Agotamiento de direcciones IPv4 : agotamiento de la reserva de direcciones no asignadas del protocolo IPv4 . El espacio de direcciones mundial es administrado globalmente por la organización estadounidense sin fines de lucro IANA , así como por cinco registradores regionales de Internet responsables de asignar direcciones IP a usuarios finales en ciertos territorios y registradores locales de Internet, como proveedores de servicios de Internet .
IPv4 permite el uso de alrededor de 4220 millones de direcciones, y algunas de ellas han sido asignadas por IANA a registradores regionales de Internet en bloques de aproximadamente 16,8 millones de direcciones (teniendo en cuenta el uso de CIDR ). En febrero de 2011, IANA asignó los últimos cinco bloques /8 restantes de su espacio de direcciones [1] [2] [3] [4] a los RIR . Se esperaba el agotamiento de las direcciones de los restantes registradores regionales de Internet [K 1] dentro de cinco años [5] , a fines de 2017, todos los registradores regionales anunciaron el agotamiento de la oferta total de direcciones IPv4 gratuitas y restricciones en la emisión. de nuevas direcciones.
APNIC es el primer registrador regional de Internet cuyas direcciones IP asignadas terminaron en [K 2] . Esto sucedió el 15 de abril de 2011 [6] [7] [8] . ARIN fue el primero de los registradores regionales de Internet en anunciar el agotamiento total de las direcciones IPv4 [9] .
Quedarse sin espacio de direcciones IPv4 se ha considerado un problema desde finales de la década de 1980 , cuando Internet comenzó a experimentar un crecimiento espectacular. En noviembre de 1991, el IETF creó el ROAD ( Grupo de enrutamiento y direccionamiento ) para abordar el problema de escalabilidad causado por el método de direccionamiento con clase que estaba en uso en ese momento [10] [11] . El agotamiento esperado de direcciones fue la razón por la que se crearon y adoptaron una serie de nuevas tecnologías, incluido el direccionamiento sin clases (CIDR) en 1993, NAT y la nueva versión del Protocolo de Internet , IPv6, en 1998 [11] .
La transición de Internet al Protocolo de Internet versión 6 es la única solución permanente disponible para el problema del agotamiento de direcciones IPv4 [12] . Aunque el agotamiento previsto del espacio de direcciones IPv4 entró en su etapa final en 2008, la mayoría de los ISP y desarrolladores de software acababan de comenzar a implementar IPv6 [13] en ese momento .
A cada nodo en una red IPv4, como una computadora , un enrutador o una impresora de Internet , se le asigna una dirección IPv4 , que se usa para identificar ese nodo cuando se comunica con otros nodos en la misma red. Básicamente, cualquier computadora con una dirección IPv4 pública puede enviar datos a cualquier otra computadora con una dirección IPv4. Sin embargo, IPv6 no es compatible con versiones anteriores de IPv4, por lo que el envío de datos desde una computadora con solo una dirección IPv4 a una computadora con solo una dirección IPv6 solo es posible utilizando tecnologías especiales. La solución estándar es la tunelización [14] . Una dirección IPv4 tiene una longitud de 4 bytes (32 bits) y, por lo tanto, la versión 4 del Protocolo de Internet permite 232 (aproximadamente 4300 millones) de direcciones. Sin embargo, algunos bloques grandes de direcciones IPv4 están reservados para necesidades especiales y no están disponibles para uso público, como la dirección loopback 127/8 [ K 3] , redes grises 10/8, 172.16 / 12 , 192.168 /16 (estas son direcciones especialmente reservadas ).
La estructura de direcciones IPv4 permite el uso de direcciones disponibles públicamente en cantidades suficientes para proporcionar una dirección para cada dispositivo o servicio conectado a Internet. Este problema se resolvió parcialmente durante un tiempo mediante cambios en el sistema de asignación de direcciones. La transición del direccionamiento classful al classless ha retrasado significativamente el agotamiento del espacio de direcciones IPv4.
Además, la tecnología NAT (traducción de direcciones de red) permite a los ISP enmascarar sus propias redes privadas detrás de una sola dirección IPv4 de enrutador disponible públicamente en lugar de asignar direcciones públicas a cada dispositivo en la red.
Cabe señalar que, en el contexto del problema del agotamiento, existen dos tipos principales de direcciones IPv4: globales y privadas [15] .
