Introdução ao endereçamento de IP e sub-redes.

Endereços de IP e sub-redes são necessários para comunicações de rede efetivas. Aprenda como endereços IP e sub-redes funcionam e compare endereços de IP classful e classless.

Dispositivos de rede usam endereços IP e sub-redes para identificar a origem e o destino das comunicações e gerenciar endereços de rede, respectivamente.

Endereços IP contêm duas partes: um identificador de rede e um identificador de host. O ID de rede especifica uma área da rede onde um dispositivo reside, assim como um código de área identifica uma seção de uma rede telefônica. O ID de host rotula um dispositivo específico naquela seção de rede, similar a como um número de telefone identifica um telefone específico dentro de um código de área.

A maioria das redes empresariais ainda depende de endereços IP versão 4 (IPv4), que oferecem cerca de 4,3 bilhões de variações únicas. As identidades da Internet usam a maioria delas, mas o padrão mais novo IP versão (IPv6) fornece mais endereços e outros benefícios.

Os computadores trabalham com endereços IPv4 como sequências binárias de 32 bits. As pessoas geralmente convertem binários para um endereço decimal com pontos, que é mais fácil de escrever para o endereço IP 192.0.2.2. Sua máscara de sub-rede associada converte de 11111111.11111111.11111111.111111100 para 255.255.255.252.

Fundamentos do endereço IP:

Os dispositivos de rede normalmente têm as três identidades a seguir:

• Endereço físico. Endereço MAC

• Endereço lógico. Endereço IP

• Nome do host. Útil para o reconhecimento dos dispositivos.

No caso de endereços IPv4, cada host tem um endereço IP exclusivo na rede, e os nós dependem dele para trocar informações. Os dados se dividem em pedaços, conhecidos como pacotes, que então viajam pela rede. Cada pacote contém um endereço IP de origem e destino, assim como o correio do serviço postal inclui um endereço de destino e de retorno no envelope.

Os administradores podem subdividir redes em seções menores e mais gerenciáveis. Esse processo permite que eles controlem o fluxo de tráfego de rede, isolem o tráfego para aumentar a segurança e limitem o tráfego a certas áreas da rede para melhorar a desempenho.

Esses segmentos de rede são chamados de sub-rede, cada sub-rede tem um identificador exclusivo dentro do ID de rede maior. Quando os administradores dividem uma rede em partes, como engenharia e finanças, a estrutura de endereço é baseada em números.

Intervalos de endereços IP privados:

Sistemas e sites na internet pública consomem a maioria dos cerca de 4,3 bilhões de endereços IPv4 disponíveis. No entanto, redes privadas podem reservar alguns intervalos para uso interno. Rede em escritórios domésticos e empresas provavelmente usam um desses intervalos.

A tabela abaixo define intervalos de endereços IPv4 privados.

Classe reservada	Faixa	Máscara de sub-rede padrão	Descrição
Classe A	10.0.0.0	255.0.0.0	Redes maiores com muito hosts.
Classe B	172.16.0.0	255.255.0.0	Redes médias com um número moderado de hosts.
Classe C	192.168.0.0	255.255.255.0	Redes menores com menos hosts.

Sub-redes vs. máscaras de sub-rede:

Surge confusão entre os termos subnet e subnet mask. Subnets são um segmento de rede isolado, que é uma parte da rede que um administrador divide. Administradores de rede normalmente criam subnets pelos seguintes motivos:

• Segurança: Sub-redes isolam tráfego para privacidade.

• Desempenho: Sub-redes gerenciam tráfego para reduzir o congestionamento da rede.

Sub-redes criadas para fins de segurança impedem que tipos específicos de tráfego atravessem o resto da rede, onde podem ser vulneráveis à interpretação. Por exemplo, administradores de rede podem isolar todos os computadores do departamento financeiro em uma única sub-rede, o que efetivamente impede que as comunicações da rede financeira se movam por toda a rede.

Sub-redes para desempenho diminuem a competição por acesso à rede em redes congestionadas. Se o departamento de engenharia de uma organização transfere regularmente arquivos que afetam o desempenho da rede para outros usuários, os administradores de rede podem isolar os engenheiros em sua própria sub-rede, o que reduz o efeito de suas transferências de arquivo em outros usuários.. Os administradores de rede geralmente definem várias sub-redes por motivos de segurança e desempenho.

Máscaras de sub-rede, por outro lado, desempenham um papel diferente. Dispositivos de rede usam a máscara de sub-rede para determinar qual parte do endereço IP de um host é o ID da rede e qual parte é o ID do host. Máscaras de sub-rede são sempre usadas com endereços IP. Essencialmente sub-redes são uma área da rede, enquanto máscaras de sub-rede ajudam dispositivos a determinar a área de rede à qual eles pertencem.

Classes de endereços IP:

Endereços IPv4 se dividem em cinco classes. A principal diferença entre as três primeiras classes: Classe A, Classe B e Classe C; é o número de sub-redes versus o número de hosts por sub-rede.

A tabela a seguir descreve os detalhes entre as classes de endereços IP.

