Enderecamento IP

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Endereçamento IP[1]

O endereço IP é um endereço lógico de 32 bits, escrito em quatro Bytes representados em decimal e separados por pontos.

Cada Byte do endereço IP pode variar em decimal de O (00000000) a 255 (11111111).

Exemplo
200.17.101.9
é um endereço válido e sua notação em binário é:
11001000 00010001 01100101 00001001
Endereços de uso especial
  • 0.0.0.0: Endereço com todos os 32 bits iguais a 0. Pode aparecer em tabelas de roteamento identificando o destino como a própria rede e também identificar rotas default;
  • 255.255.255.255: Endereço com todos os 32 bits iguais a 1. É considerado um endereço de difusão (ou broadcast) limitado a rede do host origem do datagrama (não encaminhado);
  • 127.0.0.1: Endereço reservado para teste de loopback e comunicação entre processos da mesma máquina.
Endereçamento de redes e hosts
Todo computador na Internet necessita de um endereço IP exclusivo e pertence a uma rede.

Cada endereço IP engloba duas partes:

  • Identificador da rede: identifica a rede onde se encontram todos os computadores da mesma rede local.
  • Identificador do host: identifica um dispositivo em uma rede local, como um computador ou roteador.

O identificador de rede é obtido a partir da máscara de rede, a qual indica quais bits do IP identificam a rede e quais identificam o host.

Por exemplo, na figura abaixo temos três redes locais interconectadas por um roteador. Em cada rede, a máscara de rede, na notação /24, indica que os 24 bits mais à esquerda (dos 32 bits do IP) identificam a rede e os 8 bits restantes identificam cada host ou roteador dentro da rede. Desta forma, na rede local da direita, todos os hosts compartilham os 24 bits mais à esquerda do endereço IP, ou seja 200.1.1.X, o que identifica a rede. Idem para as redes 200.1.2.Y e 200.1.3.Z. O último Byte do endereçamento identifica um host da respectiva rede.

Máscara de rede

O valor da máscara de rede também pode ser representada na notação decimal com pontos. Por exemplo, a máscara /24 pode ser representada como 

255.255.255.0
é equivalente a
11111111 1111111 1111111 0000000
o que significa que os 24 primeiros bits são um e os 8 restantes zero.

Através da máscara de rede podemos extrair o identificador da rede de um endereço IP utilizando uma operação lógica AND entre o endereço IP e a máscara de rede.

Por exemplo, para descobrir o identificador de rede do computador cujo endereço IP é 200.17.101.9 e cuja máscara de rede é 255.255.255.0, devemos fazer uma operação AND destes dois valores: 

    11001000 00010001 01100101 00001001
    11111111 11111111 11111111 00000000
AND ___________________________________
    11001000 00010001 01100101 00000000
que resulta no endereço de rede 200.17.101.0, que é o identificador da rede.
Identificador da rede
O identificador da rede possui bits "tudo zero" nos bits correspondentes ao identificador de host.

Classes de endereçamento de IP

Quando o protocolo IP foi criado existiam cinco classes de endereçamento[2]:

  • Classe A (bits mais significativo do endereço 0): máscara de rede /8.
  • Classe B (dois bits mais significativos do endereço 10): máscara de rede /16.
  • Classe C (três bits mais significativos do endereço 110): máscara de rede /24.
  • Classe D (quatro bits mais significativos do endereço 1110): reservada multicast.
  • Classe E (quatro bits mais significativos do endereço 1111): uso futuro.

Estas classes de endereçamento não são mais utilizadas
Com o crescimento do número de organizações de pequeno e médio porte o espaço de endereçamento ficou limitado. Por exemplo, uma rede classe C pode acomodar até 28 endereços, ou seja 256 hosts, o que pode ser muito pouco para muitas organizações. Já uma classe B, poderia acomodar 216 endereços, ou 64.634 endereços, o que seria demais para uma organização com, por exemplo, 2000 computadores. Uma rede classe A pode acomodar 224=16777216 o que seria um desperdício.

Endereçamento CIDR

O endereçamento CIDR (Classless Interdomain Routing) otimiza a distribuição dos endereços IP de 32 bits.

