El sistema de direccionamiento que se ha usado desde que nació Internet es llamado IPv4, pero existe un nuevo sistema de direccionamiento llamado IPv6.

La razón por la cual se reemplaza el sistema IPv4 con IPv6 es que Internet se está quedando sin direcciones IPv4, e IPv6 provee una gran cantidad de direcciones IP:

• Total de espacio IPv4: 4,294,967,296 direcciones.
• Total de espacio IPv6: 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 direcciones.

Aunque se han asignado todas las direcciones IP disponibles en IPv4, no todas están en uso. En este momento, los routers son lo que mantiene las cosas en funcionamiento. Este dispositivo obtiene una dirección IP pública, y los dispositivos que se conectan a él obtienen direcciones pero de la red interna, es decir, direcciones IP privadas.

Una dirección IPv4 esta formada por cuatro octetos (números de 8 bits) en una notación decimal, separados por puntos. Un bit puede tener uno de dos posibles valores, uno o cero, por lo tanto la notación decimal de un octeto tendría 2 elevado a la octava potencia de posibles valores, es decir 256. Ya que empezamos a contar desde cero, los posibles valores de un octeto en una dirección IP van de 0 a 255.

Si una dirección IPv4 está hecha de cuatro secciones con 256 posibles valores en cada sección, se debe multiplicar 256*256*256*256 para encontrar como resultado 4,294,967,296 direcciones. En otras palabras, por los cuatro octetos tenemos 32 bits, entonces tenemos 2 elevado a la 32va potencia, que dará el mismo resultado.

Ejemplos de direcciones IPv4: 192.168.0.1, 66.228.118.51, 173.194.33.16

Las direcciones IPv6 están basadas en 128 bits. De la misma manera que en el caso anterior, se tiene 2 elevado a la 128va potencia para encontrar el total de direcciones IPv6 posibles.

En el caso de IPv6 sería muy difícil definir el espacio con notación decimal, se tendría 2 elevado a la 32va potencia en cada sección. Para hacerlo más fácil, IPv6 tiene ocho secciones de 16 bits, separadas por dos puntos (:), es decir, tenemos 2 elevado a la 16 de posibles valores (65,536). Usando números decimales de 0 a 65,535, obtendríamos una dirección bastante larga, en vez de eso, las direcciones IPv6 están expresadas con notación hexadecimal (16 diferentes caracteres: 0-9 y a-f). Sigue siendo una expresión larga pero más manejable que con notación decimal:

Ejemplo de una dirección IPv6: 2607 : f0d0 : 4545 : 3 : 200 : f8ff : fe21 : 67cf

Para dimensionar la cantidad de direcciones IP que puede suministrar IPv6, basta con afirmar que este protocolo lograría que a cada persona se le asignara una IP única a cada uno de sus dispositivos.

Otra ventaja  son sus niveles de seguridad, ya que incluye procesos de cifrado de información y verificación de autenticidad del origen de la misma. IPv6 permite utilizar jumbogramas (paquetes de datos de mayor tamaño, hasta de 64 bits).

IPv6 también incluye el mecanismo plug and play, facilitando así la pronta conexión de dispositivos a la red, gracias a que la configuración se realiza de forma automática.

También fue pensado y desarrollado para ser escalable permitiendo introducir mejoras a futuro. Al incorporar una gran cantidad de direcciones, no será necesario utilizar NAT (traducción de direcciones de red), y sus nuevas capacidades de plug and play, seguridad, y QoS implicarán mejores conexiones de voz.

A nivel de arquitectura, las direcciones IPv6 son más difíciles de memorizar. La mayoría de redes son IPv4 por lo que la implementación total de IPv6 requerirá tiempo y será costosa. Mientras tanto es necesario la implementación de mecanismos de transición.

Combinación de bits para delimitar una red de computadoras. Se trata de 32 bits separados en 4 octetos, cuya función es indicar a los dispositivos la parte en la dirección IP que identifica a la red y la parte que identifica un host específico dentro de esa red.

La máscara de red también es una herramienta esencial para la gestión y organización de redes, permitiendo la división en subredes y facilitando la comunicación entre dispositivos.

Un router generalmente tiene dos direcciones IP, cada una en un rango distinto.

Una en el rango de una subred pequeña y otra en una subred más grande, cuya puerta de enlace da acceso a Internet.

Se ven entre sí los equipos de cada subred o aquellos que tengan los router y puertas de enlace bien definidas para enviar paquetes y recibir respuestas.

De este modo se forman y definen las rutas de comunicación entre computadoras de distintas subredes.

Mediante la máscara de red, un dispositivo sabrá si debe enviar un paquete dentro o fuera de la red en la que está conectado.

