¿Qué es IPv4? El - Encabezado de datagramas de IPv4 (limitaciones, beneficios, uso)

¿Qué es IPv4?

La versión original del Protocolo de Internet se implementó por primera vez en 1983 en ARPANET, es decir, el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4). El IPv4 es la cuarta versión de la dirección IP con un límite de 4 mil millones de direcciones IP. La dirección IPv4 se expresa en un valor entero de 32 bits y se escribe en notación decimal con punto que consta de cuatro grupos de octetos de ocho direcciones de valor expresadas independientemente en números decimales. y separados por puntos. Los rangos pueden ser de 0 a 255.

Ejemplo: la dirección IP 105.249.119.16 representa el número decimal de 32 bits y en binario es 01101001.11111001.01110111.00010000.

Se utiliza en redes de conmutación de paquetes para redes ininterrumpidas.
Tiene un formato estandarizado para entregar información de un dispositivo a otro que está conectado a través de Internet.
Se proporciona identificación para cada dispositivo que está conectado entre redes.
Existen métodos de configuración para cada dispositivo y también varía según los tipos de red.
IPv4 se ha definido en direcciones de 32 bits (4 bytes) y utiliza 3 clases: A, B, C.
La clase A se usa para redes más grandes. Utiliza 8 bits para redes y 24 bits para alojamiento.
La clase B se utiliza para redes medianas. Utiliza 16 bits para redes y 16 bits para alojamiento.
La clase C se usa para redes más pequeñas. Utiliza 24 bits para redes y 8 bits para alojamiento.
Además, la clase D se usa para multidifusión y la clase E se usa con fines experimentales.

1. Direcciones IP: la dirección del Protocolo de Internet (dirección IP) es una etiqueta numérica asignada a un dispositivo conectado a una red, que utiliza el Protocolo de Internet para la comunicación. La capa de Internet pasa la dirección IP de la dirección del siguiente salto a la capa de red. Esta dirección está limitada a una dirección física y se forma una nueva trama. El resto de la trama original se encapsula en una nueva trama antes de enviarse por el canal de comunicación. La capa de red es la columna vertebral del modelo OSI y gestiona la mejor ruta lógica para la transferencia de datos entre nodos.

"En general, se compone de valores binarios e impulsa el enrutamiento de todos los datos a través de Internet".

La dirección IP tiene 2 funciones principales,

Identificación de interfaz de host / red
direccionamiento de ubicación

2. IANA: La IANA (Autoridad de Números Asignados de Internet) y por 5 RIR (Registros Regionales de Internet) administran el espacio de direcciones IP. Son responsables de los territorios designados para la asignación a los registros locales de Internet, como los proveedores de servicios de Internet y otros usuarios finales. Y tales asignaciones pueden ser estáticas o dinámicas en función de las prácticas de red y las características del software.

Encabezado de datagrama IPv4

La siguiente es una explicación esquemática del encabezado del datagrama:

Veamos el encabezado del datagrama ipv4 en el formato tabular a continuación:

Versión	Este es un campo de 4 bits, y le dice a la versión de IP que estamos usando.
HLen	Da la longitud del encabezado. La longitud mínima del encabezado debe ser de 20 bytes, ya que el tamaño máximo del encabezado de 4 bits es 15. Si utilizamos el campo de opciones, 60 bytes (20 + 40) serán la longitud máxima del encabezado.
Tipo de servicio	Los primeros 3 bits indican la precedencia y los siguientes 4 bits indican el tipo de servicio y los últimos bits no se utilizan. Los 4 bits de servicios definen el retraso, el rendimiento, la fiabilidad, el costo.
Largo total	El campo de longitud total define la longitud total del datagrama, incluido el encabezado. la longitud total se puede calcular como longitud de datos + longitud de encabezado o longitud de datos = longitud total - longitud de encabezado de 16 bits
Identificación (ID de fragmento)	Como IPv4 es un servicio de datagramas, estos bits ayudan a identificar de manera única cuando la fragmentación termina en los paquetes de datagramas.
Banderas	La bandera indica la fragmentación usando el campo de identificación, básicamente dice si puede ser fragmentada o si la actual es la final.
Desfase de fragmentos	La posición vecina de cada fragmento se mide desde el comienzo de los datos originales por unidades de 8 bytes.
Tiempo para vivir	Esto ayuda a desviar las transacciones de datagramas. Mide el número de enrutadores por los que puede pasar el datagrama. Comprueba disminuyendo el valor a 1 hasta que alcanza 0. El datagrama se descarta cuando llega a cero.
Protocolo	IPv4 contiene datos de varios protocolos. Este campo ayuda a la capa de red a comprender qué datos pertenecen a qué protocolo.
Suma de comprobación del encabezado	Este campo se usa para detectar errores en los paquetes o mensajes.
Dirección IP origen	Dirección de 32 bits del host emisor.
Dirección IP de destino	Dirección de 32 bits del host receptor.
Opciones	Cada datagrama no especifica el campo de opción. Es la lista de especificaciones que contiene restricciones de seguridad, enrutamiento, etc.

