La dirección IP explicada ¿Y cuál es la suya?

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Cada paquete que cruza las redes TCP/IP se dirige a una dirección IP -la cual identifica al dispositivo que lo envió-, pero también contiene información para que pueda encontrar con éxito su ruta hacia donde debe ir.

La definición de una dirección IP
Una dirección IP es un número que se utiliza para etiquetar cualquier dispositivo conectado a una red en la que se utiliza el Protocolo de Internet como medio de comunicación. El Protocolo de Internet es de donde proviene la IP de la dirección IP; fue desarrollado en la década de los años setenta y es la piedra angular del conjunto de protocolos de Internet, definiendo todo respecto a cómo los dispositivos de Internet intercambian información.

La dirección IP es, a su vez, una de las piedras angulares del Protocolo de Internet. La información se transmite a través de la red en fragmentos discretos llamados paquetes; cada paquete se compone, principalmente, de los datos que el remitente está tratando de comunicar, pero también incluye un encabezado, que consta de metadatos sobre ese paquete.

Entre otros datos almacenados en el encabezado del paquete, se encuentran la dirección IP del dispositivo que envió el paquete y la dirección IP del dispositivo al que se dirige el paquete. Los routers y la demás infraestructura de red utilizan esta información para asegurarse de que los paquetes lleguen a donde se supone deberían ir.

DNS: Hacer coincidir los nombres de dominio con las direcciones IP
Muchas (aunque no todas) las computadoras conectadas a Internet también tienen direcciones legibles por humanos, las cuales pueden incluir palabras y se conocen como nombres de dominio, como cioperu.pe, por ejemplo. El sistema de nombres de dominio, o DNS (por sus siglas en inglés), es otra parte del conjunto de protocolos de Internet, y se asegura de que las solicitudes realizadas con nombres de dominio lleguen a la dirección IP correcta. Se podría decir que el DNS representa una capa más fácil de usar, montada sobre la infraestructura de direcciones IP.

Sin embargo, la dirección IP sigue siendo la forma fundamental en que se encuentran los dispositivos conectados a Internet y, en algunas circunstancias, un nombre de dominio puede corresponder a varios servidores con diferentes direcciones IP.

Versiones de dirección IP: IPv4 e IPv6
Existen dos versiones de direcciones IP: IPv4 e IPv6, y tienen diferentes formatos, la principal diferencia entre ellos es que es posible crear direcciones IPv6, mucho más únicas (2128), que direcciones IPv4 (232).

Eso es gracias al formato que utilizan. Las direcciones IPv4 están escritas en cuatro partes separadas por puntos como este:

45.48.241.198

Cada parte escrita en números convencionales de Base 10 representa un número binario de ocho bits del 0 al 255.

Cada uno de estos cuatro números separados por puntos está escrito en notación decimal estándar. Pero las computadoras tratan fundamentalmente con números en binario (usando solo ceros y unos, y cada uno de los números en una dirección IPv4 representa un número binario de 8 bits, lo que significa que ninguno de ellos puede ser mayor que 255 (111111 en binario).

Es muy probable que haya visto direcciones IP como esa antes, ya que existen desde 1983. La versión más nueva del protocolo, la IPv6, está desplazando lentamente a la IPv4, y su direccionamiento se ve así:

2620: cc: 8000: 1c82: 544c: cc2e: f2fa: 5a9b

Tenga en cuenta que, en lugar de cuatro números, hay ocho y están separados por dos puntos en lugar de comas. Y sí, todos son números. Hay letras allí porque las direcciones IPv6 están escritas en notación hexadecimal (Base 16), lo que significa que se requieren dieciséis símbolos diferentes para representar de forma única los números 1-16 de Base 10. Los que se utilizan son los números del 0 al 9 más las letras AF. Cada uno de estos números representa un número binario de 16 bits, y la diferencia entre los componentes de 8 bits de una dirección IPv4 es la razón principal de la existencia de IPv6.

Las direcciones IPv4 son números de 32 bits y el número total de direcciones posibles de esa longitud es el 232 mencionado anteriormente -aproximadamente 4,3 mil millones-. Ese es un número que parecía amplio en los primeros días de Internet, pero comenzó a vislumbrarse como una posible crisis, a medida que se multiplicaban los dispositivos conectados a Internet. Las direcciones IPv6 son números de 128 bits, lo que significa que existen 2128 [formatos de] direcciones posibles, un número que no nos vamos a molestar en escribir porque tiene 39 dígitos, pero se llama 340 sextillones.