O endereçamento CIDR usa a notação / (barra) para indicar a quantidade de bits que identifica a rede (que pode ser qualquar valor entre 0 e 32 bits) e, por consequência, a quantidade de bits que identificam hosts dentro da rede.

A quantidade de bits que identificam os hosts dentro de uma rede define o tamanho da rede.

Dos bits que identificam hosts em uma rede existem dois endereços IP especiais:

  • Identificadores de host com os bits "tudo zero": Identificador da rede;
  • Identificadores de host com os bits "tudo um": Difusão (ou broadcast) dento da rede;

Exemplos endereçamento CIDR

Dado os endereços IP e as máscaras de rede, determinar:

  • A máscara de rede na notação decimal;
  • O endereço IP da rede, ou identificador de rede;
  • A quantidade de hosts possíveis para esta rede;
  • O endereço de broadcast da rede.
Exemplo 1
Dado o IP 200.17.101.9/24:
Resolução:
Como a máscara de rede é /24, o os três primeiros Bytes identificam a rede, portanto, máscara de rede em decimal:
255.255.255.0
Endereços IP e número de hosts possíveis:
200.17.101.0   -> Idenfificador da rede
200.17.101.1   -+
200.17.101.2    | 
200.17.101.3    | Endereços para hosts e roteadores 
...             | dentro da rede (28 - 2 = 254)
200.17.101.253  |
200.17.101.254 -+
200.17.101.255 -> Broadcat dentro da rede
Exemplo 2
Dado o IP: 200.130.2.73/26:
Resolução:
Máscara de rede em binário:
11111111.1111111.1111111.11000000
Máscara de rede em decimal:
255.255.255.192
Convertendo 73 em binário (Byte onde a máscara /26 divide):
01001001 (os dois primeiros bits fazem parte do identificador da rede)
Número de hosts:
26 = 64 hosts, sendo 2 reservados, "000000" para o endereço da rede e "111111" para o endereço de broadcast.
Endereços IP:
200.130.2.(01000000) = 200.130.2.64  -> Identificador da rede
200.130.2.(01000001) = 200.130.2.65  -+
200.130.2.(01000010) = 200.130.2.66   | Endereços para hosts e roteadores
...                                   | dentro da rede (26 - 2 = 62)
200.130.2.(01111110) = 200.130.2.126 -+
200.130.2.(01111111) = 200.130.2.127 -> Broadcat dentro da rede
Exercícios
Dado os endereços IP e as máscaras de rede, determinar:
  • A máscara de rede na notação decimal;
  • O endereço IP da rede, ou identificador de rede;
  • A quantidade de hosts possíveis para esta rede;
  • O endereço de broadcast da rede.
  1. 200.100.50.33/24
  2. 200.100.50.201/26
  3. 200.100.208.45/20
  4. 200.100.215.0/20
  5. 200.163.1.2/11
Divisão em sub-redes
O CIDR permite a uma instituição solicitar um bloco de endereços IP de qualquer tamanho. Além disto, a organização pode ainda dividir seu bloco de endereço em sub-redes, criando suas próprias redes internas.
Sub-redes

Endereços IP privados e NAT

Alguns blocos de endereços IP são reservados para uso privado na Internet. 

10.0.0.0    - 10.255.255.255  (10/8)
172.16.0.0  - 172.31.255.255  (172.16/12)
192.168.0.0 - 192.168.255.255 (192.168/16)

Os endereços IP privados e tem validade somente no escopo da rede interno de uma organização. Para conexão a Internet pública, precisa-se de endereços IP públicos.

Os endereços privados são úteis para computadores clientes de uma organização, que somente necessitam acessar recursos comuns da Internet como acesso a Web ou Email. Neste caso, estes computadores não precisão ocupar endereços públicos, podendo serem mediados por dispositivos que façam uma tradução destes endereços, como roteadores NAT.

NAT

Referências

  1. ↑ KUROSE, J.F; ROSS K. W. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem top-down, São Paulo: Pearson, 2010.
  2. ↑ COMER, D. E. Interligação em Redes com TCP/IP, vol. 1, 5a ed., Rio de Janeiro: Elsevier/Campus, 2006.
Autoria
Evandro Cantú / IFPR - Câmpus Foz do Iguaçu
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