ENDEREÇAMENTO IP E MÁSCARAS DE REDE

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ENDEREÇAMENTO IP E MÁSCARAS DE REDE
	Todo e qualquer projeto de redes é considerado extremamente dependente da forma em que disponibilizamos ou alocamos os endereços IP. E isto é algo que você provavelmente já deve saber. O sucesso da implantação de uma rede IP dependerá muito do seu nível de conhecimento sobre o TCP/IP, e como distribuir os endereços IP apropriadamente. Entenda de uma vez por todas que o planejamento de redes IP deverá ser feito com base na forma binária do endereço IP, pois você precisa saber exatamente quantas subredes e hosts por subredes um determinado endereço IP (porção rede) poderá alocar, e qual bit poderá ser utilizado para sumarização das subredes. Para mostrar isto de forma bem compreensível, ilustrarei alguns exemplos sobre como calcular subredes.
Classes de Endereços IP
	Os endereços IP são divididos por classes, cujo objetivo e determinar a quantidade de redes e hosts para uma determinada rede:
Classe A: Consiste entre 1.0.0.0 e 126.0.0.0. O endereço 0.0.0.0 não está disponível para endereçar hosts/redes. Todo o endereço classe A começa, em sua forma binária, com a representação "0". Em uma "Classe A" temos 126 redes, e cada uma poderá acomodar 16.777.214 hosts. 
Classe B: Entre 128.1.0.0 e 191.254.0.0. Endereços da Classe B possuem a representação binária inicial de "10", o que resulta em 6 bits "1" para o primeiro octeto, e 8 bits para o segundo octeto, o que nos oferece 16.384 endereços de rede, cada um contendo 65.535 endereços IP para os seus hosts. 
Classe C: Entre 192.0.1.0 e 223.255.254.0. Endereços desta classe começam por "110", e oferecem 2.097.152 endereços de rede, e 254 hosts por rede. 
Classe D: Entre 224.0.0.0 e 239.255.255.255.255. Esta classe de endereços IP está reservada para grupos IP Multicast (RFC 1112), portanto não disponível para o endereçamento de computadores. Todo endereço classe D começa por "1110". O OSPF, por exemplo, utiliza os endereços multicast 224.0.0.5 (All OSPF routers) e 224.0.0.6 (OSPF DR routers) para o seu funcionamento (propagação dos LSAs). 
Classe E: Entre 240.0.0.0 e 254.255.255.255. Esta classe está reservada para desenvolvimento, testes, e atividades afim, e não está disponível para o endereçamento de hosts. Começa por "1111" 
	Embora tenhamos as classes de endereços IP, há algumas observações importantes sobre o que pode ser utilizado dentro destas classes. Vejamos:
(em números binários) Se um endereço IP começar com "0", sabemos que trata-se de um endereço IP pertencente à classe A; "10", classe B'; "110", classe C; "1110", classe D; "1111", classe E. 
O bloco 127.0.0.0/8 não está disponível para o endereçamento de hosts, pois trata-se de um endereço loopback. Todo e qualquer 127.* é reservado para este propósito. 
O bloco 0.0.0.0/8 não poderá ser utilizado para a configuração uma rede. Este endereço é comum em rotas "default", mas não pode ser utilizado para configuração de uma interface de roteador, ou qualquer outro host IP. Em binário, isto seria um All 0's absoluto. No caso do 0.0.0.0/8, temos a referência para source hosts em uma rede, e no caso do 0.0.0.0/32 temos a referência para um source host especifico em uma rede. O RFC 1700 comenta este caso. 
O endereço 255.255.255.255 não poderá ser utilizado para a configuração de uma rede ou qualquer outro host IP. Este endereço é o denominado "broadcast absoluto", ou All 1's. 
Ao configurar hosts IP, especialmente interfaces de roteadores, observe a regra do "All 0's" e "All 1's". Como o endereço IP é utilizado com base em números binários (esqueça a sua dotação decimal), há a referência dos chamados bit "0" e bit "1". Ao executar o cálculo de subrede para uma subrede, ou endereço IP para um host, certifique de que o produto final não resultará em "All 0's" ou "All 1's". Isto será mostrado logo a seguir. 
O bloco 14.0.0.0/8 está reservado para o Public Data Networks, e não pode ser requisitado por empresas privadas. Consulte o RFC 1700. 
O bloco 39.0.0.0/8 era reservado para uma série de testes para as redes classe A, e esses testes já foram encerrados. Este bloco está disponível para alocação dos endereços, conforme anunciado pelo IANA/ARIN. RFC 1797. 
