Xarxes de dades · Guia d'estudi
Adreces IP
El tema s'organitza en quatre preguntes, les mateixes que a classe. Fes servir l'índex per saltar a cada apartat i prova les eines i els exercicis: es corregeixen sols.
Què és una IP i què identifica?
Què és una adreça IP?
Una adreça IP és com el DNI digital de cada dispositiu connectat a una xarxa. Sense ella, els ordinadors, telèfons i altres aparells no es podrien trobar ni enviar-se informació. Navegar, enviar missatges, jugar en línia o fer videotrucades: tot depèn de les adreces IP.
Com està formada?
- Una adreça IPv4 és un número de 32 bits.
- Es divideix en 4 octets de 8 bits, separats per punts:
192.168.0.1 - Cada octet va de 0 a 255, perquè amb 8 bits hi ha 2⁸ = 256 combinacions.
Prova-ho: un octet en binari
InteractiuClica els bits per encendre'ls. Cada bit val el doble que el de la seva dreta.
Dues parts: xarxa i host
A 192.168.1.25, la part 192.168.1 és la xarxa (el barri) i 25 és l'host (el número de casa). Tots els aparells d'una mateixa xarxa comparteixen la primera part; la segona ha de ser única dins la xarxa. Els rúters fan servir la part de xarxa per saber on enviar les dades.
Adreces especials: .0, .1 i .255
Identifica la xarxa sencera. No es dona a cap dispositiu.
Per costum, el rúter: la sortida cap a altres xarxes i Internet.
El que s'hi envia ho reben tots els aparells de la xarxa.
Això val per a la xarxa de casa típica. Amb altres màscares, l'adreça de xarxa i la de difusió canvien: ho veuràs a les subxarxes.
IP i MAC: on és i qui és
| IP | MAC | |
|---|---|---|
| Tipus | Lògica: on és el dispositiu dins la xarxa | Física: identifica la targeta de xarxa |
| Capa | 3 (xarxa) | 2 (enllaç de dades) |
| Assignació | DHCP o manual | Gravada de fàbrica |
| Canvia? | Sí, en canviar de xarxa | Normalment no |
| Format | 192.168.1.100 | 00:1A:2B:3C:4D:5E |
Com es divideixen les xarxes?
El sistema històric
Les classes: només compta el primer octet
Per saber la classe d'una adreça, mira només el primer número. A 192.168.1.10, el 192 cau entre 192 i 223: és de classe C.
| Classe | Primer octet | Estructura | Màscara per defecte | Hosts per xarxa |
|---|---|---|---|---|
| A | 1 – 126 | X.H.H.H | 255.0.0.0 (/8) | 16.777.214 |
| B | 128 – 191 | X.X.H.H | 255.255.0.0 (/16) | 65.534 |
| C | 192 – 223 | X.X.X.H | 255.255.255.0 (/24) | 254 |
| D | 224 – 239 | Multicast (enviar a molts dispositius alhora) | ||
| E | 240 – 255 | Experimental | ||
X = octet de xarxa, H = octet d'host. Els hosts es calculen com 2bits d'host − 2: es resten l'adreça de xarxa i la de difusió. El 127 no és de cap classe: 127.0.0.1 és el loopback, el mateix ordinador.
Les classes són un sistema històric. Des del 1993, Internet fa servir màscares (CIDR). Les estudiem perquè encara es parla de «classe C», perquè els rangs privats les segueixen i perquè ajuden a entendre les màscares.
Com es fa avui
La màscara: on acaba la xarxa
La màscara té 32 bits: els 1 marquen la part de xarxa i els 0, la part d'host. 192.168.1.25/24 vol dir que la màscara té 24 uns: 255.255.255.0.
| Octet 1 | Octet 2 | Octet 3 | Octet 4 | |
|---|---|---|---|---|
| IP 192.168.1.25 | 11000000 | 10101000 | 00000001 | 00011001 |
| Màscara /24 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
Per a què serveix? Si el destí és a la mateixa xarxa, l'ordinador li envia directament. Si no, ho envia a la porta d'enllaç, el rúter.