Por ejemplo, si el router tiene una dirección IP 192.168.1.1 y máscara de red 255.255.255.0, todo lo que se envía a una dirección IP con formato 192.168.1.x deberá ir hacia la red local.

Mientras que las direcciones con un formato distinto se enviarán hacia afuera (Internet, otra red local, etc.). Es decir, 192.168.1 indica la red en cuestión y .x corresponderá a cada host.

La máscara de red se representa colocando en 1 los bits de red y en cero los bits de host. Para el ejemplo anterior, sería de esta forma:

11111111.11111111.11111111.00000000 y su representación decimal es 255.255.255.0

Al escribir la dirección con máscara de red, esta se indica en notación CIDR así: 192.168.1.1/24

El /24 corresponde a los bits en 1 que tiene la máscara. Considerando los bits de red, 8 bits x 3 octetos = 24 bits

En cada subred, el número de hosts se determina como el número de direcciones IP posibles menos dos:

• Una con todos los bits a cero en la parte del host que se reserva para nombrar la subred.
• Otra con todos los bits a uno para la dirección de difusión, la cual se utiliza para enviar una señal a todos los equipos de una subred.

La puerta de enlace es el dispositivo en una red informática que permite el acceso a otra red. Es decir, sirve de enlace entre dos redes con protocolos y arquitecturas diferentes.

Su función es traducir la información del protocolo utilizado en una red, al protocolo de la red destino.

Por lo general, una puerta de enlace utiliza para sus operaciones la traducción de direcciones IP (NAT: Network Address Translation). Esta capacidad permite aplicar el enmascaramiento IP (IP Masquerading) para dar acceso a los dispositivos desde una red LAN a Internet, compartiendo una única conexión y dirección IP externa.

Un gateway (puerta de enlace) modifica el empaquetamiento de la información de la red de origen para acomodarse a la sintaxis de la red de destino, por lo que suelen trabajar en el nivel más alto del modelo OSI (el de Aplicación). De esta forma, se pueden conectar redes con arquitecturas completamente distintas.

En otras palabras, al recibir por una interfaz de red un paquete de datos, el gateway se encarga de ‘desencapsularlo’ hasta el nivel más alto. Después de la traducción de la dirección IP, procederá a conformarlo nuevamente para la otra red, recorriendo el Marco de Referencia OSI en sentido inverso de arriba hacia abajo.

Considerando la forma en que los gateways pueden ser implementados, estos se agrupan en:

• Gateway por Software: implementación de una aplicación encargada de la traducción de protocolos en toda la pila del Modelo OSI. Los dispositivos en los que se instala deben contar con el hardware apropiado para que el gateway pueda realizar el intercambio de datos.

• Gateway por Hardware: suelen ser dispositivos de tamaño reducido que de forma especializada ejecutan la conversión de los protocolos internamente. La mayoría se encuentran preparados para ser acoplados en un rack de comunicaciones y pueden conectarse a otro dispositivo para ser configurados.

• Gateway como Software y Hardware: de forma general, constituyen dispositivos que disponen de las interfaces necesarias para interconectar al menos dos redes, y cuentan con la aplicación necesaria para la traducción de los protocolos. En este sentido, no necesitan ningún sistema operativo en exclusivo.

Los términos router (enrutador) y gateway (puerta de enlace) a menudo suelen intercambiarse. En este sentido, es necesario esclarecer cuales son las características que los diferencian y los acercan, pues ambos están diseñados para asegurar el tráfico de los paquetes de datos entre dos o más redes de comunicaciones.

Es un dispositivo de red que integra dos o más redes, a la vez que controla el tráfico de datos sobre la red externa global (Internet). Permitiendo, por ejemplo, el control sobre los puertos de entrada y salida, pero asegurando que los paquetes de datos viajen de manera correcta.

En términos de redes, opera en la capa 3 y es muy útil para segmentar el tráfico, cuando es necesario gestionar el congestionamiento del ancho de banda.

Se trata de cualquier punto de conexión o nodo en una red que provee acceso a otra. Aunque puede utilizarse de la misma forma que el router para conducir el tráfico de una red, lo más habitual es usarlo como conexión de salida para comunicar diferentes entornos, protocolos y arquitecturas.

La diferencia radica en que los gateways se emplean para gestionar el tráfico entre redes diferentes, en cuanto a protocolos y arquitecturas. A diferencia de los routers que gestionan el tráfico entre redes similares.

Otro punto a destacar es la capa del Marco de Referencia OSI en la que operan. Los routers a nivel de capa 3 (red) y los gateways a nivel de capa 7 (aplicación).

En el mercado se encuentran diversos productos identificados con el término gateway, y en muchos casos no se trata de puertas de enlace como tal, sino de algún router.