Números IP s pertencem a interfaces não a máquinas!

“Números IP´s pertencem a interfaces não a máquinas! “

Um número IP não é designado para uma máquina, mas para a interface de rede na máquina, ou seja, como o endereço IP codifica tanto uma máquina quanto uma rede, este endereço não especifica uma máquina, mas sim uma conexão a uma rede.

Assim, um dispositivo com 6 interfaces ativas (tal como um roteador) terá 6 números IP um número paro cada interface de cada rede à qual esta conectado.

Entretanto, a grande maioria dos equipamentos em uma rede IP possui uma interface de rede simples e tem um número IP simples como conseqüência.

Por causa disso, é comum referir se a endereços de servidores quando está se referindo a um número IP e também utilizaremos esta simplificação.

TCP/IP preconiza um padrão de endereçamento compacto e eficiente, para possibilitar o serviço de comunicação universal como ocorre na Internet.

Abordaremos o endereçamento de nível 3 (rede) que é executado pelo IP (Internet Protocol), o qual trabalha a nível “virtual”, ou seja, os endereços não são pertinentes ao hardware e sim configurados pelo software.

IP define uma string de 32 bits, formada por 4 octetos separados por um ponto decimal.

Cada octeto é representado pelo seu valor decimal, conforme exemplos:

125.200.234.1 01111101.11001000.11101010.00000001 200.0.8.1 11001000.00000000.00001000.00000001 255.255.255.255 11111111.11111111.11111111.11111111 0.0.0.0 00000000.00000000.00000000.00000000

O maior valor decimal possível de um campo é 255 (octeto com todos os valores 1).

Alguns bits dos endereços IP de máquinas numa mesma rede são iguais, determinando o

“prefixo” daquela rede, de forma similar ao sistema telefônico.

Cada endereço IP é constituído basicamente de um par de campos (netlD, hostID): o netlD identifica a rede à qual o host pertence e o hostID identifica o endereço da estação (da interface) na rede.

Dentro de determinada rede toda estação tem o mesmo netID “prefixo” daquela rede, de forma similar ao sistema telefônico.

Foram criadas cinco classes de endereços IP (A, B, C, D, E). O número de bits de um endereço IP é fixo (32 bits), mas a forma como esses bits são alocados para a representação das redes e estações variam de acordo com a classe da rede.

0 1 7 8 31

0 2 15 16 31

0 3 23 24 31

0 4 31

! "#

0 4 31

$ % &

'

A identificação da classe utilizada é feita através dos bits iniciais.

A classe A atende as necessidades de redes de grande abrangência constituídos de poucas redes e com elevado número de estações, estando disponíveis 8 bits (o bit mais significativo vale 0) para identificação das redes e 24 bits para a identificação das estações. Cada uma das 126 redes pode ter 16.777.214 estações.

A classe B representa redes intermediárias, com 16 bits (os dois bits mais significativos valem 1 e 0) para a identificação das redes e 16 bits para as estações. Mais de 16 mil redes classe B podem existir, cada uma com até 65.534 estações.

A classe C atende tipicamente à faixa das redes locais. Como estas são bastante numerosas, são reservados 24 bits (os 3 bits mais significativos valem 1, 1 e O) para a identificação das redes e apenas 8 bits para a identificação das estações. Mais de 2 milhões de redes classe C podem existir, cada uma com até 254 estações.

Os endereços classe D são reservados para grupos multicast (de difusão). Os 4 bits de maior ordem são fixados paro 1110.

A classe E está reservada para uso futuro. Os 4 bits de maior ordem valem 1111.

Basta o teste dos bits iniciais para que sejam identificadas as classes utilizadas, besta forma, a extração dos endereços pelos gateways torna se bastante simples e eficiente, refletindo diretamente no ganho de desempenho da rede como um todo.

Através de valores pré estabelecidos nos identificadores de rede e de estação do endereço IP, é possível utilizar funcionalidades adicionais realizadas pela camada IP.

Para criar um endereço que faça referencia à rede como um todo (endereço da rede), os bits da parte do endereço da estação devem ser todos zeros. Ex.: o endereço classe C 200.241.216.0 refere se a uma rede particular e não a um host.

