O que é uma máscara de sub-rede?

Em uma rede, cada host e roteador tem um endereço IP exclusivo que codifica seu número de rede e o número do host. Esse endereço IP serve como uma identificação na rede para encaminhar os pacotes de dados ao computador certo na rede. Os endereços IP têm 32 bits de comprimento e estão presentes na fonte

Em uma rede, cada host e roteador tem um endereço IP exclusivo que codifica seu número de rede e o número do host. Esse endereço IP serve como uma identificação na rede para encaminhar os pacotes de dados ao computador certo na rede.

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

O primeiro, o segundo, o terceiro ou todos os três bytes representam um endereço de sub-rede e os demais 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 usa valores numéricos e o IPV6 usa valores hexadecimais.

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

Há diferentes técnicas de transmissão para diferentes receptores, como comunicação Unicast, Multicast, Broadcast e Anycast.

• A comunicação unicast é uma comunicação um para um. É uma comunicação única e direta entre dois dispositivos em uma rota estabelecida.

• O multicast tem mais de um receptor e somente os membros do multicast recebem o tráfego multicast. Os pacotes vão para um grupo de computadores na mesma rede física ou em uma rede diferente, e o pacote vai para cada membro da rede multicast.

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

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

Na comunicação anycast, o tráfego vai para pelo menos um membro do grupo ou o mais próximo ou o mais facilmente acessível.

O endereço IP é um endereço de 32 bits escrito em notação decimal com pontos. O endereço de 32 bits é 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 que um único endereço de classe A, B ou C se referia a uma rede, e não a um conjunto de LANs. Os provedores de rede introduziram as sub-redes para lidar com esse problema.

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

O endereço de classe B pode fornecer até 64.000 endereços apenas. A sub-rede fornece endereços IP à medida que a rede cresce, dividindo-a em várias partes para uso interno. No entanto, ela funcionará como uma única rede para o mundo externo.

Cada rede tem seu roteador conectado ao roteador principal e, quando um pacote chega ao roteador principal, ele o encaminha para a respectiva sub-rede. A questão é: como o roteador encontrará 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. Essa ideia funcionaria, mas requer uma tabela grande no roteador principal e manutenção manual à medida que os hosts 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 também são escritas em notação decimal com pontos, com a adição de uma barra seguida pelo número de bits na parte da 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, portanto, para alocar uma nova sub-rede não é necessário entrar em contato com a ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) ou alterar qualquer banco de dados externo.

Por exemplo, a primeira sub-rede pode usar 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 a seguir, observe que as sub-redes são contadas de quatro em 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 host. Ela tem um número de sub-rede de 6 bits à esquerda e um número de host de 10 bits à direita.

Como funciona uma sub-rede?

É importante entender como um roteador processa os pacotes IP para compreender o funcionamento de uma sub-rede. Cada roteador tem uma tabela que lista um certo número de endereços IP (rede,0) que informam como chegar às redes distantes. O segundo endereço IP, (this-network, host), informa como chegar aos hosts locais.

Há uma interface de rede a ser usada para alcançar o destino associado a cada tabela. Quando um pacote IP chega, o endereço de destino é pesquisado na tabela de roteamento. Se o pacote for para uma rede distante, ele será encaminhado para o próximo roteador na interface fornecida na tabela. Se for um host local na mesma LAN, o pacote será enviado diretamente ao destino.

O roteador encaminha o pacote para um roteador padrão com informações adicionais e tabelas extensas se não conseguir encontrar o endereço de destino. Esse algoritmo significa que o roteador deve incluir informações sobre as redes vizinhas e seus computadores em sua sub-rede. Ele não precisa se preocupar com todos os pares de rede e host na rede, o que reduz o tamanho da tabela de roteamento.

As sub-redes nas tabelas de roteamento têm entradas do tipo (this-network, subnet, 0) e (this-network, this-subnet, host). Um roteador em uma sub-rede sabe como chegar aos hosts em sua própria sub-rede.

O roteador não precisa saber os detalhes sobre os hosts em 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 hosts de outra sub-rede. 

O roteador principal precisa 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 host.

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

O roteador procura esse endereço nas tabelas de roteamento para descobrir qual linha de saída deve ser usada para chegar a esse roteador. A sub-rede reduz o espaço na tabela do roteador ao criar uma hierarquia de três níveis composta por rede, sub-rede e host.

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 host. A configuração dos bits de rede com todos os 1s e a configuração dos bits de host com todos os 0s cria a máscara de sub-rede. Em uma rede, o roteador reserva dois endereços de host para uma finalidade especial. O roteador atribui todos os endereços 0 a um endereço de rede e todos os 255 a um endereço de broadcast, mas nunca a um host.

A aplicação de uma máscara de sub-rede a um endereço IP separa o endereço de rede do endereço de host. Os 1's representam os bits de rede na máscara e os 0's representam os bits de host. A execução de uma operação AND lógica 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 fornece o primeiro endereço no bloco quando é feito um AND bit a bit com um endereço no bloco. Quando há sub-redes, um endereço usa 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

Ele pertence ao endereço de classe C, portanto a máscara é 255.255.255.000.

O formato decimal com pontos é 11111111.11111111.11111111 .00000000.

Portanto, 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 zeros restantes na máscara de sub-rede) são o endereço do host. Isso lhe dá o seguinte:

11011000.00000011.10000000. 00000000- Endereço de rede (216.003.218.0)

00000000.00000000.00000000.00001100 - Endereço do host (000.000.000.12)

Considerações finais

A Internet está crescendo exponencialmente e é imperativo entender como os endereços IP funcionam e por que as redes usam a sub-rede. A sub-rede divide uma rede grande em uma rede menor para evitar congestionamentos, gerenciar o tráfego e melhorar o gerenciamento da rede. 

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