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Cap.3 roteamento ip
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Cap.3 roteamento ip

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  • 1. 3.1. Endereçamento IP - Conceitos geraisAntes de falarmos em sub-redes e máscaras desub-redes devemos ter em atenção os seguintesconceitos:a) Se o seu computador estiver a usar o protocolo TCP/IP e se estiver ligado a uma Intranet ou à Internet,terá de ter um endereço IP único na empresa (Intranet) ou único no mundo (Internet).b) Um endereço IP é composto por 32 bits agrupados em 4 blocos de 8 bits que quando convertidos emvalores decimais tem o seguinte aspecto: 193.136.80.3, ou 220.123.121.246, etc. Teoricamenteestes valores podem estar entre 0 (0000 0000) e 255 (1111 1111). Vamos ver mais á frente que o valor 0(endereço da rede) e o valor 255 (endereço de broadcast) não são permitidos para atribuição deendereços IP, por isso vamos ter somente 254 valores válidos, de 1 (0000 0001) a 254 (1111 1110).c) Por convenção um endereço IP tem sempre duas partes: a parte de identificador de rede (Network ID)e a parte de identificador de computador (Host ID). É aqui que entra o conceito de mascara, pois é ela quenos vai dizer qual a parte do endereço IP que representa o Network ID e a parte que representa o HostID.d) Na Internet existem redes de classe A, B e C (as classes D e E são usadas somente para testes, porisso não vamos falar delas). Se a nossa rede local vai estar permanentemente ligada á Internet então osendereços IP dos seus computadores têm de ter um endereço válido, ou seja, têm de estar dentro dosvalores convencionados para a respectiva classe, e atribuidos pela FCCN(Entidade responsável por alocarip´s, Equivale a CIUEM em Moçambique). E as convenções dizem o seguinte:Redes de classe A: (Máscara: 255.0.0.0)1 bit 7 bits 24 bits0 Network ID Host ID1 a 126 126 redes 16.777.124 computadoresRedes de classe B: (Máscara: 255.255.0.0)2 bits 14 bits 16 bits10 Network ID Host ID128 a 191 16.384 redes 65.534 computadoresRedes de classe C: (Máscara: 255.255.255.0)3 bits 21 bits 8 bits110 Network ID Host ID
  • 2. 192 a 223 2.097.152 redes 256 computadoresExemplo 1: Ou seja um computador que esteja numa rede de classe C tem de ter um endereço IP quecomece obrigatoriamente por 192 (até 223) e a seguir terá um valor fixo, atribuído pela FCCN (entidade deregulamenta e atribui endereços IP a nível nacional) e os últimos 8 bits (Host ID) são atribuídos a cadacomputador, pelo gestor da rede (num máximo de 254 (256 - 2) computadores).Ou seja, dado a seguinte rede de classe C: 193.136.80.nnn. Os nnn correspondem ao Host ID e vão tervalores (únicos) de IPs (atribuídos pelo gestor da rede local) dentro da rede de Classe C 193.136.80 (queé a parte do Network ID atribuída pela FCCN).3.1.1 Máscara de Sub-Rede (subnet mask)A máscara de sub-rede é um endereço de 32 bit usado para bloquear (mascarar) uma parte doendereço IP para se poder distinguir a parte de identificador de rede (Network ID) e a parte deidentificador de computador (Host ID).Cada computador numa rede TCP/IP precisa de ter uma mascara de sub-rede (é obrigatorio). Istopode ser conseguido a partir de uma mascara standard de classe A, B ou C (usada quando a redenão necessita de ser dividida em sub-redes) ou através de uma mascara personalizada (usadaquando a rede precisa de ser dividida em sub-redes). Na mascara standard todos os bits quecorrespondem à parte do Network ID são colocados a "1", que quando convertido para decimalobtêm-se o valor 255 (1111 1111(2) = 