neste artigo, exploramos o endereçamento IP e sub-definição e mostramos como aplicar esta informação valiosa a cenários do mundo real. Nós abordamos como calcular uma máscara de sub-rede usando fórmulas host e sub-net. No entanto, antes de avançarmos, devemos responder a duas perguntas fundamentais.
o que é a subnutrição?
ISPs alocar gamas de endereços IP para organizações com base no número potencial de redes e hosts, ou endpoints, que as organizações exigem., Hoje, as atribuições seguem o método de atribuição de roteamento Inter-domínio sem classes (CIDR). A organização então subdivide o espaço de endereçamento alocado em alocações menores para cada sub-rede dentro da organização, usando um processo chamado subnetting. O resultado da subnetting é o número de sub-redes aumenta, enquanto o número de endereços IP usáveis diminui. Cada sub-rede é conhecida como uma sub-rede IP.
por que utilizar subnetting?,
Subnetting permite que endereços de rede atribuídos sejam divididos em atribuições menores e eficientes que são mais adequados para cada rede dentro da organização. Por exemplo, um link ponto-a-ponto WAN entre dois roteadores só precisa de dois endereços, enquanto um segmento LAN pode precisar de suportar muitos hosts, tais como servidores, estações de trabalho, laptops e dispositivos móveis Wi-Fi conectados.
Subnetting and route summarization work together to make routers more efficient by reducing the size of routing tables., Os roteadores longe de um destino não precisam de muito detalhe de endereçamento, então as rotas podem ser resumidas em grande medida. 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 para o endereço de destino de um pacote, roteadores podem determinar qual segmento específico de rede contém o host de destino e entregar corretamente o pacote.em seguida, vamos rever algumas informações de fundo, incluindo o que os administradores de rede precisam saber sobre endereçamento de IP e sub-definição., Recomendamos começar com uma revisão de alguns elementos básicos de endereçamento de IP e sub-definição:
- 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, converter um endereço IP para binário, realizar o cálculo e, em seguida, converter de volta para a representação do número decimal IPv4 conhecido como um quad pontilhado. O mesmo procedimento funciona para endereços IPv6.,
- uma máscara de sub-rede diz ao computador que parte do endereço IP é a parte de rede do endereço e que parte identifica o intervalo de endereços host, que são endereços que são atribuídos aos computadores host nessa rede. Uma máscara de sub-rede mais longa — que significa mais 1 bits na máscara — cria mais sub-redes IP que têm um tamanho de bloco de endereços mais pequeno.
- Subnetting quebra uma grande rede em redes menores, estendendo o comprimento da máscara de sub-rede. Isto aumenta o número de sub-redes, enquanto reduz o número de hosts por sub-rede., As organizações usarão normalmente várias máscaras de sub-redes diferentes para diferentes tamanhos de redes. Por exemplo, uma ligação ponto-a-ponto com apenas dois dispositivos usaria uma máscara de 31 bits. Uma LAN de escritório ou de data center, no entanto, usaria uma máscara de sub-rede mais curta que permite mais hosts. A determinação do tradeoff entre o número e o tamanho das sub-redes é explicada abaixo.,
- Hoje em dia, endereços IP sem classe com máscaras de sub-rede de comprimento variável são usados quase exclusivamente, e endereços IP classful — conhecidos como rede de classe A, Rede de Classe B ou rede de 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.
- uma gateway padrão é um dispositivo, tipicamente um roteador, onde hosts enviam pacotes que são destinados a um dispositivo não na LAN local., Mais uma vez, 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 do destino e sub-rede.
- endereços IP privados, também conhecidos como endereços de pedido de comentário 1918, são usados pela maioria das redes de hoje. Estes endereços IP especiais não são roteáveis através da internet e devem ser traduzidos para endereços IP públicos quando esses dispositivos precisam falar com a internet, seja através de um servidor proxy ou através de tradução de endereço portuário.,
Agora, vamos aprender mais sobre endereçamento de IP e sub-definição e como eles se aplicam à sua rede do mundo real.
usando a fórmula da máquina
uma questão comum no mundo real ao colocar a sua rede é: “de que Máscara de sub-rede preciso para a minha rede?”Para responder a esta pergunta, vamos aprender a usar a fórmula do hospedeiro.
a fórmula da máquina dir-lhe-á quantas máquinas serão permitidas numa rede que tenha uma certa máscara de sub-rede. A fórmula do hospedeiro é 2h-2. O h representa o número de 0s na máscara de sub-rede, se a máscara de sub-rede foi convertida em binária., Os primeiros e últimos endereços são reservados: o primeiro a identificar a rede e o último a ser usado como o endereço de difusão.
Passo 1. Encontre o intervalo de host
para usar a fórmula do host, vamos primeiro olhar para um exemplo simples. Digamos que planeias usar o espaço do endereço IP 192.168.0. 0. Atualmente, você tem uma pequena sub-rede com 20 hosts. Esta rede vai crescer para 300 hosts no próximo ano, no entanto, e você planeja ter vários locais de um tamanho semelhante no futuro e precisa permitir que eles se comuniquem usando este espaço de endereço.,
com uma única sub-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 até 192.168.0.254 para seus anfitriões. O endereço 192.168.0.0 é reservado como o identificador da sub-rede, e 192.168.0.255 é reservado para o endereço de difusão da rede.
Passo 2. Converter para binário
Antes de você decidir usar esta máscara de sub-rede, no entanto, vamos aplicar a fórmula da máquina para ele. Para usar a fórmula do hospedeiro neste cenário, você pega a máscara de sub-rede 255.255.255.0 e converte-a em binário., Isto dar-lhe-ia: 11111111 11111111 11111111 00000000.
