ADS - RESUMÃO p/AV1 - Classe de redes, IP, Hosts e mascaras.

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Kdú - ADSn FIC

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May 4, 2010, 9:57:03 AM5/4/10
to Clayton Soares
Estrutura de um endereçamento IP

Um endereço IP é uma seqüência de 32 bits (1s e 0s). Para facilitar a
utilização do endereço IP ele é escrito no formato decimal pontuado.
Neste formato, cada endereço é escrito em quatro partes separadas por
pontos. Cada parte do endereço é denominada octeto, já que é formada
de oito dígitos binários. Cada octeto varia entre 0 e 255. Esta
notação evita a grande quantidade de erros de transposição ou omissão
que ocorreriam se fosse usada a numeração binária.

Juntamente com o endereço IP é apresentada a máscara de rede, ou
mascara de sub-rede. Esta mascara possui o mesmo comprimento que o
endereço IP. A função da máscara de rede é identificar, dentro do
endereço IP, a porção que identifica a rede e a porção que identifica
o host. A máscara pode ser escrita de duas formas, em quatro octetos,
que variam de 0 a 255, separados por pontos (da mesma forma que o
endereço IP) ou por uma barra (“/”) seguida de um numero decimal que
varia entre 1 e 32. O número que sucede a barra indica quantos dos 32
bits da máscara são 1s. Esta notação sempre sucede o endereço
(endereço/máscara).

Para identificar a qual rede pertence, um host submete seu endereço IP
e sua máscara à operação lógica AND. O resultado desta operação é o
endereço de rede. O endereço de rede é usado para identificar uma
rede. Nos endereços a porção que corresponde à identificação do host
será sempre 0. Este endereço é utilizado pelos roteadores de uma rede
para poder encaminhar um pacote para seu destino correto

Vamos tomar como exemplo o IP 192.168.1.32 e a máscara 255.255.255.0.
Esse par, IP/máscara, pode ser reescrito da seguinte forma:
192.168.1.32/24. Porque /24? Vamos olhar a máscara com mais cuidado!

Primeiro converter 255 para binário: 1111 1111. Agora vamos reescrever
a máscara:

Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4
1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000


Se contarmos as ocorrências do digito 1, teremos o número 24. Temos
também 8 digitos 0, totalizando 32 dígitos (bits), que é o comprimento
do endereço/máscara. Agora vamos ver como descobrir o endereço de Host
e o endereço de rede:

Vamos converter o IP 192.168.1.32 para binário:

Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4
192 168 1 32
1100 0000 1010 1000 0000 0001 0010 0000


Vamos sobrepor a máscara e o IP e em seguida fazer um AND bit a bit:

Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3
Octeto 4
IP 1100 0000 1010 1000 0000 0001 0010 0000
Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000
0000
AND 1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0000


Se convertermos o resultado da operação da AND para decimal teremos o
IP 192.168.1.0, este é um endereço de rede. Se observarmos, a operação
AND bit a bit, tem a função "inserir zeros", pois os zeros da mascara
foi "inserido" no IP.

Agora se pegarmos a máscara, a invertermos (trocar uns por zeros) e
realizar o mesmo procedimento teremos outro resultado:

Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4
IP 1100 0000 1010 1000 0000 0001 0010 0000
Mascara 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
AND 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0000


O resultado será 0.0.0.32, ou somente 32. Esse é o "identificador" do
host. Podemos dizer que 192.168.1.32/24 é o host 32 da rede
192.168.1.0.

Mais um exemplo: o IP 172.16.32.124 com a máscara 255.255.0.0. Se
realizarmos os mesmos procedimentos, podemos reescrever como
172.16.32.124/16 e teremos a rede 172.16.0.0 e o host 32.124.

Último exemplo: o IP 10.1.16.63 com a máscara 255.0.0.0. Se
realizarmos os mesmos procedimentos, podemos reescrever como
10.1.16.63/8 e teremos a rede 10.0.0.0 e o host 1.16.63.

Como visto, a máscara define quantos hosts podem existir em uma rede.

Por exemplo, na rede 192.168.1.0/24 podemos ter do host 192.168.1.1
até o host 192.168.1.254, ou seja 254 hosts. Quem está prestando
antenção deve ter se perguntado, "por que não até 192.168.1.255?", que
é limite do octeto. Isso é um detalhe que será abordado em seguida!

