¿Cómo funcionan las direcciones IP?

Cada dispositivo conectado a una red (computadora, tableta, cámara, lo que sea) necesita un identificador único para que otros dispositivos sepan cómo acceder a él. En el mundo de las redes TCP / IP, ese identificador es la dirección de Protocolo de Internet (IP).

Si ha trabajado con computadoras durante algún tiempo, es probable que haya estado expuesto a direcciones IP, esas secuencias numéricas que se parecen a 192.168.0.15. La mayoría de las veces, no tenemos que tratar con ellos directamente, ya que nuestros dispositivos y redes se encargan de esas cosas detrás de escena. Cuando tenemos que lidiar con ellos, a menudo solo seguimos instrucciones sobre qué números poner y dónde. Pero, si alguna vez ha querido profundizar un poco más en lo que significan esos números, este artículo es para usted.

¿Por qué debería preocuparte? Bueno, comprender cómo funcionan las direcciones IP es vital si alguna vez desea solucionar el problema de por qué su red no funciona correctamente o por qué un dispositivo en particular no se conecta de la manera esperada. Y, si alguna vez necesita configurar algo un poco más avanzado, como alojar un servidor de juegos o un servidor de medios al que puedan conectarse amigos de Internet, necesitará saber algo sobre el direccionamiento IP. Además, es algo fascinante.

Nota: En este artículo cubriremos los conceptos básicos del direccionamiento IP, el tipo de cosas que las personas que usan direcciones IP, pero que nunca pensaron mucho en ellas, querrían saber. No vamos a cubrir algunas de las cosas de nivel más avanzado o profesional, como clases de IP, enrutamiento sin clases y división en subredes personalizadas … pero señalaremos algunas fuentes para leer más a medida que avanzamos.

¿Qué es una dirección IP?

Una dirección IP identifica de forma exclusiva un dispositivo en una red. Has visto estas direcciones antes; se parecen a 192.168.1.34.

Una dirección IP es siempre un conjunto de cuatro números como ese. Cada número puede variar de 0 a 255. Por lo tanto, el rango de direcciones IP completo va de 0.0.0.0 a 255.255.255.255.

La razón por la que cada número solo puede llegar hasta 255 es que cada uno de los números es realmente un número binario de ocho dígitos (a veces llamado octeto). En un octeto, el número cero sería 00000000, mientras que el número 255 sería 11111111, el número máximo que puede alcanzar el octeto. Esa dirección IP que mencionamos antes (192.168.1.34) en binario se vería así: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Las computadoras funcionan con el formato binario, pero a los humanos nos resulta mucho más fácil trabajar con el formato decimal. Aún así, saber que las direcciones son en realidad números binarios nos ayudará a comprender por qué algunas cosas relacionadas con las direcciones IP funcionan de la manera en que lo hacen.

¡Pero no se preocupe! No vamos a estar arrojándote muchos binarios o matemáticas en este artículo, así que ten paciencia con nosotros un poco más.

Las dos partes de una dirección IP

La dirección IP de un dispositivo en realidad consta de dos partes separadas:

• ID de red: el ID de red es parte de la dirección IP que comienza desde la izquierda y que identifica la red específica en la que se encuentra el dispositivo. En una red doméstica típica, donde un dispositivo tiene la dirección IP 192.168.1.34, la parte 192.168.1 de la dirección será el ID de la red. Es costumbre completar la parte final que falta con un cero, por lo que podríamos decir que el ID de red del dispositivo es 192.168.1.0.
• ID de host: la ID de host es la parte de la dirección IP que no ocupa la ID de red. Identifica un dispositivo específico (en el mundo TCP / IP, llamamos a los dispositivos «hosts») en esa red. Continuando con nuestro ejemplo de la dirección IP 192.168.1.34, el ID de host sería 34: el ID único del host en la red 192.168.1.0.

En su red doméstica, entonces, es posible que vea varios dispositivos con direcciones IP como 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 y 192.168.1.34. Todos estos son dispositivos únicos (con ID de host 1, 2, 30 y 34 en este caso) en la misma red (con el ID de red 192.168.1.0).

Para visualizar todo esto un poco mejor, pasemos a una analogía. Es bastante similar a cómo funcionan las direcciones postales dentro de una ciudad. Tome una dirección como 2013 Paradise Street. El nombre de la calle es como la identificación de la red y el número de la casa es como la identificación del host. Dentro de una ciudad, no hay dos calles con el mismo nombre, al igual que no hay dos ID de red en la misma red con el mismo nombre. En una calle en particular, cada número de casa es único, al igual que todos los ID de host dentro de una ID de red en particular son únicos.

La máscara de subred

Entonces, ¿cómo determina su dispositivo qué parte de la dirección IP es la ID de red y qué parte es la ID del host? Para eso, usan un segundo número que siempre verá asociado con una dirección IP. Ese número se llama máscara de subred.

