140. Anatomia dos números IP

Antes de mergulhar nos deleites da sub-rede, precisamos estabelecer alguns números IP básicos.

140.1 Números IP pertencem a Interfaces - Não a máquinas!

Antes de tudo, vamos deixar claro uma causa básica do mal entendido - números IP não são assinados para máquinas servidores. Números IP são assinados para interfaces de rede em máquinas.

Eh - o que é isto?

Apesar de que muitos (se não a grande maioria) dos computadores em uma rede IP possuirem uma interface de rede simples (e terem um número IP simples como conseqüência), esta não é a única maneira que as coisas acontecem. Computadores e outros dispositivos podem ter várias interfaces de redes - e cada interface ter seu próprio número IP.

Assim, um dispositivo com 6 interfaces ativas (tal como um roteador) terá 6 números IP - um número para cada interface para cada rede a qual esta é conectada. A razão disto fica clara quando olhamos para uma rede IP!

Apesar disto, a maioria das pessoas refere-se a endereços de servidores quando está se referindo a um número IP. Lembre-se que isto é uma simples taquigrafia para o número IP desta interface particular neste servidor. Muitos (senão a maioria) dos dispositivos na Internet têm uma interface simples e por conseguinte, um simples número IP.

140.2 Números IP com Notação Quaternária

Na implementação atual (IPv4) de números IP, os números consistem em 4 bytes (8 bit) - dando um total de 32 bits de informação disponível. Isto resulta em números que são especialmente grandes (mesmo quando escritos em numeração decimal). Então para leitura (e razões organizacionais) os números IP são usualmente escritos na notação quaternária. O número IP

        192.168.1.24

É um exemplo disto - 4 números (decimais) separados por (.) pontos.

Como cada um destes quatro números é a representação decimal de um byte de 8 bits, cada um dos 4 números pode variar de 0 a 255 (isto abrange 256 valores - lembre-se: zero é também um valor).

Adicionalmente, parte do número IP de um servidor identifica a rede na qual o servidor reside, os 'bits' restantes do número IP identificam o servidor (oops - a interface de rede). Exatamente quantos bits são usados pela rede ID e, quantos são disponíveis para identificar servidores (interfaces) nesta rede, determina-se 'classe' de rede.

140.3 Classes de Rede IP

Existem três classes de números IP:

• A classe A de números de rede IP usa os 8 bits mais a esquerda (o quarto mais a esquerda) para identificar a rede, deixando 24 bits (os três quartos restantes) para identificar as interfaces de servidores nesta rede.
  Endereços classe A sempre têm o bit mais a esquerda do byte mais a esquerda zero (este é um valor decimal de 0 a 127 do primeiro quarto). Então, existe um máximo de 128 números de rede classe A disponíveis, com cada um deles contendo até 33,554,430 possíveis interfaces.
  
  Contudo, as redes 0.0.0.0 (conhecidas como rota padrão) e 127.0.0.0 (a rede de repasse) têm significados especiais e não estão disponíveis para uso para identificar redes. Então, existem somente 126 números disponíveis de rede classe A.
• A classe B de números de rede IP usa os 16 bits mais a esquerda (os dois quartos mais a esquerda) para identificar a rede, deixando 16 bits (os dois últimos quartos) para identificar interfaces de servidores. Endereços da classe B sempre têm os 2 bits mais a esquerda do byte mais a esquerda determinado para 1 0. Isto deixa 14 bits para especificar o endereço de rede dando 32767 redes de classe B disponíveis. A rede de classe B tem, desta forma, uma gama de 128 a 191 para o primeiro dos quartos, com cada rede contendo até 32,766 interfaces possíveis.
• Os números de rede IP da classe C usam os 24 bits mais a esquerda (os três bytes mais a esquerda) para identificar a rede, deixando 8 bits ( o byte mais a direita) para identificar as interfaces de máquina. Endereços da classe C sempre iniciam com os 3 bits mais a esquerda determinados para 1 1 0 ou uma gama de 192 a 255 para o quarto mais a esquerda. Assim sendo, existem 4,194,303 números de rede classe C disponíveis, cada um contendo 254 interfaces (as redes classe C com o primeiro byte maior que 223 são contudo reservadas e indisponíveis para uso).

