El crecimiento exponencial de Internet está llevando hacia el agotamiento de las direcciones IPv4, es decir a la progresiva merma de la cantidad de direcciones IPv4 disponibles. Este tema ha sido una preocupación desde los años 80. Como consecuencia, se ha convertido en el factor impulsor en la creación y adopción de diversas nuevas tecnologías, incluidas las redes classful, las direcciones CIDR e IPv6; asimismo, ha sido un elemento clave en la adopción de NAT (Network Address Translation por sus siglas en inglés).
Desde el año 2007, IPv6 se ve como una solución a largo plazo para el agotamiento de las direcciones IPv4 aunque su implantación se está realizando a un paso muy lento. A medida que se acerca el plazo límite del agotamiento de la dirección IPv4, la mayoría de vendedores de equipos e ISPs están empezando a considerar el uso generalizado de IPv6.
El 3 de febrero de 2011, la IANA asignó los últimos bloques libres a los RIRs, efectivamente agotando el pool de direcciones IPv4 disponibles.102, 103, 104, 179 and 185 have been allocated. No unicast IPv4 /8s remain unallocated
Sinopsis
Cada host de una red, como los ordenadores o las impresoras, tiene asignada una dirección IP única que se utiliza para comunicarse con otros hosts en dicha red, que normalmente se expresan en formato decimal separado por puntos (por ejemplo 66.230.200.100). Cada octeto, o parte de una dirección, debe ser un número entre 0 y 255 y, como consecuencia, habrá un máximo de 4.294.967.296 direcciones disponibles para uso. Sin embargo, un gran número de direcciones se reservan para uso local y, por ello, no están disponibles para Internet.
300px|thumb|Clases de direcciones IP.
Las direcciones IP pueden ser de diferentes tipos o clases (A, B, C, D y E). Una red de clase A se reserva en la actualidad para los Gobiernos, y en el pasado también para grandes empresas como por ejemplo Hewlett Packard. Las direcciones de clase B se otorgan a medianas empresas. Los usuarios “normales” usarán direcciones de clase C, se pierde así un rango de direcciones IP importante.
No hay suficientes direcciones IPv4 para enrutar públicamente y proporcionar una dirección distinta para cada speaker IPv4 (que incluye ordenadores de sobremesa, teléfonos móviles, dispositivos integrados y hosts virtuales). Este problema se minimiza mediante la NAT, por medio de la cual diversos hosts de redes de área local (LAN) pueden compartir una única dirección IP pública de Internet. Los datos enviados por los hosts individuales a Internet indican tanto su dirección fuente como la IP pública utilizada y el router que proporciona el acceso es capaz de “seguir la pista” de qué host ha originado el tráfico en la red y responde en consecuencia. Lo anterior es un caso similar al de los teléfonos de oficinas, que comparten un mismo número y que, a su vez, cada uno tiene una extensión para distinguirse.
Causas
Varias fuerzas amenazan Internet con el agotamiento de direcciones. Cada una de ellas aumentan de manera drástica la demanda de las limitadas direcciones de 32 bits, con frecuencia de formas imprevistas para los diseñadores originales de redes.
Dispositivos móviles
En el momento que IPv4 se convirtió en el estándar de la comunicación mediante red, el coste de integración de capacidades informáticas en dispositivos portátiles ha caído en picado. Como consecuencia, los antiguos dispositivos simples de masas tales como los teléfonos móviles se han convertido en posibles terminales de IPv4. A medida que se implanta al 100% el teléfono móvil a nivel mundial, el resultado es un escenario verosímil en el que cupiera la posibilidad de que cada persona del planeta tuviera asignada una dirección IP. Mobile-phone penetration | Economist.com
Conexiones Always-on
Durante la década de los 90, el modo predominante del consumidor de acceso a Internet era el telefónico dial-up. Este acceso reduce la presión en las direcciones IP porque los enlaces dial-up están normalmente desconectados y, por lo tanto, no se necesitan direcciones IP permanentes. Sin embargo, en 2007, el acceso de banda ancha supera el 50% de la penetración en el mercado. Las conexiones de banda ancha permanecen activas completamente e, incluso cuando tienen asignadas dinámicamente una dirección, necesitan de una IP continua.Broadband adoption passes halfway mark in U.S. | CNET News.com
Demografía de Internet
150px|thumb|Demografía en internet
Existen millones de hogares en el mundo desarrollado. En 1990, únicamente una mínima parte tenía conectividad a Internet. Años después, unos 15 años más tarde, casi la mitad de estos hogares tienen conexiones de banda ancha.Projections of the Number of Households and Families in the United States: 1995 to 2010
Uso ineficiente de direcciones
A las organizaciones que obtuvieron direcciones IP en los años 80 se les asignaron muchas más direcciones de las que realmente necesitaban. Por ejemplo, a las grandes empresas y universidades se les dieron bloques de direcciones de clase A, con 16 millones de direcciones IPv4 cada uno. Muchas organizaciones siguen utilizando direcciones IP públicas para dispositivos que no son accesibles fuera de sus redes locales y que podrían servirse de la implementación basada en NAT, cediendo un alto rango de direcciones IP para su reasignación. Algunas de las antedichas organizaciones también poseen direcciones IP que, actualmente, no se utilizan pero que no se han devuelto a las autoridades de asignación por varias razones.
Debido a las ineficiencias causadas por el uso de redes secundarias, es muy difícil utilizar todas las direcciones en bloque. El radio de densidad de hosts, tal y como se define en RFC 3194, es una medida intuitiva del uso de bloques de direcciones IP.
