¿Qué es IPv4?

IPv4 ha sido el esquema de direccionamiento estándar de Internet desde que se implementó la primera versión en ARPANET en 1983. El sucesor de IPv4, IPv6, se estandarizó en 2017, pero aún enfrenta una aceptación lenta, a pesar de que las versiones preliminares son públicas desde 1998. El cambio a IPv6 se considera urgente ya que se ha agotado el espacio de direcciones IPv4 disponible.

Diseño IPv4

IPv4 utiliza un espacio de direcciones de 32 bits que permite un total de 2 ^ 32 direcciones IP, es decir, 4,294,967,296 posibles direcciones únicas.

Las direcciones IPv4 se muestran típicamente en notación cuádruple con puntos, que consta de cuatro octetos binarios, en formato decimal, cada uno separado por un punto. Por ejemplo, 172.67.69.195 es 10101100.01000011.01000101.11000011 en binario. Debido a este diseño, cada octeto solo puede estar entre 0 y 255.

Agotamiento de la dirección IPv4

Al principio, la estructura de las redes en IPv4 se dividió en clases, principalmente A, B y C. Una red de clase A usó el primer octeto para definir la red, con todos los demás bits asignables a los hosts, esto permite 128 redes posibles, cada uno con más de 16 millones de hosts. Una red de clase B utilizó los dos primeros octetos como dirección de red y los dos últimos como direcciones de host, lo que permite más de 16 mil redes de más de 65 mil hosts. Finalmente, las redes de clase C utilizaron los primeros tres octetos para la dirección de red y el último octeto para las direcciones de host, lo que permite más de 2 millones de redes de hasta 256 hosts.

Originalmente, si una empresa requería direcciones IP, podía solicitar una red de clase C a un proveedor regional, si no necesitaban todo ese espacio, aún lo obtenían, si necesitaban más, se les daba una red de clase B. A algunas empresas incluso se les asignaron redes de clase A, incluidas Apple, Ford, el Servicio Postal de EE. UU., AT&T y Comcast. El Departamento de Defensa de EE. UU. Tiene asignadas 13 redes de clase A.

Con el tiempo, se determinó que tal enfoque conduciría rápidamente a que el esquema de direcciones se quedara sin direcciones para asignar. Se creó un nuevo procedimiento llamado CIDR, o enrutamiento entre dominios sin clases, que permitía asignar bloques de direcciones IP de tamaños arbitrarios. Esto evitó el eventual agotamiento del grupo de direcciones.

Otra herramienta para reducir el uso de direcciones IP fue especificar rangos de direcciones IP privadas que podrían usarse internamente pero no en Internet. Este enfoque permitió que todas las redes internas usaran los mismos esquemas de direccionamiento con solo un pequeño sacrificio en el espacio de direcciones utilizable. El rango de red privada más común es probablemente el que tiene en su red doméstica. Comienza desde 192.168.0.0 y va a 192.168.255.255.

Esta técnica significó que la puerta de enlace de Internet, como su enrutador doméstico, ahora es el único dispositivo en su red con una dirección IP pública. Su enrutador traduce todo el tráfico entrante y determina a qué host debe enviarse en su red a través de dos procesos llamados NAT y PAT. NAT es la traducción de direcciones de red y PAT es la traducción de direcciones de puertos, combinados que los utiliza el enrutador para permitir que sus dispositivos abran servicios a Internet sin tener directamente una dirección IP pública.

A pesar de todos los esfuerzos posibles para evitar el agotamiento de las direcciones IPv4, todos los registradores regionales han agotado su suministro de direcciones IPv4 no asignadas, y la última dirección no asignada se asignó el 25 de noviembre de 2019. Se han asignado las 4,294,967,296 direcciones IP. Los registradores regionales solo pueden reasignar las direcciones IP que se les devuelven. El cambio a IPv6 ahora es fundamental para garantizar que todos los dispositivos que necesitan una dirección puedan obtener una. IPv6 utiliza un esquema de direccionamiento mucho más extenso, que proporciona un suministro esencialmente inagotable de direcciones IP.