3. apostila - sub-redes

REDES DE COMPUTADORES Sub-redes

Fundamentos: A mscara de sub-rede pode ser usada para dividir uma rede existente em "sub-redes". Isso pode ser feito para: 1) reduzir o tamanho dos domnios de broadcast (criar redes menores com menos trfego); 2) para permitir que LANs em lugares geogrficos diferentes se comuniquem ou 3) para separar uma LAN de outra por razes de segurana. Os roteadores separam as subredes e um roteador determina quando um pacote pode ir de uma sub-rede a outra. Cada roteador por onde um pacote passa considerado um "salto". As mscaras de subrede ajudam as estaes de trabalho, os servidores e os roteadores em uma rede IP a determinar se o host de destino do pacote que eles desejam enviar est na sua prpria rede ou em outra. Faremos uma reviso da mscara de sub-rede padro e depois nos concentraremos nas mscaras de sub-rede personalizadas, que usaro mais bits que a mscara de sub-rede padro, "tomando emprestados" esses bits da parte do host do endereo IP. Isso gera um endereo com trs partes: 1) o endereo de rede original atribudo, 2) o endereo de sub-rede formado pelos bits "emprestados" e 3) o endereo de host formado pelos bits restantes aps ter sido tomado bits emprestados para as sub-redes.

Conceitos bsicos do endereo IP. Os endereos IP de rede so atribudos pelo Internet Network Information Center (InterNIC). Se sua organizao tiver um endereo de rede IP de classe "A", o primeiro octeto (8 bits) ser atribudo pelo InterNIC e ela poder usar os 24 bits restantes para definir at 16.777.214 hosts na rede. So muitos hosts! No possvel colocar todos esses hosts em uma rede fsica sem separ-los com roteadores e sub-redes. Uma estao de trabalho pode estar em uma rede ou sub-rede e um servidor pode estar em outra rede ou sub-rede. Quando a estao de trabalho precisar recuperar um arquivo no servidor, precisar usar sua mscara de sub-rede para determinar a rede ou sub-rede onde o servidor est. A finalidade de uma mscara de sub-rede ajudar os hosts e os roteadores a determinar o local da rede onde um host de destino possa ser encontrado. Consulte a seguinte tabela para fazer uma reviso das classes de endereo IP, mscaras de sub-rede padro e o nmero de redes e hosts que podem ser criados com todas as classes de endereo de rede. Cls Intervalo Bits de ID de decimal ordem rede/host do 1 superior (N = Rede, octeto do 1 H = Host) octeto 1 - 126* 0 N.H.H.H 128 - 191 10 N.N.H.H 192 - 223 110 N.N.N.H Mscara de sub-rede padro 255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0 Nmero de redes Hosts por rede (endereos que possam ser usados) 16.777.214 (2 24 - 2) 65.534 (2 16 - 2) 254 (2 8 - 2)

A B C

126 (27 - 2) 16.382 (214 - 2) 2.097.150 (221 - 2)

O processo de AND. Os hosts e os roteadores usam o processo de AND para determinar se um host de destino est na mesma rede ou no. O processo de AND feito todas as vezes que um host deseja enviar um pacote para outro host em uma rede IP. Se voc desejar se conectar a um servidor, dever conhecer seu endereo IP ou poder inserir apenas o nome do host (por exemplo, www.uol.com.br) e um Domain Name Server (DNS) converter o nome do host em um endereo IP. Primeiro, o host de origem comparar (AND) seu prprio endereo IP com sua prpria mscara de sub-rede. O resultado do AND visa identificar a rede onde o host de1


