Como calcular a máscara de sub-rede (guia definitivo para sub-rede)

O tópico com o qual estamos lidando hoje não é para todos, pois se pretendemos criar um bom guia sobre redes, é essencial ter um artigo explicando como calcular a máscara de sub-rede, uma técnica chamada sub-rede. Com isso, os administradores de TI podem projetar a estrutura de rede e sub-rede em qualquer lugar.

Índice de conteúdo

Para fazer isso, teremos que saber muito bem o que é uma máscara de rede, as classes de IP e como transformar endereços IP de decimal em binário, embora, para isso, já tenhamos um artigo que fizemos há algum tempo.

Por enquanto, vamos nos concentrar no cálculo da máscara de rede nos endereços IPv4, já que o IPv6 ainda não está implementado o suficiente para colocá-lo em prática, talvez em um artigo posterior. Sem mais delongas, vamos à tarefa.

Endereço IPv4 e protocolo IP

Vamos começar do início, um endereço IP de conjunto numérico decimal que identifique de maneira lógica, única e irrepetível e de acordo com uma hierarquia, uma interface de rede. Os endereços IPv4 são criados usando um endereço de 32 bits (32 uns e zeros em binário) organizado em 4 octetos (grupos de 8 bits) separados por pontos. Para uma representação mais confortável, sempre usamos notação decimal, sendo diretamente o que vemos nos hosts e nos equipamentos de rede.

O endereço IP atende ao sistema de endereçamento de acordo com o IP ou o Protocolo da Internet. O IP opera na camada de rede do modelo OSI, sendo um protocolo não orientado a conexão, para que a troca de dados possa ser feita sem acordo prévio entre o receptor e o transmissor. Isso significa que o pacote de dados pesquisará o caminho mais rápido da rede até atingir o destino, saltando de roteador para roteador.

Este protocolo foi implementado em 1981, nele o quadro ou pacote de dados possui um cabeçalho, chamado cabeçalho IP. Nele, entre outras coisas, os endereços IP do destino e a origem são armazenados, para que o roteador saiba para onde enviar os pacotes em cada caso. Além disso, os endereços IP armazenam informações sobre a identificação da rede em que operam e até seu tamanho e a distinção entre redes diferentes. Isso é feito graças à máscara de rede e ao IP da rede.

Representação e alcance

Um endereço IP terá então esta nomenclatura:

Como cada octeto possui um número binário de 8 zeros e uns, traduzindo-o para notação decimal, podemos criar números que variam de 0 a 255.

Não explicaremos neste artigo como converter de decimal para binário e vice-versa, você encontrará aqui:

Guia definitivo sobre como fazer conversões entre sistemas de numeração

Portanto, nunca poderemos ter um endereço IP com números menores que 0 ou maiores que 255. Quando 255 for alcançado, o próximo número será 0 novamente e o próximo octeto será o dígito acima para começar a contar. É exatamente como o ponteiro dos minutos de um relógio.

Como as redes são criadas

Sabemos o que é um endereço IP, como é representado e para que serve, mas precisamos conhecer alguns IPs especiais para saber como calcular a máscara de sub-rede.

Máscara de rede

A máscara de rede é um endereço IP que define o escopo ou a extensão de uma rede. Com isso, poderemos saber o número de sub-redes que podemos criar e o número de hosts (computadores) que podemos conectar a ela.

Portanto, a máscara de rede tem o mesmo formato que o endereço IP, mas sempre se diferencia por ter os octetos que delimitam a parte da rede preenchida por uns e a parte do host preenchida com zeros como este:

Isso significa que não podemos fornecer arbitrariamente endereços IP para preencher uma rede com hosts, mas devemos respeitar a parte da rede e a parte dos hosts. Sempre trabalharemos com a parte do host assim que calcularmos a parte da rede e atribuirmos um IP a cada sub-rede.

Endereço IP da rede

Também temos um endereço IP responsável por identificar a rede à qual os dispositivos pertencem. Vamos entender que em todas as redes ou sub-redes há um endereço IP de identificação que todos os hosts devem ter em comum para indicar sua associação.

