Agotamiento de las direcciones IPv4

Vamos a a ver un problema que tenemos actualmente, un problema que venimos arrastrando desde hace ya unos años, el problema del agotamiento de direcciones en IPv4, el tipo de direccionamiento que estábamos utilizando hasta ahora en Internet.

Características de las direcciones en IPv4

Una dirección IPv4 tiene estas características principales:

• Es un número que identifica a una máquina y la red en la que se encuentra la misma en Internet.
• Tiene un número de bits de red y de host variable.
• Es un número de 32 bits escrito en numeración binaria, que se representa normalmente basándolo en representación decimal puntuada. Un ejemplo de una dirección IPv4 sería:

  176.12.255.7 => Notación decimal puntuada
  
  10110000.00001100.11111111.0000011 => Notación binaria
  

Direcciones IPv4 disponibles

Supuestamente se disponían de 2^32 direcciones IPv4 disponibles, unos 4300 millones, sin embargo en la realidad este número no es grande. Esto es así por varios motivos:

Las direcciones IPv4, y las direcciones IP en general, se separan en bloques y éstos se van asignando de una forma jerarquizada a diferentes usuarios, hasta que al final a un determinado usuario le llega un bloque, entonces éste puede utilizar todas las direcciones IP de ese bloque.

Esto hace que, por ejemplo, a un usuario que le llegue un bloque de un total de 16 IPs y sólo utilice dos de ellas, las 14 restantes no podrían ser utilizadas por parte de otro usuario, salvo que ese bloque se dividiese en más trozos. Este mecanismo utilizado para repartir direcciones IPs ha tenido la consecuencia que hay muchas direcciones IPs asignadas que no están en uso.

Por tanto, no se pueden “reaprovechar” direcciones IPs para otro bloque.

Hay otras direcciones IPs que no podemos utilizar porque están reservadas para determinados usos, en particular las que definen las direcciones de cada una de las subredes y las direcciones de difusión.

No se pueden “reaprovechar” direcciones IPs para otro bloque.

Como consecuencia de todo lo anterior, de las 4300 millones de direcciones IPv4 que teníamos disponibles en Internet, realmente no disponemos de tantas.

Parches aplicados

En los años en los que el uso de Internet se intensificó de forma imprevista, ya que los usuarios “domésticos” comenzaban a acceder y darle un uso para lo que inicialmente no estaba pensado, se han ido planteando diferentes soluciones a lo largo de los años, algunas más conocidas y otras no tanto. Realmente se deben considerar como parches, ya que no han sido soluciones definitivas, si no que han servido para alargar durante un tiempo la disposición o reutilización de direcciones durante más tiempo.

Las más significativas son las siguientes:

• NAT (Network Adress Translation): Es la utilización de direcciones privadas para las redes internas y la reserva de las direcciones IPs públicas sólo para el dispositivo que está conectado a Internet.
• CIDR (Classless Inter-Domain Routing): Dividir los bloques de direcciones IPs, dejando de utilizar las clases en Internet, ya que antiguamente los bloques eran muy grandes, de 8, 16 o 24 bits. Con esto se pasa a la utilización de bloques de cualquier tamaño en bits sin ningún tipo de problema.
• CGNAT (Carrier Grade NAT): Este parche es mucho más reciente y no es más que una ampliación del mecanismo NAT, llevado al siguiente nivel. Lo que hace es los usuarios de Internet tengamos en nuestro ámbito un dispositivo con direccionamiento IP privada, que es el router, que tiene un direccionamiento IP privada interno, pero su dirección IP externa no es una dirección IP publica, sino una dirección IP de un rango nuevo, llamado CGNAT, que hace que esté a su vez en otra dirección privada, en este caso del proveedor, y que un dispositivo del mismo sea la que tenga la dirección IPv4 publica.

Esto tiene importantes inconvenientes a la hora de utilizar Internet por parte de los usuarios, y es importante que tengamos conocimiento de estas técnicas y de cómo nos afectan al uso que estemos haciendo de Internet.

Situación actual

La mayoría de los usuarios sólo conocen Internet a través de NAT, es decir, el equipo está conectado siempre a una IP privada y se accede a través de un router que tiene una IP pública. Esto ha condicionado la forma en la que la mayoría de las personas utilizan Internet, ya que no utilizan una red en la que su equipo es un nodo significativo, sino simplemente es un equipo, que al tener una IP privada obliga a que se comunique a otros equipos, los llamados servidores, que realmente son los nodos de Internet. Esto es una limitación, ya que Internet no se planteó de esta forma.

Como consecuencia del punto anterior, los usuarios somos más consumidores de los servicios que ofrecen determinadas empresas u organizaciones, que partícipes en igualdad de lo que debería ser Internet.

El uso de dispositivos móviles es lo que ha hecho dispararse completamente a nivel mundial la demanda de dispositivos conectados a Internet. En muchos casos los móviles están conectados en segmentos privados y no tienen direcciones IPv4 públicas, están conectados bien en NAT o con CGNAT.

Más recientemente, al menos aquí en España, ya hay algunos proveedores de Internet que en lugar facilitar una conexión de Internet con una dirección pública, para que luego se pueda configurar el direccionamiento privado, están dando un acceso a Internet a través CGNAT, y es algo importante a destacar.

El agotamiento de direcciones IPv4

El agotamiento IPv4 es algo de lo que se lleva hablando varios años. ¿Se ha acabado? ¿Se está acabando? ¿Se va a acabar?

La asignación de direcciones IPv4 se hace desde diferentes organizaciones a nivel internacional y después se va llegando, de forma cada vez más específica, a la dirección que reparte el último eslabón, que es el proveedor de Internet.

La situación actual es la siguiente:

1. El organismo internacional de primer nivel, la IANA (Internet Assigned Numbers Authority), repartió el último bloque libre en enero de 2011.
2. La IANA reparte los bloques a los proveedores regionales, los RIR (Regional Internet Registry), que son cinco a nivel mundial: APNIC (Asia-Pacific Network Information Centre), RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre), LACNIC (Latin America and Caribbean Network Information Centre), ARIN (American Registry for Internet Numbers) y AFRINIC (African Network Information Center).
3. De esos cinco proveedores regionales, cuatro han repartido ya todos sus bloques, por lo que actualmente sólo AFRINIC tiene bloques disponibles para repartir.

La realidad actual

¿Esto significa que hoy en día no hay ninguna forma en un determinado país de conseguir bloques de direcciones IP? En algunos sitios aún es posible, pero cada vez nos acercamos más al final. Lo que ocurre es que para nuevos actores, por ejemplo un nuevo proveedor que quiera entrar en el negocio, no se tienen bloques de dirección IP disponibles y tendría que recomprarlos, lo que resulta un problema grave.

Esta es la situación en la que nos encontramos actualmente y no podemos plantearnos que vaya a haber más direcciones IPv4, porque no caben más y aunque dentro de los bloques que se han asignado haya direcciones que no estén en uso, no se pueden utilizar.

Solución

La solución que se realmente se plantea es empezar a demandar que los proveedores proporcionen acceso a Internet a través de IPv6, fundamentalmente en doble pila, es decir, proporcionando acceso a IPv6 y a IPv4, a ambos, no sólo a IPv6.