Aula 1 Endereçamento IPV4

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Redes locais e comutação
Aula 1 - Endereçamento IPV4
INTRODUÇÃO
Em nossa aula, você irá reconhecer a base da internet — seu endereçamento —, pois é o que nos possibilita descobrir o
caminho para qualquer computador na grande rede. Apresentaremos a divisão tradicional de endereços por classes,
também conhecido como endereçamento classful.
Você irá distinguir os tipos de endereçamentos do IPv4: unicast; broadcast e multicast e principalmente como são
processados cada um desses tipos de endereço. E principalmente a porção de ID de rede e ID de host.
Você também irá reconhecer como dividir redes em sub-redes com máscaras de mesmo comprimento sem levar em
consideração o quantitativo de hosts em cada uma das sub-redes. Além disso, irá identi�car os endereços públicos e
privados e a usabilidade do NAT.
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OBJETIVOS
Identi�car a estrutura do endereçamento IP (Internet Protocol) e aplicar utilizando endereçamento classful;
Empregar o endereçamento IP em projetos de endereçamento de sub-redes;
Explicar a utilização de NAT (tradução de endereços de redes).
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RECORDANDO O MODELO EM CAMADAS
Iniciaremos nossa primeira aula com uma breve recordação do modelo em camadas. A �gura a seguir aborda as
camadas 1, 2 e 3, suas unidades de dados e respectivo endereçamento.
Como o tema de nossa aula é o endereço IP, composto de 32 bits, vale lembrar que o computador somente entende
bits.
1. VAMOS A ALGUNS QUESTIONAMENTOS:
1.1 Quantos endereços podemos representar com 32 bits?
Clique aqui (glossário) para ver a resposta.
1.2 Qual seria mais fácil de gravar?
Em decimal – 1.232 ( Mil, duzentos e trinta e dois )
Em binário – 10011010000 ( um zero zero um um zero um zero zero zero zero )
Justi�cativa
2. CONVERSÃO BINÁRIO X DECIMAL EM UM OCTETO
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Aparentemente, escrever um endereço de 32 bits, em decimal, e dizer que resolveria todos os nossos problemas com o
endereço IP é um mero equívoco.
Números maiores �cam complicados de serem gravados por nós, seres humanos, por exemplo:
3.278.511.497, lógico que, em binário, seria muito mais difícil: 11000011 01101010 00011101 10001001.
Por esse motivo, foi criada a notação decimal do endereço IP, que, na realidade, não passa simplesmente por uma
conversão de binário para decimal e sim organizar os 32 bits em grupos de 8 em 8 bits separados por ponto. Na
verdade, o computador não necessita de decimal e sim do binário que será representado por esses 4 octetos.
Um octeto pode variar, em binário, de 00000000 (8 zeros) a 11111111 (8 uns), ou seja, de 0 a 255 em decimal:
Observação: Não suporta números negativos ou valores acima de 255, pois seriam necessários 9 bits para escrever
valores acima de 255.
INDICAÇÃO DE LINK
Clique aqui (glossário) para fazer download de uma lista com exemplos práticos da conversão binário x decimal em um
octeto.
2.1 VAMOS A ALGUNS QUESTIONAMENTOS:
2.1.1 Por que o zero no último octeto?
Resposta: Para um endereço representar a rede é necessário que todos os bits de host estejam zerados “0”, logo, os
últimos 8 bits estão zerados no classe C.
2.1.2 Por que o 255 no último octeto?
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Resposta: Para um endereço representar o broadcast da rede é necessário que todos os bits de host estejam ligados
“1”, logo, os últimos 8 bits, que representam o host ID estão ligados no classe C.
Resumindo:
Quando todos os bits de host estiverem desligados o endereço representa a rede, não podendo ser atribuído a um
equipamento (computador, roteador etc.);
Quando todos os bits de host estiverem ligados o endereço representa o broadcast da rede, não podendo ser atribuído
a um equipamento (computador, roteador etc.).
