O que é uma máscara de sub-rede?

Numa rede, cada anfitrião e router tem um endereço IP único que codifica o número da rede e o número do anfitrião. Este endereço IP serve de identificação na rede para encaminhar os pacotes de dados para o computador correto na rede. Os endereços IP têm 32 bits de comprimento e estão presentes na fonte

Numa rede, cada anfitrião e router tem um endereço IP único que codifica o número da rede e o número do anfitrião. Este endereço IP serve de identificação na rede para encaminhar os pacotes de dados para o computador correto na rede.

Os endereços IP têm 32 bits de comprimento e estão presentes nos campos de endereço de origem e de destino dos pacotes de pedido e de resposta. Os 32 bits do endereço IP são agrupados em bits de 8, perfazendo 4 bytes e parte do endereço IP identifica a rede a que pertence.

O primeiro, segundo, terceiro ou todos os três bytes representam um endereço de sub-rede e os restantes representam o endereço exclusivo do computador.

Sub-rede de classe B

Classificação dos endereços IP

A comunicação na Internet segue o conjunto de protocolos TCP/IP, que é um conjunto de protocolos com duas versões, a versão 4 e a versão 6. O IPV4 é um endereço de 32 bits, enquanto o IPV6 é um endereço de 128 bits. Um IPV4 utiliza valores numéricos e um IPV6 utiliza valores hexadecimais.

A Internet classifica os endereços IP em cinco categorias ou cinco classes, conhecidas como endereçamento classful. São classificados como endereços de classe A, classe B, classe C, classe D e classe E. Os intervalos para as diferentes classes de endereços incluem:

Existem diferentes técnicas de transmissão para diferentes receptores, nomeadamente a comunicação Unicast, Multicast, Broadcast e Anycast.

• A comunicação unicast é uma comunicação de um para um. Trata-se de uma comunicação única e direta entre dois dispositivos numa rota estabelecida.

• A multicast tem mais do que um recetor e apenas os membros da multicast recebem o tráfego multicast. Os pacotes vão para um grupo de computadores na mesma rede física ou numa rede diferente, e o pacote vai para cada membro da rede multicast.

• A comunicação por difusão também tem mais do que um recetor e todos os receptores recebem o tráfego na rede, apesar de não fazerem parte da rede.

• O Anycast entrega a um grupo de computadores cujos endereços têm o mesmo prefixo. Os computadores ligados à mesma rede física partilham os mesmos endereços de prefixo.

Na comunicação anycast, o tráfego dirige-se a pelo menos um membro do grupo ou ao membro mais próximo ou mais facilmente acessível.

O endereço IP é um endereço de 32 bits escrito em notação decimal com pontos. O endereço de 32 bits está dividido em 4 bytes ou 4 octetos com 8 bits cada. Os 4 octetos estão no formato decimal dos números 0 a 255. O endereço IP mais baixo é 0.0.0.0 e o endereço IP mais alto é 255.255.255.255.

O que é uma sub-rede?

O problema que as redes enfrentavam era o facto de um único endereço de classe A, B ou C se referir a uma rede e não a um conjunto de LANs. Os fornecedores de redes introduziram as sub-redes para resolver este problema.

Uma sub-rede é uma divisão lógica de uma rede. O processo de divisão da rede em duas ou mais redes cria uma sub-rede. As sub-redes tornam as redes mais eficientes, uma vez que o tráfego de rede percorre uma distância mais curta sem passar por routers desnecessários para chegar ao seu destino. A sub-rede simplifica a passagem do tráfego por um router responsável por uma rede específica, em vez de passar por todos os routers para encontrar um dispositivo específico.

O endereço de classe B só pode fornecer até 64.000 endereços. A sub-rede fornece endereços IP à medida que a rede cresce, dividindo-a em várias partes para utilização interna. No entanto, actuará como uma única rede para o mundo exterior.

Cada rede tem o seu router ligado ao router principal e quando um pacote chega ao router principal, este encaminha o pacote para a respectiva sub-rede. A questão é: como é que o router encontra o caminho para o destino correto?

Uma maneira de fazer isso seria ter uma tabela com 64.000 endereços e o roteador informando o caminho a ser seguido. Esta ideia funcionaria, mas requer uma grande tabela no router principal e manutenção manual à medida que os anfitriões são adicionados, movidos ou retirados de serviço.

Em vez disso, foi introduzido um esquema diferente, a máscara de sub-rede. As máscaras de sub-rede são também escritas em notação decimal com pontos, com a adição de uma barra seguida do número de bits na parte rede+sub-rede. Uma notação alternativa é /22 para indicar que a máscara de sub-rede tem 22 bits de comprimento.

A sub-rede não é visível fora da rede, pelo que a atribuição de uma nova sub-rede não requer o contacto com a Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) ou a alteração de qualquer base de dados externa.

Por exemplo, a primeira sub-rede pode utilizar um endereço IP que começa em 130.50.4.1 e a segunda sub-rede pode começar em 130.50.8.1, e assim por diante.

