv4, tres rangos están especialmente reservados para utilizarse solamente en redes privadas. Estos rangos no tienen encaminamiento fuera de una red privada y las máquinas dentro de estas redes privadas no pueden comunicarse directamente con las redes públicas. Pueden, sin embargo, comunicarse hacia redes públicas a través de la Traducción de Direcciones de Red o NAT (Network Address Translation).

Bloques reservados para redes privadas
Nombre Rango de direcciones IP Numero de direcciones IP Tipo de clase Bloque CIDR mayor
Bloque de 24bits 10.0.0.0 – 10.255.255.255 16,777,215 Única clase A 10.0.0.0/8
Bloque de 20bits 172.16.0.0 – 172.31.255.255 1,048,576 16 clases B contiguas 172.16.0.0/12
Bloque de 16bits 192.168.0.0 – 192.168.255.255 65,535 256 clases C contiguas 192.168.0.0/16

Anfitrión local (Localhost)

Además de las redes privadas, el rango 127.0.0.0 – 127.255.255.255 o 127.0.0.0/8 en la notación CIDR, está reservado para la comunicación del anfitrión local (localhost). Ninguna dirección de este rango deberá aparecer en una red, sea pública o privada y cualquier paquete enviado hacia cualquier dirección de este rango deberá regresar como un paquete entrante hacia la misma máquina.

Referencia de sub-redes de IP versión 4.

Algunos segmentos del espacio de direcciones de IP, disponibles para la versión 4, se especifican y asignan a través de documentos RFC (Request For Comments o Solicitud De Comentarios), que son conjuntos de notas técnicas y de organización que se elaboran desde 1969 donde se describen los estándares o recomendaciones de Internet, antes ARPANET. Ejemplos de esto son los usos del Retorno del sistema (loopback, RFC 1643), las redes privadas (RFC 1918) y Zeroconf (RFC 3927) que no están bajo el control de los RIR (Regional Internet Registries o Registros Regionales de Internet).

La máscara de sub-red es utilizada para separar los bits de un identificados de una red a partir de los bits del identificados del anfitrión. Se escribe utilizando el mismo tipo de notación para escribir direcciones IP.

CIDR Máscara de sub-red Anfitriones Nombre de la clase Uso típico
/8 255.0.0.0 16777216 Clase A Bloque más grande definido por la IANA
/9 255.128.0.0 8388608    
/10 255.192.0.0 4194304    
/11 255.224.0.0 2097152    
/12 255.240.0.0 1048576    
/13 255.248.0.0 524288    
/14 255.252.0.0 262144    
/15 255.254.0.0 131072    
/16 255.255.0.0 65536 Clase B  
/17 255.255.128.0 32768   ISP / negocios grandes
/18 255.255.192.0 16384   ISP / negocios grandes
/19 255.255.224.0 8192   ISP / negocios grandes
/20 255.255.240.0 4096   ISP pequeños / negocios grandes
/21 255.255.248.0 2048   ISP pequeños / negocios grandes
/22 255.255.252.0 1024    
/23 255.255.254.0 512    
/24 255.255.255.0 256 Clase C LAN grande
/25 255.255.255.128 128   LAN grande
/26 255.255.255.192 64   LAN pequeña
/27 255.255.255.224 32   LAN pequeña
/28 255.255.255.240 16   LAN pequeña
/29 255.255.255.248 8    
/30 255.255.255.252 4   Redes de unión (enlaces punto a punto)
/31 255.255.255.254 2   Red no utilizable, sugerida para enlaces punto a punto (RFC 3021)
/32 255.255.255.255 1   Ruta del anfitrión

Referencias.