La ansiedad de que las direcciones IPv4 se acabaran es lo que impulsó el desarrollo de IPv6. Pero en la práctica, las direcciones IPv4 todavía se utilizan ampliamente y no son tan difíciles de conseguir. Esto tiene que ver con cómo se asignan las direcciones IP a los dispositivos conectados a la red, y cómo se pueden crear redes privadas con su propio conjunto restringido de direcciones IP, como veremos en las dos secciones siguientes.

¿Cómo se asignan las direcciones IP?
Como lo expresa la Autoridad Internacional de Números Asignados (IANA, por sus siglas en inglés), «Las direcciones IPv4 e IPv6 generalmente se asignan de manera jerárquica”, y la IANA está en la parte superior de la jerarquía. IANA asigna bloques de direcciones IP a los registros regionales de Internet (puede ver qué rangos de direcciones van con qué regiones aquí). Los registros regionales, a su vez, asignan bloques más pequeños a los registros nacionales, y así sucesivamente; y los bloques finalmente se asignan a los Proveedores de Servicios de Internet (ISP, por sus siglas en inglés) individuales, que en este contexto incluyen a las empresas de telefonía móvil. Son los ISP los que asignan direcciones IP específicas a dispositivos individuales, y hay un par de formas en las que pueden hacerlo.

Direcciones IP estáticas versus dinámicas y DHCP
Una dirección IP estática es aquella que ha sido asignada por un ISP a un dispositivo y se garantiza que permanecerá constante. Si la dirección de su computadora es 45.48.241.198, permanecerá así todo el tiempo que desee. Las direcciones IP estáticas son importantes para los dispositivos que deben encontrarse fácilmente en Internet, como servidores web o servidores de juegos. En términos generales, un ISP le cobrará al cliente un cargo adicional por una dirección IP estática asignada.

Desde la perspectiva del ISP, que tiene un número limitado de direcciones IPv4 para distribuir, una desventaja de arrendar una dirección estática es que la dirección no está disponible para nadie más. Pero la gran mayoría de los usuarios finales solo necesitan una dirección cuando acceden a Internet. Para esos usuarios, los ISP asignan direcciones IP dinámicas, básicamente entregando una nueva dirección a un dispositivo, cada vez que se conecta a la red, y volviendo a poner esa dirección en un grupo de direcciones disponibles cuando el dispositivo se desconecta. Esta técnica ayuda a conservar las direcciones IP. Si un ISP tiene un millón de clientes, pero solo la mitad está en línea en un momento dado, el ISP no necesita un millón de direcciones en su grupo.

Para las redes IPv4, el proceso de asignación de direcciones IP de forma dinámica se rige por el Protocolo de Configuración Dinámica de Host (DHCP, por sus siglas en inglés), que automatiza la mayor parte del proceso y garantiza que no se asignen dos dispositivos simultáneamente a la misma dirección, entre otras funciones.

IPv6 fue diseñado para soportar la configuración automática de direcciones IP sin estado (SLAAC), en la que un dispositivo en sí mismo toma una dirección del grupo disponible cuando se conecta a la red. Sin embargo, también existe DHCPv6, una versión actualizada del protocolo DHCP, que mantiene más control en manos de los proveedores de red.

Direcciones IP públicas versus privadas
Hasta ahora, hemos estado hablando de direcciones IP y sobre la posibilidad de que nos quedemos sin ellas, como si existiera un conjunto de direcciones para todo el planeta, sin repeticiones. Pero eso no es estrictamente cierto. De hecho, probablemente no sea cierto para la mayoría de los dispositivos que usa a diario y no todas las 4,3 mil millones de direcciones IPv4 están disponibles para dispositivos conectados públicamente.

Una red doméstica o corporativa típica se conecta a la Internet pública a través de un router y el ISP le asigna una dirección IP a este router. Desde la perspectiva del mundo exterior, todo el tráfico de los dispositivos en esa red local proviene de esa dirección IP pública; pero dentro de la red, cada dispositivo (incluido el router) tiene una dirección IP privada local, generalmente asignada por el router a través de DHCP.

Estas direcciones se consideran privadas porque solo se usan para dirigir paquetes dentro de la red local y privada, y nadie fuera de la red puede verlas. Como resultado, la misma dirección IP se puede utilizar en un número infinito de redes privadas sin causar confusión. De hecho, existen bloques de direcciones IP específicamente reservados para su uso en estas redes privadas. (Para redes domésticas pequeñas, las direcciones que comienzan con 192.168 son bastante comunes).

