¿La dirección IP es única?

Trataré de dar la respuesta más precisa:

Independientemente de la versión de IP que se esté utilizando hasta ahora (v4 / v6), cualquier dirección IP DEBE determinar inequívocamente un punto final de capa de red (origen / destino) para el tráfico IP dentro de un contexto de enrutamiento específico en cualquier momento definido en el tiempo .

Esta declaración requiere una explicación de los términos marcados en negrita.

1. Punto final de red – Unicast / Anycast / Multicast / Broadcast …

Un punto final de capa de red puede ser una única interfaz de red de un dispositivo interconectado; o un grupo de interfaces de red, cada interfaz pertenece a un dispositivo interconectado diferente.

Una dirección IP es unidifusión si apunta claramente a una interfaz de red de un dispositivo interconectado. Por ejemplo, la dirección IP 198.18.1.1 asignada a la interfaz “eth0” del servidor “zeus” y solo a esa interfaz en toda la red, es unicast. Si fue utilizado por dos dispositivos diferentes, los paquetes provenientes de dispositivos remotos tomarían el camino más corto y terminarían en uno u otro, dependiendo de la ubicación de la fuente. Esto puede causar confusión la mayor parte del tiempo. Por lo tanto, una dirección de unidifusión no se debe utilizar en más de una interfaz en la red a la vez.

Sin embargo, a veces, la misma dirección IP puede ser utilizada por múltiples dispositivos a la vez, siendo anunciados por esos dispositivos (o sus enrutadores de enlace ascendente) al resto de la red, permitiendo que la red se ocupe de ella. Los paquetes de dispositivos remotos a esa dirección IP seguirán la ruta más corta y terminarán en el dispositivo topológicamente más cercano que responda a esa dirección IP. Muchos mecanismos requieren ese mecanismo simple y elegante que requiere un equilibrio de carga a gran escala (a veces incluso a nivel mundial), como servidores DNS raíz o sitios web que tienen un gran tráfico (por ejemplo, Google / YouTube, Yahoo …). El ejemplo más famoso es el DNS público de Google: 8.8.8.8. Este mecanismo se conoce como anycast . Y aunque una dirección de difusión ilimitada no es, en teoría, única, todavía señala inequívocamente un grupo de dispositivos estrictamente definido, generalmente controlado por las mismas autoridades administrativas. Entonces, esto está nuevamente en línea con la declaración original proporcionada anteriormente.

Las direcciones de multidifusión y difusión apuntan a múltiples dispositivos a la vez, pero ellos mismos deben determinar inequívocamente un grupo estrictamente definido de dispositivos en la red.

2. Contexto de enrutamiento (público / privado / VPN / VRF …):

En las redes tradicionales de la vieja escuela, los enrutadores solían tener solo una tabla de enrutamiento / reenvío (RT), cuyo contenido dependía de la red a la que estaban conectados los enrutadores. El RT podría ser pequeño (en redes privadas) o incluso muy grande (por ejemplo, la tabla global de enrutamiento de Internet). La red definida por las rutas en el RT se denomina contexto de enrutamiento . Por ejemplo, un contexto de enrutamiento puede ser una red de laboratorio privado completamente cerrada, una red privada corporativa aislada por firewall o el “gran” Internet. Cualquier dirección IP de unidifusión utilizada dentro de una determinada red privada debe ser única; dentro de otro netowrk privado, esta dirección puede ser reutilizada. Sin embargo, en Internet, cualquier dirección IP de unidifusión debe ser única a la vez, ya que apunta a una interfaz a la vez. Ver comentario anterior.

Sin embargo, a diferencia de los enrutadores antiguos que podían manejar solo un RT a la vez, la mayoría de los enrutadores modernos son capaces de mantener múltiples tablas paralelas (virtuales) de enrutamiento / reenvío (VRF), separadas entre sí. Cada tabla de enrutamiento puede tener un carácter privado o público. Conectados entre sí, un conjunto de VRF definidos en cada enrutador componen múltiples redes lógicas, redes públicas / privadas virtuales (VPN) o simplemente contextos de enrutamiento.

Y esto lleva nuevamente a la declaración anterior: dentro de un contexto de enrutamiento específico, una dirección siempre determina siempre un destino.

3. Momento en el tiempo

Esto ya ha sido discutido. Una dirección IP es, en principio, un activo temporal. Una vez que el dispositivo está apagado, la dirección puede ser utilizada por otro dispositivo en la misma subred. Esta característica se utiliza dentro de las redes ISP que ofrecen asignaciones de direcciones dinámicas a los usuarios finales.

Espero que esto proporcione una respuesta clara y completa.

Hablaré sobre IP V4, pero es casi lo mismo con IP V6, la diferencia es que hay muchas más direcciones V6, no hay necesidad de usar NAT.

Sí, la dirección IP debe ser única para identificar correctamente todos los hosts en una red, por lo que cada computadora en Internet necesita una dirección IP diferente, con algunas excepciones.

Las excepciones son computadoras detrás de un NAT (traductor de direcciones de red), como un enrutador doméstico, en estos casos solo el NAT tiene una dirección IP pública (internet) mientras que los hosts dentro de la red usan direcciones privadas. Las direcciones IP privadas no deben usarse en Internet (ya que confundirían al enrutador sobre dónde enrutar los paquetes dirigidos a ellas), sino que pueden usarse en otras redes privadas.
Algunas IP están reservadas para su uso detrás de un NAT, precisamente para evitar que un host en Internet público entre en conflicto con los hosts detrás de un NAT, estas direcciones son:
10.0.0.0 – 10.255.255.255
172.16.0.0 – 172.31.255.255
192.168.0.0 – 192.168.255.255

La respuesta de Berislav en forma breve:

En cualquier intranet dada (e Internet es la intranet más grande que existe), cada dirección IP debe ser única. Entonces, usted y yo podemos tener 192.168.1.2 como nuestras direcciones IP, porque estoy en mi LAN y usted está en su LAN: diferentes intranets. Pero nuestros enrutadores deben tener diferentes direcciones IP en Internet, porque todas las computadoras en Internet están en la misma intranet.

No, no son únicos. Cada vez que se conecta a Internet, sus proveedores de servicios de Internet le asignan una dirección IP. Esta IP también fue utilizada por otros usuarios. Para poseer verdaderamente una dirección IP que sea solo suya, necesita un servicio de dirección IP dedicado