neste artigo, exploramos o endereçamento IP e a sub-rede e mostramos como aplicar essas informações valiosas a cenários do mundo real. Abordamos como calcular uma máscara de sub-rede usando fórmulas de host e sub-rede. Antes de seguirmos em frente, porém, devemos responder a duas perguntas-chave.

o que é sub-rede?ISPs alocam intervalos de endereços IP para organizações com base no número potencial de redes e hosts, ou endpoints, que as organizações exigem. Hoje, as alocações seguem o método de atribuição CIDR (classless Inter-Domain Routing). A organização então subdivide o espaço de endereço alocado em alocações menores para cada sub-rede dentro da organização, usando um processo chamado sub-rede. O resultado da sub-rede é o número de sub-redes aumenta, enquanto o número de endereços IP de host utilizáveis diminui. Cada sub-rede é conhecida como sub-rede IP.

por que usar sub-rede?

a sub-rede permite que os endereços de rede atribuídos sejam divididos em alocações menores e eficientes que são mais adequadas para cada rede dentro da organização. Por exemplo, um link WAN ponto a ponto entre dois roteadores precisa apenas de dois endereços, enquanto um segmento de LAN pode precisar suportar muitos hosts, como servidores, estações de trabalho, laptops e dispositivos móveis conectados por Wi-Fi.

Subnetting e Route summarization trabalham juntos para tornar os roteadores mais eficientes, reduzindo o tamanho das tabelas de roteamento. Os roteadores longe de um destino não precisam de muitos detalhes de endereçamento, portanto, as rotas podem ser resumidas em grande grau. Mas, à medida que os pacotes se aproximam da rede de destino, os roteadores precisarão de mais informações de roteamento local, como a máscara de sub-rede local. Ao aplicar a máscara ao endereço de destino de um pacote, os roteadores podem determinar qual segmento de rede específico contém o host de destino e entregar corretamente o pacote.

em seguida, vamos revisar algumas informações básicas, incluindo o que os administradores de rede precisam saber sobre endereçamento IP e sub-rede. Recomendamos começar com uma revisão de alguns elementos básicos de endereçamento IP e sub-rede:

• os endereços IP devem ser únicos na internet ao usar endereços IP públicos e em uma rede privada ao usar endereços IP privados.
• os endereços IPv4 são 32 bits compostos por quatro octetos de 8 bits cada. Para calcular a máscara de sub-rede, converta um endereço IP em binário, execute o cálculo e, em seguida, converta de volta para a representação do número decimal IPv4 conhecida como Quad pontilhado. O mesmo procedimento de sub-configuração funciona para endereços IPv6.
• uma máscara de sub-rede informa ao computador qual parte do endereço IP é a parte da rede do endereço e qual parte identifica o intervalo de endereços do host, que são endereços atribuídos a computadores host nessa rede. Uma máscara de sub-rede mais longa-ou seja, mais 1 bits na máscara-cria mais sub-redes IP que têm um tamanho de bloco de endereço de host menor.
• a sub-rede quebra uma grande rede em redes menores, estendendo o comprimento da máscara de sub-rede. Isso aumenta o número de sub-redes, reduzindo o número de hosts por sub-rede. As organizações normalmente usam várias máscaras de sub-rede diferentes para diferentes tamanhos de redes. Por exemplo, um link ponto a ponto com apenas dois dispositivos usaria uma máscara de 31 bits. Uma LAN de escritório ou uma LAN de data center, no entanto, usaria uma máscara de sub-rede mais curta que permite mais hosts. Determinar a compensação entre o número e o tamanho das sub-redes é explicado abaixo.
• hoje, endereços ip sem classe com máscaras de sub-rede de comprimento variável são usados quase exclusivamente, e endereços IP classful-conhecidos como Rede Classe A, Rede Classe B ou rede Classe C-são usados apenas para testes de certificação ou protocolos de roteamento mais antigos. Uma rede de classe D é usada para multicast, e há uma alocação experimental conhecida como Classe E.
• um gateway padrão é um dispositivo, normalmente um roteador, onde os hosts enviam pacotes destinados a um dispositivo não na LAN local. Novamente, o dispositivo sabe o que é e o que não está na LAN local usando sua máscara de sub-rede atribuída para comparar seu endereço IP local e sub-rede com o endereço IP e sub-rede do Destino.
• endereços IP privados, também conhecido como pedido de comentário 1918 endereços, são usados pela maioria das redes hoje. Esses endereços IP especiais não são roteáveis pela internet e devem ser traduzidos para endereços IP públicos quando esses dispositivos precisam falar com a internet, seja por meio de um servidor proxy ou por meio de tradução de endereço de porta.