Rede e broadcast, respectivamente, um exemplo em cada classe de endereço utilizado para endereçar o host de forma
única (unicast):
Além do endereço de rede e broadcast da rede existe a rede de Loopback, onde, no 1º octeto, o valor é 127 em decimal.
Esse endereço pertence, matematicamente, à classe A, porém não pode ser utilizado para endereçar equipamentos de
rede, e seu primeiro endereço é conhecido como endereço de loopback ou endereço de local host.
O 1º endereço de uma rede é o host 1 da rede, já que o endereço de rede 127.0.0.0 é a rede (host zero), logo 127.0.0.1 é
o primeiro endereço (host um).
Resumindo:
O endereço 127.0.0.1 é o endereço de loopback ou local host;
Utilizado para testar se a pilha de protocolos TCP/IP está funcionando corretamente com a Network Interface Card
(NIC) ou Network Interface Controller (NIC) ou placa de rede.
Para testar a con�guração do TCP/IP com drive da placa de rede, execute a seguinte tarefa:
No prompt de comando do Windows execute o seguinte comando, ping 127.0.0.1.
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Observação: A resposta na �gura está correta, o TCP/IP está funcionando perfeitamente com o hardware instalado no
computador. Um exemplo de erro seria a resposta erro de hardware.
3. CONCEITO BÁSICO DE REDE IP
É um conjunto de computadores (hosts) com o mesmo ID de rede e se encontram em um mesmo domínio de
broadcast.
Observação: Qualquer host ou estação de rede que esteja no mesmo domínio de broadcast pode realizar um enlace
para transferir dados entre as mesmas diretamente, sem a necessidade de um intermediário (default gateway —
roteador).
Nessa �gura, podem ser observados dois domínios de broadcast, materializado pelo roteador com duas interfaces.
Cada interface de rede do roteador está em um domínio de broadcast diferente, logo duas redes IP ou redes lógicas
diferentes, 200.1.1.0 e 200.2.2.0.
O domínio de broadcast, tecnicamente, é a rede lógica, e o equipamento de rede que separa os domínios de broadcast
ou redes lógicas é o roteador, e esse trabalha na camada de redes (três do modelo OSI ou dois do TCP/IP). Resumindo:
possui a função de encaminhar os pacotes ou datagramas IP.
Observe também que os equipamentos de camada 2 (switches) não possuem endereço IP, por serem considerados
Equipamentos de Comunicação de Dados (DCE) e não hospedeiros da pilha de protocolos TCP/IP. Em alguns casos,
pode possuir endereço IP para gerência.
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Na �gura, foram delimitadas a rede azul com o pre�xo de rede 200.1.1 (ID de rede) e a rede amarela com o pre�xo de
rede 200.2.2 (ID de rede).
A última observação, quanto à �gura, é que o endereço da porta do roteador é o default gateway da respectiva rede, ou
seja, é quem interliga a rede local (LAN) a outras redes. Rede 200.1.1.0 default gateway 200.1.1.254 e rede 200.2.2.0
default gateway 200.2.2.254. O endereço do roteador pode ser qualquer endereço válido na rede.
Como mostrado anteriormente, com as classes identi�ca-se a porção rede (ID de rede) e a porção host (ID de host), o
problema é: como identi�car a porção que endereça o bloco ou a sub-rede?
4. CONCEITO DE SUB-REDE
É um subconjunto de uma rede. Lembre que, com as regras de�nidas para as classes, �ca fácil e bem de�nida a porção
rede (ID rede) e a porção host (ID host).
Lembrete:
Classe A – os 8 primeiros bits ID REDE e os 24 �nais ID de HOST
Classe B – os 16 primeiros bits ID REDE e os 16 �nais ID de HOST
Classe C – os 24 primeiros bits ID REDE e os 8 �nais ID de HOSTExempli�cando:
O endereço 200.1.1.1 é um endereço classe C, logo os 24 primeiros bits indicam o ID de rede 200.1.1, e os 8 bits �nais
indicam o ID de host 1. A leitura seria rede 200.1.1 host 1.
O endereço 200.2.2.1 é um endereço classe C, logo os 24 primeiros bits indicam o ID de rede 200.2.2, e os 8 bits �nais
indicam o ID de host 1. A leitura seria rede 200.2.2 host 1.