O bloco 128.0.0.0/16 está reservado para diversas atividades mantidas pelo IANA, e os mesmos deverão ser liberados em breve, de acordo com o IANA. 
Os blocos 10.0.0.0/8, 172.16.0.0 à 172.31.255.255/12, e 192.168.0.0/24, estão descritos no IANA RFC 1918 para o uso em Internets privadas, ou intranets. Estes são os endereços IP que devemos utilizar em nossas redes, pois podemos economizar endereços válidos e, de certa forma, aumentar a segurança da rede. 
Os blocos 224.0.0.0/4 e 240.0.0.0/4 estão reservados para IP multicast e desenvolvimentos, respectivamente. 
A classe B começa com 128.1.0.0/16 e termina com 191.254.0.0/16, pois em redes IP excluímos todos os "All 0's" e todos os "All 1's". Se você considerar 128.0.0.0/16, teríamos "All 0's" no segundo octeto, e, se informássemos 191.255.0.0/16, teríamos "All 1's" no segundo octeto. A mesma regra é válida para endereços da classe C: 192.0.1.0/16 à 223.255.254.0/16, esta é a faixa correta, só que a referência do All 0's e All 1's ocorre para o terceiro octeto. 
	Uma forma de representarmos uma boa parte do que foi mostrado até então:
Criando Subredes
	Muitas vezes torna-se necessário dividir uma rede em partes menores, com o objetivo de acomodar áreas específicas dentro da organização, controlar acessos, melhorar a performance (controle dos domínios de broadcast), e gerenciar melhor a rede como um todo. É neste ponto onde entram as subredes, ou subnets. Toda a classe de endereços IP "utilizáveis" possui uma máscara natural, ou máscara padrão, que identifica estas classes. Ao citarmos uma rede classe A, sabemos que esta possui uma máscara padrão de 255.0.0.0. Vejamos:
Classe A: máscara de subnet 255.0.0.0 
Classe B: máscara de subnet 255.255.0.0 
Classe C: máscara de subnet 255.255.255.0 
	A regra das máscaras de subrede é clara e bem simples: Ao converter uma máscara para binário, todo o valor "1" representará a porção rede, e valores "0" representarão a porção host. 
	Mostrarei alguns exemplos para que você possa compreender isto melhor. Utilizarei o endereço IP 10.1.1.1, que sabemos (por começar pelo "10", em decimal) tratar-se de um endereço classe A. Se convertermos este endereço IP para a sua forma binária, teríamos 00001010.00000001.00000001.00000001. O primeiro bit, da esquerda para a direita, também identifica este endereço IP como pertencente à classe A, conforme mencionado anteriormente. Considerando a máscara de subnet padrão e natural das redes Classe A, teríamos 255.0.0.0, correto?
Em decimal
Endereço IP: 10.1.1.1
Máscara de subnet: 255.0.0.0
Em binário
Endereço IP: 00001010.00000001.00000001.00000001
Máscara de subnet: 11111111.00000000.00000000.00000000
	Isto significa que estaríamos utilizando um endereço IP para um host contido dentro da rede 10.0.0.0 (255.0.0.0). Sabemos que esta rede possui 16.777.214 hosts e, em caráter ilustrativo, não desejamos utilizar uma rede deste tamanho, mas ao mesmo tempo fazer uso do endereço privativo (RFC 1918) para o qual o 10.0.0.0 pertence. Lembre-se: "1" representa a porção rede, e "0" representa a porção host. Como não estamos criando subredes neste momento, todo o primeiro octeto representará a rede (e isto já era o esperado), e os 3 octetos remanescentes representarão a porção host. Basta fazer o seguinte processo: 2 ^ 24 - 2, que resultará em 16.777.214 hosts. O primeiro "2" é elevado à potência de "n" bits referentes à porção host, neste caso estamos utilizando a máscara de subrede padrão para uma classe A (255.0.0.0), ou seja, 24 bits. O "-2" significa que estaremos removendo os endereços de rede e broadcast, pois estes não podem ser utilizados em hosts. Roteadores Cisco, assim como uma penca de outros equipamentos, suportam o recurso de poder utilizar o endereço de rede de uma "rede" para a configuração de interfaces. Isto explica um pouco como as coisas funcionam, mas ainda nãoentrei nos detalhes das subnets ou criação de subredes. Suponhamos que pretendessemos alocar apenas algumas redes utilizando-se o endereço privativo contido no bloco 10.0.0.0/8, e que somente para 200 hosts por rede. Como faríamos? A solução seria raciocinar em..... números binários! Para isto, você deverá saber como calcular números binários, utilizando a cabeça ou então uma tabela específica para tal finalidade, ou ainda uma calculadora (software):
	Ainda utilizando o endereço IP 10.1.1.1 e máscara de subrede 255.0.0.0 como modelos, temos aí o resultado que nos aponta o endereço da subrede (no caso acima, não temos uma subrede, mas sim o endereço da rede propriamente dito) e o endereço broadcast da referida rede. Descobrimos o endereço de rede deste IP através do chamado "AND", onde fazemos a soma dos bits representando o endereço IP do host e a máscara de rede utilizada por este. Ao configurar um endereço IP em um roteador ou computador, certifique-se de que o produto não seja "All 0's" ou "All 1's". Por exemplo, se ajustássemos a máscara para 255.255.255.0 para este endereço IP, teríamos o "All 0's" no octeto que representaria a subrede (máscara 255.255.255.0 para um endereço Classe A, à partir do segundo octeto teríamos a representação da subrede), e o endereço só seria aceito por um roteador Cisco caso utilizássemos o comando "ip subnet-zero". Antes que você fique confuso com esta história de "octeto", permita-me lembrar-lhe algo: um endereço IP possui 32 bits de comprimento, e o mesmo é dividido em 4 blocos de 8 bits cada. Isto seria equivalente à 4 bytes, certo? Contamos os octetos ou bytes da esquerda para a direita algo tipo 1º_byte.2º_byte.3º_byte.4º_byte.