agora, vamos aprender mais sobre endereçamento IP e sub-rede e como eles se aplicam à sua rede do mundo real.

usando a fórmula do host

uma pergunta comum do mundo real ao estabelecer sua rede é: “de que Máscara de sub-rede preciso para minha rede?”Para responder a essa pergunta, vamos aprender como usar a fórmula do host.

a fórmula do host informará quantos hosts serão permitidos em uma rede que tenha uma determinada máscara de sub-rede. A fórmula do anfitrião é 2h-2. O H representa o número de 0s na máscara de sub-rede, se a máscara de sub-rede foi convertida em binário. O primeiro e o último endereço são reservados: o primeiro a identificar a rede e o último a ser usado como endereço de transmissão.

Passo 1. Encontre o intervalo do host

para usar a fórmula do host, vamos primeiro dar uma olhada em um exemplo simples. Digamos que você planeja usar o espaço de endereço IP 192.168.0.0. Atualmente, você tem uma pequena sub-rede de rede com 20 hosts. Essa rede crescerá para 300 hosts no próximo ano, no entanto, e você planeja ter vários locais de tamanho semelhante no futuro e precisa permitir que eles se comuniquem usando esse espaço de endereço.

com uma única sub-rede de rede e apenas 20 hosts, a coisa mais simples a fazer seria usar 255.255.255.0 como sua máscara de sub-rede. Isso significaria que você teria 192.168.0.1 a 192.168.0.254 para seus hosts. O endereço 192.168.0.0 é reservado como identificador de sub-rede e 192.168.0.255 é reservado para o endereço de transmissão de rede.

Passo 2. Converta para binário

Antes de decidir usar esta máscara de sub-rede, no entanto, vamos aplicar a fórmula do host a ela. Para usar a fórmula do host neste cenário, você pega a máscara de sub-rede 255.255.255.0 e convertê-lo em binário. Isso lhe daria: 111111111 11111111 1111111 00000000.Como você pode ver, existem oito 0s na máscara de sub-rede. Para usar isso com a fórmula do host, você calcularia 28-2. Isso chega a 256 menos Os 2 endereços reservados, ou 254. Portanto, com a máscara de sub-rede especificada, você obterá 254 hosts utilizáveis. Isso se adequaria à sua rede de 20 usuários agora, mas não suportará sua futura expansão de rede para 300 hosts.

Passo 3. Calcule o número total de hosts por sub-rede

você deve planejar com antecedência e escolher a melhor máscara de sub-rede na primeira vez. Isso evita que você precise voltar mais tarde e alterar todos os endereços IP nesta rede. Adicionar 1s à máscara de sub-rede significa que você obtém menos hosts por sub-rede de rede, mas mais sub-redes de rede. Se você remover 1s da máscara de sub-rede, obterá mais hosts por rede, mas menos redes. Este último é o que precisamos fazer.

Para fazer isso, vamos tirar um do o 1s para fazer a nossa máscara de sub-rede:

11111111 11111111 11111110 0000000

Em número decimal, ou dotted quad representação, isto é 255.255.254.0.Isso significa que você tem nove 0s na parte host da máscara de sub-rede. Para aplicar a fórmula do host com esta máscara de sub-rede, calculamos 29-2. O número de endereços IP de host utilizáveis é 512 menos 2 ou 510. Isso definitivamente se adequaria a uma rede de 20 usuários agora e futuras expectativas de rede e host de 300 hosts.