Nome	Primeiro octeto	Número de sub-rede	Número de hosts	Descrição
Classe A	1 a 126	126	Aproximadamente 16,7 milhões	Muitos hosts por rede.
Classe B	128 a 191	16.384	65.536	Muitos hosts por rede.
Classe C	192 a 223	Aproximadamente 2,1 milhões	254	Muitas redes com menos hosts por rede.
Classe D	224 a 239	n/D	n/D	Multidifusão.
Classe E	240 a 254	n/D	n/D	Experimental.

Endereços de Classe D são para um tipo específico de comunicação conhecido como multicasting, que permite que um host transmita milhares de fluxos de dados para outros dispositivos. A Classe E também não é usada com redes IPv4 padrão. Em vez disso, pesquisadores de endereços IP usam endereços de Classe E para fins experimentais e de desenvolvimento. Este sistema de classificação é conhecido como endereçamento classful. O endereçamento classful depende de divisões rígidas entre o ID da rede e o ID do host. Essas divisões sempre ocorrem no oitavo, 16 ou 24 bits do endereço.

No entanto, esse design frequentemente desperdiça endereços. Por exemplo, redes de Classe B fornecem 65.000 IDs de host, e redes de Classe C oferecem apenas 254 IDs de host. Se uma rede tiver 2.000 dispositivos, e os administradores selecionarem Classe B, eles podem desperdiçar cerca de 63.000 endereços.

O endereçamento sem classes, por outro lado, permite que os administradores de rede definam IDs de rede em qualquer ponto para uso mais eficiente dos endereços disponíveis. Por exemplo, para satisfazer uma rede com 2.000 IDs de host, os administradores podem usar uma máscara de sub-rede 255.255,248.0/24 para fornecer 2.048 IDs de host no total. O número extra no final da máscara de sub-rede é chamado de notação Classless Inter-Domain Routing (CIDR), que especifica um número de bits na máscara de sub-rede. Este método permite que os administradores adicionem mais endereços IP sem usar uma classe diferente.

A tabela a seguir mostra exemplos de máscaras de sub-rede, suas notações CIDR correspondentes e o número total de endereços IP por sub-rede.

Notação CIDR	Máscara de sub-rede	Número total de hosts por sub-rede
/19	255.255.224.0	8.192
/20	255.255.240.0	4.096
/21	255.255.248.0	2.048
/22	255.255.252.0	1.024
/23	255.255.254.0	512

Solucionando problemas de endereços IP e máscara de sub-rede:

Os administradores de rede geralmente enfrentam dois cenários comuns de solução de problemas de endereços IP: configuração incorreta e incapacidade de se comunicar com um serviço de rede essencial.

Os administradores de rede podem configurar manualmente alguns dispositivos, como servidores, roteadores e impressoras, com um endereço IP, máscara de sub-rede e outras configurações de rede. No entanto, qualquer erro tipográfico nessas configurações impede que o dispositivo se comunique corretamente na rede.

Uma das primeiras etapas de solução de problemas de rede é verificar essas configurações, incluindo a máscara de sub-rede. Os administradores de rede devem atualizar as máscaras de sub-rede com configurações válidas se estiverem incorretas.

Saída do comando Linux ip addr.

A maioria das estações de trabalho, tablets, smartphones e outros dispositivos clientes recebem sua configuração de endereço IP de um servidor Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Este servidor armazena um conjunto de configurações de endereço IP disponíveis e aluga endereços para dispositivos clientes. Um servidor DHCP configurado corretamente não comete erros tipográficos.

No entanto, se o sistema cliente não puder alcançar o servidor DHCP, ele não receberá uma configuração de endereço IP. Ele atribui a si mesmo uma configuração padrão com Automatic Private IP Addressing (APIPA). Os endereços APIPA começam com 169.254. A configuração não se comunicará corretamente na maioria das redes, então os administradores de rede devem investigar por que o cliente não consegue alcançar o servidor DHCP se isso ocorrer. Um motivo, por exemplo, pode ser que o servidor esteja inativo.

Conclusão:

Endereços IP e máscaras de sub-rede são componentes fundamentais das comunicações de rede. Cada nó de rede tem um endereço IP exclusivo que consiste em um identificador de rede e um identificador de host. Dependendo do design da rede, esses identificadores não são universalmente consistentes.

Máscaras de sub-rede ajudam o sistema e os administradores a determinar qual parte do endereço IP é o ID da rede e qual é o ID do host. Os administradores de rede normalmente verificam essas configurações de rede primeiro durante a solução de problemas.

Os administradores de rede dividem redes maiores em sub-redes, e o endereço IP e a máscara de sub-rede de um dispositivo indicam a seção de rede à qual ele pertence. Os administradores usam sub-redes para isolar o tráfego para segurança e desempenho.

A maioria das redes empresariais ainda depende do IPv4, que usa cinco classes para distinguir vários intervalos de endereços IP. As classes A, B e C, são comuns na maioria das redes internas. Os profissionais de rede devem entender seu design de rede para usar ferramentas adequadas de suporte e apoio para solucionar problemas de comunicação.