Calculadora de xarxes
InteractiuEscriu una IP i un prefix. La calculadora et diu la classe, si és privada, la màscara, l'adreça de xarxa, la difusió i els hosts.
Ampliació
Prefixos i subxarxes
| Prefix | Màscara | Hosts útils | Ús típic |
|---|---|---|---|
| /8 | 255.0.0.0 | 16.777.214 | L'antiga classe A |
| /16 | 255.255.0.0 | 65.534 | L'antiga classe B |
| /24 | 255.255.255.0 | 254 | Casa o una aula |
| /26 | 255.255.255.192 | 62 | Un departament |
| /28 | 255.255.255.240 | 14 | Servidors, impressores |
| /30 | 255.255.255.252 | 2 | Enllaç entre dos rúters |
Exemple: l'institut té 192.168.10.0/24. Si passem a /26 (2 bits més de xarxa), surten 4 subxarxes de 64 adreces:
| Subxarxa | Adreça de xarxa | Hosts útils | Difusió |
|---|---|---|---|
| Aules | 192.168.10.0/26 | .1 – .62 | .63 |
| Professorat | 192.168.10.64/26 | .65 – .126 | .127 |
| Wi-Fi alumnes | 192.168.10.128/26 | .129 – .190 | .191 |
| Servidors | 192.168.10.192/26 | .193 – .254 | .255 |
La xarxa no sempre acaba en .0 ni la difusió en .255: això només passa amb /24. Prova a la calculadora 192.168.10.70/26.
Què necessita un aparell per connectar-se?
Les 4 dades de configuració
Qui sóc: la meva adreça dins la xarxa.
Quina és la meva xarxa: qui tinc «al costat».
Per on surto: el rúter, sovint la .1.
Qui em tradueix els noms a IP.
Comprova-ho al teu ordinador: ipconfig a Windows, ip a o ifconfig a Linux i Mac. Aquestes dades es poden posar a mà (IP estàtica) o rebre automàticament amb DHCP.
DNS: el traductor d'Internet
DNS (sistema de noms de domini): la guia telefònica d'Internet. Converteix els noms que escrivim (google.com) en les IP que necessiten els ordinadors (142.250.186.174).
Quan escrius un domini, l'ordinador pregunta al servidor DNS quina IP li correspon i s'hi connecta. Sense DNS hauríem de recordar números.
DHCP: les 4 dades, sense fer res
DHCP (protocol de configuració dinàmica d'hosts): un servidor, normalment el rúter, dona a cada aparell la IP, la màscara, la porta d'enllaç i el DNS.
Ho fa en 4 missatges, que es recorden amb l'acrònim DORA:
| Pas | Qui | Què diu |
|---|---|---|
| Discover | Aparell | «Hi ha cap servidor DHCP?» (per difusió) |
| Offer | Servidor | «Et puc donar la 192.168.1.10» |
| Request | Aparell | «D'acord, la vull» |
| Acknowledge | Servidor | «Confirmat: és teva durant 24 h» |
La IP és «llogada» durant un temps i després es renova. El servidor reconeix cada aparell per la seva MAC: així pot reservar sempre la mateixa IP, per exemple a la impressora.
No hi ha prou IP: com ho resolem?
El problema
Per què falten adreces IPv4?
adreces IPv4 possibles (2³²)
persones al món, cadascuna amb diversos aparells
A més, no totes es poden fer servir a Internet: les privades, el 127, el multicast i l'experimental en resten encara més. Qui les reparteix? IANA → registres regionals (a Europa, el RIPE NCC) → proveïdors → clients. El RIPE NCC va repartir els darrers blocs IPv4 lliures el 2019.
Solució 1 · Reutilitzar adreces
IP privades: les mateixes a cada casa
Les IP privades només funcionen dins una xarxa local i no les reparteix ningú: qualsevol les pot fer servir. Per això milions de cases tenen 192.168.1.x alhora i s'estalvien adreces públiques.