4.1 QUESTIONAMENTOS:
4.1.1 A mesma topologia da �gura anterior poderia ser endereçada por uma única rede classe C?
Resposta: Sim, com uma quantidade menor de endereços possíveis por rede lógica. Observe a �gura a seguir:
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O endereço classe C possui 256 endereços possíveis, ou seja, 2 elevado 8 (2⁸) que é a quantidade de bits disponíveis
de endereços, de 0 a 255.
Em uma matemática bem simplista, 256 endereços divididos em 2 subconjuntos = 128 endereços cada. O subconjunto
de uma rede é uma sub-rede.
O endereçamento da topologia ao lado �caria da seguinte forma:
A rede 200.1.1.0 (azul escuro), seria dividida em 2 sub-redes:
os endereços de 0 a 127 farão parte da 1ª sub-rede (azul claro);
os endereços de 128 a 255 farão parte da 2ª sub-rede (amarelo claro).
A estrutura de classes não possui uma forma de identi�car a sub-rede, por esse motivo foi necessária a criação da
máscara de sub-rede: estrutura que possibilita a identi�cação de sub-redes dentro de uma rede.
Raciocinando com a teoria de conjuntos, o azul escuro é o conjunto 200.1.1.0 de 0 a 255, o azul claro delimitou a sub-
rede 200.1.1.0 de 0 a 127 (128 endereços possíveis) e de amarelo claro a sub-rede 200.1.1.128 de 128 a 255 ( os
outros 128 endereços restantes).
4.2 MÁSCARA DE SUB-REDE:
é um conjunto de 32 bits, mesmo comprimento que o endereço IP;
para obter um símbolo ou número, para representar 2 blocos, necessitamos de 2 bits (valores 0 e 1);
como o que temos são os bits do ID de host, já que o identi�cador de rede é fornecido pelo provedor de acesso,
pediremos emprestado um bit de host para indicar a sub-rede;
de um ponto para frente todos os bits ligados (rede + sub-rede) e desse ponto para trás todos os bits desligados (host),
11111111 11111111 11111111 100000000
com o objetivo de mascarar a porção host, zerando qualquer que seja o valor de host, ou seja, o host zero é o endereço
de rede;
ao realizar a operação de and binário, entre o endereço IP e a máscara de sub-rede, mostrar a porção rede, sub-rede e
zerar a porção host.
Exempli�cando:
Observe a tabela apresentando os dois conjuntos em que foi dividida a rede 200.1.1.0
Conjunto ou sub-rede de 0 a 127
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Conjunto ou sub-rede de 128 a 255
Observação: Sempre que utilizamos a divisão da rede em sub-rede, utilizaremos bits de host para representar a sub-
rede, nunca bits do ID de rede. Se o ID de rede for alterado o endereço deixa de pertencer à rede.
4.3 QUESTIONAMENTO:
4.3.1 Posso alterar o ID de rede?
Resposta: Não. Ao alterar o ID de rede deixa-se de pertencer à rede 200.1.1.0.
Solução: Para indicar a sub-rede devemos observar a tabela anterior e veri�car que o bit de maior ordem de host foi
ligado na máscara de sub-rede, dividindo em duas sub-redes:
sub-rede 0 o último octeto varia de 0 a 127 e para isso o bit mais signi�cativo do host permaneceu zerado para não
ocorrerem valores superiores a 127.
sub-rede 1 o último octeto varia de 128 a 255 e para isso o bit mais signi�cativo do host permaneceu ligado para não
ocorrerem valores inferiores a 128.
Logo, esse bit de maior ordem dos bits de host pode representar uma das sub-redes quando seu valor for 0 e a outra
quando seu valor for 1.
Rede + Sub-rede + Host
Pensada a solução, a implementação �cou por conta da máscara de sub-rede, que tem o objetivo de deixar zerados os
bits de host para assim, extrair o endereço de rede e ou sub-rede. Resumindo: mascarar qualquer valor que esteja, no
host, deixando todos os bits de host zerados que equivale ao endereço de rede.