Las direcciones globales son direcciones que se enrutan globalmente, en todo el planeta. Las direcciones globales deben ser únicas, de lo contrario existe una ambigüedad en la dirección de entrega. De hecho, el espacio de direcciones enrutables globalmente está limitado por la cantidad de valores que puede tomar un número entero de 32 bits, una dirección IPv4 . Este número es 2^32 = 4,2 mil millones de valores.
Las direcciones privadas son direcciones que solo se enrutan dentro de una red privada específica, como 192.168.0.0/16 o 10.0.0.0/8. Las direcciones privadas deben ser únicas solo dentro de la red privada respectiva. El número de redes privadas en el planeta no está limitado. Cada enrutador doméstico suele formar una red privada.
El problema de quedarse sin espacio de direcciones IPv4 solo se aplica a las direcciones globales, ya que no hay límite para la cantidad de direcciones privadas en el planeta.
Por diseño de la red IPv4 , las direcciones globales son para servidores globales y enrutadores globales. Todos los clientes de una red IPv4 pueden acceder a ella mediante una dirección privada y NAT . También puede conectarse a una red IPv4 utilizando una dirección global, pero esto no es deseable porque la cantidad de direcciones globales es limitada. El uso de una dirección global para conectarse a una red IPv4 innecesariamente debe considerarse un desperdicio e ineficiente.
Aunque la razón principal del agotamiento del espacio de direcciones IPv4 es la capacidad de diseño insuficiente de la infraestructura de Internet, que no tuvo en cuenta un crecimiento tan rápido [16] , una serie de factores adicionales exacerban este problema. Cada uno de ellos está relacionado con la demanda de direcciones IP, que no fue prevista por los autores de la infraestructura de red original.
Dispositivos móviles IPv4 se ha convertido en el estándar de facto en las comunicaciones digitales, y el costo de invertir en potencia informática adicional en dispositivos portátiles se ha reducido. Por lo tanto, los teléfonos móviles se han convertido en anfitriones de Internet de pleno derecho. Las nuevas especificaciones de los dispositivos 4G requieren el uso de direccionamiento IPv6. Conexiones persistentes Durante la década de 1990, el método dominante de conexión a Internet era el acceso remoto telefónico mediante un módem de acceso telefónico . El rápido crecimiento de las redes de acceso telefónico ha aumentado la cantidad de direcciones en uso y el grupo de direcciones IP asignadas se ha distribuido entre una gran cantidad de usuarios. En 2007, el porcentaje de acceso a Internet de banda ancha comenzó a superar el 50% en muchos mercados [17] . A diferencia del acceso telefónico, las conexiones de banda ancha suelen estar constantemente activas y los dispositivos de red (enrutadores, módems de banda ancha) rara vez se apagan. Esto hace que aumente el número de direcciones IP involucradas. expansión de Internet Hay cientos de millones de hogares en el mundo desarrollado. En 1990, solo un pequeño número de hogares tenía conexión a Internet. Tan solo 15 años después, casi la mitad de ellos tiene una conexión de banda ancha permanente [18] . Una gran cantidad de nuevos usuarios de Internet residen en China e India densamente pobladas , lo que acelera aún más el agotamiento del espacio de direcciones. Uso ineficiente de direcciones Las organizaciones que recibieron direcciones IP en la década de 1980 a menudo tienen más direcciones IP de las que realmente necesitan, porque el método de direccionamiento con clase utilizado al principio da como resultado un espacio de direcciones infrautilizado [19] . Por ejemplo, a las grandes empresas o universidades se les asignaron bloques de direcciones de Clase A que contenían más de 16 millones de direcciones IPv4 porque la unidad más grande anterior, un bloque de Clase B con 65 536 direcciones, era demasiado pequeña para la cantidad prevista de direcciones en uso. Para los registradores de Internet locales (LIR) , RFC 3194 propuso el uso del parámetro HD-ratio, que indica la eficiencia con la que se utiliza el espacio de IP asignado. Su implementación se retrasó, y ahora el uso de este parámetro es casi inútil. virtualización Con la expansión de las capacidades técnicas, el poder de los procesadores de servidores y la mejora de los equipos, se hizo posible usar simultáneamente varios sistemas operativos en una computadora. Cada uno de estos sistemas requiere una dirección IP pública.Varias tecnologías reducen la necesidad de direcciones IP [20] :