Este endereço é caracterizado por ter a parte de rede comum e a parte de hosts sempre em 0, desta maneira:

Poderemos zerar os octetos da parte do host que a máscara de rede da seção anterior nos indicou. Nesse caso, seria 2, enquanto os outros 2 seriam para a parte da rede, sendo um IP reservado.

Endereço de transmissão

O endereço de broadcast é exatamente o oposto do endereço de rede, nele definimos como 1 todos os bits dos octetos que endereçam os hosts.

Com esse endereço, um roteador pode enviar uma mensagem para todos os hosts conectados à rede ou sub-rede, independentemente do endereço IP. O protocolo ARP é usado para isso, por exemplo, para atribuir endereços ou para enviar mensagens de status. Portanto, é outro IP reservado.

Endereço IP do host

E, finalmente, temos o endereço IP do host, no qual a parte da rede sempre permanecerá invariável e será a parte do host que será alterada em cada host. No exemplo que estamos usando, seria esse intervalo:

Poderíamos então endereçar 2 16-2 hosts, ou seja , 65.534 computadores subtraindo os dois endereços para rede e broadcast.

Classes de IP

Até agora tem sido simples, certo? Já sabemos que determinados endereços IP são reservados para rede, transmissão e máscara, mas ainda não vimos as classes de IP. efetivamente, esses endereços são divididos em famílias ou classes, para distinguir os propósitos para os quais serão usados ​​em cada caso.

Com as classes IP, estamos delimitando o intervalo de valores que isso pode assumir na parte da rede, o número de redes que podem ser criadas com elas e o número de hosts que podem ser endereçados. No total, temos 5 classes de IP definidas pela IETF (Internet Engineering Task Force):

Lembre-se, ainda não estamos falando sobre o cálculo da máscara de sub-rede, mas sobre a capacidade de criar redes. É aí que veremos as sub-redes e seus detalhes.

• Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E

Os IPs do caso A são usados para criar redes muito grandes, por exemplo, a rede da Internet e a alocação de IPs públicos para nossos roteadores. Embora possamos realmente ter qualquer um dos outros IPs de classe B ou C, por exemplo, eu tenho uma classe B. Tudo vai depender dos IPs contratados pelo provedor de ISP, algo que explicaremos logo abaixo. Na classe A , temos um bit identificador de classe, portanto , podemos apenas endereçar 128 redes e não 256 como seria de esperar.

É muito importante saber que nessa classe existe um intervalo de IP reservado para o Loopback, de 127.0.0.0 a 127.255.255.255. O loopback é usado para atribuir IP ao próprio host internamente; nossa equipe possui internamente um IP 127.0.0.1 ou "localhost" com o qual verifica se é capaz de enviar e receber pacotes. Portanto, esses endereços não poderemos usá-los em princípio.

Os IPs de classe B são usados ​​para redes médias, por exemplo, na faixa de uma cidade, desta vez com dois octetos para criar redes e outros dois para endereçar hosts. A classe B é definida com dois bits de rede.

Os IPs de classe C são os mais conhecidos, pois praticamente todos os usuários com Internet doméstica possuem um roteador que atribui um IP de classe C à sua rede interna. É orientado para redes pequenas, deixando 1 octeto único para hosts e 3 para rede. Faça um ipconfig no seu PC e verifique se o seu IP é da classe C. Nesse caso , são necessários 3 bits de rede para definir a classe.

A classe D é usada para redes multicast, nas quais os roteadores enviam pacotes para todos os hosts conectados. Portanto, todo o tráfego que entra nessa rede será replicado para todos os hosts. Não aplicável a redes.

Finalmente, a classe E é o último intervalo restante e é usada apenas para redes para fins de pesquisa.

