¿Qué es IPv4 y para qué se utiliza?

Cuando te conectas a Internet, tu dispositivo necesita una dirección única para comunicarse con otros sistemas. Esa dirección, en la mayoría de los casos, está basada en IPv4. Aunque muchas personas no lo saben, este protocolo está en el corazón del funcionamiento de la red desde sus inicios. Comprender qué es IPv4 y para qué se utiliza es clave para entender cómo se mueven los datos en Internet y por qué su evolución sigue siendo un tema crucial en la tecnología actual.

¿Qué es IPv4?

IPv4 (Internet Protocol version 4) es la cuarta versión del protocolo de Internet, y la más utilizada para identificar dispositivos en una red mediante un sistema de direcciones numéricas. Fue introducido en 1983 como parte del estándar TCP/IP, que rige el tráfico de Internet.

Una dirección IPv4 está compuesta por cuatro bloques numéricos separados por puntos (por ejemplo, 192.168.1.1), lo que permite generar alrededor de 4.300 millones de direcciones únicas. Aunque esta cantidad parecía suficiente en sus inicios, el crecimiento masivo de dispositivos conectados ha llevado a su agotamiento progresivo.

¿Cómo funciona IPv4 en una red?

Antes de entender los detalles técnicos, es importante conocer cómo IPv4 permite que los datos viajen correctamente entre dispositivos. Su funcionamiento se basa en tres pilares esenciales.

Asignación de direcciones IP

Cada dispositivo conectado a una red necesita una dirección IP única. Esta puede ser asignada de forma estática (manual) o dinámica, mediante un servidor DHCP que reparte direcciones temporales a los dispositivos conectados.

Protocolo de enrutamiento y paquetes de datos

Cuando un dispositivo envía información, esta se divide en pequeños bloques llamados paquetes. IPv4 adjunta información a estos paquetes para indicar el origen y destino, facilitando así el enrutamiento a través de la red.

Los routers usan esta información para determinar por qué caminos deben circular los paquetes hasta llegar a su destino, como si se tratara de señales de tráfico en una carretera digital.

Traducción de direcciones (NAT) y subredes

Dado el número limitado de direcciones IPv4, se utiliza un sistema llamado NAT (Network Address Translation). Esto permite que varios dispositivos compartan una misma IP pública, mientras mantienen identificadores privados dentro de una red interna.

Las subredes, por su parte, dividen redes grandes en otras más pequeñas para mejorar la eficiencia del tráfico y la seguridad de la red.

¿Cómo se estructura una dirección IPv4?

Las direcciones IPv4 siguen un formato muy concreto que facilita su lectura y funcionamiento en redes globales.

Formato numérico y notación decimal con puntos

Una dirección IPv4 se representa en notación decimal con puntos. Cada uno de los cuatro bloques, llamados octetos, puede tener un valor entre 0 y 255. Por ejemplo: 192.0.2.1.

Esta notación ayuda a que tanto humanos como sistemas interpreten fácilmente la información.

Clases de direcciones IPv4 (A, B, C, D, E)

Históricamente, las direcciones IPv4 se dividieron en clases:

• Clase A: Para grandes redes (1.0.0.0 a 126.255.255.255).
• Clase B: Para redes medianas (128.0.0.0 a 191.255.255.255).
• Clase C: Para redes pequeñas (192.0.0.0 a 223.255.255.255).
• Clase D: Reservadas para multicast.
• Clase E: Uso experimental.

Aunque este sistema se ha sustituido en gran parte por el direccionamiento sin clases (CIDR), sigue siendo útil para fines educativos y para comprender ciertos rangos reservados.

Dirección pública vs dirección privada

Las direcciones públicas son visibles desde Internet y únicas en todo el mundo. En cambio, las direcciones privadas se usan dentro de redes locales y no pueden acceder directamente a Internet sin un mecanismo como NAT.

Rangos típicos de direcciones privadas incluyen:

• 10.0.0.0 a 10.255.255.255
• 172.16.0.0 a 172.31.255.255
• 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Estas direcciones permiten crear redes internas sin ocupar espacio en el conjunto global de IPv4.

Ejemplos de uso de direcciones IPv4

En la vida cotidiana, el sistema de direcciones del que depende la mayoría del tráfico de Internet sigue siendo el protocolo más utilizado. A pesar de sus limitaciones, su funcionamiento sigue siendo esencial para múltiples contextos.

Conexión a Internet desde el hogar o la oficina

Cada vez que accedes a un sitio web desde tu casa o tu lugar de trabajo, el router de tu red recibe una dirección numérica única. Esta dirección, asignada por tu proveedor de servicios de Internet, permite que los datos enviados y recibidos lleguen al lugar correcto. Es el equivalente digital de una dirección postal para tu conexión.

En entornos empresariales, esta asignación es fundamental para la organización de la red, permitiendo que los dispositivos se comuniquen de forma segura y eficiente. Además, se utiliza para gestionar permisos, acceso a recursos compartidos y seguimiento de actividad.

Identificación de dispositivos en redes locales

En redes privadas, como las domésticas o de pequeñas oficinas, los dispositivos no siempre necesitan una dirección pública. En su lugar, se asignan direcciones internas, que permiten que varios equipos, móviles o impresoras compartan la misma conexión sin conflictos.

Este uso interno facilita la comunicación entre dispositivos y permite tareas como la impresión remota, el acceso a archivos compartidos o la reproducción de contenidos desde servidores multimedia locales.

Uso en servidores, routers y DNS

En el ámbito de la infraestructura de Internet, las direcciones juegan un papel vital. Los servidores web, por ejemplo, tienen asociada una dirección específica para que los navegadores puedan acceder a sus contenidos.

