Subnetting IPv4

Conceitos gerais de Subnetting


O Subnetting IPv4 serve para a partir de um bloco de ip's (que poderão representar uma rede grande), cortar/dividir esse bloco em blocos de ip's mais pequenos (redes mais pequenas).

O endereçamento IP foi desenhado de forma que cada organização pudesse ter um bloco com ip's contíguos. Desta forma as organizações podem gerir esse bloco de ip's da forma que bem entenderem, dividindo por exemplo em blocos mais pequenos.

Ao fazer a divisão em redes mais pequenas, podemos identificar cada bloco  de forma inequívoca através do seu subnet ID ou network ID. de uma forma lógica que faça sentido para a organização, e de forma que esta possa implementar uma política de roteamento de tráfego IP entre blocos, usando os  subnet ID ou network ID. 

Um endereço IP é apenas um número que tem 32 bits, podemos equiparar um endereço IP a uma morada, é a morada do host.
Este endereço IP está dividido em 4 grupos ou 4 octetos. Cada octeto tem 8 bits, 4 grupos de 8 bits dão os 32 bits totais.

Por exemplo o endereço IP 192.168.10.192 tem o equivalente em binário 11000000.10101000.00001010.11000000

Os métodos de subnetting foram feitos para tratarmos de 8 bits de cada vez (1 octeto) o que facilita a leitura no número pois só tem 8 bits, sendo que em notação decimal poderá variar entre 0 e 255.

Cada endereço IP está dividido em duas partes:

  1. A parte que representa a rede (primeira a ser lida da esquerda para a direita)
  2. A parte do host (o que sobra do lado direito)

Quando olhamos para um endereço IP em notação decimal, torna-se confuso entender onde acaba a parte da rede e começa a parte do host, mas quando olhamos para o endereço IP em notação binária, a fronteira entre a rede e o host está algures nesse número de 32 bits, podendo por exemplo a parte da rede terminar no bit 24 e do 25 ao 32 estar a parte do host (neste caso teríamos um endereço que faz parte de uma rede com 24 bits vulgarmente conhecida por ter uma máscara 255.255.255.0)

Portanto, a parte da rede pode ter X bits, sendo que para os hosts sobram 32-X 
Num IP com notação decimal não conseguimos ter uma visão clara de onde começa/acaba uma rede, por este motivo, em notação decimal usamos aquilo que se chama "máscara de rede" que aponta para a fronteira. 
Então uma máscara de rede 255.255.255.0 em binário é presentada por 1111111.1111111.1111111.00000000 vemos claramente que se trata de uma rede com 24 bits (os 24 "1s" à direita representam a quantidade de bits que representam a rede e os 8 bits a "0" que sobram à esquerda representam a parte dos hosts)

A estudar endereçamento IP, não nos podemos abstrair dos 4 parâmetros associados a um endereço IP:
  1. Subnet ID
  2. Início dos IP's utilizáveis
  3. Fim dos IP's utilizáveis
  4. Endereço IP de broadcast
Vejamos o exemplo da rede 192.168.1.0 com máscara 255.255.255.0
  1. Subnet ID: 192.168.1.0
  2. Primeiro IP utilizável: 192.168.1.1
  3. Último IP utilizável: 192.168.1.254
  4. Endereço IP de broadcast: 192.168.1.255
Com esta configuração de rede, poderia acomodar 254 hosts (computadores, impressoras, routers, servidores, etc), cada ativo de rede iria ter um IP que varia entre 192.168.1.1 e 192.168.1.254, a variação seria no quarto octeto.

Um ativo de rede, por exemplo com o endereço IP 192.168.1.200 e máscara 255.255.255.0 tem capacidade para determinar a resposta a estas simples perguntas:
  • Como enviar um broadcast na minha rede IP
  • O destino de um pacote IP faz parte da minha rede ? ou necessito de usar o default gateway ?
  • O meu endereço IP é válido ?

Como realizar o Subnetting ?

O processo de subnetting passa por 4 fases:
  1. Determinar o tamanho do bloco base (aquele que serve de ponto de partida e que vai ser dividido em blocos mais pequenos).
  2. Determinar os 4 parâmetros que representam o bloco base.
  3. Determinar o tamanho dos blocos que resultam da divisão do bloco base.
  4. Mapear a posição no bloco base onde vamos efectuar cada corte.
  5. Determinar os 4 parâmetros de cada bloco "filho".

Vamos supor que queremos dividir o bloco 192.168.1.0/24 em 8 blocos mais pequenos

  1. Determinar o tamanho do bloco base. Olhando para o endereço notamos que tem uma máscara com /24 bits (255.255.255.0). Portanto 24 bits dos 32 estão reservados para a parte da rede. Sobram 2^8 possíveis IP's para hosts o que dá 256. A estes 256 temos que retirar 2 (o da subnet id e de broadcast) sobrando 254 ip's para hosts.
  2. Determinar os 4 parâmetros que representam o bloco base 
    1. Subnet ID: 192.168.1.0
    2. Primeiro IP utilizável: 192.168.1.1
    3. Último IP utilizável: 192.168.1.254
    4. Endereço IP de broadcast: 192.168.1.255
  3. Determinar o tamanho dos novos blocos.  Como necessitamos cortar em 8 subnets, então dos 8 bits do último octeto, vamos necessitar de 3 bits para a parte da rede pois 2^3=8 subnets. sendo assim sobram 5 bits para hosts, então 2^5 =32 endereços ip em cada bloco para utilizar com os hosts. 
  4. Como os blocos terão 32 ip's cada um, já conseguimos determinar os 8 endereços ip para cada subnet id, 
    1. 192.168.1.0 
    2. 192.168.1.32
    3. 192.168.1.64
    4. 192.168.1.96
    5. 192.168.1.128
    6. 192.168.1.160
    7. 192.168.1.192
    8. 192.168.1.224
  5. Podemos então determinar para cada bloco, os 4 parâmetros, sendo que por exemplo para o bloco 3 teríamos a seguinte informação
    • Subnet id : 192.168.1.64
    • Primeiro IP utilizável: 192.168.1.65
    • Último IP utilizável: 192.168.1.94
    • Endereço IP de broadcast: 192.168.1.95

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