Considerando essa informação, sabemos que a máscara de sub-rede mais eficiente para a rede é 255.255.254.0. O intervalo de endereços de host válido para cada sub-rede deve ser escrito como dois intervalos, devido às limitações de escrever os endereços como quads pontilhados. A primeira sub-rede IP seria 192.168.0.1 a 192.168.0.255 e 192.168.1.0 a 192.168.1.254. Observe que 192.168.0.0 identifica a sub-rede e 192.168.1.255 é o endereço de transmissão da rede.

é assim que você chega ao total de 510 hosts utilizáveis.

Passo 4. Calcule o número de sub-redes

agora que você entende a fórmula do host, Você também deve conhecer a fórmula da sub-rede, o que garantirá que você tenha a máscara de sub-rede certa para o número de sub-redes que você possui. Só porque você determina que tem o número certo de hosts para sua LAN usando a fórmula do host não significa que você terá sub-redes suficientes para sua rede. Vamos ver como funciona a fórmula da sub-rede.

a fórmula da sub-rede é 2s, onde s é o número de 1s adicionado à máscara de sub-rede, seja qual for a máscara de sub-rede. Vamos dar o mesmo exemplo acima, mas construir sobre ele.

usando a rede 192.168.0.0, esperamos ter 100 sites remotos com 300 PCs cada. Que Máscara de sub-rede devemos usar? Em nosso último exemplo, encontramos a máscara de sub-rede 255.255.254.0 fornecida 510 hosts por sub-rede. Isso foi mais do que adequado para suportar 300 PCs, mas essa mesma máscara de sub-rede fornece redes para pelo menos 100 sites remotos? Vamos descobrir.

Passo 5. Verifique o número total de sub-redes

o número de sub-redes é encontrado contando o número de bits pelos quais a máscara inicial foi estendida, também conhecida como bits de sub-rede. Nossa alocação de endereço inicial foi 192.168.0.0 com uma máscara de 255.255.0.0. Usando a fórmula do host, selecionamos uma máscara de sub-rede de 255.255.254.0. Vamos comparar as duas máscaras e contar os bits da sub-rede.

vamos converter para binário:

255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000

a nova máscara usa sete bits de sub-rede. Usando a fórmula da sub-rede, Isso nos daria 27 = 128 redes. Isso é pelo menos 100, então temos sub-redes suficientes para 100 redes remotas. Isso significa que encontramos a máscara de sub-rede certa para nossa rede. Convertemos nossa máscara de sub-rede do binário de volta ao decimal e obtemos 255.255.254.0.

à medida que você adiciona bits de sub-rede, o número de sub-redes aumenta em um fator de dois e o número de hosts por sub-rede diminui em um fator de dois. A tabela abaixo mostra o número de sub-redes e hosts para cada um dos oito bits de máscara no terceiro octeto de um endereço IPv4.

sub-rede de comprimento variável

a maioria das redes requer sub-redes de vários tamanhos diferentes, às vezes chamadas de máscaras de sub-rede de comprimento variável. Isso é facilmente realizado pegando uma das sub-redes maiores-uma sub-rede com uma máscara mais curta-e aplicando o algoritmo de sub-rede a ela. Isso é conhecido como sub-rede de comprimento variável, uma vez que a rede terá máscaras de sub-rede de vários comprimentos diferentes.

estendendo o exemplo de cima, digamos que a maioria dos 100 sites também exija dois links WAN ponto a ponto ou 200 sub-redes com dois hosts cada-um roteador em cada extremidade do link. Estamos começando com uma máscara de sub-rede de 255.255.254.0. Usando a fórmula do host, precisamos de dois bits do host (22 – 2 = 4 – 2 = 2). Estender a máscara de sub-rede resulta no seguinte em binário:

255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
255.255.255.252 = 11111111 11111111 11111111 11111100

a máscara de sub-rede foi estendida por sete bits. Usando a fórmula da sub-rede de 2s, temos 27 = 128 Sub-redes. Isso não é suficiente para todos os nossos links WAN, então fazemos a mesma coisa com outra grande sub-rede. Se reservássemos as duas principais sub-redes grandes para sub-sub-sub-redes para links WAN, teríamos capacidade suficiente para 256 links ponto a ponto.