Inversamente, para referenciar um endereço local somente (estação nesta rede) todos os bits da parte de rede do endereço devem ser iguais a zero. Ex.: o endereço classe C 0.0.0.136 refere se a uma estação particular (endereço local).

Para enviar um pacote para todas as estações do rede especificada pelo endereço, todos os bits da parte de rede do endereço devem ser iguais a 1 (um). Ex.: o endereço classe B 128.1.255.255 refere se a todos os endereços da rede 128.1.0.0.

Enviar um pacote para todas as estações de uma rede é chamado de ( # .

A rede classe A de número 127 (endereço classe A 127.0.0.0) é reservado para a função de loop de retorno (loopback). Assim, o programa que usa este endereço para enviar dados, os pacotes gerados com este endereço não saem da estação; são devolvidos ao emissor ) * +, * . Isso é usado, por exemplo, em testes locais de programas.

' - . '

1 126 (*) 0.0.1 255.255.254 (**) 25.2.3.15 128.0 191.255 0.1 255.254 (**) 130.26.58.2 192.0.0 223.255.255 1 254 (**) 200.21.235.68

Endereçamento de Multicast

224.0.0.0 239.255.255.255 226.35.45.21

(*) Duas redes são reservadas:

/0/0/0 Endereço utilizado para indicar que o endereço de origem é desconhecido 12/0/0/0 Rede reservada para loopback (127.0.0.1 indica o próprio equipamento)

(**) Em cada rede existem os endereços reservados:

0/ / / Indica a própria rede (classe A) 0/0/ / Indica a própria rede (classe B) 0/0/0/ Indica a própria rede (classe C)

0/133/133/133 Indica o endereço de broadcast de uma rede classe A 0/0/133/133 Indica o endereço de broadcast de uma rede classe B 0/0/0/133 Indica o endereço de broadcast de uma rede classe C

4 56

E um esquema para dividir uma rede em duas ou mais redes menores, pegando um endereço de rede IP simples e localmente dividindo o de modo que este endereço possa ser utilizado realmente em diversas redes locais interconectadas.

Imagine o administrador de uma rede classe A: como montar e administrar uma rede com 16 milhões de equipamentos.

Mesmo o endereço classe C é geralmente usado para redes pequenas. No entanto, a alocação de um endereço classe C para uma rede implica na alocação de 256 endereços (na verdade 254), mesmo que eles não sejam todos utilizados.

O crescimento da Internet tornou escasso o número de endereços IP disponíveis.

A idéia então foi subdividir um endereço de rede IP em redes menores (sub redes).

A prática usual é utilizar os bits mais significativos da parte destinada à estação, pois deseja se que as sub redes pertençam à mesma rede. A quantidade de bits utilizada irá variar em função do número de sub redes que se deseja formar. Ex.: rede classe B utilizando 5 bits da parte do host para o campo de sub rede (figura):

1 1 14 5 11

(

Um site utilizando sub rede deve escolher uma máscara de 32 bits para cada rede.

O Bit na máscara é 1 se o bit correspondente no endereço IP for referente à rede.

O Bit na máscara é 0 se o bit correspondente no endereço IP for referente ao host.

4 7 8 6 + #

NetID → 1

HostID → 0

Ex. 1: para redes classes A, B e C sem sub rede teríamos as seguintes máscaras:

! 11111111.00000000.00000000.00000000 255.0.0.0

! 11111111.11111111.00000000.00000000 255.255.0.0

! 11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0

Ex. 2: Para subdividir uma rede classe A em 256 sub redes, utiliza se a máscara 255.255.0.0: a rede 15.0.0.0 com esta máscara 255.255.0.0 passa a ser dividida nas seguintes sub redes: 15.0.0.0, 15.1.0.0, 15.2.0.0 e assim por diante até 15.255.0.0.

Na subdivisão de uma rede classe C, como neste caso não é possível utilizarmos um byte inteiro para endereço de sub rede, pega se alguns bits do último byte do endereço IP para endereçar a sub rede.

