Um guia completo para entender o uso de sub-redes de IP

O uso de sub-redes é o processo de dividir uma rede maior em segmentos menores e gerenciáveis. No uso de sub-redes de IP, todos os segmentos são isolados, dificultando o acesso de invasores a toda a rede, aumentando assim a segurança. O uso de sub-redes de IP também reduz o tráfego de broadcast e o congestionamento na rede, melhorando o desempenho da rede. Portanto, gerenciar uma rede menor é mais eficiente, pois é mais fácil se concentrar em segmentos menores do que em toda a rede. Além da segurança e eficiência aprimoradas, há vários motivos pelos quais o uso de sub-redes de IP é eficaz para as redes. Nesta página, exploraremos o que é o uso de sub-redes de IP, os conceitos básicos do uso, diversas técnicas de uso, como calcular uma sub-rede e melhores práticas.

Entendendo o básico: O que é um IP?

Saber o que é um endereço IP e suas diferentes classes nos ajudará a entender facilmente as sub-redes e seu uso.

O endereço IP é um identificador exclusivo atribuído a cada dispositivo que se conecta à internet. A comunicação pela internet usa o Protocolo de Internet (IP), em que os dados são transmitidos do dispositivo de origem para o dispositivo de destino usando o endereço IP de cada dispositivo como referência.

Há dois tipos de endereços IP - IPv4 e IPv6.

IPv4 (protocolo de internet de versão 4):

O IPv4 usa um formato de 32 bits, em que cada bit pode ser 0 ou 1, resultando em aproximadamente 4,3 bilhões de combinações possíveis (2^32). Ele é representado por quatro octetos separados por pontos (por exemplo, 192.168.1.1). Cada octeto pode representar um valor entre 0 e 256. A razão por trás disso é que cada octeto tem 8 bits de comprimento, portanto, cada octeto pode ter 2^8 valores diferentes, ou seja, entre 0 e 256.

Por exemplo, o endereço IP 192.168.1.1 é representado em binário como 11000000.10101000.00000001.00000001.

Uma compreensão básica do sistema numérico decimal e binário é essencial para entender os endereços IP com mais precisão.

No sistema numérico decimal, cada número representa um valor de 0 a 9 com base 10, ou seja, cada dígito em um número decimal tem um valor de posição como unidade 1's, dezena 10's, centena 100's e assim por diante.

Por exemplo: 129 é calculado como

1x100 + 2x10 + 1x9 = 129

No entanto, no sistema numérico binário, cada número é representado por 0 ou 1, com base 2, ou seja, cada dígito no sistema binário tem um valor de posição como 1's, 2's, 4's e assim por diante.

Vamos considerar o mesmo exemplo, 129. Em binário, 129 é 10000001.

1x128 + 0x64 + 0x32 + 0x16 + 0x8 + 0x4 + 0x2 + 1x1 = 129

Os IPs são convertidos de binários para decimais a fim de facilitar a leitura humana. Agora, vamos entender o IPv6.

IPv6 (protocolo de internet de versão 6):

O IPv6 usa o formato de 128 bits, resultando em cerca de 340 undecilhões de combinações possíveis. Realisticamente, cada pessoa na Terra pode possuir até 4 x 10^28 endereços IP, e ainda assim não ficaríamos sem IPs. Um endereço IPv6 é representado em formato hexadecimal, uma combinação de números e letras, e é separado por colunas (por exemplo: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)

Ao contrário dos endereços IPv4, o IPv6 usa uma combinação de letras e números; é melhor de ler em seu formato hexadecimal original do que convertido de qualquer outro sistema numérico.

Agora que entendemos as diferentes versões de IPs, aqui está um trecho de diferentes classes de IPs e sua finalidade.

Como o IPv4 é amplamente usado e possui classes de endereço distintas, ao contrário do IPv6, que não usa classes, é importante entender as várias classes de endereço IP no IPv4.