192.168.252.0 through 192.168.253.254: WAN subnets 0 through 127
192.168.254.0 through 192.168.255.254: WAN subnets 128 through 255

o mesmo processo pode ser usado se tivermos muitos pequenos sites remotos que têm poucos hosts em cada site, como em um negócio de varejo.

é importante atribuir sub-redes a sites de uma forma que habilite a sumarização de endereços que reduz o tamanho da tabela de roteamento e aumenta a eficiência do roteador.

classless Inter-Domain Routing

CIDR elimina a designação classful original de endereços IPv4. Ele permite que um único prefixo e máscara de rede representem uma agregação de várias redes. Isso também é chamado de supernetting. A representação do endereço CIDR simplifica a representação de um endereço e máscara. O CIDR também suporta agregação de rede e sumarização de endereços.A notação CIDR adiciona o número de bits de máscara de sub-rede ao endereço de rede. Em vez de escrever o endereço e a máscara usando notação pontilhada, anexamos uma barra (/) e o número de bits na máscara de sub-rede. Em nosso exemplo anterior de 100 sub-redes que suportam mais de 300 hosts cada, descobrimos que a máscara de sub-rede contém 23 bits.

192.168.0.1 255.255.254.0
11000000 10101000 00000000 00000001 11111111 11111111 11111110 00000000
=
192.168.0.1/23

calculando o prefixo da sub-rede

os roteadores calculam o endereço da sub-rede como parte do processo para determinar qual interface usar para encaminhar pacotes para seu destino. Nesse processo, um binário e uma operação são realizados em um endereço e sua máscara. O resultado é o prefixo da sub-rede, que remove todos os bits do host. O roteador usa o prefixo de rede para encontrar a entrada da tabela de roteamento que melhor corresponde ao prefixo – a correspondência mais longa ou a rota padrão. O pacote é encaminhado para fora da interface que está associada com o melhor prefixo de correspondência.

no diagrama e gráfico de rede acima, digamos que R1 receba um pacote endereçado a 192.168.5.19, um host conectado à LAN do R2. Usar o binário E a operação entre a máscara e o endereço para determinar o prefixo da rota para procurar na tabela de roteamento:

192.168.5.19 = 11000000 10101000 00000101 00010011
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
192.168.4.0 = 11000000 10101000 00000100 00000000

R1 encontra 192.168.4.0 na tabela de roteamento e encaminha o pacote para fora o S0 interface para o R2. R2 fará o mesmo cálculo de prefixo e determinará que deve enviar o pacote na interface E0 e que é uma entrega local para hospedar 5.19.

design de rede em grande escala

no mundo real, você provavelmente nunca terá a chance de projetar uma grande rede como esta do zero. No entanto, as habilidades de design de rede em grande escala são valiosas por vários motivos:

• entendendo a sub-rede de uma rede de grande escala que já está implementada;
• entendendo que efeito fazer alterações em uma rede, seu endereçamento IP e sua sub-rede terão; e
• para provar em um teste de certificação que você entende o endereçamento IP e a sub-rede e pode aplicá-los-certificações como Cisco Certified Network Associate exigem que você aplique essas habilidades e calcule o endereçamento IP sem uma calculadora.

é importante entender a sub-rede e ser capaz de calcular máscaras, intervalos de host e sub-redes de mão longa, mas frequentemente verificamos nossos cálculos com uma calculadora de sub-rede.