	
Observando melhor a dotação binária de um endereço IP, percebemos que não é possível sair adicionado números quaisquer quando trabalhando com ele em números decimais. Qual seria a máscara de subrede da primeira subnet de 10.0.0.0/8 ? Eu poderia adicionar qualquer número logo após o primeiro "255" (ex: 255.1.0.0.0 ?) Claro que não! Você deve trabalhar em números binários, e depois convertê-los para decimal. Quando trabalhando com máscaras de redes, não se esqueça de três regras importantes:
"1" representa redes, "0" representa hosts. 
Começamos da esquerda para a direita. 
O conceito de subredes está em: pegar bits emprestados da porção host, e alocá-los para a porção rede, criando-se assim a subrede. Obviamente ao fazer isto estaremos diminuindo a quantidade de hosts disponíveis em uma rede, mas em compensação teremos a possibilidade de criarmos as subredes. 
	Mostrarei agora como este procedimento funciona, sem nos preocuparmos com a questão "quantidade de subredes" x "quantidade de hosts por subrede", pois o objetivo agora e mostrar como este conceito é aplicado. Observe atentamente a "tabela" ilustrada acima: você notará que temos uma sequência de bits, em múltiplos de 2, na ordem decrescente (da esqueda para a direita). Eles são: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1. É assim que cálculo de números binários funciona. E, como já foi dito anteriormente, manipulamos os bits em uma máscara de subrede da ESQUERDA para a DIREITA, quando criando subnets. Considerando a máscara de subnet 255.0.0.0 (binário = 11111111.00000000.00000000.00000000), qual seria o próximo BIT que deveríamos trabalhar? Não seria, em binário, 11111111.10000000.00000000.00000000 ? Convertendo esta máscara para decimal, utilizando-se a mesma tabela acima, teríamos 255.128.0.0, correto? Associando esta máscara com o endereço IP 10.1.1.1 e executando o AND para determinarmos qual seria os endereços de subrede e broadcast para este endereço, descobriríamos que......
....... o endereço IP 10.1.1.1 com a máscara 255.128.0.0 seria um IP atingido pelo regra "All 0's". Como isto é possível? Some 1 com 1, o resultado será sempre "1". Qualquer outra combinação resultará em "0". Observe o segundo octeto, e começe a matemática da esquerda para direita: 0 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, ......, e assim será até o último bit, localizado à direita. Você terá problemas em utilizar endereços IP desta rede, exceto se o seu equipamento ou software permitir a utilização de endereços "All 0's". Na subrede que acabamos de "criar", teríamos a seguinte oferta de endereços IP:
A máscara 255.128.0.0 possui 7 (8) bits representando a rede, 1 bit representando a subrede, e 23 bits para a porção host. 2 ^ 23 - 2 = 8.388.606 hosts. Note que este este endereço classe A não pode ser "subnettado" com uma máscara 255.128.0.0, devido ao caso com o All 0's. 