Los routers, por su parte, utilizan estas direcciones para dirigir el tráfico de datos entre distintas redes. Y los servidores DNS, que traducen nombres de dominio como “google.com” a números comprensibles por las máquinas, también trabajan sobre este sistema para localizar con rapidez el servidor adecuado.

Limitaciones de IPv4 y por qué se plantea su sustitución

Aunque ha sido el estándar durante décadas, el sistema presenta limitaciones que han motivado la creación de alternativas más modernas. El crecimiento exponencial de dispositivos conectados ha puesto de manifiesto sus puntos débiles.

Escasez de direcciones disponibles

Uno de los principales problemas es que este protocolo solo permite unos 4.300 millones de combinaciones únicas. Puede parecer mucho, pero en un mundo donde cada smartphone, tablet, coche conectado o sensor IoT necesita una dirección, ese número resulta insuficiente.

Para mitigar esta carencia, se han implementado soluciones como la traducción de direcciones (NAT), que permite compartir una misma IP pública entre varios dispositivos. Sin embargo, estas soluciones no resuelven el problema de raíz.

Seguridad limitada en comparación con IPv6

Otro de los desafíos es la seguridad. El diseño original de este protocolo no contemplaba funciones de protección avanzadas, como el cifrado de extremo a extremo o la verificación de integridad. Aunque es posible reforzarlo mediante herramientas externas, esto implica una configuración más compleja y un mayor consumo de recursos.

En cambio, su sucesor fue diseñado desde el inicio con la seguridad como pilar central, lo que facilita una implementación más robusta en entornos sensibles.

Soluciones temporales como NAT o CIDR

Para paliar las limitaciones, se han adoptado mecanismos como el NAT (Network Address Translation), que traduce las direcciones internas de una red a una dirección pública compartida. Aunque es una medida efectiva, puede dificultar la trazabilidad del tráfico y complicar ciertas configuraciones.

El uso de CIDR (Classless Inter-Domain Routing) también ha permitido optimizar el uso del espacio de direcciones, flexibilizando la asignación según las necesidades reales de cada red. No obstante, ambas son soluciones intermedias, no definitivas.

Diferencia entre IPv4 e IPv6

La evolución de la red mundial ha hecho necesario el desarrollo de nuevas soluciones para afrontar las limitaciones del sistema anterior. Así nació una versión mejorada del protocolo de Internet, con el objetivo de ampliar el espacio de direcciones, mejorar la seguridad y adaptarse al futuro digital.

Longitud y formato de las direcciones IP

Una de las diferencias más evidentes entre ambos sistemas es la forma en que se estructuran sus direcciones. Mientras que el protocolo tradicional utiliza una combinación de 32 bits expresada en cuatro grupos de números decimales separados por puntos (por ejemplo, 192.168.1.1), la nueva versión recurre a direcciones de 128 bits.

Esto significa que las direcciones de nueva generación están compuestas por ocho bloques de números hexadecimales separados por dos puntos, como en el siguiente ejemplo: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.

Esta expansión no solo cambia la apariencia de las direcciones, sino que también permite una gestión más granular del tráfico, algo fundamental en redes de gran escala o entornos con alta demanda.

Capacidad de direcciones disponibles

Otro punto crucial es la cantidad de combinaciones únicas que ofrece cada protocolo. Mientras que el sistema original permite aproximadamente 4.300 millones de direcciones, el nuevo estándar es capaz de generar hasta 340 sextillones, una cifra tan grande que resulta prácticamente inagotable.

Este salto ha sido fundamental para dar respuesta al crecimiento de dispositivos conectados, especialmente con la expansión del Internet de las Cosas (IoT), donde miles de sensores y aparatos deben comunicarse constantemente.

Gracias a este incremento en la capacidad, es posible asignar direcciones únicas a cada dispositivo sin recurrir a técnicas intermedias como el NAT, lo que simplifica las redes y mejora su trazabilidad.

Seguridad y soporte para nuevas tecnologías

Desde su diseño, el protocolo más reciente fue concebido con la seguridad como prioridad. Incluye funciones nativas como el cifrado de los datos y la autenticación del origen, lo que lo hace más robusto frente a ataques o suplantaciones.

Además, ofrece un mejor soporte para tecnologías emergentes como la movilidad IP, que permite cambiar de red sin perder la conexión, o la autoconfiguración, que simplifica la incorporación de nuevos dispositivos sin intervención manual.

En contraste, el protocolo más antiguo requiere soluciones añadidas para cubrir estas funciones, lo que puede implicar mayor complejidad, costes y puntos de fallo.

Compatibilidad y transición entre ambos protocolos

Uno de los principales retos en la adopción del nuevo protocolo ha sido garantizar su coexistencia con el sistema anterior. Dado que no son compatibles entre sí de forma nativa, se han implementado diferentes estrategias para facilitar una transición progresiva.

Entre estas soluciones destacan los sistemas dual-stack, que permiten que un dispositivo funcione con ambas versiones al mismo tiempo, o los mecanismos de túneles, que encapsulan los datos del nuevo formato en paquetes compatibles con el sistema más antiguo.

La adopción de IPv6 aún no es total, pero crece cada año. Mientras tanto, IPv4 sigue operativo y continuará en uso durante mucho tiempo, especialmente en redes privadas o en regiones donde la transición avanza más lentamente.

Comprender las diferencias entre IPv4 e IPv6 no solo ayuda a entender cómo funciona la infraestructura de Internet, sino también a tomar decisiones informadas sobre configuración de redes, compatibilidad de dispositivos y preparación tecnológica. Aunque el nuevo protocolo ofrece mejoras claras, IPv4 sigue siendo fundamental en muchos entornos. La transición no es inmediata, pero estar preparado para ambos sistemas es clave para una conectividad eficiente y segura.