¿Por qué son necesarias las direcciones IPv4 privadas y cómo funcionan?

Las direcciones IPv4 privadas (específicamente las definidas en RFC 1918: Asignación de direcciones para Internet privadas) se diseñaron para abordar la posible escasez eventual de direcciones IP accesibles a nivel mundial (es decir, direcciones para nodos que consumirían y ofrecerían servicios en línea). Básicamente, apartó bloques de direcciones IP específicos que cualquier persona podría usar para cualquier propósito, con el entendimiento de que estas direcciones nunca se verían en Internet pública . De esta manera, usted, yo y la NSA podemos usar exactamente las mismas direcciones de estos bloques en nuestras propias redes sin confundir todos los enrutadores entre nosotros.

Para que esto funcione, su enrutador de Internet se convierte en un proxy para todo su tráfico de Internet. El mecanismo básico que utiliza se llama traducción de direcciones de red (NAT) y funciona aproximadamente de la siguiente manera. Suponga que su PC de escritorio tiene la dirección IP 192.168.0.32, y la IP pública de su enrutador es 8.1.2.3. Luego:

1. Su enrutador recibe un paquete IP del puerto 12345 en su escritorio.
2. Elige un puerto aleatorio que no está utilizando actualmente en el lado de IP pública (por ejemplo, 33425), y registra internamente una asignación entre 192.168.0.32: 12345 y 8.1.2.3: 33425 .
3. Reemplaza 192.168.0.32: 12345 en el encabezado de su paquete IP con 8.1.2.3: 33425 y envía el paquete modificado a su destino (por ejemplo, google.com).
4. Google ve la solicitud de 8.1.2.3: 33425 , hace lo que le pide y envía la respuesta a 8.1.2.3: 33425 .
5. Su enrutador recibe la respuesta y busca 8.1.2.3: 33425 , lo reemplaza en el encabezado IP con 192.168.0.32: 12345 y luego lo envía a su escritorio.
6. Repita [1] – [5] para todo su tráfico de Internet.

(Los pedantes de la red notarían que estoy pasando por alto cosas como el mapeo de cachés, la configuración DMZ y demás, en aras de la simplicidad).

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El efecto neto es que su proveedor de servicios de Internet solo necesita darle una dirección IP pública a su enrutador, ya sea que tenga uno o mil hosts detrás.