IT Explained:

Dirección IP




¿Qué es una
dirección IP?

 

Una dirección IP (protocolo de internet, por sus siglas en inglés) es una representación numérica que identifica una interfaz concreta de manera única en la red.

 

 

Las direcciones IPv4 tienen una longitud de 32 bits, que permite un máximo de 4 294 967 296 (232) direcciones únicas. Las direcciones IPv6 son de 128 bits, lo que permite 3,4 x 1038 (2128) direcciones únicas.

No obstante, el conjunto total de direcciones utilizables en ambas versiones es menor a causa de una serie de direcciones reservadas y otros aspectos a considerar.

Las direcciones IP son números binarios, pero, generalmente, se expresan en forma decimal (IPv4) o hexadecimal (IPv6) para facilitar su lectura y uso por parte de los humanos.


Como ya hemos dicho, IP significa «protocolo de internet» y describe un conjunto de estándares y requisitos para crear y transmitir paquetes de datos (o datagramas) entre las redes. El protocolo de internet (IP) es parte de la capa de internet del conjunto de protocolos de internet. En el modelo OSI, la IP se consideraría parte de la capa de red. Tradicionalmente, IP se usa junto con un protocolo de nivel superior, de los cuales el más frecuente es TCP. El estándar IP está regido por la especificación RFC 791.

El protocolo de internet (IP)


Cómo funciona IP

Se ha diseñado el protocolo IP para funcionar en una red dinámica, lo que significa que IP debe operar sin un directorio o monitor central y que no puede depender de la existencia de enlaces o nodos específicos. IP es un protocolo sin conexión orientado a datagramas, por lo tanto, cada paquete debe contener un encabezado con la dirección IP de origen, la de destino y otros datos para poder entregarlo con éxito.

Todos estos factores hacen de IP un protocolo no fiable, que consigue entregar los datos con el mejor esfuerzo. La parte de corrección de errores se realiza en otros protocolos de nivel superior, como TCP, que es un protocolo orientado a la conexión, y UDP, que es uno sin conexión.

La mayoría del tráfico de internet es TCP/IP.

IPv4 Subnets

Versiones de IP

Actualmente hay dos versiones de IP en uso: IPv4 e IPv6. El protocolo IPv4 original todavía se usa en internet y en muchas redes corporativas. Sin embargo, el protocolo IPv4 solo permite 232 direcciones que, aunque puedan parecer muchas, no lo son si tenemos en cuenta la forma de asignarlas, así como el gran número de solicitudes de las mismas. A causa de todo ello, podríamos encontrarnos con que no habría suficientes direcciones únicas para todos los dispositivos conectados a internet.

El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (Internet Engineering Task Force o IETF, por sus siglas en inglés) desarrolló el protocolo IPv6, que se formalizó en 1998. Esta actualización incrementó sustancialmente el espacio de direcciones disponible y permite asignar hasta 2128. Además, se incluyeron cambios para mejorar la eficiencia de los encabezados de paquetes IP, así como mejoras en el enrutamiento y la seguridad.

 

Direcciones IPv4


Las direcciones IPv4 son básicamente números binarios de 32 bits que consisten en las dos subdirecciones (identificadores) mencionadas anteriormente que identifican la red y el host a la red, respectivamente, con un límite imaginario que los separa. Una dirección IP, como tal, generalmente se muestra como 4 octetos de números, del 0 al 255, representados en forma decimal en lugar de binaria.

Por ejemplo, la dirección 168.212.226.204 representa el número binario de 32 bits 10101000.11010100.11100010.11001100.

El número binario es importante, porque es lo que determinará a qué clase de red pertenece una dirección IP.

Una dirección IPv4 se expresa típicamente en notación decimal con puntos, representando cada ocho bits (octetos) mediante un número del 1 al 255, separando cada octeto por un punto. Un ejemplo de dirección IPv4 sería así:

 

192.168.17.43

 

Las direcciones IPv4 están compuestas de dos partes. Los primeros números de la dirección indican la red, mientras que los últimos especifican el host concreto. La máscara de subred es lo que indica qué parte de una dirección es la de la red y qué parte se refiere al host específico.

Un paquete con una dirección de destino que no se encuentre en la misma red que la dirección de origen se reenviará o enrutará a la red apropiada. Una vez que se encuentre en la red correcta, la parte del host de la dirección determinará a qué interfaz se entrega el paquete.

Máscaras de subred

Cada dirección IP identifica una red y una interfaz única en la misma. También se puede escribir la máscara de subred en notación decimal, con puntos, y determina dónde termina la parte de la red y dónde comienza la parte del host de la dirección IP.