NAT , proxies y direccionamiento de intranet La tecnología NAT ( traducción de direcciones de red ) permite que varias computadoras tengan una dirección IP externa. Las computadoras detrás de NAT pueden conectarse entre sí mediante direcciones IP de intranet , pero desde el exterior es imposible conectarse a dichas computadoras sin una configuración especial . Alojamiento web compartido con acceso por nombre de dominio Varios sitios tienen una dirección IP común, el servidor distingue uno de otro por el nombre de dominio ( campo Host HTTP /1.1). Control cuidadoso de los registradores de Internet regionales sobre la asignación de direcciones IP a los registradores de Internet locales. Reasignación del espacio de direcciones Los primeros años de Internet utilizaban un sistema de direccionamiento con clase ineficaz . Se están reciclando grandes bloques de direcciones IP distribuidas en ese momento.El 31 de enero de 2011, los dos últimos bloques de direcciones no reservados por IANA se asignaron a APNIC de acuerdo con los procedimientos estándar para asignar direcciones a registradores regionales de Internet. Hay cinco bloques reservados y por lo tanto no asignados /8 [6] [21] [22] . De acuerdo con las reglas de ICANN, IANA procedió a asignar cada uno de estos bloques a cada uno de los Registradores Regionales de Internet después de una conferencia de prensa el 3 de febrero de 2011, lo que resultó en el fin del conjunto de direcciones de IANA [23] [24] .
Varios bloques de direcciones independientes históricamente utilizados por separado de los RIR se distribuyeron a los RIR en febrero de 2011 [25] .
Las tecnologías para ralentizar el agotamiento de las direcciones IPv4 incluyen compartir direcciones IPv4 para acceder a contenido IPv4, introducir IPv6 en paralelo usando IPv4, traducción de protocolos para acceder a contenido destinado tanto a IPv4 como a IPv6, y túneles para trabajar con enrutadores que admiten solo un protocolo. La necesidad de una adopción temprana de IPv6 una vez que se agote el espacio de direcciones de la IANA es clara [26] .
Como consecuencia del agotamiento del grupo de direcciones, las conexiones punto a punto requeridas por muchas aplicaciones no siempre estarán disponibles en Internet IPv4 hasta que IPv6 esté completamente implementado. Los hosts IPv6 no pueden conectarse directamente a los hosts IPv4 y deben usar servicios especiales para comunicarse. Esto significa que la mayoría de las computadoras aún necesitan tener acceso a IPv4, como a través de , de nuevas direcciones IPv6, lo que requiere más esfuerzo que simplemente admitir IPv4 Se esperaba que la demanda de direcciones IPv6 surgiera en tres o cinco años [27] .
A principios de 2011, solo el 5% de las computadoras tenían una conexión IPv6 [28] , y la mayoría de ellas usaban mecanismos de transición como NAT64 y Teredo tunneling 29En diciembre de 2009, aproximadamente el 0,15 % de los dos millones de sitios web más populares eran accesibles a través de IPv6 [30] . Para complicar el problema, entre el 0,027 % y el 0,12 % de los visitantes no pueden usar sitios que usan tanto IPv4 como IPv6 [31] [32] , pero una proporción significativa (0,27 %) no puede interactuar con sitios que solo usan IPv4 [33] . Según un estudio de Arbor Networks , en el verano de 2010, la proporción del tráfico de IPv6 era inferior a una décima parte de uno por ciento [34] .
En el momento del agotamiento de direcciones de la IANA (febrero de 2011), se esperaba que el suministro de bloques de direcciones gratuitos en los registradores regionales de Internet se agotara en un período de seis meses ( APNIC ) a cinco años ( AfriNIC ) [35] . A partir de septiembre de 2015, todos los registradores regionales excepto AfriNIC han anunciado que han agotado su grupo total de direcciones IPv4 gratuitas y están limitando la emisión de nuevas direcciones; ARIN anunció el agotamiento total de las direcciones IPv4 libres, y para el resto de los registradores se prevé este momento a partir de 2017 [36] .
Diferentes registradores regionales tienen diferentes estrategias de asignación de direcciones [37] . Los ISP suelen tener una reserva de direcciones IP para uso de sus clientes por un período de 6 meses a 2 años, luego de lo cual los nuevos clientes que deseen conectarse a Internet no podrán obtener direcciones IP y tendrán que usar NAT o recibir solo direcciones IPv6 [38] .
