¿Qué hace posible que cada dispositivo de red del mundo tenga una dirección IP única en cualquier momento?

Si se pregunta cómo evitamos que dos dispositivos tengan la misma IP, eso se maneja de forma jerárquica.

Si observa una dirección IP, generalmente se escribe como cuatro números de un byte cada uno (0–255); esto funciona a 32 bits. Definimos una subred como todas las direcciones que comienzan con los mismos bits. Como ejemplo concreto, imagine una red donde los primeros 8 bits (el primer número) son iguales, y ese número es 9 (00001001).

Máscara: 11111111.00000000.00000000.00000000 = 255.0.0.0
Prefijo: 00001001.00000000.00000000.00000000 = 9.0.0.0.0

IP 1: 00001001.00000001.00000001.00000001 = 9.1.1.1.1
IP 2: 00001000.10000001.10000001.10000000 = 9.128.128.128

Los primeros 8 bits (los que son 1 en la máscara) son los mismos en ambas IP, por lo que están en la misma subred. La forma común de escribir esta subred es 9.0.0.0/8. Si los dos primeros bloques (16 bits) son iguales, obtiene un / 16, por lo que 8.8.0.0/16 es todas las direcciones que comienzan con 8.8.xx.

Hay 256 redes posibles / 8, desde 0.xxx hasta 255.xxx. Algunos de ellos están reservados para usos técnicos, otros están reservados para uso interno (por ejemplo, 10.0.0.0/8), pero la mayoría se usan en Internet.

El espacio público de direcciones IP está gobernado por una organización sin fines de lucro de los Estados Unidos llamada Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA). Hasta su muerte en 1998, fue dirigido por un tipo, Jon Postel, que había sido una gran parte del diseño de esta infraestructura en primer lugar. En la actualidad, lo administra la Corporación de Internet para Nombres y Números Asignados (ICANN), que también administra los dominios de nivel superior.

Algunas de las redes / 8 pertenecen en su totalidad a compañías privadas (GE posee la totalidad de 3.0.0.0/8) y el ejército de EE. UU. Tiene un par, pero la IANA ha distribuido la mayoría de ellas a los Registros Regionales de Internet (RIR).

Hay cinco RIR:
ARIN maneja los Estados Unidos y Canadá,
LACNIC maneja el resto de las Américas
RIPE maneja Europa, la ex URSS, el Medio Oriente y partes de Asia central
APNIC maneja el resto de Asia y Oceanía
AfriNIC maneja África.

Las redes / 8 fueron entregadas una a la vez a los RIR cuando las necesitaban. Una gran mayoría fue a ARIN y RIPE, ya que tuvieron la mayor parte del crecimiento de Internet hasta que nos quedamos sin subredes gratuitas.

Cada RIR asigna bloques más pequeños, como un / 16, a las empresas y organizaciones que los necesitan. Esta es una mezcla de proveedores de Internet (ISP), proveedores de alojamiento y todas las demás organizaciones que necesitan sus propias IP públicas.

Si miramos a un ISP, tendrá un grupo de IP asignado desde su RIR local. Cuando un usuario aleatorio se conecta a un módem de cable, le pedirá al ISP una dirección IP; el ISP tomará uno actualmente no utilizado de su grupo y se lo asignará al usuario.

Asi que. Mirando mi IP en este momento, es 84.211.207.125.
Para empezar, puedo preguntarle a ARIN si saben quién es el propietario, en Whois-RWS.

NetRange: 84.0.0.0 – 84.255.255.255
CIDR: 84.0.0.0/8
NetName: 84-RIPE
NetHandle: NET-84-0-0-0-1
NetType: asignado a RIPE NCC

Estoy en Europa, así que no sorprende que todo el 84.0.0.0/8 haya sido asignado a RIPE, no a ARIN. Ok, preguntemos a RIPE:

inetnum: 84.211.192.0 – 84.211.207.255
nombre de red: OSLO-CUSTOMERS-HFC
descr: Obtener como clientes

(Más abajo:)
ruta: 84.211.128.0/17
descr: OBTENER Noruega

Como era de esperar, mi ISP es de hecho Get AS, y en algún momento RIPE les entregó un / 17 tallado en el bloque 84.0.0.0/8 más grande.

En resumen:

84 .211 .207 .125
01010100.11010011.11001111.01111101
AAAAAAAA.BBBBBBBB.BCCCCCCC.CCCCCCCC

A: IANA asignó estos bits a RIPE
B: RIPE asignó estos bits para obtener AS
C: Obtener AS me asignó estos bits (por ahora).

A es 84.000.000.000/8
AB es 84.211.128.000/17
ABC es 84.211.207.125, que debería ser único.

NAT (traducción de direcciones de red) y métodos similares ayudan MUCHO.

Esencialmente, significa que todos los dispositivos con direcciones IP en una LAN (Red de área local), digamos su lugar de trabajo, tienen una dirección que no está “en Internet”, pero pueden acceder a Internet a través de la puerta de enlace de su LAN . En lo que respecta a los dispositivos en Internet, su lugar de trabajo tiene una dirección, pero no ven los dispositivos dentro de la LAN de su oficina. Internet “ve” la puerta de enlace / enrutador de su lugar de trabajo y es la puerta de enlace que acepta los paquetes entrantes y los “entrega” al dispositivo correcto en la LAN.

Con este modelo, incluso es posible que un ISP trate a todos sus clientes como “clientes locales” y les proporcione acceso a Internet, sin darles una dirección IP de Internet real.

Sin esquemas y métodos similares a este, las direcciones IP en Internet se habrían agotado hace mucho tiempo.

Los bloques de direcciones IP se dividen regionalmente y se asignan a través de la Autoridad de Números Asignados de Internet a cinco registros regionales de Internet diferentes. Cada registro entrega direcciones a empresas o proveedores de servicios de Internet en su región de acuerdo con sus políticas. Cada ISP finalmente asignará una dirección a un usuario final. Debido a la jerarquía o responsabilidad, las direcciones son únicas en todo el mundo. Si intenta utilizar una dirección que no le está asignada, el paquete se descartará en el borde de la red de ISP o el tráfico de retorno se dirigirá al propietario legítimo de esa dirección. En cualquier caso, no puede usar un número que no le haya sido asignado por su autoridad local de números.

Si está dispuesto a lidiar con IPv6, sí.

Para IPv4, solo hay direcciones 4B para comenzar. Creo que pasamos ese recuento de dispositivos hace mucho tiempo.