Atenuantes
A continuación se exponen algunas de las opciones (que no se excluyen mutuamente) para atenuar el agotamiento de direcciones IPv4.
NAT (Network Address Translation, traducción de direcciones de red). Uso de redes privadas. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, Protocolo para la configuración dinámica del terminal). Hosting virtual basado en nombres. Control exhaustivo de registros de Internet regional en la asignación de direcciones a los registros locales. Reenumeración de redes para recuperar amplios bloques de espacio de direcciones asignados en los primeros días de Internet.
Conservación
La “conservación” es otro método utilizado para preservar la disponibilidad de direcciones IP. A la hora de concebir Internet, nunca se previó que se fueran a necesitar tantas direcciones IP como se demandan en la actualidad. Por lo tanto, se asignaban con frecuencia en bloques de direcciones de 255, 65.536 o 16.777.216 direcciones para su uso. Hasta ahora, a varias organizaciones se les había asignado cerca de 16 millones de direcciones IP, de las que utilizaban relativamente pocas. Actualmente, las empresas responsables de asignar direcciones IP públicas son mucho más reticentes a proporcionar grupos de direcciones.
Subredes
Las subredes son otro método de sacar un mayor provecho de las direcciones IP en general. Resumiendo, la notación decimal mediante puntos es un método apropiado para representar direcciones binarias. Por ejemplo, la dirección binaria 01000010111001101100100001101110 se escribe 66.230.200.110 en decimal, donde cada punto separa 8 bits. Estas direcciones se utilizan en subredes mediante la aplicación de una máscara de subred que indica qué porción de la dirección corresponde a la red y cuál al terminal. Esto es análogo al código de área y al número suscriptor de un teléfono. Por ejemplo, el número de teléfono (212)-555-9293 solo puede ser identificable desde el (213)555-9293. Esto permite que el mismo número se utilice en múltiples ubicaciones con una mínima consideración extra.
Reclamación de espacio IPv4 sin utilizar
En los primeros días de Internet, antes de la creación de las redes y las posteriores direcciones CIDR, se asignaron amplios bloques de direcciones IP a empresas individuales y organizaciones. IANA podría reclamar estos rangos y volver a expedir las direcciones a otras personas. Sin embargo, puede suponer mucho tiempo y dinero volver a numerar una red y probablemente, muchas organizaciones se opondrían hasta el punto de emprender acciones legales. Además, la tasa actual de consumo de direcciones IP, incluso con una eventual recuperación de bloques infrausados, derivarían en retrasar tan solo en uno o dos años la fecha de agotamiento de las direcciones IP.
Del mismo modo, muchas direcciones IP se asignaron a empresas que ya no existen o que nunca se utilizaron. Desafortunadamente, el control estricto de asignación de direcciones IP que existe en la actualidad no siempre existió y supondría un gran esfuerzo realizar el seguimiento de qué direcciones no se utilizan. Muchas de las direcciones IP que no se muestran en la tabla de enrutamiento público de BGP se están realmente utilizando en las intranets.
Es incluso posible que el tiempo empleado en hacer un seguimiento de qué direcciones IP podrían reclamarse supondría un esfuerzo superior al tiempo real de ampliación de la fecha de agotamiento.
Por último, sería posible utilizar direcciones IP que, en la actualidad, están reservadas por IANA. Existen propuestas para reclamar las direcciones de red de la clase E;;draft-fuller-240space-00 - Reclassifying 240/4 as usable unicast address space lamentablemente, muchos sistemas operativos y tipos de routers necesitarían ser modificados o actualizados para poder hacer uso de estas direcciones. Muchas pilas de TCP/IP de los sistemas operativos, entre los que se incluyen la de los ordenadores personales de Microsoft, no permiten el uso de las direcciones IP de clase E, lo que deriva en errores de configuración cuando se intenta asignar direcciones IP a un terminal y produce el rechazo de comunicación con aquellos terminales que utilizan tales direcciones. Las implementaciones de TCP/IP en muchos conmutadores y enrutadores también prohíben el uso de espacio de clase E. Por esta razón, la propuesta no busca volver a designar espacio de clase E para asignación pública, sino que pretende cambiar el estado del campo de clase E de “reservado” a “uso limitado para grandes redes de Internet privadas”. Esto podría permitir el uso de espacio de clase E en grandes redes privadas que necesitan más espacio de direcciones del que se dispone actualmente a través de RFC1918.
NAT amplia de los proveedores de internet (ISP)
Del mismo modo que las empresas utilizan la NAT para la mayoría de los ordenadores de sus empleados, los ISP pueden utilizar NAT para la mayoría de los clientes, en vez de proporcionarles direcciones IP asignadas dinámicamente mediante enrutadores públicos. Esto genera un ahorro a través de menores costes para el proveedor. Entre estos costes se incluyen la reducción drástica de la necesidad de direcciones IPv4, el bloqueo más sencillo de servidores no autorizados que se ejecutan en los ordenadores de los usuarios (por ejemplo, sistemas de intercambio de archivos), el empleo de proxies web para reducir el uso de banda ancha y la publicidad indeseada, control de qué servicios mejorados se permiten (tales como VoIP o juegos), beneficios de los cortafuegos de los clientes, el cumplimiento de las leyes que tratan contenidos y localizadores, etc. Los proveedores permitirían a los clientes adquirir, con un coste adicional, direcciones IP estáticas.