Endereço IP, Máscara de Rede e Sub-rede (IPv4)

O endereço IP ¹⁾, na versão 4 (IPv4), é um número de 32 bits escrito com quatro octetos representados no formato decimal (exemplo: 128.6.4.7). A primeira parte do endereço identifica uma rede específica na inter-rede, a segunda parte identifica um host dentro dessa rede.

Devemos notar que um endereço IP não identifica uma máquina individual, mas uma conexão à inter-rede.
Assim, um gateway conectando a 'n' redes tem 'n' endereços IP diferentes, um para cada conexão.

Os endereços IP podem ser usados tanto para nos referir a redes quanto a um host individual. Por convenção, um endereço de rede tem o campo identificador de host com todos os bits iguais a 0 (zero). Podemos também nos referirmos a todos os hosts de uma rede através de um endereço por difusão, quando, por convenção, o campo identificador de host deve ter todos os bits iguais a 1 (um). Um endereço com todos os 32 bits iguais a 1 é considerado um endereço por difusão para a rede do host origem do datagrama. O endereço 127.0.0.1 é reservado para teste (loopback) e comunicação entre processos da mesma máquina. O IP utiliza três classes diferentes de endereços.
A definição das classes de endereços deve-se ao fato do tamanho das redes que compõem a inter-rede variar muito, indo desde redes locais de computadores de pequeno porte, até redes públicas interligando milhares de hosts.

Existe uma outra versão do IP, a versão 6 (IPv6) que utiliza um número de 128 bits. Com isso dá para utilizar 25616 endereços.

O endereço de uma rede (não confundir com endereço IP) designa uma rede, e deve ser composto pelo seu endereço (cujo último octeto tem o valor zero) e respectiva máscara de rede (netmask).

Os endereços da Internet são mais conhecidos pelos nomes associados aos endereços IP (por exemplo, o nome http://www.wikipedia.org está associado ao IP 208.80.152.130). Para que isto seja possível, é necessário traduzir (resolver) os nomes em endereços IP. O Domain Name System (DNS) é um mecanismo que converte nomes em endereços IP e endereços IP em nomes. Assim como o endereçamento CIDR, os nomes DNS são hierárquicos e permitem que faixas de espaços de nomes sejam delegados a outros DNS.

Classes de endereços (IPv4)
Números de rede e de host para as classes A, B e C

Originalmente, o espaço do endereço IP foi dividido em poucas estruturas de tamanho fixo chamados de “classes de endereço”. As três principais são a classe A, classe B e classe C. O esquema de endereçamento de rede mais comum é chamado IPv4. Os endereços IPv4 consistem de endereços de 32 bits divididos em 4 octetos e uma máscara de sub-rede do mesmo tamanho. Há três tipos de redes “classful”:

Uma rede “classful” é uma rede que possui uma máscara de rede:
255.0.0.0, 255.255.0.0 ou 255.255.255.0

A faixa de IP 127.0.0.0 – 127.255.255.255 (ou 127.0.0.0/8 na notação CIDR) é reservada para a comunicação com o computador local (localhost ²⁾ ). Qualquer pacote enviado para estes endereços ficarão no computador que os gerou e serão tratados como se fossem pacotes recebidos pela rede (Loopback).

O endereço de loopback local (127.0.0.0/8) permite à aplicação-cliente endereçar ao servidor na mesma máquina sem saber o endereço do host, chamado de “localhost”.

Na pilha do protocolo TCP/IP, a informação flui para a camada de rede, onde a camada do protocolo IP reencaminha de volta através da pilha. Este procedimento esconde a distinção entre ligação remota e local.

Broadcast ³⁾ (do Inglês, “transmitir”) ou Radiodifusão é o processo pelo qual se transmite ou difunde determinada informação, tendo como principal característica que a mesma informação está sendo enviada para muitos receptores ao mesmo tempo. Este termo é utilizado em rádio, telecomunicações e em informática.

A televisão aberta e o rádio possuem suas difusões através de broadcast, onde uma ou mais antenas de transmissão enviam o sinal televisivo (ou, radiodifusor) através de ondas eletromagnéticas e qualquer aparelho de TV (ou, rádio) que conseguir captar poderá sintonizar o sinal.

Em informática, o broadcast é utilizado em hubs (concentradores) ligados em redes LAN, MAN, WAN e TAN.