En la mayoría de las redes simples (como las de hogares o pequeñas empresas), verá máscaras de subred como 255.255.255.0, donde los cuatro números son 255 o 0. La posición de los cambios de 255 a 0 indica la división entre los ID de red y host. Los 255 «enmascaran» el ID de red de la ecuación.

Nota: Las máscaras de subred básicas que describimos aquí se conocen como máscaras de subred predeterminadas. Las cosas se complican más que esto en redes más grandes. Las personas a menudo usan máscaras de subred personalizadas (donde la posición de la ruptura entre ceros y unos cambia dentro de un octeto) para crear múltiples subredes en la misma red. Eso está un poco más allá del alcance de este artículo, pero si está interesado, Cisco tiene una guía bastante buena sobre subredes .

La dirección de puerta de enlace predeterminada

Además de la dirección IP en sí y la máscara de subred asociada, también verá una dirección de puerta de enlace predeterminada junto con la información de dirección IP. Dependiendo de la plataforma que esté utilizando, esta dirección podría llamarse de otra manera. A veces se le llama «enrutador», «dirección del enrutador», ruta predeterminada «o simplemente» puerta de enlace «. Todos son lo mismo. Es la dirección IP predeterminada a la que un dispositivo envía datos de red cuando se pretende que esos datos vayan a una red diferente (una con una ID de red diferente) a la que tiene el dispositivo.

El ejemplo más simple de esto se encuentra en una red doméstica típica.

Si tiene una red doméstica con varios dispositivos, es probable que tenga un enrutador conectado a Internet a través de un módem. Ese enrutador puede ser un dispositivo separado o puede ser parte de una unidad combinada de módem / enrutador proporcionada por su proveedor de Internet. El enrutador se encuentra entre las computadoras y los dispositivos en su red y los dispositivos más públicos en Internet, pasando (o enrutando) el tráfico de un lado a otro.

Digamos que enciende su navegador y se dirige a www.howtogeek.com. Su computadora envía una solicitud a la dirección IP de nuestro sitio. Dado que nuestros servidores están en Internet en lugar de en su red doméstica, ese tráfico se envía desde su PC a su enrutador (la puerta de enlace), y su enrutador reenvía la solicitud a nuestro servidor. El servidor envía la información correcta a su enrutador, que luego enruta la información de regreso al dispositivo que la solicitó, y verá nuestro sitio emergente en su navegador.

Normalmente, los enrutadores están configurados de forma predeterminada para tener su dirección IP privada (su dirección en la red local) como el primer ID de host. Entonces, por ejemplo, en una red doméstica que usa 192.168.1.0 para una ID de red, el enrutador generalmente será 192.168.1.1. Por supuesto, como la mayoría de las cosas, puede configurarlo para que sea algo diferente si lo desea.

Servidores DNS

Hay una última información que verá asignada junto con la dirección IP, la máscara de subred y la dirección de puerta de enlace predeterminada de un dispositivo: las direcciones de uno o dos servidores del Sistema de nombres de dominio (DNS) predeterminados. Los humanos trabajamos mucho mejor con nombres que con direcciones numéricas. Escribir www.howtogeek.com en la barra de direcciones de su navegador es mucho más fácil que recordar y escribir la dirección IP de nuestro sitio.

DNS funciona como una guía telefónica, buscando cosas legibles por humanos como nombres de sitios web y convirtiéndolas en direcciones IP. DNS hace esto almacenando toda esa información en un sistema de servidores DNS vinculados a través de Internet. Sus dispositivos necesitan conocer las direcciones de los servidores DNS a los que enviar sus consultas.

En una red doméstica o pequeña típica, las direcciones IP del servidor DNS suelen ser las mismas que las de la puerta de enlace predeterminada. Los dispositivos envían sus consultas DNS a su enrutador, que luego reenvía las solicitudes a los servidores DNS que el enrutador esté configurado para usar. Por defecto, estos son generalmente los servidores DNS que proporciona su ISP, pero puede cambiarlos para usar diferentes servidores DNS si lo desea. A veces, es posible que tenga más éxito utilizando servidores DNS proporcionados por terceros , como Google u OpenDNS.

¿Cuál es la diferencia entre IPv4 e IPv6?

También puede haber notado al navegar por la configuración un tipo diferente de dirección IP, llamada dirección IPv6. Los tipos de direcciones IP de los que hemos hablado hasta ahora son direcciones utilizadas por IP versión 4 (IPv4), un protocolo desarrollado a finales de los 70. Usan los 32 bits binarios de los que hablamos (en cuatro octetos) para proporcionar un total de 4.290 millones de posibles direcciones únicas. Si bien eso parece mucho, todas las direcciones disponibles públicamente se asignaron hace mucho tiempo a empresas. Muchos de ellos no se utilizan, pero están asignados y no están disponibles para uso general.