origem reside. Ele comparar, ento, o endereo IP de destino com sua prpria mscara de sub-rede. O resultado do 2 AND ser a rede onde o host de destino estar. Se o endereo de rede de origem e o endereo de rede de destino forem os mesmos, eles podero se comunicar diretamente. Se os resultados forem diferentes eles estaro em redes ou subredes diferentes e precisaro se comunicar atravs de roteadores ou no podero se comunicar de forma alguma. O AND depende da mscara de sub-rede. Um mscara de sub-rede padro para uma rede de classe C 255.255.255.0 ou 11111111.111111111.111111111.00000000. Ela comparada com o endereo IP de origem a cada bit. O primeiro bit do endereo IP comparado com o primeiro bit da mscara de sub-rede e o segundo bit com o segundo, etc. Se os dois bits forem 1s, ento o resultado do AND um UM. Se os dois bits forem um zero e um um ou dois zeros ento, o resultado do AND ser um ZERO. Basicamente, isso significa que uma combinao de dois 1s igual a um UM, as demais so sempre iguais a zero. O resultado do processo de AND o nmero de rede ou de sub-rede onde o endereo de origem ou destino est.

Duas redes de classe C usando a mscara de sub-rede padro. Este exemplo mostrar como uma mscara de sub-rede padro de classe C pode ser usada para determinar em que rede o host est. Uma mscara de sub-rede padro no divide um endereo em sub-redes. Se a mscara de sub-rede padro for usada, a rede no ser dividida em sub-redes. O Host X (origem) na rede 200.1.1.0 tem um endereo IP 200.1.1.5 e quer enviar um pacote ao Host Z (destino) na rede 200.1.2.0 e tem um endereo IP 200.1.2.8. Todos os hosts em todas as redes esto conectados a hubs ou switches e depois a um roteador. Lembre-se de que em um endereo de rede de classe C, o ARIN determina os trs primeiros octetos (24 bits) como endereo de rede, portanto essas so duas redes de classe C diferentes. Resta um octeto (8 bits) para os hosts, de forma que cada rede de classe C pode ter at 254 hosts (2^8 = 256 - 2 = 254).

O processo de AND ajudar o pacote a sair do host 200.1.1.5 na rede 200.1.1.0 para o host 200.1.2.8 na rede 200.1.2.0 usando as seguintes etapas. a. O Host X compara seu prprio endereo IP com sua prpria mscara de sub-rede usando o processo de AND. Endereo IP do Host X 200.1.1.5 Mscara de sub-rede 255.255.255.0 Resultado do AND (200.1.1.0) 11001000.00000001.00000001.00000101 11111111.11111111.11111111.00000000 11001000.00000001.00000001.00000000

OBSERVAO: O resultado da etapa 3a do processo de AND o endereo de rede do Host X, que 200.1.1.0.2


b. O prximo Host X compara o endereo IP do destino do Host Z com sua prpria mscara de sub-rede usando o processo de AND. Endereo IP do Host Z 200.1.2.8 Mscara de sub-rede 255.255.255.0 Resultado do AND (200.1.2.0) 11001000.00000001.00000010.00001000 11111111.11111111.11111111.00000000 11001000.00000001.00000010.00000000

OBSERVAO: O resultado da etapa 3b do processo de AND o endereo de rede do Host Z, que 200.1.2.0. O Host X compara os resultados de AND das etapas A e B, e eles so diferentes. O Host X percebe que o Host Z no est na sua Local Area Network (LAN) e dever enviar o pacote para o "gateway padro" que o endereo IP da interface do roteador 200.1.1.1 na rede 200.1.1.0. O roteador repetir o processo de AND para determinar para que interface de roteador enviar o pacote.