255(10)). Todos os bits que correspondem à parte do Host IDsão colocados a "0", que quando convertido para decimal obtêm-se o valor 0 (0000 0000 (2) = 0(10)).3.1.2 A operação de ANDing (multiplicação binária)o ANDing é um processo interno que a camada 3(IP) usa para determinar se um dado pacote deinformação é destinado à rede local ou a uma rede remota. Quando as camadas de TCP/IP sãoinicializadas, o endereço IP do computador é multiplicado (ANDing) com a sua máscara. Antes de sevoltar a enviar o pacote para a rede, o endereço IP de destino é multiplicado pela mesma máscara.Se o resultado da multiplicação binária do endereço IP de origem e o endereço IP de destino foremiguais quer dizer que o pacote pertence a um computador da mesma rede local. Se o resultado nãofor igual então o pacote é enviado para o endereço IP do router (para depois ser reencaminhado derouter em router até chegar à rede remota a que pertence).O processo de multiplicação binária consiste em comparar bit a bit o endereço IP do computadorcom o respectivo valor da mascara. Somente quando ambos os bits forem "1" é que o resultado é"1", para todas as outras combinações o resultado é "0" (rever a tabela de verdade do AND).3.1.3 O que é uma sub-rede ("subnetting")?Uma sub-rede é um segmento físico da rede local que funciona num ambiente TCP/IP e que usaendereços IP derivados de um único valor da parte do "Network ID". O que acontece na prática éque a organização (empresa, escola ou até um particular) vai requisitar um endereço de rede
  • 3. (Network ID) à FCCN. Ao se dividir a rede em sub-redes, vai-se obrigar a que cada segmento derede use um Network ID (ou Subnet ID) diferente. Vai-se então criar um Subnet ID único para cadasegmento através da divisão em duas partes dos bits da parte do "Host ID". Uma parte é usada paraidentificar o segmento como uma rede única e a outra parte é usada para identificar oscomputadores dentro desse segmento (sendo o novo Host ID). Este processo é conhecido por"subnetting" ou "subnetworking". Este processo de subdivisão da rede não é obrigatório em redesprivadas pois estas por não serem "vistas" pela Internet podem ter IPs falsos (não válidos naInternet). Também não será necessário fazer uma subdivisão da rede se a rede local tiver endereçosIP suficientes. Para mais informação sobre subnetting consultar o documento RFC 950 (request forcomment 950).3.1.4 Principais razões que nos levam a utilizar a técnica de "subnetting": 1. Possibilidade de misturar diferentes protocolos de nível físico como a Ethernet ou a Token Ring. 2. Resolver limitações da tecnologia actual como o limite do numero máximo de computadores por segmento. 3. Reduzir o trafego da rede através do isolamento e/ou redireccionamento dos dados e da redução dos "broadcasts" (talvez a razão mais importante)3.1.5 Implementação prática da técnica de SubnettingAntes de implementar a "subnetting", devemos recolher a seguinte informação sobre a nossa redelocal: 1. Determinar o numero de segmentos físicos de rede na nossa rede local e decidir o numero de segmentos adicionais que se pretende criar. 2. Determinar o numero de endereços IP necessários para cada segmento físico da rede e decidir o numero máximo de endereços IP que se vai precisar em cada um desses segmentos. 3. Baseado nestas condições, vamos definir:A) A mascara de subrede, que vai ser a mesma em toda a rede.B) Um valor único de Network ID igual em todo o segmento.C) Um conjunto de Hosts ID válidos dentro de cada segmento.Atenção: Quando usamos mais bits para a mascara da sub-rede, vai ser possível ter mais sub-redes, mas vamos ter menos computadores por sub-rede.Por exemplo, numa rede de classe B:
  • 4. 3 bits => 6 sub-redes => 8.000 computadores por sub-rede => 48 000 computadores8 bits => 254 sub-redes => 254 computadores por sub-rede => 65 516 computadoresSe forem usados mais bits do que o necessário para a máscara, irá permitir o aumento do numerode sub-redes, mas irá limitar o numero máximo de computadores em cada sub-rede. Se se usaremmenos bits, vai acontecer o contrário, ou seja irá permitir o aumento do nº máximo de computadorespor sub-rede, mas irá limitar o nº máximo de sub-redes. Devemos ter em atenção esta relação decompromisso quando estivermos a planear a sub divisão da rede, a fim de evitar ter de recalculartodo o subnetting de novo!.A) Cálculo da máscara de sub-redePara calcularmos uma mascara de sub-rede temos de efectuar os seguintes três passos: 1. Uma vez determinado o numero de segmentos físicos necessários na rede local, vamos converter esse valor para binário. 2. Contar o numero de bits necessário para representar o valor binário do numero de segmentos físicos determinado em 1. Por exemplo, se precisarmos de 6 sub-redes, o valor binário de 6 é 110. Assim para representar o valor 6 em binário precisamos de 3 bits. 3. Converter o numero necessário de bits para decimal mas da esquerda para a direita.Exemplo 1: numa rede de classe B, se necessitarmos de 3 bits , configure os primeiros 3 bits (osmais à esquerda) do Host ID a "1", passando a fazer parte do Network ID. Teríamos assim o valorbinário 1110 0000 que em decimal vale 224. Logo a mascara de sub-rede passaria a ser:255.255.224.0Ou seja para uma rede de classe B:N.º de sub-redes: 6 (6(10) = 110(2) => 3 bits)Valor binário: 1100 0000 (são necessários 3 bits)Mascara em binário: 1111 1111.1111 1111.1110 0000.0000 0000Convertendo para decimal: 255.255.224.0B) Cálculo do "Network ID" de cada sub-rede1. Conte o numero de bits de ordem alta usados na Network ID.Por exemplo, se for usado 2 bits da mascara de sub-rede, o valor binário será 1100 0000. Se tivermos
  • 5. usado 4 bits na mascara de sub-rede então o valor binário será 1111 0000.2. Converta para decimal o bit de menor ordem. Este será o valor do incremento que determina os valoresdos "Host ID" de cada sub-rede.Exemplo: se usarmos 2 bits o bit de menor ordem é igual a 64 computadores (2^6) (1100 0000).3. Para determinarmos o numero máximo de sub-redes, devemos converter para decimal o numero debits, mas agora o de ordem mais baixa, e subtrair 1.Exemplo: para 2 bits teríamos 0000 0011 = 3 - 1 = 2 sub-redes.Outra maneira de calcular o numero máximo de sub-redes, seria sabermos o numero de bits necessários eaplicar a seguinte formula: Nº máximo de sub-redes = 2^( n.º de bits necessários) - 2Exemplo: 2 -2 = 4 - 2 = 2 sub-redes. 24. Começando por zero, incremente o valor calculado no passo 2. para cada combinação de bits atéatingirmos o valor de 256.Exemplo: Com a parte baixa do valor 64 o primeiro intervalo da Network ID seria de 64 até 127, e a partealta seria de 128 até 191:Sub-rede 1 => Network ID = 192.168.0.64Sub-rede 2 => Network ID = 192.168.0.128Outro exemplo, agora com 4 bits:Se usarmos 4 bits então o bit de menor ordem é 16 (1 0000)Teríamos então 0000 1111 = 15 - 1 = 14 sub-redes, ou seja:2 - 2=16 - 2 = 14 sub-redes. 4C) Cálculo dos "Host IDs" de cada sub-redeSe já tivermos definido as network IDs então já temos também definidas as "Host IDs" de cada sub-rede.O resultado de cada valor incremental indica o inicio de cada conjunto de Host IDs para cada sub-rede.Para calcular o numero máximo de computadores (hosts) de cada sub-rede, devemos:1. Calcular o numero de bits disponíveis para o "Host ID".Exemplo: para um endereço de classe B que usa 16 bits para a Network ID e 2 bits (emprestados) para a