Em Redes de computadores, um endereço de broadcast é um endereço IP (e o seu endereço é sempre o último possível na rede) que permite que a informação seja enviada para todas as maquinas de uma LAN, MAN, WAN e TANs, redes de computadores e sub-redes. A RFC (Request for comments), RFC 919 é a RFC padrão que trata deste assunto.

Uma de suas aplicações é no controle de tráfego de dados de várias redes, quando uma máquina (computador) ligada à rede envia informações para o hub, e se o mesmo estiver ocupado transmitindo outras informações, o pacote de dados é retornado à máquina requisitante com um pedido de espera, até que ele termine a operação. Esta mesma informação é enviada a todas as máquinas interligadas a esse hub e aceita somente por um computador pré-endereçado, os demais ecos retornam ao hub, e à máquina geradora do pedido (caracterizando redundância).

Redes broadcast podem ser divididas em:

• Estáticas: Divisão do tempo de intervalos discretos (slots) permitindo cada máquina transmitir apenas durante seu slot.
  
• Dinâmicas: Alocação de canal por demanda.
  
• Centralizadas: Sistema de arbitragem único.
  
• Descentralizadas: Cada máquina decide por si mesma.
  

Dos mais de 4 bilhões de endereços disponíveis, três faixas são reservadas para redes privadas. Essas faixas não podem ser roteadas para fora da rede privada - não podem se comunicar diretamente com redes públicas. Dentro das classes A, B e C foram reservadas redes (normalizados pela RFC 1918) que são conhecidas como endereços de rede privados. A seguir são apresentados as três faixas reservadas para redes privadas:

Uma sub-rede é uma divisão de uma rede de computadores. A divisão de uma rede grande em redes menores resulta num tráfego de rede reduzido, administração simplificada e melhor performance de rede.

Para criar sub-redes, qualquer máquina tem que ter uma máscara de sub-rede que define que parte do seu endereço IP será usado como identificador da sub-rede e como identificador do host.

Uma máscara de sub-rede também conhecida como subnet mask ou netmask, é uma bitmask de 32 bits usada para informar os routers.
Normalmente, as máscaras de sub-rede são representadas com quatro números de 0 a 255 separados por três pontos, ou, menos vulgar, com os oito dígitos de um número hexadecimal.
A máscara 255.255.255.0 (0xffffff00 ou 11111111.11111111.11111111.00000000), por exemplo, indica que o terceiro byte do endereço mostra o número de sub-rede e o quarto mostra o do sistema em questão. 255.255.255.255 (0xffffffff ou 11111111.11111111.11111111.11111111) é usado como endereço para um sistema na parte de rede sem sub-redes; os últimos dois bytes indicam apenas o sistema.

 Motivações para criar sub-redes

As sub-redes não é a única forma para ultrapassar problemas de topologia, mas são uma forma eficaz para ultrapassar esses mesmos problemas ao nível do software do TCP/IP.

  Razões topológicas para criar sub-redes

As razões topológicas para criar sub-redes incluem:

• Ultrapassar limitações de distância. Alguns hardwares de rede tem limitações rígidas de distância. Como, por exemplo, o tamanho máximo de um cabo ethernet é de 500 metros (cabo grosso) ou 300 metros (cabo fino). O comprimento total de uma ethernet é de 2.500 metros, para distâncias maiores usamos routers de IP. Cada cabo é uma ethernet separada.
  
• Interligar redes físicas diferentes. Os routers podem ser usados para ligar tecnologias de redes físicas diferentes e incompatíveis.
  
• Filtrar tráfego entre redes. O tráfego local permanece na sub-rede.

  Outros propósitos para sub-redes

As sub-redes também servem outros propósitos organizacionais, tais como:

• Simplificar a administração de redes. As sub-redes podem ser usadas para delegar gestão de endereços, problemas e outras responsabilidades.
  
• Reconhecer a estrutura organizacional. A estrutura de uma organização (empresas, organismos públicos, etc.) pode requerer gestão de rede independente para algumas divisões da organização.
  
• Isolar tráfego por organização. Acessível apenas por membros da organização, relevante quando questões de segurança são levantadas.
  
• Isolar potenciais problemas. Se um segmento é pouco viável, podemos fazer dele uma sub-rede.

• Definição dos Termos no Glossário
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Endere%C3%A7o_IP
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Subrede
• http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1scara_de_rede
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_Privada
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Broadcast
• http://pt.wikipedia.org/wiki/CIDR

— Reginaldo Sousa Melo 2014/06/29 15:23