	Passemos para o próximo bit. 11111111.11000000.00000000.00000000, ou 255.192.0.0 em decimal. Esta é, na verdade, a primeira máscara de subrede legítima para a rede 10.0.0.0/8. Faremos uma conta rápida:
0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 0 1 = IP 10.1.1.1
+
1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 = Máscara 255.192.0.0
=
0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 = Subrede 10.0.0.0
-----
0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 0 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 = Broadcast 10.63.255.255
	Observe atentamente: se fizermos novamente este cálculo, considerando o endereço IP 10.1.1.1, teríamos novamente um All 0's. Portanto, QUAL seria o primeiro endereço de subrede válido para a rede 10.0.0.0/8 ? A nossa meta agora é achar uma subrede válida, e sabemos que não será possível utilizar o host 10.1.1.1, pois a sua subnet é All 0's. Prosseguindo, é só olhar para o segundo bit (bit "64") do segundo octeto, que a resposta estará por la. Utilizando o endereço IP 10.64.1.1 seria possível termos o nosso primeiro endereço IP "utilizável" em uma subnet válida, dentro da rede 10.0.0.0/8:
0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 0 1 = IP 10.64.1.1
+
1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 = Máscara 255.192.0.0
=
0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 = Subrede 10.64.0.0
-----
0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 = Broadcast 10.127.255.255
	Pronto! A partir do momento em que encontramos o nosso endereço de subrede e também o endereço de broadcast, e que a rede não está incidindo nas regras All 0's e All 1's, sabemos exatamente por onde começar:
2 bits para a porção subrede: temos 2 ^ 2 - 2 = 2 subredes disponíveis. 10.0.0.0 é All 0's, portanto descarte-a. Depois temos 10.64.0.0, que é a nossa primeira subrede disponível para a alocação de endereços IP. Além desta, temos ainda 10.128.0.0, que também é possível alocar endereços IP. Já a subrede 10.192.0.0 teria o mesmo problema da 10.0.0.0, não sendo possível utilizá-las pois haverá o problema do All 1's.. 
22 bits para a porção host: temos 2 ^ 22 - 2 = 4.194.302 de hosts por subrede. A quite large number.... 
	O que importa é que pude mostrar como encontrar o endereço de rede e broadcast, através do fornecimento de um endereço IP qualquer. E, claro, fizemos isto da forma mais difícil. Observe atentamente como o bit "0" foi parar ali no endereço de broadcast: toda a vez que adicionamos um bit para a porção rede (na verdade, pegando 1 bit da porção host e emprestando-o para a porção subrede), um "0" é acrescentado. Além disto, caso o bit da mesma posição (no endereço de subrede) for "1", este bit, no endereço de broadcast, também será "1". Farei mais uma demonstração, só que agora utilizando um endereço classe B.
IP: 172.16.64.1
Máscara: 255.255.192.0
	Fazendo a conta, já sei que a máscara 255.255.128.0 e qualquer endereço IP para esta máscara retornaria um All 0's ou All 1's, então utilizarei a máscara 255.255.192.0. Com esta máscara, qualquer endereço IP entre 172.16.0.0 à 172.16.63.0 retornará um All 0's, então sabemos o primeiro endereço IP "utilizável" começa com 172.16.64.*.  Fácil de conferir:
1 0 1 0 1 1 0 0 . 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 = IP 172.16.64.1
+
1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 = Máscara 255.255.192.0
=
1 0 1 0 1 1 0 0 . 0 0 0 1 0 0 0 0 .0 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 = Subrede 172.16.64.0
----
1 0 1 0 1 1 0 0 . 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 = Broadcast 172.16.127.255
Isto traduz-se da seguinte forma:
Primeira subrede (válida) Endereço de subrede: 172.16.64.0 
Endereço de broadcast: 172.16.127.255 
Próxima subrede (válida): 172.16.128.0 
Endereço de broadcast: 172.16.191.255 
Quantidade de hosts por subrede (2 ^ 14 - 2): 16.382 
	Simples, certo? Basta seguir o mesmo conceito para as demais classes de endereços IP, quando planejando construir subredes com estes endereços. Lembre-se sempre das regras All'0s e All 1's, e você jamais terá problemas. Caso você queira dimensionar uma rede para uma quantidade específica de subredes e hosts por subrede, começe calculando a quantidade de bits para a porção host, pois assim você chegará mais rápido!
	Agora mostrarei uma forma muito mais simples para atingir os mesmos resultados e, melhor ainda, sem precisar trabalhar tanto com a conversão binária --> decimal. Alguns exemplos:
	Endereço IP 192.168.10.200, máscara 255.255.255.0 . Qual seria o seu endereço de rede? Qual seria o seu endereço de broadcast? Este exemplo está bem fácil, pois utiliza uma máscara terminando com "0", o que simplifica muito. Enfim, evoluiremos no processo mais a frentre. Basta olhar para a máscara de subrede, e convertê-la para binário: 255.255.255.0 é tudo "1" nos três primeiros octetos, e o nome "octetos" significa o quê (8) ? Temos 24 bits para a porção rede e, verificando que o endereço IP proposto pertence à classe C, não temos um cenário de subrede neste caso. Vamos lá:
24 bits para a porção rede, menos 3 bits utilizados para identificar a classe (bits "110"): 2.097.152 redes. 