  • 6. Subnet ID, sobra-nos 14 bits (6 + 8) para o Host ID.2. Converter o valor binário para decimal.Exemplo: para o caso de termos 14 bits para os "Host IDs", seria1111 1111 1111 = 16.383 computadores.3. Subtrair 1.Exemplo: 16.383 - 1 = 16.382 computadores.Outro processo paracalcular o numero máximo de computadores seria através do numero de bits usadospara o "Host ID", usando a seguinte formula: Nº máximo de computadores = 2^(n.º de bits usados no Host ID) - 2Exemplo: Nº máximo de computadores = 2^14 - 2 = 16.3823.1.6 Tabelas de máscaras de sub-rede Redes de classe A Nº. de computadores porN.º de sub-redes Bits necessários Mascara de sub-rede sub-rede0 - Não válido 1 Não válido Não válido2 2 255.192.0.0 4.194.3026 3 255.224.0.0 2.097.15014 4 255.240.0.0 1.048.57430 5 255.248.0.0 524.28662 6 255.252.0.0 262.142126 7 255.254.0.0 131.070254 8 255.255.0.0 65534 Redes de classe B Nº. de computadores porN.º de sub-redes Bits necessários Mascara de sub-rede sub-rede0 - Não válido 1 Não válido Não válido2 2 255.255.192.0 16.382
  • 7. 6 3 255.255.224.0 8.19014 4 255.255.240.0 4.09430 5 255.255.248.0 2.04662 6 255.255.252.0 1.022126 7 255.255.254.0 510254 8 255.255.255.0 256 Redes de classe C Nº. de computadores porN.º de sub-redes Bits necessários Mascara de sub-rede sub-rede0 - Não válido 1 Não válido Não válido2 2 255.255.255.192 626 3 255.255.255.224 3014 4 255.255.255.240 1430 5 255.255.255.248 662 6 255.255.255.252 2126 - Não válido 7 Não válido Não válido254 - Não válido 8 Não válido Não válido3.1.7 Divisão de uma rede de classe C em 6 sub-redes - Exemplo prático finalAs redes de classe C também podem ser subdivididas embora seja mais difícil fazer a sua gestão pois onumero máximo de computadores é já de si baixo (256 computadores).Vamos partir do principio que a FCCN atribui-nos o seguinte Network ID: 192.1.1.0. Queremos criar 6 sub-redes onde cada sub-rede poderá ter no máximo 30 computadores.Pegando nos 8 bits disponíveis da parte do "Host ID", vamos usar os 3 bits mais significativos paraemprestar ao Network ID, e os restantes 5 bits ficam para os Host ID. Assim vamos conseguir criar ummáximo de 6 sub-redes com 30 computadores cada. A máscara de sub-rede será a seguinte:255.255.255.224.A próxima tabela mostra as 6 sub-redes de classe C:O valor 32 (2^5 = 32, onde 5 é o bit de menor ordem da máscara) é o incremento entre cada sub-rede.
  • 8. As 6 sub-redes possíveis na rede de classe C (192.1.1.0) com uma máscara de sub-rede 255.255.255.224Sub-rede Valor binário Valor em decimal Network ID Máscara de sub-rede1 0010 0000 32 192.1.1.32 255.255.255.2242 0100 0000 64 192.1.1.64 255.255.255.2243 0110 0000 96 192.1.1.96 255.255.255.2244 1000 0000 128 192.1.1.128 255.255.255.2245 1010 0000 160 192.1.1.160 255.255.255.2246 1100 0000 192 192.1.1.192 255.255.255.224 Análise individual dos 256 valores referentes ao último Byte do endereço IP Valor do último Valido? Razão Byte 0 - 31 Não Não faz parte de qualquer sub-rede 32 Não Endereço da sub-rede 1Sub-rede 1 33-62 Sim Computadores da sub-rede 1 63 Não Endereço de broadcast da sub-rede 1 64 Não Endereço da sub-rede 2Sub-rede 2 65-94 Sim Computadores da sub-rede 2 95 Não Endereço de broadcast da sub-rede 2 96 Não Endereço da sub-rede 3Sub-rede 3 97-126 Sim Computadores da sub-rede 3 127 Não Endereço de broadcast da sub-rede 3 128 Não Endereço da sub-rede 4Sub-rede 4 129-158 Sim Computadores da sub-rede 4 159 Não Endereço de broadcast da sub-rede 4 160 Não Endereço da sub-rede 5Sub-rede 5 161-190 Sim Computadores da sub-rede 5 191 Não Endereço de broadcast da sub-rede 5 192 Não Endereço da sub-rede 6Sub-rede 6 193-222 Sim Computadores da sub-rede 6 223 Não Endereço de broadcast da sub-rede 6
