Antes de empezar a publicar entradas sobre Redes creo que es necesario hacer una pequeña introducción, como especie de prólogo, sobre qué es una dirección IP. Bien es cierto que casi todos los temarios existentes sobre la materia, prefieren ahondar cuando los conocimientos son más extensos, pero a mi entender, es mucho más sencillo y entretenido ver las direcciones IP al principio de cualquier conocimiento sobre redes. De esta manera, cuando se mencione en entradas venideras -aunque sea de pasada-, ya llevaremos esa parte bien aprendida y distinguida.
¿Qué es una dirección IP?
Una dirección IP es un número que identifica, de forma lógica y jerárquica, a un dispositivo dentro de una red que utilice el protocolo de internet.
Dicho número no debe confundirse con la dirección MAC, que es un identificativo de 48 bits usado para identificar de forma única la tarjeta de red.
Su formato depende de la longitud de la misma, ya que puede ser de 32 bits (IPv4) o de 128 bits (IPv6).
Direcciones IPv4
Una dirección IPv4 es un número de 32 bits expresado mediante notación decimal, dividido en cuatro campos de 8 bits separados por puntos. Cada uno de estos campos de 8 bits representa un byte, cuyo valor está comprendido entre 0 y 255.
Para su representación, se sigue la notación V.X.Y.Z. Por ejemplo, una dirección IPv4 válida sería 192.168.1.118.
Permiten un máximo de 4.294.967.296 (es decir, 2^32) direcciones únicas.
Direcciones IPv6
Estas direcciones tienen un tamaño de 128 bits, están compuestas por ocho campos de 16 bits cada uno y se expresan mediante notación hexadecimal, en grupos de hasta cuatro caracteres (que van de 0 a 9 y de A a F), separados entre ellos por dos puntos (:). Estas direcciones se asignan a interfaces en lugar de nodos, teniendo en cuenta que un nodo puede tener más de una interfaz. Además, se puede asignar más de una dirección IPv6 a una interfaz.
Un ejemplo de este tipo de direcciones sería 001:0123:0004:00ab:0cde:3403:0001:0063.
Cabe destacar que la mayoría de direcciones IPv6 no alcanzan su tamaño máximo de 128 bits, por lo que puede haber campos rellenos de ceros o que solo contienen ceros. Por esto, esta arquitectura permite utilizar la notación de dos puntos consecutivos (::). Por ejemplo, la dirección IPv6 2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b se puede abreviar en 2001:db8:3c4d:15::1a2f:1a2b.
Estas direcciones permiten un total de 3,4 x 1038 (2^128) direcciones únicas.
Aún así, dada la complejidad de esta arquitectura, la dejaremos para explicaciones futuras, centrándonos en esta entrada en las direcciones IPv4.
¿Qué es la máscara de red?
Fíjate en la imagen que he puesto al principio de la publicación (Anatomía de una dirección IP). ¿Ves que hay 4 octetos, separados por puntos, seguidos por una barra y el 24? Bien. Ese /24 indica cuál es la máscara de red, expresado en notación CIDR (Classless Inter-Domain Routing) o con longitud del prefijo.
La función de la máscara de red es indicar que parte de la dirección IP corresponde a la porción de red y cual de ella a la porción de hosts o, dicho de otra forma, las direcciones que se pueden asignar a los dispositivos conectados.
De esta forma, vamos a poder diferenciar dos tipos de máscaras de red:
- Por defecto – Aquellas que se asignan automáticamente según la clase de dirección IP (solo del grupo A, B y C). Encontramos que:
- Direcciones IP de clase A – Su máscara de red es /8. Es decir, se utiliza el primer octeto para identificar la red.
- Direcciones IP de clase B – Su máscara de red es /16. Es decir, se utilizan los dos primeros octetos para red.
- Direcciones IP de clase C – Su máscara de red /24. Es decir, se utilizan los tres primeros octetos para red.
- Personalizada – Nos permiten una mayor flexibilidad y control, ya que podremos ajustarla según las necesidades de la red. Son recomendadas para trabajar con subredes.
Entonces, conociendo esta teoría, podemos comprender el siguiente ejemplo. Imagina que tenemos la siguiente dirección IP: 192.168.1.0, cuya máscara de red es /24. Bien, estamos en calidad de afirmar que:
- Es una dirección IP privada de clase C (cuya explicación vemos un poco más abajo). Traducida a binario, sería correspondiente a 11000000.10101000.00000001.00000000.
- Dado que es /24, tan solo el último octeto (0) podrá ser asignado a dispositivos.
- La primera dirección disponible para asignar a un dispositivo es la 192.168.1.1. O, lo que sería lo mismo en binario, 11000000.10101000.00000001.00000001.
- La última dirección disponible para un dispositivo es la 192.168.1.254. O, lo que sería lo mismo en binario, 11000000.10101000.00000001.11111110.
- La dirección de broadcast es la 192.168.1.255.
Clasificación de las direcciones IP
Además de clasificarlas según su protocolo, como hemos hecho anteriormente al explicar las direcciones IPv4 e IPv6, podemos clasificarlas según la finalidad, su tipo o según su clase.
Según su finalidad
Las direcciones IPv4 pueden ser estáticas (nunca cambian) o dinámicas (cambian temporalmente).
- Direcciones estáticas o fijas. Están asignadas de manera manual, es decir, mediante reglas o especificaciones concretas. Estas direcciones se usan para servicios que siempre deben accederse de la misma forma, como servidores (web, app, etc). También puedes contratarla para tu conexión casera a cambio de un precio establecido por tu ISP (proveedor de servicios, como Telefónica o Vodafone).