A mediados de los 90, preocupado por la posible escasez de direcciones IP, el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) diseñó IPv6. IPv6 utiliza una dirección de 128 bits en lugar de la dirección de 32 bits de IPv4, por lo que el número total de direcciones únicas se mide en undecillones, un número lo suficientemente grande como para que no se acabe nunca.

A diferencia de la notación decimal con puntos utilizada en IPv4, las direcciones IPv6 se expresan como ocho grupos de números, divididos por dos puntos. Cada grupo tiene cuatro dígitos hexadecimales que representan 16 dígitos binarios (por lo tanto, se conoce como hexteto). Una dirección IPv6 típica podría verse así:

2601: 7c1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e

El caso es que la escasez de direcciones IPv4 que causó toda la preocupación terminó siendo mitigada en gran medida por el mayor uso de direcciones IP privadas detrás de los enrutadores. Cada vez más personas crearon sus propias redes privadas, utilizando esas direcciones IP privadas que no se exponen públicamente.

Por lo tanto, aunque IPv6 sigue siendo un actor importante y esa transición seguirá ocurriendo, nunca sucedió tan completamente como se predijo, al menos no todavía. Si está interesado en obtener más información, consulte este historial y línea de tiempo de IPv6 .

¿Cómo obtiene un dispositivo su dirección IP?

Ahora que conoce los conceptos básicos de cómo funcionan las direcciones IP, hablemos sobre cómo los dispositivos obtienen sus direcciones IP en primer lugar. En realidad, existen dos tipos de asignaciones de IP: dinámicas y estáticas.

Una dirección IP dinámica se asigna automáticamente cuando un dispositivo se conecta a una red. La gran mayoría de las redes actuales (incluida su red doméstica) utilizan algo llamado Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) para que esto suceda. DHCP está integrado en su enrutador. Cuando un dispositivo se conecta a la red, envía un mensaje de difusión solicitando una dirección IP. DHCP intercepta este mensaje y luego asigna una dirección IP a ese dispositivo desde un grupo de direcciones IP disponibles.

Hay ciertos rangos de direcciones IP privadas que los enrutadores usarán para este propósito. Lo que se utilice depende de quién fabricó su enrutador o de cómo haya configurado las cosas usted mismo. Esos rangos de IP privados incluyen:

• 10.0.0.0 – 10.255.255.255: si eres un cliente de Comcast / Xfinity, el enrutador proporcionado por tu ISP asigna direcciones en este rango. Algunos otros ISP también usan estas direcciones en sus enrutadores, al igual que Apple en sus enrutadores AirPort.
• 192.168.0.0 – 192.168.255.255: la mayoría de los enrutadores comerciales están configurados para asignar direcciones IP en este rango. Por ejemplo, la mayoría de los enrutadores Linksys usan la red 192.168.1.0, mientras que D-Link y Netgear usan el rango 198.168.0.0
• 172.16.0.0 – 172.16.255.255: este rango rara vez lo utilizan los proveedores comerciales de forma predeterminada.
• 169.254.0.0 – 169.254.255.255: Este es un rango especial utilizado por un protocolo llamado Direccionamiento IP privado automático. Si su computadora (u otro dispositivo) está configurado para recuperar su dirección IP automáticamente, pero no puede encontrar un servidor DHCP, se asigna una dirección en este rango. Si ve una de estas direcciones, le indica que su dispositivo no pudo comunicarse con el servidor DHCP cuando llegó el momento de obtener una dirección IP, y es posible que tenga un problema de red o un problema con su enrutador.

Lo que pasa con las direcciones dinámicas es que a veces pueden cambiar. Los servidores DHCP alquilan direcciones IP a los dispositivos, y cuando esas concesiones terminan, los dispositivos deben renovar la concesión. A veces, los dispositivos obtendrán una dirección IP diferente del grupo de direcciones que el servidor puede asignar.

La mayoría de las veces, esto no es gran cosa y todo «simplemente funcionará». De vez en cuando, sin embargo, es posible que desee darle a un dispositivo una dirección IP que no cambie. Por ejemplo, tal vez tenga un dispositivo al que necesite acceder manualmente y le resulte más fácil recordar una dirección IP que un nombre. O tal vez tenga ciertas aplicaciones que solo pueden conectarse a dispositivos de red usando su dirección IP.

En esos casos, puede asignar una dirección IP estática a esos dispositivos. Hay varias formas de hacer esto. Puede  configurar manualmente el dispositivo con una dirección IP estática usted mismo, aunque esto a veces puede ser ridículo. La otra solución más elegante es configurar su enrutador para asignar direcciones IP estáticas a ciertos dispositivos durante lo que normalmente sería una asignación dinámica por parte del servidor DHCP. De esa manera, la dirección IP nunca cambia, pero no interrumpe el proceso DHCP que mantiene todo funcionando sin problemas.