Como pode ver, existem 8 0s na máscara de sub-rede. Para usar isso com a fórmula do hospedeiro, você calcularia 28-2. Isto chega a 256 menos os 2 endereços reservados, ou 254. Então, com a máscara de sub-rede especificada, você terá 254 hosts utilizáveis. Isso iria se adequar à sua rede de 20 usuários agora, mas não vai suportar a sua expansão de rede futura para 300 hosts.
Passo 3. Calcule o número total de máquinas por sub-rede
você deve planejar com antecedência e escolher a melhor máscara de sub-rede da primeira vez., Isso impede que você tenha que voltar mais tarde e alterar todos os endereços IP nesta rede. Adicionar 1s à máscara de sub-rede significa que você tem menos máquinas por sub-rede, mas mais sub-redes. Se remover 1s da máscara de sub-rede, terá mais máquinas por rede, mas menos redes. Este último aspecto é o que temos de 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.
isto significa que você tem nove 0s na parte anfitriã da máscara de sub-rede., Para aplicar a fórmula do hospedeiro com esta máscara de sub-rede, calculamos 29-2. O número de endereços IP 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 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., Note que 192.168.0.0 identifica a sub-rede, e 192.168.1.255 é o endereço de difusão da rede.
é assim que você chega ao total de 510 máquinas utilizáveis.
Passo 4. Calcule o número de sub-redes
Agora que você compreende a fórmula da máquina, Você também deve saber a fórmula da sub-rede, o que irá garantir que você tenha a máscara de sub-rede certa para o número de sub-redes que você tem. Só porque você determina que você 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 da sub-rede, de qualquer que seja a máscara da sub-rede. Tomemos o mesmo exemplo que acima, mas construamos 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? No nosso último exemplo, encontramos a máscara de sub-rede 255.255.254.0 que forneceu 510 hospedeiros por sub-rede. Isso foi mais do que adequado para suportar 300 PCs, mas será que 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 pelo qual a máscara inicial foi estendida, também conhecido como os bits de sub-redes. Nossa alocação inicial de endereço foi 192.168.0.0 com uma máscara de 255.255.0.0. Usando a fórmula do hospedeiro, selecionamos uma máscara de sub-rede de 255.255.254.0. Vamos comparar as duas máscaras e contar os bits das sub-redes.
let’s convert to binary:
255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
The new mask uses seven subnet bits. Usando a fórmula da sub-rede, isso nos daria 27 = 128 redes., Isto é pelo menos 100, então temos sub-redes suficientes para 100 redes remotas. Isto significa que encontramos a máscara de sub-rede certa para a nossa rede. Convertemos a nossa máscara de sub-rede do binário para o decimal e obtemos 255.255.254.0.
à medida que você adiciona bits de sub-rede, o número de sub-redes aumenta por um fator de dois, e o número de hosts por sub-rede diminui por 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.,
subnetting de comprimento variável
a maioria das redes necessita de sub-redes de vários tamanhos diferentes, às vezes chamadas máscaras de sub-redes de comprimento variável. Isto é facilmente conseguido pegando uma das sub-redes maiores — uma sub-rede com uma máscara mais curta — e aplicando o algoritmo de sub-Netting a ela., Isto é conhecido como subnetting de comprimento variável, uma vez que a rede terá máscaras de sub-redes de vários comprimentos diferentes.
estendendo o exemplo de cima, digamos que a maioria dos 100 sites também requerem dois links ponto-a-ponto WAN ou 200 sub-redes com dois hosts cada — um roteador em cada extremidade do link. Vamos começar com uma máscara de sub-rede de 255.255.254.0. Usando a fórmula do hospedeiro, precisamos de dois bits do hospedeiro.(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. Isto não é suficiente para todos os nossos links WAN, por isso fazemos a mesma coisa com outra grande sub-rede. Se reservarmos as duas principais sub-redes para serem sub-sub-sub-redes para ligações WAN, teríamos capacidade suficiente para 256 ligações ponto-a-ponto.
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 permita resumir endereços que reduz o tamanho da tabela de roteamento e aumenta a eficiência do roteador.,
encaminhamento Inter-domínio sem classes
CIDR elimina a designação classiful original dos endereços IPv4. Ele permite um único prefixo e máscara de rede para representar uma agregação de várias redes. Isto também é chamado de superneto. A representação do endereço CIDR simplifica a representação de um endereço e máscara. O CIDR também suporta a agregação de rede e a síntese 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 máscara usando notação pontilhada, adicionamos uma barra para a frente (/) 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.
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 os pacotes para o seu destino. Neste processo, uma binária e operação é realizada em um endereço e sua máscara. O resultado é o prefixo de sub-rede, que remove todos os bits da máquina., O router 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 recebe um pacote endereçado a 192.168.5.19, um host que está 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. O R2 fará o mesmo cálculo do prefixo e determinará que ele deve enviar o pacote na interface E0 e que ele é uma entrega local para o host 5.19.
design de rede de grande escala
No mundo real, você provavelmente nunca terá a chance de projetar uma grande rede como esta do zero., No entanto, em grande escala da rede habilidades de design são importantes por várias razões:
- compreender a divisão em sub-redes de grande escala e de rede que já está implementado;
- a compreensão do que o efeito de efectuar alterações a uma rede, o seu endereçamento IP e a sua divisão em sub-redes vai ter; e
- a prova em um teste de certificação que você entende de endereçamento IP e sub-redes e de aplicá-los — certificações, como o Cisco Certified Network Associate exigir que você aplicar essas habilidades e calcular o endereçamento IP sem uma calculadora.,
é importante compreender a sub-definição e ser capaz de calcular máscaras, intervalos de hospedeiros e sub-redes longhand, mas frequentemente verificamos os nossos cálculos com uma calculadora sub-rede.