Direcciones IPv4 e IPv6
INDICE
Protocolo IP
Antes de explorar las direcciones IPv4 e IPv6, es esencial comprender qué es el Protocolo de Internet (IP, por sus siglas en inglés). Este protocolo de comunicación se clasifica funcionalmente en la capa de red del modelo internacional OSI, que es responsable del enrutamiento y la dirección de datos en una red.
El protocolo IP se encarga de enrutar y direccionar los datos enviados y recibidos a través de internet. Los datos se encapsulan en bloques conocidos como paquetes o datagramas, que se componen de un encabezado (header) y una carga útil (payload). El encabezado incluye información importante como las direcciones IP de origen y destino, el tiempo de vida (TTL), y el protocolo de transporte utilizado (TCP, UDP, etc.). Esta información permite que los paquetes sean dirigidos correctamente a su destino final.
También maneja la fragmentación y el reensamblado de paquetes. por ejemplo si un paquete es demasiado grande para ser transmitido a través de una red, este lo fragmenta en partes mas pequeñas para que sean reensambladas en el destino. Aunque IP es un protocolo sin conexión (no garantiza la entrega de paquetes ni su orden), trabaja junto con otros protocolos como TCP para asegurar la fiabilidad de la comunicación.
¿Qué es IPv4?
Protocolo de internet versión 4 (IPv4) es la cuarta versión del protocolo de internet(IP). Fue creada en el año 1983 e implementada en ARPANET. IPv4 es una dirección de 32 bits utilizada para identificar de manera única un dispositivo en una red. Su formato se representa de manera decimal, formada por cuatro octetos(bytes) separados por puntos. Cada octeto puede tener un valor entre 0 y 255. Por ejemplo, una dirección IPv4 típica se puede ver así: 192.168.1.1.
Estructura de IPv4
- Parte de red: La parte de red de una dirección IPv4 identifica la red específica a la que pertenece un dispositivo. Esto permite que los routers y otros dispositivos de red determinen la ruta que los paquetes de datos deben tomar para llegar a la red correcta. La longitud de la parte de red puede variar según la clase de la dirección IPv4 o la máscara de subred aplicada.
- Parte de host: La parte de host de una dirección IPv4 identifica un dispositivo específico dentro de una red. Cada dispositivo en la misma red debe tener una dirección de host única para asegurar que los datos enviados a esa red lleguen al dispositivo correcto.
Máscara de subred
La máscara de subred determina cuál parte de la dirección IP corresponde a la red y cuál parte corresponde a los host (Dispositivos) dentro de esa red. Se representa de la misma forma que las direcciones IP, es decir, en decimal, compuesta por cuatro octetos. Cada bit en la máscara de subred que está configurado como 1 indica que el bit correspondiente en la dirección IP es parte de la red, mientras que cada bit configurado como 0 indica que el bit correspondiente en la dirección IP es parte del host.
Ejemplo:
Consideremos una dirección IP 192.168.1.10 con una máscara de subred 255.255.255.0.
Dirección IP: 192.168.1.10
En binario: 11000000.10101000.00000001.00001010
Máscara de Subred: 255.255.255.0
En binario: 11111111.11111111.11111111.00000000
Interpretación:
Parte de Red: Los primeros 24 bits de la dirección IP están determinados por la máscara de subred y representan la parte de red.
- 11000000.10101000.00000001 (en decimal: 192.168.1)
Parte de Host: Los últimos 8 bits representan la parte de host.
- 00001010 (en decimal: 10)
Esta configuración permite hasta 256 direcciones en total dentro de esa subred, pero debido a que la primera dirección (192.168.1.0) se reserva para la red y la última dirección (192.168.1.255) se reserva para el broadcast, se pueden asignar hasta 254 direcciones a dispositivos (hosts) en esa red.
Dirección de red
La dirección de red es una dirección IP que identifica a una red. No se asigna a ningún dispositivo específico, sino que representa la red en su conjunto. Para obtenerla, se configuran a cero todos los bits de la parte del host en una dirección IP, lo que permite identificar de forma única esa red para propósitos de enrutamiento y administración.
Tomando las direcciones IP anteriores como ejemplo, vamos a calcular la dirección de red. Para hacerlo, realizamos una operación AND bit a bit entre la dirección IP y la máscara de subred.
Clases A,B,C,D,E en IPv4
Las direcciones IPv4 se dividen en cinco clases principales, cada una con un propósito específico y un rango de direcciones determinado. Esto facilita la asignación y gestión de direcciones IP en diferentes tipos de redes, proporcionando una estructura organizada y eficiente.
- Clase A: Diseñada para redes muy grandes, como las de grandes organizaciones y proveedores de servicios de internet. El rango de direcciones va de 0.0.0.0 a 126.255.255.255. La dirección 127.0.0.0 está reservada para la función de loopback (localhost) y no se utiliza para asignar hosts. Las redes de clase A permiten una gran cantidad de hosts, aproximadamente 16 millones por red, debido a que solo el primer octeto representa la parte de red y los tres restantes la parte de host.
