15.IPv4

IPv4 (Internet Protocol version 4) es el protocolo que le da a cada equipo una dirección para que los datos sepan a dónde ir, aunque el destino esté en otra red o al otro lado del mundo.

Funciona como el domicilio de una carta: la dirección IP dice la calle y el número (en qué red está el equipo y cuál es), y los routers son las oficinas de correo que van pasando el paquete hasta entregarlo.

En términos técnicos

• Trabaja en la capa 3 (Red) del modelo OSI y en la capa Internet de TCP/IP. Su unidad de datos es el paquete.
• Una dirección IPv4 mide 32 bits y se escribe en decimal punteado: cuatro octetos de 0 a 255, p. ej. 192.168.10.25.
• La máscara de subred (o el prefijo, p. ej. /24) separa la parte de red de la parte de host.
• Es un protocolo sin conexión y de mejor esfuerzo: no confirma la entrega ni ordena los paquetes; eso lo hacen protocolos de capas superiores como TCP.
• Está definido en el RFC 791 (1981).

¿Dónde lo vas a encontrar?

En prácticamente todas las redes: tu casa, la escuela, la empresa e Internet. Cada computadora, celular, impresora o router con red tiene al menos una dirección IPv4, asignada a mano o por DHCP.

Dirección y máscara

En 192.168.10.25/24, el /24 indica que los primeros 24 bits son de red:

En cada red hay dos direcciones reservadas: la dirección de red (todos los bits de host en 0, 192.168.10.0) y la de broadcast (todos en 1, 192.168.10.255). Las de en medio (.1 a .254) son para los equipos.

Cómo decide un equipo a dónde enviar

1. Compara su red con la del destino usando la máscara.
2. Si el destino está en su misma red, lo envía directo (antes averigua la MAC del destino con ARP).
3. Si está en otra red, lo envía a su puerta de enlace predeterminada (default gateway), que es el router.
4. Cada router revisa la IP de destino, busca en su tabla de enrutamiento y reenvía el paquete por la mejor salida.

Tipos de direcciones que conviene reconocer

El encabezado del paquete

El encabezado mide 20 bytes como mínimo. Los campos que más vas a usar:

En la interfaz de un router

R1(config)# interface GigabitEthernet0/0
R1(config-if)# description LAN de laboratorio
R1(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no shutdown

En un switch (para administrarlo por red)

S1(config)# interface vlan 1
S1(config-if)# ip address 192.168.10.2 255.255.255.0
S1(config-if)# no shutdown
S1(config-if)# exit
S1(config)# ip default-gateway 192.168.10.1

R1# show ip interface brief
Interface              IP-Address      OK? Method Status                Protocol
GigabitEthernet0/0     192.168.10.1    YES manual up                    up
GigabitEthernet0/1     unassigned      YES unset  administratively down down

• Las clases A, B y C ya no se usan para asignar redes desde 1993 (CIDR). Sirven para entender la historia, pero hoy lo que manda es el prefijo.
• No repitas direcciones: dos equipos con la misma IP provocan fallas intermitentes difíciles de diagnosticar.
• Reserva un rango para equipos fijos (routers, servidores, impresoras) y deja el resto para DHCP.
• Documenta: una tabla de direccionamiento con dispositivo, interfaz, IP, máscara y puerta de enlace ahorra horas de diagnóstico.
• IPv4 y Ethernet trabajan juntos: la IP dice a qué equipo va el paquete; la MAC, a qué tarjeta se entrega en cada tramo. ARP une las dos.
• En los ejemplos públicos usa los rangos de documentación (203.0.113.0/24, etc.), nunca direcciones reales.

• IETF. RFC 791 — Internet Protocol (1981). https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc791
• IETF. RFC 1918 — Address Allocation for Private Internets (1996). https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1918
• IETF. RFC 5737 — IPv4 Address Blocks Reserved for Documentation (2010). https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5737
• IETF. RFC 6890 — Special-Purpose IP Address Registries (2013). https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6890
• Cisco Networking Academy. CCNA: Introduction to Networks — módulos de direccionamiento IPv4.