Nos exemplos seguintes, note que as sub-redes são contadas por quatro. Os endereços binários correspondentes são os seguintes:

Sub-rede 1: 10000010 00110010 00000100 00000001

Sub-rede 2: 10000010 00110010 00001000 00000001

A barra vertical | mostra o limite entre o número da sub-rede e o número do anfitrião. Tem um número de sub-rede de 6 bits à esquerda e um número de anfitrião de 10 bits à direita.

Como é que uma sub-rede funciona?

É importante entender como um roteador processa os pacotes IP para entender como uma sub-rede funciona. Cada router tem uma tabela que lista um certo número de endereços IP (rede,0) que indicam como chegar às redes distantes. O segundo endereço IP, (esta-rede, anfitrião), indica como chegar aos anfitriões locais.

Existe uma interface de rede a utilizar para chegar ao destino associado a cada tabela. Quando chega um pacote IP, o endereço de destino é consultado na tabela de encaminhamento. Se o pacote for para uma rede distante, é encaminhado para o router seguinte na interface indicada na tabela. Se for um anfitrião local na mesma LAN, então o pacote é enviado diretamente para o destino.

O router reencaminha o pacote para um router predefinido com informações adicionais e tabelas extensas se não conseguir encontrar o endereço de destino. Este algoritmo significa que o router deve incluir informações sobre as redes vizinhas e os respectivos computadores na sua sub-rede. Não precisa de se preocupar com todos os pares de rede e anfitrião na rede, o que reduz o tamanho da tabela de encaminhamento.

As sub-redes nas tabelas de encaminhamento têm entradas do tipo (esta-rede, sub-rede, 0) e (esta-rede, esta-sub-rede, anfitrião). Um router numa sub-rede sabe como chegar aos anfitriões da sua própria sub-rede.

O router não precisa de conhecer os detalhes sobre os anfitriões de outras sub-redes porque pode encontrá-los executando uma função booleana AND e com a máscara de sub-rede da rede em vez de armazenar os endereços IP dos anfitriões de outra sub-rede. 

O router principal necessita de uma máscara de sub-rede para implementar a sub-rede e indica a divisão entre o número de sub-rede da rede+ e o anfitrião.

Por exemplo, um pacote endereçado a 130.50.15.6 que chega ao router principal é associado à máscara de sub-rede 255.255.252.0/22 para dar o endereço de sub-rede 130.50.12.0.

O router procura este endereço nas tabelas de encaminhamento para saber qual a linha de saída a utilizar para chegar a esse router. A sub-rede reduz o espaço na tabela de encaminhamento, criando uma hierarquia de três níveis constituída por rede, sub-rede e anfitrião.

O que é uma máscara de sub-rede?

An IP address has two components, the network address, and the host address. A subnet mask separates the IP address into the network and a host address (<network><host>). Subnetting further divides the host part of an IP address into a subnet and host address (<network><subnet><host>). It is called a subnet mask because it helps identify the network address of an IP address by performing a bitwise AND operation on the netmask.

Uma máscara de sub-rede é um número de 32 bits que mascara um endereço IP e divide o endereço IP em endereço de rede e endereço de anfitrião. Definir os bits de rede para todos os 1's e definir os bits de anfitrião para todos os 0's cria a máscara de sub-rede. Dentro de uma rede, o router reserva dois endereços de anfitrião para um fim especial. O router atribui todos os 0's a um endereço de rede e todos os 255's a um endereço de difusão, mas nunca a um anfitrião.

A aplicação de uma máscara de sub-rede a um endereço IP separa o endereço de rede do endereço de anfitrião. Os 1's representam os bits de rede na máscara e os 0's representam os bits do anfitrião. Efetuar uma operação lógica AND (bit a bit) no endereço IP com a máscara de sub-rede produz o endereço de rede. 

Como funciona uma máscara de sub-rede?

Uma máscara é um número binário de 32 bits que dá o primeiro endereço no bloco quando ligado a um endereço no bloco. Quando existem sub-redes, um endereço utiliza uma máscara para extrair o endereço de rede do endereço de destino. 

Por exemplo, 

Para o endereço IP 216.003.218.12, o formato decimal com pontos é - 11011000.00000011.10000000.00001100

Pertence ao endereço de classe C, pelo que a máscara é 255.255.255.000.

O formato decimal com pontos é 11111111.11111111.11111111 .00000000.

Por conseguinte, o endereço de rede é

216.003.218.0 - 11011000.00000011.10000000. 00000000.

Os primeiros 24 bits são o endereço de rede e os últimos 8 bits (os restantes zeros na máscara de sub-rede) são o endereço do anfitrião. Isto dá-lhe o seguinte:

11011000.00000011.10000000. 00000000- Endereço de rede (216.003.218.0)

00000000.00000000.00000000.00001100 - Endereço do anfitrião (000.000.000.12)

Considerações finais

A Internet está a crescer exponencialmente e é imperativo compreender como funcionam os endereços IP e porque é que as redes utilizam a sub-rede. A sub-rede divide uma grande rede numa rede mais pequena para evitar congestionamentos, gerir o tráfego e melhorar a gestão da rede. 

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