Des del mòdul 2 fem servir adreces com 192.168.10.21 o notacions com /24 prometent que "el detall vindria després". Aquest moment ha arribat. En aquesta lliçó obrim la caixa d'una adreça IPv4: què són exactament aquests quatre números, per què la màquina els veu com 32 bits, com es converteix entre decimal i binari (imprescindible per al subnetting de la lliçó següent), quines adreces tenen significats especials i per què la xarxa de Meridiano fa servir adreces "privades" que no veuràs mai a Internet. En acabar, seràs capaç de llegir la configuració IP del PC de la Marta i entendre'n cada camp, no només reconèixer-lo.

1. Anatomia d'una adreça IPv4: 32 bits en 4 octets
2. Conversió decimal ↔ binari: el mètode de la taula de pesos
3. Part de xarxa i part de host: el paper de la màscara
4. Les classes històriques A/B/C (i per què van morir)
5. Adreces especials que has de reconèixer
6. Adreces públiques i privades (RFC 1918)
7. Qui reparteix les adreces públiques? IANA i els RIR
8. Cas Meridiano: lectura completa de la configuració de la Marta

Una adreça IPv4 és, per a l'ordinador, un número de 32 bits: un reguitzell de 32 uns i zeros. Com que llegir 11000000101010000000101000010101 és inhumà, la convenció és partir-la en 4 grups de 8 bits (cada grup s'anomena octet o byte) i escriure cada octet en decimal, separats per punts. És l'anomenada notació decimal amb punts:

Dues conseqüències immediates:

• Cada octet té 8 bits, així que el seu valor va de 0 (00000000) a 255 (11111111). Per això no veuràs mai una adreça com 192.300.1.5: 300 no cap en 8 bits.
• En total hi ha 2³² adreces possibles: 4.294.967.296 (uns 4.300 milions). Semblava infinit el 1981; avui és una de les raons que existeixin NAT (lliçó 05-03) i IPv6 (lliçó 05-04).

L'adreça 192.168.10.21 del PC de la Marta i 11000000.10101000.00001010.00010101 són el mateix número escrit en dues bases diferents. El router i el switch només veuen els bits; el decimal és per a nosaltres.

Per al subnetting de la pròxima lliçó necessites convertir octets amb soltesa. L'eina és la taula de pesos: cada bit d'un octet "val" una potència de 2, d'esquerra a dreta:

Memoritza la fila de pesos: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1. Cada pes és el doble del de la seva dreta, i la suma de tots és 255.

Exemple amb el tercer octet del PC de la Marta, 00001010:

Un altre exemple, 11000000 (primer octet):

I 11111111 (que veuràs constantment en màscares):

Recorre la taula de pesos d'esquerra a dreta preguntant: hi cap aquest pes en el que em queda? Si hi cap, escriu un 1 i resta'l; si no hi cap, escriu un 0 i continua.

Exemple treballat: convertir 168 (segon octet de la Marta):

Segon exemple: convertir 21 (últim octet de la Marta):

Amb això ja pots escriure l'adreça completa de la Marta en binari:

Consell de pràctica: converteix de memòria els valors que apareixen una vegada i una altra en xarxes: 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255. Són els octets possibles d'una màscara (bits a 1 "omplint des de l'esquerra") i els faràs servir sense parar a la lliçó 05-02.

Com vam veure en parlar de la taula de rutes (mòdul 2), una adreça IP no és un identificador pla com una MAC: té estructura. Els seus 32 bits es divideixen en dos camps:

• Part de xarxa: els bits de l'esquerra. Identifiquen a quina xarxa és l'equip. Tots els equips de l'oficina de València comparteixen la mateixa part de xarxa.
• Part de host: els bits restants. Identifiquen quin equip concret dins d'aquesta xarxa.

I qui decideix on és la frontera? La màscara de subxarxa. El /24 que arrosseguem des del mòdul 2 significa exactament això: "els primers 24 bits són xarxa, els 8 restants són host". L'adreça per si sola no diu on acaba la xarxa: 192.168.10.21 podria ser el host 21 de la xarxa 192.168.10 (amb /24) o el host 10.21 de la xarxa 192.168 (amb /16). Per això una configuració IP sempre ve en parella: adreça + màscara.

És una idea anàloga a un número de telèfon: prefix de país + número nacional. El prefix (part de xarxa) diu a la xarxa mundial cap a on encaminar; la resta (part de host) identifica la destinació final dins d'aquesta zona. En aquesta lliçó en tenim prou amb aquesta presentació; tota la mecànica de la màscara (AND bit a bit, càlcul de xarxes, subnetting) és la lliçó 05-02.

En el disseny original d'IPv4 (anys 80) no hi havia màscara explícita: la frontera xarxa/host la fixaven els primers bits de la mateixa adreça. És l'adreçament amb classes (classful):

(El 127 falta a la classe A perquè està reservat per a loopback, com veurem de seguida.)

El sistema era simple però malbaratava adreces a escala industrial. Una empresa amb 300 equips no cabia en una classe C (254 hosts), així que rebia una classe B sencera: 65.534 adreces per fer-ne servir 300. Milers d'assignacions així van accelerar l'esgotament de l'espai IPv4.