Algo bastante importante em relação a esse tópico é que atualmente a atribuição de endereços IP em redes atende ao princípio do CIDR (Classless Inter-Domain Routing). Isso significa que os IPs são atribuídos independentemente do tamanho da rede, para que possamos ter um IP público da classe A, B ou C. Então, para que serve tudo isso? Bem, para entender como as sub-redes são criadas corretamente.

O que é sub-rede ou sub-rede

Aproximamo-nos do cálculo da máscara de sub-rede, olho, não rede. A técnica de sub-rede consiste em dividir as redes em diferentes redes ou sub-redes menores. Dessa maneira, um computador ou administrador de rede pode dividir a rede interna de um prédio grande em sub-redes menores.

Com isso, podemos atribuir funções diferentes, com roteadores diferentes e, por exemplo, implementar um Active Directory que afeta apenas uma sub-rede. Ou diferencie e isole um certo número de hosts do restante da rede em uma sub-rede. É extremamente útil no campo das redes, pois cada sub-rede funciona independentemente da outra.

O trabalho do roteador também é mais fácil com sub-redes, pois elimina o congestionamento na troca de dados. E, finalmente, para a administração, é muito mais fácil corrigir falhas e realizar manutenção.

Vamos fazê-lo com o endereço IPv4, embora também seja possível criar sub-redes com o IPv6, possuindo nada menos que 128 bits para endereçar hosts e redes.

Vantagens e desvantagens da sub-rede

Para esta técnica, certamente é necessário ser muito claro sobre os conceitos de endereço IP, as classes existentes e tudo o que explicamos acima. Para isso, adicionamos a necessidade de saber como passar de binário para decimal e vice-versa; portanto, se pretendemos fazer o processo manualmente, isso pode levar um longo tempo.

Vantagens:

• Isolamentos em segmentos de rede Roteamento de pacotes em redes lógicas independentes Design de sub-redes para atender ao cliente e flexibilidade Melhor administração e localização de erros Maior segurança ao isolar equipamentos sensíveis

Desvantagens:

• Ao dividir o IP por classes e saltos, muitos endereços IP são desperdiçados Processo relativamente tedioso se for feito à mão Sua estrutura de rede muda, ele deve ser recalculado desde o início

Técnica de sub-rede: calcular máscara de sub-rede e endereçamento IP

Felizmente, o processo de sub - rede lida com uma série de fórmulas simples para lembrar e aplicar e temos tudo claro. Então, vamos ver isso em etapas.

1. Número de sub-redes e notação rápida

A notação com a qual encontraremos um problema de cálculo de sub-rede será a seguinte:

Isso significa que o IP da rede é 129.11.0.0 com 16 bits reservados para a rede (2 octetos). Nunca encontraremos um IP de classe B com um identificador menor que 16, como as outras classes, por exemplo:

Mas se pudermos encontrar identificadores superiores até chegarmos a 31, ou seja, levaríamos absolutamente todos os bits restantes, exceto o último, para criar sub-redes. O último não seria utilizado, pois será necessário deixar algo para endereçar os hosts, certo?

Sendo a máscara de sub-rede:

Dessa forma , estamos usando 16 bits fixos para rede, outros dois extras para sub - rede e o restante para hosts. Isso significa que a capacidade dos hosts agora é reduzida para 2 ¹⁴ -2 = 16382 para o benefício da capacidade da sub-rede, com a possibilidade de executar 2 ² = 4.

Vamos dar uma olhada genérica em uma tabela:

2. Calcular máscara de sub-rede e rede

Levando em consideração o limite de sub-rede que temos, dependendo das classes de IP, apresentaremos o exemplo passo a passo para ver como ele seria resolvido.

Nele pretendemos usar nosso IP 129.11.0.0 de Classe B para criar 40 sub-redes em um grande edifício. Poderíamos ter feito isso com uma classe C? é claro, e também com uma classe A.