- Direcciones dinámicas. Suelen asignarse mediante servidores DHCP, los cuales se encargan de relacionar direcciones IP con dispositivos solicitantes durante un período de tiempo previamente definido. Explicaremos estos servidores más adelante.
Según su tipo
En esta clasificación, agrupamos a las direcciones IP como públicas o privadas.
- Direcciones públicas. Están asignadas a dispositivos accesibles directamente para todo el mundo, siempre que sus reglas de acceso lo permitan. Son únicas a nivel mundial, lo cual explica el porqué las direcciones IPv4 están llegando a su fin y es necesaria la migración a IPv6.
- Direcciones privadas. Están reservadas para uso interno en redes privadas, por lo que no son accesibles desde internet. Estas direcciones se usan tanto en redes domésticas como corporativas y se reparten por todo el globo terráqueo. Por entender bien el concepto: son todas las direcciones que hay desde un router hacia dentro de su propia red. Ampliamos la información un poco más abajo.
Según su clase
En las primeras etapas del desarrollo del Protocolo de Internet, los administradores dividían las direcciones con los ocho primeros bits para designar la red y el resto (24 bits) para identificar a los hosts.
Pronto se descubrió que este método era inadecuado, ya que pronto se quedarían sin direcciones asignables. Por ello, en 1981, el direccionamiento fue revisado y se introdujo la arquitectura por clases (Classfull Network Architecture).
En esta arquitectura, hay tres clases de direcciones que se pueden asignar a cualquier demandante, así como otras dos clases reservadas. Dichas clases vienen dadas por el nº de bits que forman la parte de red y el valor decimal binario del primer byte de dicha dirección.
Clase A
En estas direcciones, se asigna el primer octeto de bits (AAA.X.X.X) para identificar la red, reservando los otros tres octetos para asignárselos a los hosts. Esto es, podemos tener 128 redes con 16.777.214 hosts en cada una.
El rango de direcciones de clase A comprende desde la 1.0.0.0 hasta la 126.255.255.255.
Clase B
Tienen reservados los dos primeros octetos para la red a la que pertenecen (BBB.BBB.X.X), dejando así los dos restantes para hosts. Podremos disponer de 16.384 redes con 65.534 hosts en cada una.
El rango de direcciones van desde la 128.0.0.0 hasta la 191.255.255.255.
Clase C
Esta clase tiene los tres primeros octetos para identificar la red a la que pertenecen (CCC.CCC.CCC.X) mientras que el último es para los hosts. Aquí vamos a disponer de 2.097.152 redes con 254 hosts cada una.
Sus direcciones van desde la 192.0.0.0 hasta la 223.255.255.255.
Clase D
Se conocen como direcciones MULTICAST, ya que no se designan a un solo host, sino a todo un grupo de ellos.
Su rango se establece desde la 224.0.0.0 hasta la 239.255.255.255.
Clase E
Están reservadas para fines especiales, como investigación.
El rango establece direcciones desde la 240.0.0.0 hasta la 255.255.255.255.
Direcciones privadas y especiales
En cada una de las clases mencionadas existe un rango de direcciones que no están asignadas y se denominan privadas. Estas pueden ser usadas por los dispositivos que usan la traducción de direcciones de red (NAT) para conectarse a redes públicas o por los dispositivos que no se conectan a Internet directamente. En total hay tres rangos reservados no superpuestos para redes privadas.
En una misma red no pueden existir dos direcciones iguales, pero sí se pueden repetir en dos redes privadas que no tengan conexión directa entre sí o que se conecten a través de un tercero que haga NAT. Los rangos de direcciones privadas son:
- Clase A – De la 10.0.0.0 a la 10.255.255.255 (16.777.216 direcciones en total).
- Clase B – De la 172.16.0.0 a la 172.31.255.255 (1.048.576 direcciones en total).
- Clase C – De la 192.168.0.0 a la 192.168.255.255 (65.536 direcciones en total).
Además, existen una serie de redes especiales usadas con un fin dentro de una comunicación en una red. A saber:
- Ruta default – Se usa para la identificación local. Desde la 0.0.0.0 hasta la 0.255.255.255.
- Loopback – Designadas para el propio host. Desde la 127.0.0.1 hasta la 127.255.255.255.
- Link-local – Estas direcciones pueden ser asignadas por el propio Sistema Operativo al host local en entornos donde no se dispone de una configuración IP. Desde la 169.254.0.0 hasta la 169.254.255.255.
- Test-net – Destinadas para la enseñanza y el aprendizaje. Desde la 192.0.2.0 hasta la 192.0.2.255.
Por último, debemos conocer que en cada rango de red siempre existen dos direcciones que nunca pueden ser asignadas a un host, dado que se usan para administración y difusión. Estas redes son:
- La que tiene todos los bits de host a 0. Identifican a la red o subred a la que pertenecen, es decir, es la dirección de la propia red.
- La que tiene todos los bits de host a 1. Se usan para mandar un mensaje a todos los hosts de una misma red. Esto se conoce como dirección de broadcast.
Conclusión
Llegamos así al final de esta entrada donde te he intentado explicar, de la manera más sencilla posible, qué es una dirección IP.
Recuerda los aspectos esenciales: es un número de 4 octetos (en su versión IPv4) que identifica, de manera inequívoca a un dispositivo dentro de una red. Además, su máscara de red te va a indicar que porción de dicha dirección pertenece a la identificación de red y cual a la identificación de hosts. Y que podemos agruparlas o clasificarlas según finalidad, su tipo o su clase.
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