Cuando se expresa en binario, cualquier bit puesto a uno significa que el correspondiente bit en la dirección IP es parte de la dirección de red. Los bits puestos a cero indican los bits correspondientes a parte de la dirección del host en la dirección IP.

Los bits que marcan la máscara de subred deben ser unos consecutivos. La mayoría de las máscaras de subred comienzan con 255. y continúan hasta que finaliza la máscara de red. Por ejemplo, una máscara de subred de clase C sería 255.255.255.0.

Clases de direcciones IP

 

Class Leading
bits
Size of network
number
bit field
Size of rest
bit field
Number
of networks
Addresses
per network
Total addresses
in class
Start address End address
Class A     0     8     24     128 (27)     16,777,216 (224)     2,147,483,648 (231) 0.0.0.0 127.255.255.255
Class B     10     16     16     16,384 (214)     65,536 (216)     1,073,741,824 (230) 128.0.0.0 191.255.255.255
Class C     110     24     8     2,097,152 (221)     256 (28)     536,870,912 (229) 192.0.0.0 223.255.255.255
Class D (multicast)     1110     not defined     not defined     not defined     not defined     268,435,456 (228) 224.0.0.0 239.255.255.255
Class E (reserved)     1111     not defined     not defined     not defined     not defined     268,435,456 (228) 240.0.0.0 255.255.255.255

 


Antes de que las máscaras de subred de longitud variable permitieran definir redes de cualquier tamaño, el espacio de direcciones IPv4 se dividía en cinco clases.


Clase A 

En una red de clase A, los primeros ocho bits de la dirección, o el primer punto decimal, son la parte de la red, y la parte restante es la del host. Hay 128 redes de clase A posibles.

0.0.0.0 a 127.0.0.0

 

Sin embargo, cualquier dirección que comience con «127.» se denomina dirección de loopback, es decir, que apunta al propio host.

Ejemplo para una dirección IP de clase A:

2.134.213.2


Clase B

En una red de clase B, los primeros 16 bits de la dirección son la parte de la red. Todas las redes de clase B tienen el primer bit a 1 y el segundo bit a 0. Si dividimos la dirección en octetos, nos queda que las direcciones 128.0.0.0 a 191.255.0.0 corresponden a redes de clase B. Hay 16 384 redes de clase B posibles.

Ejemplo para una dirección IP de clase B:

135.58.24.17


Clase C

En una red de clase C, los dos primeros bits están puestos a 1 y el tercero a 0. Eso hace que los primeros 24 bits de la dirección sean la parte de la red, y el resto, la del host. Las direcciones de red de clase C van desde 192.0.0.0 a 223.255.255.0. Hay más de 2 millones de redes de clase C posibles.

Ejemplo para una dirección IP de clase C:

192.168.178.1

 

Clase D

Las direcciones de clase D se utilizan para aplicaciones de multidifusión. A diferencia de las clases anteriores, la Clase D no se utiliza para operaciones de red “comunes”. Las direcciones de clase D tienen los primeros tres bits a “1” y el cuarto bit establecido a “0”. Las direcciones de clase D son direcciones de red de 32 bits, lo que significa que todos los valores que podemos encontrar en el rango 224.0.0.0 - 239.255.255.255 se utilizan para identificar grupos de multidifusión de forma única. No hay direcciones de host dentro del espacio de direcciones de clase D, puesto que todos los hosts dentro de un grupo comparten la dirección IP del grupo a la hora de recibir datagramas.

Ejemplo para una dirección IP de clase D:

227.21.6.173


Clase E

Las redes de clase E se definen marcando los primeros cuatro bits de la dirección de red a 1, lo que genera las direcciones que van desde 240.0.0.0 a 255.255.255.255. A pesar de que esta clase está reservada, nunca se definió su uso, por lo que la mayoría de las implementaciones de red descartan estas direcciones como ilegales o indefinidas, a excepción, claro está, de 255.255.255.255, que se utiliza como una dirección de difusión (broadcast).

Ejemplo para una dirección IP de clase D:

243.164.89.28

 

Resumen: clases de direcciones IP y representaciones de bits

Clase A
  0.  0.  0.  0 = 00000000.00000000.00000000.00000000
127.255.255.255 = 01111111.11111111.11111111.11111111
                  0nnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Clase B
128.  0.  0.  0 = 10000000.00000000.00000000.00000000
191.255.255.255 = 10111111.11111111.11111111.11111111
                  10nnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Clase C
192.  0.  0.  0 = 11000000.00000000.00000000.00000000
223.255.255.255 = 11011111.11111111.11111111.11111111
                  110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH

Clase D
224.  0.  0.  0 = 11100000.00000000.00000000.00000000
239.255.255.255 = 11101111.11111111.11111111.11111111
                  1110XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX

Clase E
240.  0.  0.  0 = 11110000.00000000.00000000.00000000
255.255.255.255 = 11111111.11111111.11111111.11111111
                  1111XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX

Direcciones privadas

Dentro del espacio de direcciones hay ciertas redes reservadas para redes privadas. Eso significa que los paquetes de dichas redes no se enrutan a través de la internet pública; de este modo, tenemos una forma perfecta para que las redes privadas usen direcciones IP internas que no interfieran con otras redes. Las redes privadas son:

10.0.0.1 - 10.255.255.255

172.16.0.0 - 172.32.255.255

192.168.0.0 - 192.168.255.255

 

Direcciones especiales

Ciertas direcciones IPv4 se reservan para usos específicos:

127.0.0.0 Dirección de loopback (la propia interfaz del host)
224.0.0.0 IP multicast
255.255.255.255 Difusión (broadcast; se envía a todas las interfaces en la red)

 

Agotamiento de direcciones IPv4

Las especificaciones originales de IPv4 se diseñaron para la red DARPA que, finalmente, acabaría convirtiéndose en lo que hoy es internet. Originalmente se trataba de una red de pruebas, por lo que nadie contempló cuántas direcciones podrían ser necesarias en el futuro. En aquel momento, se consideró que un total de 232 direcciones (4300 millones) sería más que suficiente; no obstante, conforme pasó el tiempo, se hizo evidente que el espacio de direcciones IPv4, tal y como estaba implementado, no sería lo suficientemente grande para una internet mundial con numerosos dispositivos conectados por persona. Los últimos bloques de direcciones de nivel superior se asignaron en 2011. 

 

IPv4 Subnets

Direcciones IPv6

Parece que uno de los males endémicos de la tecnología es el típico problema en que la limitación de una especificación parece más que suficiente en un momento dado, pero, posteriormente, se vuelve demasiado pequeña y restrictiva. Pues eso mismo pasó con las direcciones IPv4, motivo por el cual los diseñadores de IPv6 crearon un enorme espacio de direcciones para su nueva especificación. El tamaño de la dirección aumentó de 32 bits en IPv4 a 128 bits en IPv6.

Con IPv6 tenemos un límite teórico de 3,4 x 1038 direcciones, que equivale a más de 340 sextillones, lo que nos permitiría disponer de direcciones suficientes como para asignar una a cada átomo de la superficie de la Tierra.

Las direcciones IPv6 están representadas por ocho conjuntos de cuatro dígitos hexadecimales, y cada conjunto de números está separado por dos puntos. Un ejemplo de dirección IPv6 sería así:

2DAB:FFFF:0000:3EAE:01AA:00FF:DD72:2C4A

Abreviatura de direcciones IPv6

Puesto que las direcciones IPv6 son tan largas, existen algunas convenciones para permitir su abreviatura. Primero, se pueden eliminar los ceros iniciales de cualquier grupo de números. Por ejemplo, :0033: se puede escribir como :33:.

Segundo, cualquier sección consecutiva de ceros se puede representar con un par de dos puntos, aunque esto solo puede hacerse una vez en cada dirección. Sabiendo que la dirección completa consta de 8 secciones, podemos determinar fácilmente el número de secciones eliminadas con esta abreviatura. Por ejemplo, 2DAB::DD72:2C4A debería tener cinco secciones de ceros en el lugar de los dos puntos dobles:

(2DAB:0000:0000:0000:0000:0000:DD72:2C4A)



La dirección de loopback, que es:

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001


se puede abreviar como ::1.

Direcciones IPv6 privadas

Al igual que en IPv4, ciertos bloques de direcciones están reservados para redes privadas. Estas direcciones no se enrutan a través de la internet pública. En IPv6, las direcciones privadas se denominan direcciones locales únicas (ULA). Por defecto, las direcciones que parten del bloque FC00:: /7 bloque se ignoran y no se enrutan.

Resolución de nombres


Tanto en IPv4 como en IPv6, recordar la dirección IP de todos los dispositivos es prácticamente imposible, excepto en las redes más pequeñas. La resolución de nombres proporciona una forma de buscar una dirección IP a partir de un nombre más fácil de usar. 

En internet, la resolución de nombres la gestiona el sistema de nombres de dominio (DNS). Con DNS, se puede usar un nombre en el formato host.dominio en lugar de la dirección IP de destino. Cuando se inicia la conexión, el host de origen solicitará la dirección IP del host de destino a un servidor DNS. El servidor DNS responderá con la dirección IP del destino, y esta dirección IP es la que se utilizará para todas las comunicaciones enviadas a ese nombre.

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