A rede 172.16.0.0/16 pode ter do host 172.16.0.1 até o host
172.16.255.254, 65.024 hosts.

Por último, a rede 10.0.0.0/8 pode ter do host 10.0.0.1 até o host
10.255.255.254, 16.646.144 hosts.

Endereços Reservados

Existem alguns endereços que não podem ser utilizados no endereçamento
de hosts:
• O endereço de rede possui a parte de host preenchida por zeros. Ele
é reservado para identificação da rede e não deve ser atribuída a
nenhum dispositivo. Acima, quando nos referenciávamos às rede sempre
deixamosa porção do host como zero: 192.168.1.0/24
• O endereço de Broadcast possui a porção de host é 255 (todos os bits
1s). Este endereço é utilizado para enviar um pacote para todos os
hosts conectados na rede. Um exemplo de endereço de broadcast será
apresentado a seguir.
Broadcast de Camada 3

Da mesma forma que vimos na camada dois, um broadcast é uma
transmissão que é endereçada para todos os dispositivos. A diferença
de broadcast de camada 2 e de camada 3 é a forma como ele é feito
(utilizando endereço de camda 2 ou 3) e sua "cobertura".

O endereço de broadcast possui a porção de host do endereço IP
preenchida por 1. Vamos tomar como exemplo a rede 192.168.1.0/24.
Convertendo para binário teremos:


Rede Rede Rede Host

Endereço de rede (decimal) 192 168
1 0
Endereço de rede (binário) 1100 0000 1010 1000 0000 0001
0000 0000
Endereço de broadcast (binário) 1100 0000 1010 1000 0000
0001 1111 1111
Endereço de broadcast (decimal) 192
168 1 255


Por isso anteriormente falamos que os endereços de host dessa rede vão
de 192.168.1.1 a 192.168.1.254 e não até 192.168.1.255, pois este é
reservado para Broadcast. Este endereço de broadcast é "mais restrito"
pois, ele é "endereçado" somente a rede 192.168.1.0. Existe um
broadcast mais genérico que é o 255.255.255.255. Se fizermos uma
comparação a grupos de pessoas, podemos dizer que o IP 192.168.1.255
seria a mesma coisa como alguém falando: "Ow! Pessoal do grupo 1..."
já o 255.255.255.255 seria algo como: "Todo mundo!! Atenção ai...".

Dessa forma os Broadcasts podem ser divididos em dois tipos:
• O broadcast local é aquele restrito somente a rede ao qual o host
está conectado, 255.255.255.255.
• O broadcast remoto é endereçado a uma rede remota isto é, a qual a
origem não está diretamente conectada. Para isto deve existir o
endereço de uma rede seguido da parte de host preenchida por 1s,
exemplo: 192.168.1.255.
Hierarquia do endereçamento IP

Esse tipo de endereço é chamado de endereço hierárquico, porque contém
diferentes níveis.

Ao se referir ao endereço do grupo diretamente acima de um grupo na
hierarquia, todos os grupos que se ramificam desse endereço podem ser
mencionados como uma única unidade


Endereçamento Classfull

Para acomodar redes de diferentes tamanhos e ajudar na classificação
dessas redes, os endereços IP são divididos em grupos chamados
classes. Isto é conhecido por endereçamento classfull. Essas classes
definem redes pequenas, médias e grandes.

Cada endereço IP completo de 32 bits é dividido em uma parte da rede e
uma parte do host. Um bit ou uma seqüência de bits no início de cada
endereço determina a classe do endereço. Há cinco classes de endereços
IP.
• Classe A – Redes maiores;
• Classe B – Redes de porte médio;
• Classe C – Redes pequenas;
• Classe D – Utilizado para multicast;
• Classe E – Reservado para utilização futura.

Classe A

O endereço de classe A foi criado para suportar redes extremamente
grandes, com mais de 16 milhões de endereços de host disponíveis. Os
endereços IP de classe A usam somente o primeiro octeto para indicar o
endereço de rede. Os três octetos restantes são responsáveis pelos
endereços de host.