8 bits para a porção host, menos os endereços de rede e broadcast: 254 hosts. 
Não há bits da porção host emprestados para a porção rede (subrede), portanto não trata-se de uma subrede. 
O endereço da rede é 192.168.10.0, o de broadcast é 192.168.10.255, e os hosts começam por .1 e terminam em .254. 
	Agora utilizaremos um outro endereço IP para a máscara 255.255.255.0, só que desta vez será um endereço pertencente à classe B. Aí sim teremos condições de encontrarmos subredes com esta máscara. Utilizaremos o IP 172.16.10.200 para determinarmos o endereço de rede e broadcast para este IP:
A classe B possui 16 bits, menos 2 bits para a identificação da classe. 
Ao empregar a máscara de subrede 255.255.255.0, sabemos que estaremos pegando "emprestado" 8 bits da porção host para a porção subrede. Uma vez que o endereço IP possui 32 bits, sobram 8 bits para porção host  (neste exemplo, 16 bits = rede, 8 bits = subrede, 8 bits = host). 
Quantidade de subredes (2 ^ 8 - 2): 254; quantidade de hosts por subrede (2 ^ 8 - 2): 254. 
Subtraia 254 de 254 (254 - 254 = 0). Portanto "0" é a primeira subrede. A próxima subrede seria 254 hosts à frente, e como o endereço IP não permite mais de 254 hosts no último octeto, sabemos que a próxima subrede será 172.16.11.0/24. 
A faixa de endereços nesta (.10) subrede: 172.16.10.1 à 172.16.10.254, broadcast 172.16.10.255. 
	Esta foi fáci.l. Agora um exemplo 1% mais difícil, com o mesmo endereço IP só que com a máscara 255.255.255.224. Pularemos as informações consideradas "excesso".
Temos 11 bits emprestados da porção host para a subrede, e 5 bits representando a porção host. 2 ^ 5 - 2 = 30 hosts na subrede. 
Subtrairei 254 - 30 = 224. Note que 224 é o mesmo valor representado pelo último octeto/byte (valor decimal) da máscara utilizada neste exemplo (255.255.255.224). Este será o nosso "limitador". Como temos o valor "30" hosts para cada subrede, basta ir contando blocos de 30 endereços IP para cada subrede, que logo chegaremos à nossa última subrede dentro de 172.16.10.*. 
Primeira subrede: 
172.16.10.0 255.255.255.224: De 172.16.10.1 à 172.16.10.30. Broadcast: 172.16.10.31 
Segunda subrede: 
172.16.10.32: De 172.16.10.33 à 172.16.10.62. Broadcast 172.16.10.63 
Terceira subrede: 
172.16.10.64: De 172.16.10.65 à 172.16.10.94. Broadcast 172.16.10.95 
Quarta subrede: 
172.16.10.96: De 172.16.10.97 à 172.16.10.126. Broadcast 172.16.10.127 
Quinta subrede: 
172.16.10.128: De 172.16.10.129 à 172.16.10.158. Broadcast 172.16.10.159 
Sexta subrede: 
172.16.10.160: De 172.16.10.161 à 172.16.10.190. Broadcast 172.16.10.191 
Sétima subrede: 
172.16.10.192: De 172.16.10.193 à 172.16.10.222. Broadcast 172.16.10.223 
Oitava subrede: 
172.16.10.224: De 172.16.10.225 à 172.16.10.254. Broadcast 172.16.10.255 
	Conclusão: O IP 172.16.10.200 pertence à (sub)rede 172.16.10.192, broadcast 172.16.10.223. Basta seguir a mesma linha de conduta para obter as informações desejadas, quando determinando endereços de rede, broadcast, quantidade de subredes e hosts por subredes, etc.
	Existe uma forma bem mais prática para conseguir tudo isto, mas é muito importante para que você saiba fazer isto "na mão", pois chega ser vergonhoso ver alguém trabalhando com redes e não saber calcular uma máscara de subrede! Enfim, você poderá optar por calculadoras facilmente encontradas pela Internet. Uma dica? Clique na figura abaixo e faça o download agora mesmo.
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Esta calculadora para subredes é uma mão-na-roda, sem dúvida alguma. Entretanto, procure conhecer o procedimento "manual" para o cálculo de subredes, pois isto é um must have para qualquer um atuando na área de redes.