El trabajo del router es alterar las direcciones IP de origen y destino en los encabezados de cada paquete, según sea necesario, a medida que pasa entre la red privada y la Internet pública, un proceso conocido como traducción de direcciones de red o NAT (por sus siglas en inglés). Existen varios métodos para hacer esto. Una forma común es asociar cada dispositivo de la red interna con un puerto de red que se enumera en el encabezado del paquete. Esa información de puerto determina los destinos finales de los paquetes entrantes que se han dirigido a la dirección IP pública asignada al router.

Esta discusión es específica de las direcciones IPv4, y el auge de las redes locales ha sido un factor importante para evitar una sequía total de direcciones IPv4, incluso cuando los dispositivos conectados a la red se multiplican en cada hogar. Las direcciones IPv6, por otro lado, son tan abundantes que se supone que este tipo de redes privadas serán innecesarias después de la adopción universal de IPv6. Sin embargo, si desea configurar una red IPv6 interna privada que se conecte a Internet a través de IPv4, también existen rangos de direcciones IPv6 privados que puede usar.

Subnetting y máscaras de subred
Las direcciones IP son jerárquicas. En general, los números de la izquierda le indican en qué red se encuentra el dispositivo con esa dirección IP, mientras que los números de la derecha identifican el dispositivo específico. Sin embargo, el Protocolo de Internet no define dónde está la línea divisoria; además, algunos de los bits de una dirección pueden usarse para identificar una subred.

Los routers determinan qué partes de una dirección IP se refieren a redes, subredes y dispositivos mediante el uso de una máscara de subred. En IPv4, una máscara de red es un número de 8 bits como una dirección IP estándar, aunque con todos sus unos a la izquierda y todos sus ceros a la derecha. En esencia, la línea divisoria entre unos y ceros define la división dentro de una dirección IP en el espacio de direcciones al que se refiere la máscara de subred. El meollo de la cuestión aquí es bastante detallado e involucra operaciones binarias bit a bit. (Microsoft tiene una explicación bastante buena) IPv6, la división en subredes es mucho más simple y, en su mayoría, implica solo la segmentación de dígitos de direcciones para denotar un rango de direcciones en subredes.

Un aspecto importante para tener en cuenta es que la información de la subred no está contenida en los encabezados de los paquetes, ni la conocen los dispositivos de origen y destino. En cambio, es utilizado por routers y otra infraestructura que usa las direcciones IP para determinar cómo entregar paquetes a los dispositivos correctos en las redes físicas correctas. A través de la división en subredes, por ejemplo, un administrador de red podría tomar un bloque secuencial de direcciones IP y distribuirlas en tres subredes físicas separadas. El paquete no necesita saber acerca de esas subredes; el router utilizará sus tablas de búsqueda para averiguar dónde enviar el paquete cuando llegue el momento.

¿Cuál es mi dirección IP?
Dado que está leyendo esto en un dispositivo en red, es posible que se pregunte cuál es su propia dirección IP. Existen muchas páginas web, como whatismyipaddress.com, por ejemplo, que se lo dirá, lo cual es bastante fácil, ya que cada paquete de red que envía a Internet contiene esa información.

Sin embargo, si al igual que la mayoría de las personas, usted tiene su dispositivo conectado a una red local, el resultado que obtendrá de estos sitios es la dirección IP pública asignada a su router. Para encontrar su dirección IP privada en su red local, deberá indagar en la configuración de red de su dispositivo. Lifehacker describe los pasos que deberá seguir en Windows, macOS, iOS y Android.

Ocultar su dirección IP con una VPN
Su dirección IP puede revelar mucho sobre usted. Le dirá a cualquier persona su ubicación geográfica aproximada, por ejemplo, y hay muchas razones por las que podría querer enmascarar eso. Una forma de hacerlo es utilizando una red privada virtual o VPN. Un servicio VPN puede establecer un túnel cifrado a través de la Internet pública desde su dispositivo a una red privada alojada por el proveedor de VPN. Es como conectarse a la red de su hogar, excepto que el router de red puede estar al otro lado del mundo. Para sitios externos, su dirección IP será la asignada a su host VPN. Es posible que las direcciones IP no ofrezcan mucha privacidad, pero las VPN ofrecen una forma inteligente de evitar eso.

Los túneles VPN también se pueden crear, desde el dispositivo de origen, y terminar en el dispositivo de destino si cada uno está equipado con software VPN compatible. Muchas empresas soportan puertas de enlace VPN que crean túneles entre ellas y los dispositivos remotos que tienen software VPN compatible.

Josh Fruhlinger Network World.com – CIOPeru.pe