Para acomodar diferentes tamanhos e tipos de rede, há várias classes de IPs. Os endereços IP são divididos em 2 partes: o prefixo da rede e o identificador de host. A parte da rede ajuda a identificar a rede específica e o identificador de host ajuda a identificar dispositivos específicos dentro da rede.

Diferentes classes de IPv4

Class A:

• Faixa: 0.0.0.0 a 127.255.255.255
• Exemplo: 10.0.0.1
• Parte da rede no exemplo: 10
• Parte do host no exemplo: 0.0.1
• Finalidade: Uso em grandes redes.

Class B:

• Faixa: 128.0.0.0 a 191.255.255.255
• ExExemploample: 172.16.5.10
• Parte da rede no exemplo: 172.16
• Parte do host no exemplo: 5.10
• Finalidade: Uso em redes de médio porte.

Class C:

• Range: 192.0.0.0 to 223.255.255.255
• Example: 192.168.1.25
• Parte da rede no exemplo: 192.168.1
• Parte do host no exemplo: 25
• Finalidade: Uso em pequenas redes.

Class D:

• Range: 224.0.0.0 to 239.255.255.255
• Example: 224.0.0.1
• Parte da rede no exemplo: 224.0.0
• Parte do host no exemplo: Eles são usados para grupos multicast e não para hosts individuais. Portanto, a parte do host não é aplicável.
• Finalidade: Uso em grupos multicast

Class E:

• Range: 240.0.0.0 to 255.255.255.255
• Example: 240.0.0.1
• Parte da rede no exemplo: 240.0.0
• Parte do host no exemplo: Eles são usados para fins experimentais e não para dispositivos. Portanto, a parte do host não é aplicável.
• Finalidade: Uso para fins experimentais

Vamos entender o uso de sub-redes de IP em detalhes.

Conceitos básicos: Uso de sub-redes 101

O que é o uso de sub-redes?

Como observado anteriormente, o uso de sub-redes é o processo de segmentar uma rede maior em redes menores. A rede IP única e grande é dividida em várias sub-redes usando uma máscara de sub-rede em que um endereço IP é separado em sua entidade de rede e entidade de identificador de host.

O que é uma máscara de sub-rede e como ela divide um IP em seus componentes de rede e host?

Máscara de sub-rede:

Uma máscara de sub-rede é estruturada de forma muito semelhante a um endereço IP, mas é usada apenas dentro de uma rede, para fins internos. Em uma máscara de sub-rede, cada octeto representa uma parte da máscara. As máscaras de sub-rede são usadas para mascarar os IPs para determinar qual parte do IP denota a rede e qual parte denota a parte de host.

Basicamente, uma máscara de sub-rede ajuda os usuários a determinar a qual sub-rede um endereço IP pertence.

Vamos entender como as máscaras de sub-rede são calculadas.

O primeiro passo é entender as necessidades da sua rede. Primeiro, determine como o uso de sub-redes deve ocorrer na sua rede, ou seja, se você deseja menos IPs por sub-rede com muitas sub-redes ou muitos IPs por sub-rede com poucas sub-redes. Sim, você precisa ler isso novamente para entender melhor.

Depois de ter clareza sobre isso, comece a calcular a sub-rede imediatamente.

Regra básica:

• A fórmula para calcular o número de hosts é 2^h - 2, em que h é o número de 0s na parte de host, quando a máscara de sub-rede é convertida em binário.
• A fórmula para calcular o número de sub-redes é 2^s, em que s é o número de 1s adicionado à parte de host, quando a máscara de sub-rede é convertida em binário.
• Adicionar 1s à máscara de sub-rede resulta em menos hosts por rede, mas aumenta o número de sub-redes de rede.
• Por outro lado, a remoção de 1s da máscara de sub-rede permite mais hosts por rede, mas reduz o número de sub-redes da rede.

Se você está se perguntando o motivo, aqui está a explicação.