APNIC y RIPE NCCAPNIC es un registrador regional de Internet y asigna direcciones IP a áreas donde Internet se está desarrollando extremadamente rápido, como China e India ; por lo tanto, se esperaba que fuera el primer registrador regional de Internet en dejar de asignar libremente direcciones IPv4. Esto sucedió el 15 de abril de 2011, cuando el suministro de direcciones disminuyó a un nivel crítico: 1 bloque / 8. A partir de esa fecha, APNIC pasó a un mecanismo de asignación de "etapa 3"; y ha comenzado un período en el que no todos los registradores locales de Internet (LIR) ya pueden recibir direcciones IPv4 en la cantidad que necesitan; se esperaba que esta etapa durara cinco años [7] . La asignación de direcciones IP se limitó a 1024 por miembro [39] [40] [6] [41] [42] [43] .
El agotamiento del stock total de direcciones IPv4 de RIPE NCC , el registrador regional de Internet para Europa , siguió a APNIC. Esto sucedió el 14 de septiembre de 2012.
A fines de 2015, APNIC tenía alrededor de 11 millones de direcciones gratuitas y RIPE NCC, alrededor de 16 millones [36] .
/8 regla del último bloque en APNIC y RIPE NCCDesde el 15 de abril de 2011, la fecha en que APNIC tiene su último bloque /8 , o desde el 14 de septiembre de 2012, cada miembro actual o futuro (es decir, titular de cuenta de APNIC o cliente de RIPE NCC) solo puede recibir un bloque de direcciones IP de 1024 direcciones (bloque /22 ) [44] [45] . Según el estudio Evolution of the IP pool for each RIR in 2011 de dinámica de stock de direcciones IPv4, el último bloque APNIC /8 habría terminado en un mes si no se hubiera introducido este límite. En bloque /8 16.384 bloques /22 ; de acuerdo con las reglas APNIC y RIPE NCC, cada miembro actual o futuro recibe un bloque /22 del último bloque /8 , además, solo si se cumplen una serie de criterios [46] . APNIC tiene actualmente alrededor de 3000 miembros y agrega alrededor de 300 nuevos miembros cada año. Así, el último bloque /22 debería terminar en más de 5 años [45] . El RIPE NCC tiene más de 8000 miembros y su último bloque /8 tiene un marco de tiempo mucho más corto.
Las direcciones 1024 en el bloque 22 se pueden usar para admitir NAT44 o NAT64 para redes Sin embargo, para los nuevos ISP grandes, el límite de 1024 direcciones puede no ser suficiente para brindar comunicación con IPv4 debido a la cantidad limitada de puertos disponibles para una dirección IPv4 [47] .
En noviembre de 2019, RIPE NCC regaló el último bloque /22.
Agotamiento del pool de direcciones de LACNICEl 10 de junio de 2014, el Registro de Direcciones de Internet de América Latina y el Caribe anunció el virtual agotamiento de la reserva de direcciones IPv4 libres en la región, quedando a disposición del registrador el único bloque de direcciones /10 [48] . Según la previsión para principios de 2015, el agotamiento total de todas las direcciones de esta zona debería producirse a mediados de 2017 [49] .
Agotamiento del grupo de direcciones de ARINTras el agotamiento del espacio de direcciones de la IANA en 2011, ARIN introdujo restricciones adicionales en las solicitudes de espacio de direcciones IPv4 [50] .
El 24 de julio de 2013, el científico jefe de APNIC , Geoff Houston, publicó un estudio ilustrado con gráficos en su blog en el que predijo el agotamiento del grupo de direcciones IPv4 de ARIN "en algún momento del tercer trimestre de 2014" [51] . El 1 de agosto de 2013, ARIN informó dos bloques /8 restantes para direcciones IPv4 [52] .
El 24 de septiembre de 2015, ARIN fue el primero de los registradores de Internet en anunciar el agotamiento completo de su conjunto de direcciones IPv4 gratuitas, todas las solicitudes de nuevas direcciones se envían a la cola de espera [9] .
afrinicoAfriNIC es el último registro regional de Internet en llegar al final de su grupo de direcciones IPv4. El 31 de marzo de 2017, entraron en vigor las restricciones impuestas por las reglas de agotamiento del grupo de direcciones locales de la fase 1. Se están introduciendo controles más estrictos sobre el uso de direcciones, restricciones sobre el número mínimo y máximo de direcciones emitidas y el momento de la eliminación de las direcciones emitidas.