Ex. 3: Subdivisão da rede classe C 200.241.14.0 em 8 sub redes, cada uma contendo até 32 endereços. As 8 sub redes serão:

1 19 9

: 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000 11001000 11110001 00001110 00000

A máscara de todas estas sub redes será: 255.255.255.224

Regra prática para calcular a máscara de sub redes de uma classe C:

1) Defina o número de sub redes a serem criadas N (N ≥ 1 e N seja divisor de 256);

2) Calcule o total de endereços por sub rede M, que é igual 256 menos o total de endereços (256) dividido pelo número de sub redes, ou seja: M = 256 – (256 ÷ N);

No exemplo acima: N = 8, M 256 ²⁵⁶ 256 32 224 N

 

= − = − =

  , a máscara = 119

Máscaras das sub redes de uma classe C:

133/133/133/

256 256

M N

 

= −  

 

( )

256 N 1

M N

⋅ −

=

Esta fórmula pressupõe a divisão de uma rede classe C em sub redes de tamanho igual e, portanto, todas com a mesma máscara. Entretanto é possível combinar sub redes, desde que utilizando faixas contíguas de endereços.

Ex. 3a: Subdivisão da rede classe C do exemplo anterior em 4 sub redes, sendo:

• Duas sub redes contendo até 32 (2⁵) endereços;

• Uma sub rede contendo até 64 (2⁽⁵⁺¹⁾) endereços;

• Uma sub rede contendo até 128 (2⁽⁵⁺²⁾) endereços.

1 19 9 ←

# ↓ ; /

11001000 11110001 00001110 X X X X X 255.255.255.224 32 11001000 11110001 00001110 X X X X X 255.255.255.224 32

X X X X X 11001000 11110001 00001110

X X X X X

255.255.255.192 64

X X X X X X X X X X X X X X X 11001000 11110001 00001110

X X X X X

255.255.255.128 128

Neste caso as máscaras precisam ser calculadas individualmente:

• Para a primeira sub rede: N = 23 = 8 256*(8 1)/8 = 224 255.255.255.224

• Para a segunda sub rede: N = 23 = 8 256*(8 1)/8 = 224 255.255.255.224

• Para a terceira sub rede: N = 22 = 4 256*(4 1)/4 = 192 255.255.255.192

• Para a quarta sub rede: N = 21 = 2 256*(2 1)/2 = 128 255.255.255.128 A tabela a seguir relaciona as máscaras de rede possíveis para subdividir uma rede classe C, com o número de sub redes e o numero de equipamentos que cada máscara consegue endereçar:

+ # 133/133/133/<<< 1= >1 119 19 19= 131

N° de sub redes: 1 2 4 8 16 32 64

N° de endereços total: 256 128 64 32 16 8 4 N° de endereços disponíveis: 254 126 62 30 14 6 2

A menor sub rede utilizável consiste em 4 números IP:

• 2 números de interface IP um para a interface roteadora nesta rede e um para a máquina simples desta rede.

• 1 número da rede.

• 1 endereço de broadcast.

Ex. 4: Para dividir uma rede classe C em 6 sub redes de 15 equipamentos cada, a solução é utilizar a máscara 255.255.255.224, que divide uma rede classe C em 8 sub redes com até 30 endereços disponíveis.

Ex. 5: Dividir a rede classe C 200.245.29.0 em 4 sub redes:

N = 4, M=256/4=64, 256 64 = 192. Portanto a máscara é: 133/133/133/ >1, pois

>1 corresponde ao número em binário, o que indica que os dois primeiros bits endereçam a sub rede, e que as sub redes possíveis são: “0000 0000” (0), “0100 0000” (64), “1000 0000” (128) e “1100 0000” (192).

Ou seja, com a máscara de rede 255.255.255.192 é possível subdividir a rede 200.245.29.0 nas sub redes: 200.245.29.0, 200.245.29.64, 200.245.29.128 e 200.245.29.192.

Cada sub rede pode endereçar até 62 equipamentos (um endereço indica própria rede e um endereço indica o endereço de broadcast).

