| Direcciones IP |
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Una dirección IP es un número, usualmente expresado por una secuencia de cuatro enteros separados por puntos:
en donde cada uno de esos números asumen valores entre 0 y 255.
De esos cuatro números, algunos se utilizan como dirección de red y los restantes como dirección de host. Todos los hosts que pertenezcan a la misma red deberán tener en común la dirección de red y diferir en la dirección de host. La cantidad números que se utilicen para la dirección de red da lugar a tres clases de direcciones IP:
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16777214 |
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65534 |
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254 |
Este esquema de direccionamiento da lugar a la existencia de unas pocas redes clase A, cada una con algo mas de 16 millones de computadoras. En el otro extremo, habrá un número muy grande de redes clase C, de pequeño tamaño.
Dada una dirección IP, puede determinarse a que clase pertenece examinando el valor de su primer número:
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Así, por ejemplo, una dirección IP como 172.16.4.205 pertenece a la red clase B 172.16, cuyo rango de direcciones va desde 172.16.1.1 hasta 172.16.255.254.
Debe hacerse notar que, si bien cada uno de los números de la dirección de host puede variar entre 0 y 255, esos dos valores en particular no pueden asignarse como dirección a ninguna máquina; el cero deberá utilizarse para formar la dirección IP de la red en su conjunto, mientras que el 255 es la dirección de broadcast13 (utilizada para enviar un mismo paquete a todos los hosts de la red). Siguiendo con el ejemplo anterior, para la red 172.16, la dirección IP de la red es 172.16.0.0 y la de broadcast, 172.16.255.255.
Observar además que hay ciertos valores faltantes en la tabla expuesta mas arriba: 0, 127 y el rango comprendido entre 225 y 255.
En el caso de la red 127.0.0.0, la misma se denomina red de loopback y constituye una red virtual (implementada internamente por el software de TCP/IP y no por dispositivos físicos) que conecta a un host directamente consigo mismo. En la red de loopback se asigna siempre una única dirección IP: 172.0.0.1, que corresponde al host local. Por medio de esa dirección de loopback, las aplicaciones pueden tratar al host local de la misma manera que a cualquier host remoto (esto es, desde el punto de vista de las aplicaciones, el host local es otro host mas de la red y no requiere tratamiento especial).
La dirección 0.0.0.0 es utilizada por el software de ruteo como la ruta por defecto, tal como se discutirá más adelante, mientras que las redes que comienzan con números entre 225 y 255 están reservadas para usos especiales14.
Obtención de las direcciones IP
Como ya se ha dicho, cada dispositivo conectado a una red TCP/IP debe tener asignado una dirección IP, que lo identifique unívocamente en toda la inter-red, es decir, debe ser único no solo en la red a la que ese dispositivo pertenece, sino también en todas las demás redes a las cuales esté indirectamente conectado. Como consecuencia de lo anterior se desprende que a la hora de configurar TCP/IP en una red, su administrador no puede seleccionar arbitrariamente los números IP, especialmente si su red se conecta a otras redes TCP/IP.
Si la red en cuestión va a ser conectada a Internet, el juego de direcciones IP a utilizar deberá obtenerse de alguna autoridad centralizadora, usualmente el proveedor de acceso a Internet (conocido como ISP: Internet Service Provider)15. Si la red no tiene vínculos a Internet, se recomienda al administrador que utilice alguna de las direcciones reservadas especialmente para redes desconectadas, o también llamadas direcciones no anunciables:
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Ya sea que las direcciones IP a utilizar en la red se obtengan de una autoridad centralizadora o se utilice una dirección no anunciable, el paso previo es decidir que clase de direcciones se utilizará (A, B o C).
Por lo dicho hasta el momento, podría concluirse que el criterio para tomar esa decisión debiera basarse en la cantidad de computadoras (presente y estimada a futuro) que se conectarán a la red. Obviamente ese es uno de los parámetros a tener en cuenta, pero no es el único.
