¿Cómo nos conectamos a Internet y por qué con la misma IP pública?

Como la mayoría de las personas en todo el mundo, todos nos conectamos a Internet desde una única dirección IP (protocolo de Internet) y utilizamos un enrutador (que puede estar en casa o no en el caso de conexiones como Fastweb) que conecta todos los dispositivos a la red doméstica.
Esta arquitectura es un truco que va en contra del principio original de Internet, es decir, conectar varios dispositivos directamente entre sí.
El problema era que las direcciones IP son limitadas en número, exactamente menos de 4.200 millones de direcciones IPv4 disponibles, que cuando se comparan con todas las computadoras y teléfonos móviles conectados a la Internet en todo el mundo son muy pocas.
En otras palabras, hay más dispositivos conectados en el planeta que direcciones IP públicas para identificarlos en la red..
Para racionar esta falta de direcciones IPv4, este truco ha sido diseñado para permitir a cualquier dispositivo en una casa o área acceder a Internet.
Si su proveedor de servicios de Internet tuviera que asignar una dirección IP pública única para cada dispositivo doméstico que se conectara a Internet, necesitaría una dirección adicional gratuita cada vez que comprara una nueva computadora, tableta, teléfono inteligente, consola de juegos o cualquier otra cosa.
Por esta razón el ISP generalmente asigna una única dirección IP a cada uno de sus suscriptores y, en algunos casos, incluso una única dirección para varias personas.

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1) El router

El router está conectado directamente a Internet y se le asigna una dirección IP pública (que puede cambiar con el tiempo porque no es fija).
El enrutador se encarga entonces de conectar los diversos dispositivos conectados a él a la Internet y presentarlos todos con la misma dirección en la red mundial.
Luego se distinguen entre sí porque cada dispositivo, además de la dirección IP, se identifica también por el tipo, el sistema operativo y el navegador utilizado.

2) Dirección IP pública y privada

El enrutador asigna direcciones IP locales a los dispositivos conectados.
En la práctica, un enrutador crea una pequeña red de Internet (llamada intranet) en la que los dispositivos conectados y las computadoras pueden comunicarse entre sí.
Sin embargo, estas direcciones IP locales no son accesibles desde Internet.
En otras palabras, la dirección IP pública podría ser algo así como 23.24.35.63 y se puede acceder a ella desde cualquier computadora del mundo conectada a Internet.
La dirección IP privada de la computadora es algo así como 192.168.1.133 que no puede ser alcanzada desde la Internet y sólo es visible dentro de la red local.
Para entender bien este mecanismo se puede pensar en un edificio con muchas oficinas.
La dirección del edificio de oficinas puede ser Via Dante 15, Roma, Italia y cualquiera puede llegar a esta dirección con una carta enviada por correo.
Esta dirección es una dirección pública, luego dentro del edificio hay varias oficinas numeradas que pueden entenderse como direcciones IP locales.
La sala B4 no es una dirección única y mundialmente reconocible, es utilizada por muchos edificios para identificar oficinas.

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3) Traducción de direcciones de red (NAT) y reenvío de puertos

Cuando te conectas a algo en Internet, como un sitio web, tu computadora envía paquetes a través de tu enrutador.
El enrutador modifica los paquetes y les asigna un puerto único para cada conexión saliente.
Cuando el sitio web u otro servidor envía datos a la computadora, la pasa a través de ese puerto específico para que el enrutador sepa que tiene que enviar los datos al dispositivo que inició la conexión original primero.
Así es como los enrutadores manejan el tráfico de Internet para varias computadoras al mismo tiempo usando una sola dirección IP, actuando como un guardián de tráfico que le dice a las máquinas (los paquetes que componen el tráfico) qué ruta necesitan tomar (los puertos).
Además, un enrutador no pasa tráfico entrante no solicitado, como los intentos de conexión desde el exterior por parte de extraños (o hackers).
Esto significa esencialmente que el enrutador actúa como una especie de cortafuegos, eliminando el tráfico entrante no solicitado.
Por esta razón, incluso teniendo una IP pública estática no es inmediato conectarse a ella directamente desde un ordenador fuera de la red.
Si quieres recibir el tráfico entrante, tienes que configurar el reenvío de puertos en tu router.
Por ejemplo, podría decirle al router que está ejecutando un servidor para un determinado videojuego en el puerto 25565 en una dirección IP local específica.
Cuando el enrutador recibe una conexión en el puerto 25565, sabe que debe pasar el tráfico a través de la dirección IP privada especificada.
Por eso el reenvío de puertos es necesario para las aplicaciones que funcionan como un servidor para recibir el tráfico entrante desde fuera de la red local.
Por lo tanto, con el reenvío de puertos también se puede utilizar una computadora como servidor web, servidor ftop o servidor de medios de transmisión.

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4) Escenarios futuros

Como se mencionó anteriormente, las direcciones IPv4 son limitadas, por lo que hay dos maneras de superar el problema y permitir que la Internet siga creciendo:
– Aprovechen el nuevo protocolo de Internet IPv6 que permite puede ofrecer un gran número de direcciones IP únicas (2 altas 128) y podría en teoría permitir a cada uno tener su propia dirección personal.
NAT a gran escalaasí que las direcciones IPV4 públicas permanecerán disponibles para los proveedores y serán compartidas por áreas enteras de la ciudad.
Este es actualmente el escenario de Fastweb que es una gran red local (como un gran edificio).
El reenvío de puertos en estos casos no funciona y no podrá utilizar un PC como servidor accesible desde Internet.

Desafortunadamente cuando se creó la Internet no se imaginaba para tantos dispositivos conectados y es sólo gracias a los enrutadores caseros y las tecnologías NAT que hoy en día podemos conectarnos con tantos dispositivos sin migrar a la Protocolo de Internet IPv6.

Red