Todas las direcciones IPv4 públicas que se usan en Internet deben registrarse en un registro regional de Internet (RIR). Las organizaciones pueden arrendar direcciones públicas de un proveedor de servicios. El titular registrado de una dirección IP pública puede asignar esa dirección a un dispositivo de red.
Con un máximo teórico de 4300 millones de direcciones, el espacio de direcciones IPv4 es muy limitado. Cuando Bob Kahn y Vint Cerf desarrollaron por primera vez la suite de protocolos TCP/IP que incluía IPv4 en 1981, nunca imaginaron en qué podría llegar a convertirse Internet. En aquel entonces, la computadora personal era, en la mayoría de los casos, una curiosidad para los aficionados, y todavía faltaba más de una década para la aparición de la World Wide Web.
Con la proliferación de los dispositivos informáticos personales y la llegada de la World Wide Web, pronto resultó evidente que los 4300 millones de direcciones IPv4 no serían suficientes. La solución a largo plazo era el protocolo IPv6, pero se necesitaban soluciones más inmediatas para abordar el agotamiento de direcciones. A corto plazo, el IETF implementó varias soluciones, entre las que se incluía la traducción de direcciones de red (NAT) y las direcciones IPv4 privadas definidas en RFC 1918. En este capítulo, se analiza cómo se utiliza NAT combinada con el espacio de direcciones privadas para conservar y usar de forma más eficaz las direcciones IPv4, a fin de proporcionar acceso a Internet a las redes de todos los tamaños.
Espacio de direcciones IPv4 privadas
No existen suficientes direcciones IPv4 públicas para asignar una dirección única a cada dispositivo conectado a Internet. Las redes suelen implementarse mediante el uso de direcciones IPv4 privadas, según se definen en RFC 1918. En la figura siguiente, se muestra el rango de direcciones incluidas en RFC 1918. Es muy probable que la computadora que utiliza para ver este curso tenga asignada una dirección privada.
Nota: Ponemos a sus disposición el documento original del rfc 1918 es muy interesante se le recomienda leerlo. LEER MÁS
Estas direcciones privadas se utilizan dentro de una organización o un sitio para permitir que los dispositivos se comuniquen localmente. Sin embargo, como estas direcciones no identifican empresas u organizaciones individuales, las direcciones privadas IPv4 no se pueden enrutar a través de Internet. Para permitir que un dispositivo con una dirección IPv4 privada acceda a recursos y dispositivos fuera de la red local, primero se debe traducir la dirección privada a una dirección pública.
Como se muestra en la figura siguiente NAT proporciona la traducción de direcciones privadas a direcciones públicas. Esto permite que un dispositivo con una dirección IPv4 privada acceda a recursos fuera de su red privada, como los que se encuentran en Internet. La combinación de NAT con las direcciones IPv4 privadas resultó ser un método útil para preservar las direcciones IPv4 públicas. Se puede compartir una única dirección IPv4 pública entre cientos o incluso miles de dispositivos, cada uno configurado con una dirección IPv4 privada exclusiva.
Sin NAT, el agotamiento del espacio de direcciones IPv4 habría ocurrido mucho antes del año 2000. Sin embargo, NAT presenta algunas limitaciones, las cuales se analizan más adelante en este capítulo. La solución al agotamiento del espacio de direcciones IPv4 y a las limitaciones de NAT es la transición final a IPv6.
¿Qué es NAT?
NAT tiene muchos usos, pero el principal es conservar las direcciones IPv4 públicas. Esto se logra al permitir que las redes utilicen direcciones IPv4 privadas internamente y al proporcionar la traducción a una dirección pública solo cuando sea necesario. NAT tiene el beneficio adicional de proporcionar cierto grado de privacidad y seguridad adicional a una red, ya que oculta las direcciones IPv4 internas de las redes externas.
Los routers con NAT habilitada se pueden configurar con una o más direcciones IPv4 públicas válidas. Estas direcciones públicas se conocen como “conjunto de NAT”. Cuando un dispositivo interno envía tráfico fuera de la red, el router con NAT habilitada traduce la dirección IPv4 interna del dispositivo a una dirección pública del conjunto de NAT. Para los dispositivos externos, todo el tráfico entrante y saliente de la red parece tener una dirección IPv4 pública del conjunto de direcciones proporcionado.
En general, los routers NAT funcionan en la frontera de una red de rutas internas. Una red de rutas internas es aquella que tiene una única conexión a su red vecina, una entrada hacia la red y una salida desde ella. En el ejemplo de la ilustración, el R2 es un router de frontera. Visto desde el ISP, el R2 forma una red de rutas internas.
Cuando un dispositivo dentro de la red de rutas internas desea comunicarse con un dispositivo fuera de su red, el paquete se reenvía al router de frontera. El router de frontera realiza el proceso de NAT, es decir, traduce la dirección privada interna del dispositivo a una dirección pública, externa y enrutable.
Nota: la conexión al ISP puede utilizar una dirección privada o pública compartida entre clientes.
Terminología de NAT
Según la terminología de NAT, la red interna es el conjunto de redes sujetas a traducción. La red externa se refiere a todas las otras redes.
Al utilizar NAT, las direcciones IPv4 se designan de distinto modo, según si están en la red privada o en la red pública (Internet), y si el tráfico es entrante o saliente.
NAT incluye cuatro tipos de direcciones:
Al determinar qué tipo de dirección se utiliza, es importante recordar que la terminología de NAT siempre se aplica desde la perspectiva del dispositivo con la dirección traducida:
- Dirección interna: la dirección del dispositivo que se traduce por medio de NAT.
- Dirección externa: la dirección del dispositivo de destino.
NAT también usa los conceptos de local o global con relación a las direcciones:
- Dirección local: cualquier dirección que aparece en la porción interna de la red.
- Dirección global: cualquier dirección que aparece en la porción externa de la red.
En la ilustración, la PC1 tiene la dirección local interna 192.168.10.10. Desde la perspectiva de la PC1, el servidor web tiene la dirección externa 209.165.201.1. Cuando se envían los paquetes de la PC1 a la dirección global del servidor web, la dirección local interna de la PC1 se traduce a 209.165.200.226 (dirección global interna). En general, la dirección del dispositivo externo no se traduce, ya que suele ser una dirección IPv4 pública.
Observe que la PC1 tiene distintas direcciones locales y globales, mientras que el servidor web tiene la misma dirección IPv4 pública en ambos casos. Desde la perspectiva del servidor web, el tráfico que se origina en la PC1 parece provenir de 209.165.200.226, la dirección global interna.
El router NAT, el R2 en la ilustración, es el punto de demarcación entre las redes internas y externas, así como entre las direcciones locales y globales.