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Tabela verdade para o and binário: (uma premissa e outra têm que ser verdadeiras):
Observação: Os 32 bits da máscara de sub-rede se comportam da seguinte forma:
de um ponto para frente os bits são ligados, representando o ID de rede e ou sub-rede; 
de um ponto para trás os bits são desligados, representando o ID de host.
Para transformar o endereço IP, do formato binário para o formato decimal, basta separar de 8 em 8 bits, converter em
decimal e separar cada octeto com um ponto.
5. CONSOLIDAÇÃO DO CONHECIMENTO DE MÁSCARA DE SUB-REDE
No exemplo anterior, a rede 200.1.1.0 foi dividida em 2 sub-redes. Agora, a rede 200.2.2.0, será dividida em 4 sub-redes:
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Quanto ao endereço 200.2.2.0 pode ser a�rmado:
Que se trata de um endereço da Classe C;
Sua composição normal é de 24 bits de rede e 8 bits de host (o ID de rede não pode ser modi�cado).
Essa rede é uma classe C e os 8 bits �nais são de host, se não for dividida em sub-redes a máscara padrão do
endereço dessa classe será: 
255. 255. 255.0
5.1 VAMOS A UM PASSO A PASSO PARA DIVIDIR A REDE:
1- Saber quantos bits nos pertence? Os 8 bits de host.
2- Quantos bits eu necessito para ter 4 variações? 2¹ = 2, 2² = 4 (o expoente é o número de bits necessário para a
quantidade de variações).
Exemplos:
a) Se fosse dividir em 10 sub-redes? 2¹ = 2, 2² = 4, 2³ = 8, 2⁴ = 16 ( para endereçar 10 sub-redes serão necessários, no
mínimo, 4 bits). 
b) Se fosse dividir em 32 sub-redes? 2⁵ = 32
3- Qual seria a nova máscara de sub-rede?
4- Quais as sub-redes possíveis? (00, 01, 10 e 11) O raciocínio é realizado nos 2 bits transformados de host que foram
ligados para representar as 4 sub-redes.
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A seguir, uma possível topologia onde:
a rede 200.2.2.0 de 0 a 255 = 256 endereços, dividida em 4 sub-redes (azul escuro, laranja, azul claro e amarelo claro):
Observações: O /26 é o comprimento de bits ligados da máscara de sub-rede e será explicado mais adiante
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[256 / 4 = 64 ], ou seja, cada sub-rede possui 64 endereços possíveis.
Resumo: Não importa o valor em decimal do octeto, desde que ele represente o binário que se quer informar ao
computador (host).
4º octeto:
(para ser o endereço da rede, todos os bits de host têm que estar zerados. 000000).
Como identi�car o endereço de broadcast da sub-rede? É semelhante ao de rede, quando todos os bits de hosts
estiverem ligados “1”:
INDICAÇÃO DE LINK
Clique aqui (glossário) para fazer download do PDF que contém alguns questionamentos sobre a consolidação do
conhecimento de máscara de sub-rede.
6. ENDEREÇOS PÚBLICOS X ENDEREÇOS PRIVADOS
As classes A, B e C, como anteriormente tratado, são para unicast, endereçar hosts na internet, também conhecidos
como endereços públicos. Desses endereços, foram reservados, pela RFC 1918, blocos CIDR (glossário) para redes que
precisam de acesso limitado ou nenhum acesso à internet, denominados endereços privados.
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7. NAT (NETWORK ADDRESS TRANSLATION)
Com o iminente término dos endereços IPv4 e a não implementação do IPv6, foi criada a RFC (glossário) 1918, que
de�ne endereços privados não utilizáveis na internet (endereços reservados), somente utilizados em redes privadas.
Blocosde endereços 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 e 192.168.0.0/16 deixaram de ser válidos na internet, assim duas ou
mais empresas poderiam utilizar endereços ou redes iguais que estariam separados pela internet, não caracterizando
IPs duplicados.
Como esses IPs poderiam acessar a “grande rede” se eles não são roteados na internet?