La solució, el 1993, va ser CIDR (Classless Inter-Domain Routing): eliminar les classes i fer la frontera explícita i flexible mitjançant la notació /n que ja coneixes. Amb CIDR, un /23, un /26 o un /29 són tan vàlids com un /24: la xarxa es dimensiona a la mida que es necessita. És el món en què treballem avui i el que desenvoluparem a la lliçó 05-02.

Les classes, però, van deixar vocabulari fòssil: sentiràs "una classe C" com a sinònim informal d'"un /24", i veuràs que els rangs privats de la RFC 1918 es descriuen com "una classe A, 16 classes B i 256 classes C". Entén la referència històrica, però calcula sempre amb CIDR.

No totes les adreces són assignables a un equip. Aquestes apareixeran en el teu dia a dia i les has d'identificar a l'instant:

Exemple operatiu real a Meridiano: l'Ana truca perquè "no té Internet". Executa ipconfig i llegeix 169.254.113.7. No cal res més: el seu equip va demanar IP per DHCP, ningú no va contestar i Windows es va autoassignar una APIPA. El problema no és "Internet": és que no arriba al router/servidor DHCP de la .10.1.

Hauràs notat que la xarxa de València (192.168.10.0/24) i la de Bilbao (192.168.20.0/24) comencen igual que la xarxa de casa teva, la de la cafeteria del davant i la de milions d'empreses. No és casualitat: són adreces privades, definides a la RFC 1918. Tres blocs van quedar reservats per a ús intern lliure:

Regles del joc:

• Tothom les pot fer servir dins de la seva xarxa sense demanar permís a ningú. Per això Meridiano va triar lliurement 192.168.10.0/24 i 192.168.20.0/24.
• No són úniques al món: el teu veí pot fer servir exactament les mateixes. No passa res, perquè...
• Els routers d'Internet no les encaminen: un paquet amb origen o destinació 192.168.x.x que arribi a un router d'operadora es descarta. Les adreces privades només tenen sentit dins d'una organització.

Això planteja la pregunta òbvia: si el PC de la Marta té una adreça que Internet no accepta, com navega la Marta? La resposta curta és NAT: el router de València substitueix l'adreça privada per la seva pròpia adreça pública en sortir. El perquè operatiu complet, amb taules de traducció i les seves conseqüències, és la lliçó 05-03. De moment queda't amb la distinció:

• Adreça privada: RFC 1918, gratis, repetible, només vàlida internament.
• Adreça pública: única a tot Internet, assignada formalment, és la que "es veu" des de fora.

Truc d'identificació ràpida: si una adreça comença per 10., per 192.168. o està entre 172.16. i 172.31., és privada. Si és 127.x és loopback i si és 169.254.x és APIPA. Tota la resta (llevat de multicast i reservades) és, en principi, pública.

Les adreces públiques no es trien: s'assignen a través d'una jerarquia:

• IANA administra l'espai global i delega grans blocs als RIR (Regional Internet Registries), un per regió del món. A Espanya li correspon RIPE NCC.
• Els RIR assignen blocs a operadores (ISP) i a grans organitzacions.
• L'operadora assigna a cada client el que li toca. Meridiano, com a pime típica, rep del seu ISP una única IP pública per seu (de vegades ni tan sols fixa). Amb NAT, aquesta única adreça dona servei als 20 equips de València.

Dada de context: IANA va repartir el seu últim bloc IPv4 lliure als RIR el 2011, i els RIR van anar esgotant les seves reserves els anys següents. Avui les IPv4 públiques es racionen, es lloguen i fins i tot es compren en mercats secundaris. Aquest esgotament és el fil que connecta les dues pròximes lliçons: NAT com a pedaç (05-03) i IPv6 com a solució (05-04).

Tanquem aplicant-ho tot. La Marta executa ipconfig /all al seu PC de València (a Linux seria ip addr, que ja vas fer servir al mòdul 4). Sortida resumida:

Lectura línia a línia amb el que has après:

• Adreça IPv4 192.168.10.21: 32 bits, 11000000.10101000.00001010.00010101. Comença per 192.168. → privada RFC 1918: no es veurà mai tal qual a Internet.
• Màscara 255.255.255.0: en binari, 24 uns seguits de 8 zeros → és el /24. Marca que 192.168.10 és la part de xarxa i 21 la part de host: la Marta és l'equip 21 de la xarxa de València.
• Un moment: .21 assignada per DHCP si el rang dinàmic és .100–.199? Correcte: el PC de la Marta té una reserva DHCP (el router lliura sempre la mateixa IP a la seva MAC 5C-26-0A-4B-91-D3), pràctica habitual per a equips que convé localitzar de manera estable. El servidor de fitxers (.10.10) va més enllà: IP estàtica configurada a mà.
• Porta d'enllaç 192.168.10.1: l'adreça del router, dins de la mateixa xarxa (comparteix la part 192.168.10). És el host 1, convenció típica per al gateway.
• Adreces que la Marta no hauria de veure aquí: 169.254.x.x (DHCP caigut), 127.0.0.1 (això és loopback, no una adreça de xarxa) o l'adreça 192.168.10.0 / 192.168.10.255 (xarxa i broadcast, no assignables).