Em resumo:

         classe de rede   gama usável dos primeiros valores byte (decimal)
                A                       1 até 126
                B                     128 até 191
                C                     192 até 254

Existem também endereços especiais que são reservados para redes 'não conectadas', isto é, redes que usam IP mas que não estão conectadas na Internet. Estes endereços são:

• Uma Rede Classe A
  10.0.0.0
• 16 Redes Classe B
  172.16.0.0 - 172.31.0.0
• 256 Redes Classe C 192.168.0.0 - 192.168.255.0

Você notará que este documento utiliza estas seqüências do seu início até o fim, para evitar confusão com redes 'reais' e máquinas.

140.4 Números de rede, endereços de interfaces e endereços de transmissão

Os números IP podem ter três possíveis significados:

• O endereço de uma rede IP (um grupo de dispositivos IP compartilhando um acesso comum para a transmissão de mídias - todos estando no mesmo segmento Ethernet). Um número de rede sempre terá os bits da interface (máquina) de um espaço de endereço configurados para 0 (a não ser que a rede seja passada a sub-rede - como veremos);
• O endereço de transmissão de uma rede IP (endereço usado para 'falar' simultaneamente para todos os dispositivos numa rede IP). Endereços de Transmissão para uma rede, têm sempre os bits da interface (máquina) do espaço de endereço configurados para 1 (a não ser que a rede seja passada a sub-rede - de novo, como veremos).
• O endereço de uma interface (tal como uma placa Ethernet ou interface PPP em uma máquina, roteador, servidor de impressão, etc.). Estes endereços podem ter qualquer valor nos bits da máquina exceto todos em zero ou em 1 - porque com todos os bits da máquina em 0, o endereço é um endereço de rede e com todos em 1, o endereço é um endereço de transmissão.

Em resumo e para esclarecer as coisas:

Para uma rede classe A...
(um espaço de endereço de rede seguido por três bytes de espaço de endereço de máquina)

10.0.0.0           é um número de rede porque todos os bits de máquina 
                   do espaço de endereço são 0 
10.0.1.0           é um endereço de máquina nesta rede 
10.255.255.255.255 é o endereço de transmissão desta rede, porque todos 
                   os bits de máquina do espaço de endereço são 1

Para uma rede classe B...
(dois bytes de espaço de endereço de rede seguido por dois bytes de espaço de endereço de máquina)

        172.17.0.0     é um número de rede classe B
        172.17.0.1     é um endereço de máquina nesta rede
        172.17.255.255 é um endereço de rede de transmissão

Para rede Classe C...
(três bytes de espaço de endereço seguidos de um byte de espaço de endereço  de rede)

        192.168.3.0   é um número de rede Classe C
        192.168.3.42  é um endereço de máquina nesta rede
        192.168.3.255 é o endereço de rede de transmissão 

Quase todos os números de rede IP restantes disponíveis para colocação atualmente, são endereços Classe C.

140.5 A máscara de rede

A máscara de rede é chamada, mais propriamente, de máscara de sub-rede. Entretanto, ela é normalmente referida como máscara de rede.

É a máscara de rede e suas implicações em como os endereços IP são interpretados localmente em um segmento de rede IP que nos concerne aqui, uma vez que isto determina qual (se alguma) sub-rede ocorre.

A máscara padronizada de (sub) rede são todos os bits de rede em um endereço indicado para '1' e todos os bits de máquina indicados para '0'. Isto significa que as máscaras de rede padrão para as três classes de rede são:-

• M Máscara de rede Classe A: 255.0.0.0
• M Máscara de rede Classe B: 255.255.0.0
• M Máscara de rede Classe C: 255.255.255.0

Existem duas coisas importantes para lembrar sobre a máscara de rede:

• A máscara de rede afeta somente a interpretação local de local números IP (onde local significa neste segmento particular da rede);
• A máscara de rede não é um número IP - ela é usada para modificar quantos números IP locais são interpretados localmente.