Que una IP sigui pública o privada no depèn de la classe: cada classe té un tros reservat per a ús privat i la resta són públiques.
| Classe | Rang privat | Equival a |
|---|---|---|
| A | 10.0.0.0 – 10.255.255.255 | 1 xarxa /8 |
| B | 172.16.0.0 – 172.31.255.255 | 16 xarxes /16 |
| C | 192.168.0.0 – 192.168.255.255 | 256 xarxes /24 |
Exercici: classifica les adreces
AutocorreccióPer a cada adreça: 1) quina classe és? (mira el primer octet) 2) és pública o privada? (mira si cau en un rang privat)
| Adreça | Classe | Tipus | Resultat |
|---|
Solució 1 · Com surten a Internet?
NAT
NAT (traducció d'adreces de xarxa): el rúter canvia les IP privades de casa per la seva única IP pública.
Tots els aparells de casa surten a Internet amb la mateixa IP pública. Internet només veu el rúter.
El NAT ens protegeix?
Una mica, però de rebot: el NAT es va inventar per estalviar adreces, no per protegir. Si des d'Internet arriba una connexió que ningú de casa ha demanat, el rúter no sap a quin aparell enviar-la i la descarta. Però:
- La IP pública es veu; només s'amaga la privada.
- No et protegeix del que obres tu: enllaços de pesca, programes infectats, webs malicioses.
- Si obres un port al rúter, aquell aparell queda exposat.
El NAT amaga els aparells, però no és un tallafocs. Qui protegeix de veritat és el tallafocs, que porten tots els rúters domèstics.
Solució 2 · Compartir encara més
CGNAT
CGNAT (NAT d'operador): el proveïdor fa NAT a gran escala i molts clients comparteixen una mateixa IP pública.
El rúter de casa rep una adreça del rang 100.64.0.0/10 en lloc d'una IP pública pròpia. Allarga molt la vida d'IPv4, però té un inconvenient: no pots rebre connexions des de fora (servidor a casa, càmeres, accés remot, alguns jocs en línia).
Solució definitiva
IPv6: moltes més adreces
| IPv4 | IPv6 | |
|---|---|---|
| Longitud | 32 bits | 128 bits |
| Adreces | ≈ 4.300 milions | ≈ 340 sextilions (3,4 × 10³⁸) |
| Format | 192.168.1.1 | 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334 |
| Configuració automàtica | DHCP | SLAAC (i DHCPv6) |
Una IPv6 són 8 grups de 4 xifres hexadecimals separats per dos punts. Els zeros inicials de cada grup es poden treure, i una sola tirada de grups de zeros es pot escriure ::, però només un cop per adreça. Amb SLAAC, el dispositiu es construeix la seva pròpia adreça a partir del prefix que anuncia el rúter.
Per què encara no ha substituït IPv4? Cal invertir a actualitzar equips, IPv4 i IPv6 no s'entenen directament (cal la doble pila) i NAT fa de pedaç. Tot i així, avui ja ronda el 50% del trànsit que arriba a Google.
Mite: «IPv6 és més segur». Ve d'IPsec, un sistema que xifra i autentica les comunicacions (el fan servir moltes VPN), i que al principi IPv6 havia d'incloure per obligació. Però IPsec també funciona amb IPv4: la seguretat depèn de com es configura la xarxa, no de la versió.
Avui
Què fa el rúter de casa?
Dona a cada aparell una IP privada i la configuració.
Fa sortir tothom per una IP pública IPv4 (i potser el proveïdor hi afegeix CGNAT).
Si el proveïdor i el web ho permeten, connexió directa, sense NAT.
Mentre IPv6 no estigui implantat del tot, les dues versions conviuen: és la doble pila.
Test final
AutocorreccióRepte: quina IP té el teu ordinador ara mateix? Busca les 4 dades amb ipconfig (Windows) o ip a (Linux). És pública o privada? Quin prefix té? Comprova-ho amb la calculadora.