O primeiro bit de um endereço de classe A é sempre 0. Com esse
primeiro bit fixo como 0 o menor número que pode ser representado é
00000000 e o maior é 01111111, em decimal 0 e 127, respectivamente.
Porém os endereços 0 e 127 são reservados e não podem ser usados como
endereços de rede.

Qualquer endereço que comece com um valor entre 1 e 126 no primeiro
octeto é um endereço de classe A. Esta classe pode discriminar
16.646.144 hosts em cada uma das suas 126 redes. A máscara de rede
Classe A é 255.0.0.0, 8 bits.


Classe B

O endereço classe B foi criado para dar conta das necessidades de
redes de porte médio a grande. Um endereço IP de classe B usa os dois
primeiros octetos para indicar o endereço da rede. Os outros dois
octetos especificam os endereços dos hosts.

Os dois primeiros bits do primeiro octeto de um endereço classe B são
sempre 10. Os seis bits restantes podem ser preenchidos com 1s ou 0s.
Portanto, o menor número que pode ser representado é 10000000,
equivalente a 128 em decimal, enquanto o maior número que pode ser
representado é 10111111, equivalente a 191 em decimal.

Qualquer endereço que comece com um valor no intervalo de 128 a 191 no
primeiro octeto é um endereço classe B. Esta classe pode discriminar
65.024 hosts em cada uma das suas 15.120 redes (desconsiderando as
redes reservadas). A máscara de rede Classe B é 255.255.0.0, 16 bits.

Classe C

Das classes de endereços originais, o espaço de endereços de classe C
é o mais usado. Esse espaço de endereços tinha como objetivo suportar
redes pequenas com no máximo 254 hosts.

Um endereço classe C começa com o binário 110. Assim, o menor número
que pode ser representado é 11000000, equivalente a 192 em decimal e o
maior número que pode ser representado é 11011111, equivalente a 223
em decimal.

Se um endereço contém um número entre 192 e 223 no primeiro octeto é
um endereço classe C. Esta classe pode discriminar 2.023.680 redes
(desconsiderando as redes reservadas). A máscara de rede Classe C é
255.255.255.0, 24 bits.
Classe D

O endereço classe D foi criado para permitir multicasting em um
endereço IP. Um endereço de multicast é um endereço de rede exclusivo
que direciona os pacotes com esse endereço de destino para grupos
predefinidos de endereços IP. Assim, uma única estação pode transmitir
simultaneamente um único fluxo de dados para vários destinatários.

O espaço de endereços de classe D, de forma muito semelhante aos
outros espaços de endereços, é limitado matematicamente. Os primeiros
quatro bits de um endereço classe D devem ser 1110. Assim, o intervalo
de valores no primeiro octeto dos endereços de classe D vai de
11100000 a 11101111, ou de 224 a 239 em decimal.

Um endereço IP que comece com um valor no intervalo de 224 a 239 no
primeiro octeto é um endereço classe D. Os endereços de classe D não
possuem uma máscara padrão. Na RFC 3171 são designadas algumas redes
com máscaras distintas e suas funções, porém generaliza-se a classe D
com uma máscara de rede 240.0.0.0 ou /4.

Classe E

Também foi definido um endereço classe E. Entretanto, a IETF (Internet
Engineering Task Force) reserva esses endereços para utilizações
futuras. Dessa forma, nenhum endereço classe E foi liberado para uso
na Internet. Os primeiros quatro bits de um endereço classe E são
sempre definidos como 1s. Assim, o intervalo de valores no primeiro
octeto dos endereços de Classe E vai de 11110000 a 11111111, ou de 240
a 255 em decimal.


Exercícios

1 - Converter para binários os seguintes IPs:

1. 172.31.128.12
2. 199.37.52.23
3. 230.220.2.1
4. 192.165.8.8


2 - Classificar como classe A, B ou C e calcular o endereço de rede,
broadcast e de host dos seguintes IPs:

1. 172.16.32.54/16
2. 192.168.32/24
3. 192.168.1.255/24
4. 10.12.1.21/8


3 - [Desafio] Calcular o endereço de rede, broadcast e de host do
seguinte IP: 192.168.1.172/28


Referências

* Cisco CCNA - Guia de certificação do Exame, 3a Edição
Wendell Odom

* Redes de Computadores, 4a Edição
Andrew S. Tanenbaum,

* Conteúdo Cisco NetAcad, versão 3.1.1

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