NetID HostID

200.245.29. 00 _ _ _ _ _ _ (0 a 63) Sub rede 1 (26 2 = 62 máquinas) 01 _ _ _ _ _ _ (64 a 127) Sub rede 2 (26 2 = 62 máquinas) 10 _ _ _ _ _ _ (128 a 191) Sub rede 3 (26 2 = 62 máquinas) 11 _ _ _ _ _ _ (192 a255) Sub rede 4 (26 2 = 62 máquinas)

Ex. 6: Para o número de rede Classe C de 192.168.1.0, estas são algumas das opções de sub rede:

; (

;

% ( + #

1 254 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 2 126 255.255.255.128 = 11111111.11111111.11111111.10000000 4 62 255.255.255.192 = 11111111.11111111.11111111.11000000 8 30 255.255.255.224 = 11111111.11111111.11111111.11100000 16 14 255.255.255.240 = 11111111.11111111.11111111.11110000 32 6 255.255.255.248 = 11111111.11111111.11111111.11111000 64 2 255.255.255.252 = 11111111.11111111.11111111.11111100

A máscara também pode ser representada como o número de bits utilizados para endereçar a parte de rede, após o endereço IP (endereço IP / número de bits).

Esta notação é conhecida como Notação CIDR (Classless Inter Domain Routing).

Ex.7:

? 1 /193/1@3/A3 B "$ ! ?

+ # ? 133/133/133/ 1 /193/1@3/A3C19

? 1 /193/1@3/A3 B "$ ! ?

+ # ? 133/133/133/19 1 /193/1@3/A3C1=

Assim como o endereço de loopback, existem outros endereços reservados que não podem ser utilizados em nenhuma máquina conectada à Internet. Estes endereços são denominados endereços não válidos e são reservados para redes que nunca se ligarão à Internet ou que se ligarão através de um proxy (assim como as Intranets).

Os endereços reservados (não válidos) são os seguintes:

! + # 10.0.0.0 a 10.255.255.255 255.0.0.0 172.16.0.0 a 172.31.255.255 255.240.0.0 192.168.0.0 a 192.168.255.255 255.255.0.0

Na figura abaixo, é apresentada uma rede com três sub redes interconectadas pelos gateways B e E, utilizando endereços classe B.

Os endereços de estação estão em itálico.

Os gateways possuem um endereço individual em cada sub rede a que estão conectados.

Redes de Classe B e Gateways B e E

&D

Cada placa de rede ou equipamento com uma placa embutida, neste caso uma interface Ethernet, possui um número que não se repete em nenhuma outra placa.

Este número é o endereço , é diferente porque o IEEE distribui aos fabricantes grupos de números que podem ser usados por estas placas.

E composto de 6 números hexadecimais de 2 dígitos

Exemplo: @ 93 => & 3A

Quando a máquina está na mesma rede ela faz um mapeamento dos endereços IP em endereços da placa através do protocolo ARP (Address Resolution Protocol).

Para determinar o endereço físico da máquina, o protocolo ARP envia uma mensagem a todas as máquinas da rede e aquela que tiver o endereço IP ao qual está destinado o pacote irá responder com o seu número físico. Assim, o ARP monta uma tabela associando os endereços IP aos endereços físicos.

Abaixo é mostrado o resultado da tabela ARP de um host da rede:

#% / / )% /# )/( 41 /19 /1 A/ @16 ?= ? ? >? >?93 E 8 F

#% 1/ / )% /# )/( 41 /19 /1 A/ @A6 ? ?(9?21?,A?21 E 8 F

#% @/ / )% /# )/( 41 /19 /1 A/ @26 ?9 ?>3? ?,@?= E 8 F

#% 9/ / )% /# )/( 41 /19 /1 A/916 ?9 ?#2? ?> ?1 E 8 !F

#% 3/ / )% /# )/( 41 /19 /1 A/ 336 ?= ? ? >? 3?#, E 8 F

#% A/ / )% /# )/( 41 /19 /1 A/ 6 =? ?1?>?21?1@ E 8 F

G H A GA

O Internet Protocol Versão 6 (IPv6) é uma nova versão do IPv4 em uso atualmente.

Nesta nova versão foram melhorados alguns aspectos, em função da grande experiência acomulada sobre o IPv4:

• Expansão da capacidade de endereçamento

• Formato de cabeçalho simplificado

• Suporte a opções dependentes do tempo

• Suporte IP a futuras tecnologias

$A

Com o crescente número de usuários da Internet os endereços de 32 bits do IPv4 estão se esgotando.

No IPV6 os endereços são constituídos por 128 bits.