A los fines del ruteo de los paquetes, la dirección IP debe reflejar además la estructura interna de la red, es decir, sus subredes. Denominaremos subred a una porción de la red tal que todas sus computadoras tienen posibilidad de comunicarse directamente entre sí, sin que sea necesario ningún dispositivo intermediario. Para el caso de redes locales, esto significa usualmente que esas computadoras pertenecen al mismo segmento de Ethernet (esto es, están conectadas todas al mismo tramo de coaxil o al mismo concentrador).
Consideremos, por ejemplo, la siguiente red:
La figura muestra que la red está constituida por cuatro segmentos de Ethernet; todas las máquinas conectadas al mismo segmento (por ejemplo, Antares y Rigel) pertenecen a la misma subred. Por otra parte, algunas computadoras (como Andrómeda, Orión y Cygni) pertenecen a más de una subred (de hecho, conectan subredes entre sí, cumpliendo funciones de gateway).
Cuado esta red reciba su dirección de red, el administrador deberá mantener fijos ciertos números de la dirección IP (la parte de red) y tendrá libertad para variar los restantes (la parte de host) para numerar las computadoras individuales de la red. Sin embargo, dado que existen subredes, deberá destinar parte de la dirección de host para numerar también las subredes. Por ejemplo, al usar una dirección clase B, como la 172.16.0.0, es usual utilizar el tercer número para numerar la subred, y el último para numerar la máquina dentro de la subred:
Sin embargo, esta segmentación del espacio de direcciones disponible (ó subnetting) trae como resultado que disminuya la cantidad de direcciones aprovechables para asignar a computadoras. En el caso del ejemplo, si bien una dirección clase B (considerada linealmente) provee de un espacio de mas de 65 mil direcciones, la subdivisión de ese espacio en 4 subredes nos deja con solo cuatro subredes de 254 máquinas cada una, haciendo un total de 1016 direcciones para toda la red. Obviamente, es posible conectar mayor número de estaciones agregando hasta 254 subredes, pero ninguna de ellas podrá superar las 254 computadoras.
Estrictamente, utilizar el tercer byte completo para numerar la subred no es la única opción; es posible utilizar solo los primeros bits del tercer byte para la dirección de subred y conformar la dirección de host con los bits restantes sumados al cuarto byte; más aún, esa técnica de segmentación es la única opción cuando se utilizan subredes de una dirección clase C (donde 3 bytes deben permanecer fijos y solo el cuarto puede variarse). Sin embargo, independientemente de las "artimañas" que se utilicen, siempre habrá cierta pérdida en el espacio de direcciones aprovechables (lo cual puede ser especialmente problemático si se usa una dirección clase C).
En conclusión, para seleccionar la clase de dirección IP a utilizar, debe tenerse en cuenta no solo la cantidad de máquinas de toda la red, sino también su estructura de subredes y la dimensión de cada una, recordando que será necesario contar con un esquema de subnetting que de cabida a la mayor de ellas.
A modo de aclaración, cabe agregar que el subnetting es solo una cuestion administrativa que solo es relevante desde el punto de la administración interna de las direcciones IP y, especialmente, el ruteo interno de paquetes; desde la perspectiva de otras redes, lo único relevante es la dirección de red de la red en su conjunto.
13. Estrictamente, la dirección de red es aquella en que todos los bits de la porción de host de la dirección IP son cero, mientras que la dirección de broadcast es aquella en que todos los bits son uno.
14. Actualmente se utilizan para redes multicast (redes que permiten direccionar grupos de computadoras al mismo tiempo).
15. La autoridad centralizadora mundial de direcciones IP es el Internet Network Information Center (o InterNIC). En principio, el InterNIC también recibe solicitudes para la asignación de números de red IP, aunque en los últimos años la tarea se ha delegado casi por completo a los proveedores locales. Para mas datos, consultar la dirección http://www.internic.net.
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