Debido a que el enrutador necesita llevar la comunicación a su máquina de alguna manera, y al usar IP de un lado a otro, hace que diseñar, operar y reparar redes informáticas sea mucho más fácil.
Cada computadora que se conecta a una red se identifica mediante algún tipo de número. Las tarjetas Ethernet cableadas tienen una dirección llamada dirección MAC (Control de acceso a medios). Estos números no cambian en condiciones normales. Estos números se utilizan para comunicarse entre las computadoras en un lado de un enrutador conectado a concentradores o conmutadores y la interfaz de ese enrutador. Mientras el tráfico de una computadora a otra no necesite abandonar esa área, el enrutador no participa en ninguna conversación. Esto puede llamarse área de capa 2 o LAN (red de área local), y se crea mediante conmutadores, concentradores o puntos de acceso inalámbrico. En realidad, no se requieren direcciones IP para ejecutar este tipo de red. Hubo otros protocolos de red en el pasado (antes de IPv4) que entendieron totalmente este tipo de red. Uno de esos protocolos se llamó NetBIOS para el sistema básico de entrada / salida de red.
Entonces, ¿por qué necesitamos una dirección IPv4, y mucho menos una única para una computadora? Esos primeros protocolos de red no tenían ningún concepto incorporado sobre la necesidad de hablar con computadoras fuera de mi propia capa 2 o red de área local. Debido a eso, no había lugar en el protocolo para decir si la comunicación era local versus no local. Los protocolos de red sin esa capacidad harían que Internet, como la conocemos, sea totalmente poco práctica, si no imposible. No habría forma de saber si la computadora con la que quería hablar estaba directamente a su lado, o al otro lado del mundo. Su computadora tendría que obtener la dirección de Capa 2 de la otra computadora para poder enviar un mensaje, pero ¿se imagina si todas las computadoras en Internet estuvieran conectadas en una sola LAN Ethernet cableada de Capa 2? Para que pueda encontrar una dirección MAC de computadora desconocida, su máquina envía un mensaje de difusión que cada computadora en su LAN escucha. Solo la máquina que necesita responder enviará un mensaje. Si así funcionara Internet, su transmisión para encontrar http://quora.com tendría que haber sido escuchada por cualquier otra computadora en Internet, pero solo Quora le respondería. La mayor parte del tráfico de Internet que obtendría sería ese tipo de solicitudes de difusión para encontrar la máquina que posee un nombre y desea recuperar la dirección MAC para que puedan hablar.
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Las direcciones IP hacen algo interesante. A una red de Capa 2 o LAN se le asignará un rango de direcciones IP utilizando diferentes técnicas y tecnologías. Por ejemplo, todas las computadoras en su red doméstica pueden tener una dirección IP que siempre comienza con 192.168.1, y el último número es diferente para cada sistema. Los rangos de direcciones IP definen un área de capa 2 y cada dispositivo en esa área de capa 2 debe tener una dirección IP única, así como una dirección de capa 2 única.
Esa es mucha información, pero lo ha configurado para saber por qué cada máquina debe tener su propia dirección IP. Cuando intenta comunicarse con otra máquina, como usar su navegador para visitar http://quora.com, su computadora le pregunta a quora.com un sistema de base de datos llamado DNS. DNS (Sistema de nombres de dominio) devuelve una dirección IP para esa máquina. En el caso de presionar http://quora.com, su computadora quiere la dirección IP del servicio web que le dará a su navegador la página. Su computadora compara la IP que obtuvo de DNS con su IP. IPv4 hace que sea fácil saber que el destino no es local para mi máquina, por lo que no puedo comunicarme directamente con él mediante direcciones de Capa 2. Tengo que enviar mi comunicación al servidor web de Quora no a su dirección de Capa 2, sino a la dirección de Capa 2 de mi enrutador. El trabajo principal de mi enrutador es separar diferentes áreas de Capa 2 y atraer tráfico entre ellas. Entonces, mi máquina encontraría la dirección de Capa 2 del enrutador y construiría una comunicación similar a esta:
Información de la capa 2
Fuente MAC: mi MAC
MAC de destino: MAC del enrutador
Información de la capa 3
IP de origen: mi IP local
IP de destino: la IP del servidor web de Quora que obtuve de DNS
Los niveles superiores definen más información sobre la comunicación, pero no son importantes en esta respuesta.
Ahora, cuando envío la comunicación a la dirección IP del servidor web de Quora, va a mi enrutador. Mi enrutador miraría sus propias tablas internas para ver si estaba directamente conectado al rango de IP del sitio web de Quora. De lo contrario, tendrá una regla alternativa que lo enviará al siguiente enrutador, un paso más cerca de Quora. La información de la capa 3 no cambiará (para esta discusión), pero con cada paso de computadora a enrutador a enrutador a enrutador finalmente al enrutador al que está conectado el servidor web de Quora, la información de la capa 2 cambia porque los enrutadores separan las áreas de red de la capa 2 , y mover el tráfico de una capa 2 a otra capa 2.
En Internet, las direcciones IP están muy controladas, y sus rangos se alquilan a empresas como Proveedores de servicios de Internet y otros grupos. Deben estar bien controlados ya que cada enrutador en Internet necesita saber cómo acercarse un paso más a CUALQUIER dirección IP real de Internet. Las tablas que contienen todos les permiten ver esa dirección IP de destino para su solicitud y finalmente llevarla al enrutador que está conectado a la Capa 2 que contiene el servidor web Quora. Luego, el enrutador envía la solicitud a ese servidor web con esa IP de destino y su solicitud para obtener la página web es recogida por el servicio que se ejecuta en la computadora.
Para aclarar, hay rangos de direcciones IP que no están en las tablas de enrutadores de Internet. 10.xyz no se define como existente en ningún lugar de Internet. 192.168.xy tampoco lo es, e incluso 172.16.xy no está definido en las tablas de enrutadores de Internet. Entonces, si ve una IP en su computadora en esos rangos, eso significa que en algún momento, su IP de origen se cambiará a una IP de Internet real y se colocará en una tabla con otra información. De esa manera, cuando el sitio web de Quora devuelve su página web, puede enviar la información a una IP de Internet real. Cuando llega al lugar donde se intercambiaron las IP, el enrutador mira en la tabla y encuentra su IP original que no es de Internet, y hace que esa IP sea el destino. De esa manera, obtienes tu tráfico del servidor web. Esta es una tecnología llamada NAT (traducción de direcciones de red) o PAT (traducción de direcciones de puerto), o incluso sobrecarga de NAT. Ayuda a guardar direcciones IP en Internet para que su máquina no esté usando una IP de Internet real.
Incluso con IPv6, su computadora deberá poder hacer todo lo que mencionamos anteriormente. Su computadora local necesita saber si el destino es local o no local, y si no es local, ¿dónde está el enrutador para acercarlo un paso más? Los números son más grandes y diferentes, pero el trabajo no ha cambiado un solo bit.