Uma rede de classe C usando uma mscara de sub-rede personalizada. Este exemplo usa um nico endereo de rede de classe C (200.1.1.0) e mostrar como uma mscara de sub-rede de classe C personalizada pode ser usada para determinar em que sub-rede um host est e para rotear os pacotes de uma sub-rede para outra. Lembre-se de que em um endereo de rede de classe C, o ARIN atribui os trs primeiros octetos (24 bits) como endereo de rede. Restam 8 bits (um octeto) para os hosts, de forma que a rede de classe C pode ter at 254 hosts (2^8 = 256 - 2 = 254). Talvez voc deseje menos de 254 hosts (estaes de trabalho e servidores), todos em uma rede e deseje criar duas sub-redes e separ-las com um roteador por razes de segurana ou para reduzir o trfego. Isso criar domnios de broadcast menores e independentes e poder melhorar o desempenho da rede e aumentar a segurana, j que essas sub-redes sero separadas por um roteador. Suponha que voc precise de pelo menos duas sub-redes e pelo menos 50 hosts por sub-rede. Como voc tem apenas um endereo de rede de classe C e somente 8 bits no quarto octeto disponveis para um total de 254 hosts possveis, voc dever criar uma mscara de sub-rede personalizada. Voc usar a mscara de sub-rede personalizada para "TOMAR EMPRESTADOS" bits da parte do host do endereo. As seguintes etapas ajudaro a realizar isso: a. A primeira etapa para dividir em sub-redes determinar quantas sub-redes so necessrias. Neste caso, voc precisar de duas sub-redes. Para saber quantos bits devem ser emprestados da parte do host do endereo da rede, adicione os valores do bit da direita para a esquerda at que o total seja igual ou maior que o nmero de sub-redes necessrias. Como precisamos de duas sub-redes, adicione o bit um e o bit dois, encontrando trs. Ele maior que o nmero de sub-redes necessrio, ento precisaremos pegar emprestados pelo menos dois bits do endereo de host comeando pela esquerda do octeto que contm o endereo de host.

Endereo de rede: 200.1.1.0 Bits do endereo de host do 4 octeto: Valores dos bits do endereo do host (a partir da direita)

1 1 128 64

1 32

1 16

1 8

1 4

1 2

1 1

(Adicione os bits comeando da direita (o 1 e o 2) at obter um nmero maior que o nmero de sub-redes necessrio) b. Quando soubermos quantos bits tomar emprestados, tomaremos esses bits da esquerda do primeiro octeto do endereo de host. Todos os bits tomados do host3


deixam alguns bits para os hosts. Mesmo se aumentarmos o nmero de sub-redes, diminuiremos o nmero de hosts por sub-rede. Como precisamos tomar 2 bits da esquerda, deveremos mostrar o novo valor na mscara de sub-rede. A mscara de sub-rede padro existente era 255.255.255.0 e a nova mscara de sub-rede "personalizada" 255.255.255.192. O 192 vem do valor dos dois primeiros bits da esquerda (128 + 64 = 192). Esses bits tornam-se 1s e so parte da mscara de subrede. Restam 6 bits para os endereos IP do host ou 2^6 = 64 hosts por sub-rede. Bits emprestados do 8 octeto para a sub-rede: Valores dos bits para sub-rede: (a partir da esquerda) 1 128 1 64 1 32 1 16 1 8 1 4 1 2 1 1

Com essas informaes, poderemos criar a tabela a seguir. Os dois primeiros bits so o valor binrio da sub-rede. Os ltimos 6 bits so os bits de host. Tomando emprestados 2 bits dos 8 bits do endereo do host, voc poder criar 4 sub-redes com 64 hosts cada. As quatro redes criadas so a rede "0", a rede "64", a rede "128" e a rede "192".

N da subrede

Sub-rede n0 Sub-rede n1 Sub-rede n2 Sub-rede n3

Valor Valor decimal binrio dos bits da emprestado sub-rede dos bits da sub-rede 00 0 01 64 10 128 11 192

Valores binrios possveis dos bits de host (intervalo) (6 bits) 000000 - 111111 000000 - 111111 000000 - 111111 000000 - 111111

Intervalo decimal de sub-rede/host

Pode ser usado?