255.255.0.0 convertido em binário é 11111111.11111111.00000000.00000000

Na Classe B, 11111111.111111111 é a parte de rede e 00000000.00000000 é a parte de host. Introduzir 1s na parte de host (00000000.00000000) reduz a capacidade de criar mais hosts. Portanto, adicionar 1s aumenta o número de sub-redes, mas reduz o número de hosts dentro da sub-rede.

Por outro lado, remover 1s da sub-rede, ou seja, parte de rede (11111111.111111111), reduz a capacidade de criar mais sub-redes. Assim, remover 1s aumenta o número de hosts, mas reduz o número de sub-redes dentro da rede.

Nota: Os IPs e a máscara de sub-rede que levaremos em consideração serão da Classe B. A máscara de sub-rede mais comumente usada na Classe B é 255.255.0.0. Vamos considerar a mesma. Conforme observado anteriormente, a Classe B varia de 128.0.0.0 a 191.255.255.255.

Calculando a máscara de sub-rede com base no número necessário de hosts e sub-redes

Caso 1:

• Máscara de sub-rede: 255.255.0.0 (padrão)
• Conversão para binário: 11111111.11111111.00000000.00000000
• Número de hosts: 2^16 - 2 = 65,534
• Número de sub-redes: 2^0 = 1 (nenhum 1s é introduzido na parte de host)

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter apenas uma sub-rede, acomodando 65.534 hosts. Esse é o número máximo de hosts que uma sub-rede pode ter na classe B.

Caso 2:

• Máscara de sub-rede: 255.255.128.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.10000000.00000000
• Número de hosts: 2^15 - 2 = 32,766
• Número de sub-redes: 2^1 = 2

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 2 sub-redes, cada uma acomodando 32.766 hosts.

Caso 3:

• Máscara de sub-rede: 255.255.192.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11000000.00000000
• Número de hosts: 2^14 - 2 = 16,382
• Número de sub-redes: 2^2 = 4

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 4 sub-redes, cada uma acomodando 16.382 hosts.

Caso 4:

• Máscara de sub-rede: 255.255.224.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11100000.00000000
• Número de hosts: 2^13 - 2 = 8,190
• Número de sub-redes: 2^3 = 8

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 8 sub-redes, cada uma acomodando 8.190 hosts.

Caso 5:

• Máscara de sub-rede: 255.255.240.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11110000.00000000
• Número de hosts: 2^12 - 2 = 4,094
• Número de sub-redes: 2^4 = 16

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 16 sub-redes, cada uma acomodando 4.094 hosts.

Caso 6:

• Máscara de sub-rede: 255.255.248.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11111000.00000000
• Número de hosts: 2^11 - 2 = 2,046
• Número de sub-redes: 2^5 = 32

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 32 sub-redes, cada uma acomodando 2.046 hosts.

Caso 7:

• Máscara de sub-rede: 255.255.252.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11111100.00000000
• Número de hosts: 2^10 - 2 = 1,022
• Número de sub-redes: 2^6 = 64

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 64 sub-redes, cada uma acomodando 1.022 hosts.

Caso 8:

• Máscara de sub-rede: 255.255.254.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11111110.00000000
• Número de hosts: 2^9 - 2 = 510
• Número de sub-redes: 2^7 = 128

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 128 sub-redes, cada uma acomodando 510 hosts.

Caso 9:

• Máscara de sub-rede: 255.255.255.0
• Conversão para binário: 11111111.11111111.11111111.00000000
• Número de hosts: 2^8 - 2 = 254
• Número de sub-redes: 2^8 = 256

Com essa máscara de sub-rede, você pode ter 256 sub-redes, cada uma acomodando 254 hosts.

Isso evidencia que reduzir 1s na parte de rede (pode ser realizado observando a conversão de binário do caso 9 para o caso 1) aumentará o número de hosts dentro de uma sub-rede.