127.11.0.0/16 + 40 sub-redes

Sendo uma classe B, teríamos uma máscara de rede:

A segunda pergunta a ser resolvida será: Quantos bits eu preciso para criar 40 sub-redes (C) nesta rede? Saberemos isso passando de decimal para binário:

Precisamos de 6 bits extras para criar as 40 sub-redes, para que a máscara de sub-rede seja:

3. Calcular o número de hosts por sub-rede e salto de rede

Agora é hora de saber o número de computadores que podemos endereçar em cada sub-rede. Já vimos que a necessidade de 6 bits para sub-redes diminui o espaço para hosts. Só temos 10 bits para eles m = 10, onde devemos fazer o download do IP da rede e do IP de broadcast.

E se cada sub-rede tivesse 2000 hosts, o que faríamos? Obviamente, faça o upload para um IP de classe A para obter mais bits dos hosts.

Agora é hora de calcular o salto de rede, é isso que se destina a atribuir um número ao IP para cada sub-rede criada, respeitando os bits para hosts e os bits para sub-rede. Devemos simplesmente subtrair o valor da sub-rede obtido na máscara do valor máximo do octeto, ou seja:

Precisamos desses saltos caso cada sub-rede seja preenchida com sua capacidade máxima de host, portanto, devemos respeitar esses saltos para garantir a escalabilidade da rede. Desta forma, evitaremos a necessidade de reestruturar caso aumente com o futuro.

4. Nós apenas precisamos atribuir IP às nossas sub-redes

Com tudo o que calculamos antes, já temos tudo pronto para criar nossas sub-redes, vamos ver os 5 primeiros como seriam. Nós continuaríamos com a sub-rede 40 e ainda teríamos muito espaço para obter 64 sub-redes com os 6 bits.

Para aplicar o IP da sub-rede, devemos levar em consideração que os 10 bits do host devem estar em 0 e que o salto calculado da sub-rede é de 4 em 4. Portanto, temos esses saltos no terceiro octeto e, portanto, o último octeto é 0, quão bom é o IP da rede. Podemos preencher essa coluna inteira diretamente.

O primeiro IP do host é simplesmente calculado adicionando 1 ao IP da sub-rede, isso não possui segredos. Podemos preencher essa coluna inteira diretamente.

Agora, o mais natural seria colocar o IP de broadcast, pois é apenas uma questão de subtrair 1 do próximo IP de sub-rede. Por exemplo, o IP anterior do 127.11.4.0 é 127.11.3.255, portanto continuaríamos com todos eles. Com a primeira coluna preenchida, é fácil divulgá-la.

Finalmente, calcularemos o último IP do host subtraindo 1 do IP de broadcast. Esta coluna será preenchida na última de uma maneira simples se já tivermos os endereços de broadcast criados.

Conclusões sobre sub-redes

O processo de cálculo da máscara de sub-rede é bastante simples se formos claros sobre os conceitos de sub-rede, IP da rede, máscara de rede e sub-rede e o endereço de broadcast. Além disso, com algumas fórmulas muito simples, podemos calcular facilmente a capacidade de sub-redes de um IP, qualquer que seja a classe e a capacidade do host, dependendo das redes de que precisamos.

Obviamente, se fizermos isso manualmente e não tivermos muita prática para fazer conversões decimais para binárias, pode demorar um pouco mais, especialmente se estivermos estudando isso para uma rede de carreiras ou um curso profissionalizante.

Esse mesmo procedimento será realizado com os IPs das classes A e C exatamente como no exemplo da classe B. Temos apenas que levar em consideração o intervalo de endereços a serem tomados e seu identificador, o resto é praticamente automático.

E se, em vez de nos fornecer o IP e a classe , eles simplesmente nos fornecerem o número de sub-redes e o número de hosts, seremos os únicos a decidir a classe, fazendo as conversões correspondentes em binárias e usando as fórmulas para não ficar aquém das previsões.

Sem mais delongas, deixamos alguns links de interesse que abrangem outros conceitos de rede em mais detalhes:

Como seu corpo ficou com o nosso tutorial sobre como calcular a máscara de sub-rede ? Esperamos que tudo esteja claro, caso contrário, você tem a caixa de comentários para nos fazer alguma pergunta ou se encontrar algum erro de digitação.