0 - 63 64 - 127 128 - 191 192 - 254

SIM SIM SIM SIM

Observe que a primeira sub-rede sempre inicia em 0 e, nesse caso, aumenta 64 que o nmero de hosts em cada sub-rede. Uma forma de determinar o nmero de hosts em cada sub-rede ou o incio de cada sub-rede elevar os bits de host restantes ao quadrado. Como tomamos dois dos 8 bits para sub-redes e restaram seis bits, o nmero de hosts por sub-rede ser 2^6 ou 64. Outra forma de calcular a nmero de hosts por sub-rede ou o "incremento" de uma sub-rede para a prxima, subtrair o valor decimal da mscara de sub-rede (192 no quarto octeto) de 256 (nmero mximo de combinaes de 8 bits possveis), que igual a 64. Isso significa comear em 0 para a primeira rede e adicionar 64 para cada sub-rede adicional. Se tomarmos a segunda sub-rede (a rede 64) como um exemplo, o endereo IP 200.1.1.64 no poder ser usado como uma ID de host porque a "ID da rede" da sub-rede "64" (a parte do host tem apenas zeros) e o endereo IP 200.1.1.127 no poder ser usado porque o endereo de broadcast para a rede 64 (a parte do host tem apenas 1s).

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Uma rede de classe C usando uma Mscara de sub-rede personalizada.

Tarefa: Use as informaes a seguir e os exemplos anteriores para responder s questes a seguir relativas sub-rede. Explicao: Sua empresa solicitou e recebeu o endereo de classe C 197.15.22.0. Voc quer subdividir sua rede fsica em quatro sub-redes que sero interconectadas por roteadores. Voc ir precisar de pelo menos 25 hosts por sub-rede. Voc precisar usar uma mscara de sub-rede personalizada de classe C e ter um roteador entre as sub-redes para rotear um pacote de uma sub-rede para outra. Determine o nmero de bits que voc precisar tomar emprestados da parte do host do endereo da rede e depois o nmero de bits que restaram para os endereos de host. (Dica: H 8 sub-redes.) 1. Preencha a tabela abaixo e responda s questes a seguir: N da sub-rede Valor binrio emprestado dos bits da sub-rede Sub-rede n0 Sub-rede n1 Sub-rede n2 Sub-rede n3 Sub-rede n4 Sub-rede n5 Sub-rede n6 Sub-rede n7 Observaes: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Decimal dos Valores binrios Intervalo decimal bits da sub- possveis dos bits de de sub-rede/host rede e n de host (intervalo) (6 bits) sub-rede Usar?

QUESTES: Use a tabela que acabou de criar para ajudar a responder as seguintes perguntas: 1. Que octeto(s) representa(m) a parte da rede de um endereo IP de classe C?

_______________ 2. Que octeto(s) representa(m) a parte do host de um endereo IP de classe C?

_________________ 3. Qual o equivalente binrio do endereo de rede de classe C no cenrio

(197.15.22.0)? Endereo de rede decimal: __________ . __________ . __________ .5


__________ Endereo de rede binrio: __________ . __________ . __________ . __________ 4. Quantos bits de ordem superior foram tomados emprestados dos bits de host no

quarto octeto? _____ 5. Que mscara de sub-rede voc deve usar (apresente a mscara de sub-rede em

decimal e binrio)? Mscara de sub-rede decimal: __________ . __________ . __________ . __________ Mscara de sub-rede binria: __________ . __________ . __________ . __________ 6. Qual o nmero mximo de sub-redes que podem ser criadas com essa mscara

de sub-rede? _____ 7. Qual o nmero mximo de sub-redes utilizveis que podem ser criadas com

essa mscara? ____ 8. 9. Quantos bits restam no 4 octeto para as IDs do host? ______ Quantos hosts por sub-rede podem ser definidos com essa mscara de sub-rede?

_____________ 10. Qual o nmero mximo de hosts que podem ser definidos para todas as sub-

redes nesse cenrio (levando em considerao que voc no poder usar o menor e nem o maior nmero de sub-rede e tambm no poder usar a maior e a menor ID do host em cada sub-rede)? _____________________________________________ 11. 12. 197.15.22.63 um endereo IP de host vlido para esse cenrio? ____________ Por que ou por que no?

_____________________________________________________________ 13. 14. 197.15.22.160 um endereo IP de host vlido para esse cenrio? ______ Por que ou por que no?

_____________________________________________________________ 15. O Host "A" tem um endereo IP 197.15.22.126. O Host "B" tem um endereo IP

197.15.22.129. Esses hosts esto na mesma sub-rede? ______ Por que? ________________________________________________________________________

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3. apostila - sub-redes

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