- Clase B: Destinada a redes medianas a grandes, como universidades y empresas de tamaño mediano a grande. El rango de direcciones va de 128.0.0.0 a 191.255.255.255. Las redes de clase B permiten aproximadamente 65,536 hosts por red, ya que los primeros dos octetos representan la parte de red y los dos restantes la parte de host.
- Clase C: Diseñada para redes pequeñas, como las de pequeñas empresas y redes domésticas. El rango de direcciones va de 192.0.0.0 a 223.255.255.255. Las redes de clase C permiten hasta 256 hosts por red, con los primeros tres octetos representando la parte de red y el último octeto la parte de host.
- Clase D: Utilizada para aplicaciones de multicast, que permiten enviar paquetes de datos a múltiples destinatarios simultáneamente. El rango de direcciones va de 224.0.0.0 a 239.255.255.255. Las direcciones de clase D no se dividen en partes de red y host, ya que su propósito es diferente, centrándose en la distribución de datos a múltiples puntos de recepción.
- Clase E: Reservada para uso futuro o experimental y no se utiliza en la práctica habitual. El rango de direcciones va de 240.0.0.0 a 255.255.255.255. Estas direcciones están destinadas a investigaciones y experimentaciones dentro de la infraestructura de internet.
Cada clase de dirección IPv4 tiene una capacidad diferente en términos de cantidad de hosts y subredes que puede manejar, adaptándose a las necesidades específicas de distintos tipos de redes. Esto permite una gestión más flexible y eficiente del espacio de direcciones IP, optimizando el uso de recursos en diferentes entornos de red.
¿Qué es IPv6?
IPv6 (Internet Protocol version 6) es la versión más reciente del Protocolo de Internet (IP), diseñado para reemplazar a IPv4 debido al agotamiento de sus direcciones. IPv6 fue desarrollado por la IETF (Internet Engineering Task Force) y formalmente estandarizado en 1998 con la intención de solucionar las limitaciones de IPv4 y ofrecer una infraestructura más robusta y escalable para la comunicación en redes.
IPv6 utiliza direcciones de 128 bits. Esto permite una cantidad extremadamente grande de direcciones únicas, aproximadamente 340 sextillones de direcciones. estas direcciones se escriben en formato hexadecimal de ocho grupos de cuatro dígitos separados por ( : ). Por ejemplo una dirección IPv6 típica puede ser 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.
Estructura de IPv6
Las direcciones IPv6 se representan en notación hexadecimal, divididas en ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales, separados por dos puntos (:). Cada grupo de cuatro dígitos hexadecimales corresponde a 16 bits. La estructura de una dirección IPv6 incluye un prefijo de sitio, un identificador de subred y un identificador de interfaz (NIC).
- Prefijo de sitio: El prefijo de sitio es la parte de una dirección IPv6 que identifica un sitio o una organización. Este prefijo es asignado por un proveedor de servicios de Internet (ISP) o una entidad de registro de direcciones y generalmente cubre los primeros 48 bits de la dirección.
- ID de subred: El identificador de subred permite a una organización dividir su espacio de direcciones en múltiples subredes internas. Este ID típicamente ocupa 16 bits siguientes al prefijo de sitio, aunque puede variar dependiendo de cómo la organización decida estructurar sus redes internas.
- ID de NIC: El identificador de interfaz es la parte final de una dirección IPv6 y típicamente ocupa los últimos 64 bits. Este ID identifica de manera única una interfaz de red en una subred específica.
Notación abreviada
En esta versión se permite una notación abreviada para simplificar su representación. Pero existen dos reglas principales para esta abreviación:
- Omitir ceros iniciales: Se pueden omitir los ceros iniciales de cada grupo de dígitos hexadecimales. Por ejemplo, ‘0db8’ se puede abreviar a ‘db8’
- Uso de ‘::’ para secuencias de ceros consecutivos: Las secuencias consecutivas de grupos de ceros pueden ser remplazadas por un doble dos puntos (::). Esta abreviación solo se puede usar una vez en una dirección para evitar ambigüedades. Por ejemplo.
Ejemplo:
La dirección: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:1
Se puede abreviar a: 2001:db8::1
Como se puede ver, los 5 grupos de ceros se han quedado en un doble dos puntos (::) y el grupo ‘0db8’ se ha abreviado a ‘db8’
¿Qué diferencias hay entre IPv4 e IPv6?
La transición entre las versiones IPv4 e IPv6 marca un avance significativo en la evolución de Internet, respondiendo a las crecientes demandas de conectividad global. Aunque IPv4 ha sido la columna vertebral de Internet durante décadas, su limitado espacio de direcciones y otras restricciones técnicas han resaltado la necesidad de IPv6, una versión más robusta y moderna. A continuación, veremos las principales diferencias entre ellas.