I a Bilbao, el PC d'en Jon explicaria la mateixa història amb altres números: 192.168.20.7, màscara 255.255.255.0, gateway 192.168.20.1. Mateixa estructura, part de xarxa diferent — exactament el motiu pel qual cal un router (i la VPN) perquè la Marta i en Jon es comuniquin.

• Confondre l'adreça amb "quatre números independents". És UN número de 32 bits; els punts del decimal són només notació. Molts errors de subnetting neixen d'operar octet a octet sense pensar en els bits.
• Escriure octets impossibles (256, 300, −1). Cada octet va de 0 a 255. Si un càlcul et dona 256, t'has equivocat en una resta o en un ròssec.
• Creure que l'adreça sola defineix la xarxa. Sense màscara, 192.168.10.21 és ambigua. Demana sempre la parella adreça + màscara.
• Ignorar una 169.254.x.x. No és "una IP rara": és el sistema cridant que DHCP no va respondre. Diagnòstic immediat: connectivitat amb el servidor DHCP.
• Assignar l'adreça de xarxa o el broadcast a un equip. .0 i .255 en un /24 no són hosts vàlids. (Amb altres màscares els valors canvien: ho veuràs a 05-02.)
• Pensar en classes en calcular. Les classes són història i vocabulari; els càlculs moderns són CIDR. "És una 192.168, o sigui classe C, o sigui /24" és un raonament fals al món CIDR: una 192.168.10.x pot dur perfectament un /26.
• Consell: practica conversions binàries 5 minuts al dia durant una setmana. La fluïdesa amb 128-64-32-16-8-4-2-1 és la diferència entre patir el subnetting i fer-lo de cap.

Converteix a binari, amb el mètode de restes successives i mostrant cada pas, els quatre octets de l'adreça del servidor de fitxers de Meridiano: 192.168.10.10.

Un company et dicta una adreça en binari: 10101100.00010000.00100000.11001000. a) Converteix-la a decimal amb punts sumant pesos. b) És pública o privada? Justifica-ho amb la taula RFC 1918.

Tres equips de Meridiano mostren aquestes configuracions. Indica per a cadascun si és una configuració normal o un símptoma de problema, i de quin problema:

• PC de l'Ana: IPv4 169.254.203.44, màscara 255.255.0.0, sense porta d'enllaç.
• Impressora de València: IPv4 192.168.10.255, màscara 255.255.255.0.
• PC d'en Jon: IPv4 192.168.20.7, màscara 255.255.255.0, gateway 192.168.20.1.

Solució 1

Octet 1, 192:

Octet 2, 168:

Octets 3 i 4, 10 (idèntics entre si):

Resultat: 192.168.10.10 = 11000000.10101000.00001010.00001010.

Solució 2

a) Suma de pesos per octet:

Adreça: 172.16.32.200.

b) El bloc privat intermedi de la RFC 1918 és 172.16.0.0/12, que abasta de 172.16.0.0 a 172.31.255.255. Com que 172.16.32.200 té el primer octet 172 i el segon octet 16 (dins del rang 16–31), és privada. No seria encaminable a Internet.

Solució 3

• PC de l'Ana: 169.254.x.x és APIPA. El seu equip va demanar adreça per DHCP i ningú no va respondre, així que es va autoassignar una link-local. Sense gateway, no surt del seu segment. Problema per investigar: abastabilitat del servidor DHCP (router 192.168.10.1): cable, port del switch, VLAN o el mateix servei DHCP.
• Impressora: 192.168.10.255 amb màscara /24 és l'adreça de broadcast de la xarxa de València, que no és assignable a cap equip. És una configuració manual errònia (o un programari que mostra el broadcast on no toca). Cal assignar-li una adreça de host vàlida (entre .1 i .254 no ocupada, idealment reservada fora del rang DHCP .100–.199).
• PC d'en Jon: configuració normal de la sucursal de Bilbao: adreça privada de host vàlida a 192.168.20.0/24, amb gateway al router .20.1, dins de la seva mateixa xarxa.

Ja saps què és de veritat una adreça IPv4: un número de 32 bits en quatre octets, convertible entre decimal i binari amb la taula de pesos 128-64-32-16-8-4-2-1; dividit en part de xarxa i part de host per una màscara; amb adreces especials (xarxa, broadcast, loopback, APIPA, 0.0.0.0) que has de reconèixer d'un cop d'ull; i separat en dos mons, el privat de la RFC 1918 que fa servir Meridiano i el públic que raciona la jerarquia IANA → RIR → ISP. També saps que les classes A/B/C van morir i que CIDR les va substituir amb la notació /n flexible.

Però hem deixat la peça central tot just presentada: la màscara. Com calcula exactament un equip la seva adreça de xarxa? Quants hosts caben en un /26? Com partiries 192.168.10.0/24 per separar la VLAN corporativa, la de convidats i els servidors? Això — l'operació AND, el mètode de 5 passos i el subnetting amb tots els seus comptes — és la pròxima lliçó: Màscares de Subxarxa i Subnetting.