Limitaciones de IPv4

Falta de espacio de direcciones: el espacio de direcciones se agota rápidamente, ya que varios dispositivos conectados a Internet crecen rápidamente.
Extensibilidad de protocolo débil: tamaño insuficiente del encabezado IPv4, no admite el número requerido de parámetros adicionales.
Problema de limitación de seguridad para las comunicaciones: la información no tiene acceso limitado que está alojado en la red. Originalmente diseñado para redes militares aisladas. Luego adaptado para la educación pública y la red de investigación.
Falta de soporte de calidad en el servicio: retraso en el ancho de banda de la información y ciertas redes no son compatibles por este motivo.
Limitaciones geográficas: como se creó en los EE. UU., Implica la distribución de la dirección IP y casi el 50% está reservado para los Estados Unidos.

Beneficios de IPv4

1. Seguridad confiable: este paquete de direcciones tiene encriptación de datos para mantener la privacidad y seguridad durante la comunicación pública media.

2. Tareas de enrutamiento grandes:

La gran cantidad de enrutadores funcionales lo convierte en la red troncal de Internet y, por lo tanto, tiene una asignación de red vital.
La infraestructura depende del enrutamiento jerárquico y plano.
También se vuelve fácil conectar múltiples dispositivos a través de una gran red sin NAT.

3. Bibliotecas de video y conferencias: un mayor número de usuarios de Internet ralentiza la transferencia de datos en línea. Este modelo de comunicación proporciona un servicio de calidad y una transferencia de datos eficiente. Los servicios TCP y UDP se utilizan en la mayoría de los casos; a pesar de la funcionalidad limitada, las direcciones IPv4 se redefinen y permiten el cifrado de datos.

4. Flexibilidad: el enrutamiento IPv4 es más escalable y eficiente, ya que el direccionamiento se agrega. Específicamente, funciona bien para la multidifusión y la comunicación de datos a través de redes en una organización.

Uso de IPv4

Las asignaciones de direcciones se establecen en 5 RIR con sus direcciones IP,

Centro de Información de la Red Africana (AFRINIC): Sirve en África y en partes del océano Índico.
Registro Americano de Números de Internet (ARIN): también sirve en Canadá, partes del Caribe y los Estados Unidos, las islas del Atlántico Norte.
Centro de información de la red Asia-Pacífico (APNIC): Sirve en la mayor parte de Asia y Oceanía.
Centro de información de la red de América Latina y el Caribe (LACNIC): Sirve en América Latina y partes del Caribe.
Centro de coordinación de redes Reseaux IP Europeens (RIPE NCC): Sirve en Europa, Asia Central y Oriente Medio.

Estas regiones son responsables de la asignación de direcciones IP a los operadores y usuarios de Internet dentro de esa región.

Los RIR se han agotado en el número de IPv4 debido a la escasez de asignaciones de direcciones IP. Para contrarrestar la escasez de direcciones IP y ampliar el uso de direcciones en la comunicación para acceder de manera eficiente, se creó IPv6. Debido al agotamiento de la dirección en IPv4, IPv6 se creó con un mayor diseño de infraestructura y capacidad para manejar la carga útil.

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