  • 9. 224 Não Máscara de sub-rede Valores inválidos pois estão acima da máscara de225-255 Não sub-redeConclusão: Usando por exemplo a sub-rede 192.1.1.160 (sub-rede 5), podemos verificar o seguinte:Endereço da sub-rede 5: 192.1.1.160Endereços IP válidos: 192.1.1.161 até 192.1.1.190Nº máximo de computadores: 30Endereço de broadcast: 192.1.1.191Máscara de sub-rede: 255.255.255.224 (igual para as 6 sub-redes)Valor do Incremento (entre cada sub-rede): 32 (2^5, onde 5 é o bit de menor ordem que foi emprestado àNetwork ID (224 = 1110 000) O bit de menor ordem é o 5º a contar da direita para a esquerda)Nº máximo de sub-redes: 2^3 - 2 = 8 - 2 = 6 sub-redes (onde 3 é o nº de bits emprestados à Network ID)3.1.8 Algumas questões que devemos fazer a fim de garantir que uma dada mascara desub-rede foi bem cálculada:1) Qual a classe de endereços IP indicada pelo seu primeiro Byte?2) Qual a mascara de sub-rede por defeito para essa classe?3) Há bits emprestados do "Host ID", para a criação da máscara de sub-rede personalizada?4) Baseando-se na parte personalizada da máscara de sub-rede, quantos bits da parte do Host ID foramemprestados?
  • 10. 3.3.2 SUPERNETTING e CLASSLESS-INTERDOMAIN ROUTING (CIDR)O conceito de super-redes é exatamente o contrário do conceito de subredes: em vez deespecificar uma máscara de subrede que divida um espaço de endereço definido por uma classede IPs, a máscara é utilizada de tal forma a expandir este espaço de endereços. Tomemos umendereço de classe C qualquer: especificando uma máscara de subrede de 20 bits(255.255.240.0), estaremos dando mais espaço de endereço que normalmente a classe C suporta.Aliás, foi justamente para isso que o conceito de super-redes foi criado: combinar várias redesclasse C em um bloco para que os roteadores a tratem como uma única grande rede, diminuindoassim o tamanho das tabelas de roteamento.A notação CIDR também é utilizada para reduzir a quantidade de rotas necessárias em umatabela de roteamento: ela é composta de um número IP mais uma barra seguida de um númerorepresentando o número de bits definidos como 1 na máscara de subrede. Ex: 200.236.60.87/16(no caso, a máscara de subrede seria 255.255.0.0 ou 11111111.11111111.00000000.00000000).Uma rota só é adicionada à tabela de roteamento (200.236.0.0/16, representando todos osendereços no intervalo de 200.236.0.1 à 200.236.255.254).SupernettingAs Classes A e B estão quase esgotadas.Endereços da Classe C ainda estão disponíveis.E se a companhia precisar de uma rede maior do que 254 hosts?! Dê diversos blocos de endereços da classe C e trate-os como uma consecutivos de e trate-oscomo uma supernet.(Supernetting apenas é aplicada para endereços da classe C)
  • 11. Suponha que temos 2m blocos consecutivosEndereço da classe C:Default mask: 255.255.255.0Supernet mask: 255.255.(28-m-1)*2m.0 = 255.255.252.0
  • 12. Regras: • O número de blocos deve ser potência de 2. • Os blocos devem ser contínuos no espaço de endereços (não deve haver intervalo entre os blocos). • O terceiro byte do primeiro endereço na supernet deve ser divisível(sem resto) pelo número de blocos. o (Por outras palavras, o terceiro byte deve ter m zeros à esquerda(2m é o número de blocos);