A solução foi criar a tradução de endereço de rede (NAT), ou seja, os endereços utilizados nas redes internas
(privados), não válidos na internet, seriam traduzidos estática ou dinamicamente, para um endereço válido na internet
(público), no equipamento que interligaria a rede interna à internet (equipamento de borda).
Como o destino, em geral, é um endereço IP público, o encaminhamento até o destino não seria problemático, porém
se não fosse utilizada uma tabela para traduzir o endereço de origem real (privado), para um endereço público, o
retorno não ocorreria, já que os endereços privados não são roteados na internet.
O término dos endereços IP versão 4 é de conhecimento da maioria das pessoas que trabalham na área de TI.
Leia a reportagem “Endereços de IPv4 chegam ao �m”, disponível em
http://oglobo.globo.com/sociedade/tecnologia/enderecos-de-ipv4-chegam-ao-�m-2828621 (glossário), acessado em
26/04/2016, e pesquise outras fontes �dedignas para re�etir quanto aos erros da distribuição do endereço nos
primórdios da internet.
Questão 1: A máscara de sub-rede é fundamental para o endereçamento IP, ela indica a porção de ID de rede e a porção
relativa ao ID de host. A máscara /24 signi�ca o pre�xo do endereço e que os 24 primeiros bits da máscara de sub-rede
estão ligados.
Qual a máscara de sub-rede, no formato decimal separado por ponto, referente à máscara de sub-rede no formato CIDR
/12 ?
a) 255.240.0.0
b) 255.255.0.0
c) 255.255.240.0
d) 255.255.255.240
e) 255.224.0.0
Justi�cativa
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Questão 2: O and binário, entre o endereço de um host e sua máscara de sub-rede, retorna a rede a qual o host
pertence. O endereço IP 200.1.1.150, com a máscara de sub-rede 255.255.255.192, pertence a que rede e qual seu
endereço de broadcast?
a) rede 200.1.1.128 e , da rede 200.1.1.191
b) rede 200.1.1.192 e , da rede 200.1.1.255
c) rede 200.1.1.0 e , da rede 200.1.1.255
d) rede 200.1.1.128 e , da rede 200.1.1.255
e) rede 200.1.1.192 e , da rede 200.1.1.223
Justi�cativa
Questão 3: Qual dos endereços a seguir é um endereço de broadcast da respectiva rede?
a) 200.0.0.57/27
b) 200.0.0.111/28
c) 150.1.2.200/16
d) 200.0.0.139/29
e) 150.1.2.255/16
Justi�cativa
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Glossário
1.1 QUANTOS ENDEREÇOS PODEMOS REPRESENTAR COM 32 BITS?
Resposta: 2 elevado a 32 (2³²) + ou – 4 bilhões
Exempli�cando:
com 1 bit representamos 2 endereços (0 e 1) = 2¹ = 2 elevado a 1(bit) = 2 
com 2 bits representamos 4 endereços (00, 01, 10 e 11) = 2² = 2 elevado a 2(bits) = 4 
com 3 bits representamos 8 endereços (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 e 111) = 2³ = 2 elevado a 3(bits) = 8
Logo:
com 32 bits representamos 4.294.967.295 endereços (00000000000000000000000000000000, ...
1111111111111111111111111111111) = 2³² = 2 elevado a 32(bits) = 4.294.967.295 aproximadamente 4 bilhões
Para nós, seres humanos, a base natural é a 10, que funciona como qualquer outra base 2, 8, 16 etc. Vale a pena relembrar:
Se o número 1232 fosse escrito em binário não seria tão amigável, já que estaria na base 2, que não é nossa base natural. 
1232₁₀ = 00000000000000000000010011010000
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CIDR
Classless Inter-Domain Routing, Roteamento Entre Domínios Sem Classe, visa possibilitar endereçar sem se preocupar com a
estrutura de classes, utilizado pelos ISPs. Nas redes corporativas, não faz muita diferença o resultado, se assemelhando ao
VLSM.
RFC
Request For Comments, é a documentação que descreve e padroniza os protocolos da pilha TCP/IP, protocolos de Internet.