A principios de la década de 2000, se dieron diferentes estimaciones sobre el tiempo que tardaron en agotarse por completo las direcciones IPv4. En 2003, Paul Wilson (Director de APNIC ), basándose en el uso actual del espacio de direcciones, afirmó que el espacio de direcciones se agotaría en una o dos décadas [53] . En septiembre de 2005, un informe de Cisco Systems sugirió que el suministro de direcciones disponibles se agotaría en un plazo de 4 a 5 años [54] . En los últimos años, la asignación de direcciones IPv4 se aceleró antes de que se agotara el stock, lo que no se tuvo en cuenta en las proyecciones.
Para 2008, se estaban desarrollando procedimientos para y más allá del período de agotamiento de direcciones [60] .
Se han discutido varias propuestas para mitigar el problema del agotamiento de direcciones IPv4.
Antes y durante el período de uso del modelo de direccionamiento con clase, se emitieron grandes rangos de direcciones IP para algunas organizaciones. La Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) podría recuperar estos rangos y luego distribuirlos en bloques más pequeños. ARIN, RIPE NCC y APNIC tienen reglas de transferencia de direcciones mediante las cuales dichas direcciones pueden devolverse para su transferencia a un destinatario específico [61] [62] [63] . Sin embargo, esto puede ser costoso y consumir mucho tiempo para cambiar las direcciones en una red grande, por lo que es más probable que las organizaciones afectadas se opongan, lo que podría conducir a un litigio. Sin embargo, incluso si se devolvieran todas esas direcciones, esto solo retrasaría ligeramente la fecha de agotamiento de direcciones.
Del mismo modo, se emiten bloques de direcciones a organizaciones que ya no existen o que ni siquiera las han utilizado. No se mantuvo un registro estricto de las direcciones IP, y la identificación de esta información puede ser extremadamente difícil.
Algunas direcciones previamente reservadas por IANA se han puesto a disposición. Ha habido propuestas para usar direcciones de clase E [64] [65] , pero muchos sistemas operativos y firmware utilizados en computadoras y enrutadores no permiten el uso de tales direcciones [54] [66] [67] [68] . Con este fin, no se propuso el uso público de direcciones de red Clase E, sino permitir el uso privado para redes que requieren más direcciones que las que están actualmente disponibles bajo RFC 1918 .
Varias organizaciones devolvieron grandes bloques de direcciones IP, en particular la Universidad de Stanford , que devolvió direcciones de red de Clase A en 2000, lo que generó 16 millones de direcciones IP (el proceso de reconfiguración de 56 000 equipos tomó dos años [69] ), el Departamento de Defensa de los Estados Unidos BBN Technologies [ 70] e Interop [71] .
Los ISP pueden utilizar tecnologías de tunelización. Cuando utilizan la traducción de direcciones NAT44 y NAT64 pueden asignar direcciones IPv4 o IPv6 privadas a los usuarios y utilizar menos direcciones IPv4 globales [ 72
Este enfoque se ha implementado con éxito en algunos países, como Rusia, donde muchos proveedores de banda ancha utilizan NAT centralizado (NAT de grado de operador) y ofrecen direcciones IPv4 disponibles públicamente por una tarifa adicional. De manera similar , Research In Motion (RIM), el fabricante de BlackBerry , envía datos a los servidores centrales con el fin de cifrarlos y descifrarlos; la consecuencia es una reducción en el número de direcciones IPv4 requeridas.
Sin embargo, NAT a nivel de ISP no escala. Además, la traducción de direcciones no se aplica a todas las tareas y aún requiere la disponibilidad de direcciones IPv4.
Estas tecnologías serán necesarias para conectar los sistemas IPv6 a los sistemas IPv4 "heredados".
Muchas tecnologías transversales de NAT como DMZ , STUN , UPnP , ALG , disponibles cuando el usuario posee el enrutador NAT, no son aplicables a nivel de ISP.
La creación de un mercado para las direcciones IPv4, donde podrían comprarse y venderse, se ha propuesto repetidamente como un método efectivo para asignar direcciones. El principal beneficio de dicho mercado sería que las direcciones IPv4 permanecerían disponibles. Estos esquemas tienen serias deficiencias, lo que llevó al hecho de que no se implementaron [73] :
| Principal | |
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| Implementación |
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| Migración de IPv4 a IPv6 |
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| Protocolos relacionados |
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