Parte 3 . Classes de Endereços

Introdução

Na Parte 1 deste tutorial apresentei o protocolo TCP/IP e qual o seu papel em uma rede de computadores. Na Parte 2 apresentei os princípios básicos do sistema de numeração binário. Também mostrei como realizar cálculos simples e conversões de binário para decimal e vice-versa. Feita a apresentação das operações básicas com números binários, vimos como o TCP/IP através de cálculos binários e, com base na máscara de sub-rede (subnet mask), determina se dois computadores estão na mesma rede ou fazem parte de redes diferentes. Nesta Parte do tutorial vou falar sobre o endereçamento IP. Mostrarei que, inicialmente, foram definidas classes de endereços IP. Porém, devido a uma possível falta de endereços IP, por causa do grande crescimento da Internet, novas alternativas tiveram que ser buscadas.

Endereçamento IP – Classes de Endereços:

Nós vimos, na Parte 2, que a máscara de sub-rede é utilizada para determinar qual "parte" do endereço IP representa o número da Rede e qual parte representa o número da máquina dentro da rede. A máscara de sub-rede também foi utilizada na definição original das classes de endereço IP. Em cada classe existe um determinado número de redes possíveis e, em cada rede, um número máximo de máquinas.

Foram definidas cinco classes de endereços, identificadas pelas letras: A, B, C, D e E. Vou iniciar com uma descrição detalhada de cada Classe de Endereços e, em seguida apresento um quadro resumo.

Classe A:

Esta classe foi definida com tendo o primeiro bit (dos 32 bits que formam um número IP) do número IP como sendo igual a zero. Com isso o primeiro número IP somente poderá variar de 1 até 126 (na prática até 127, mas o 127 é um número IP reservado, conforme detalharemos mais adiante). Observe, no esquema a seguir (explicado na Parte 2) que o primeiro bit sendo 0, o valor máximo (quando todos os demais bits são iguais a 1) a que se chega é de 127:

0 1 1 1 1 1 1 1

Multiplica por: 27 26 25 24 23 22 21 20

equivale a: 128 64 32 16 8 4 2 1

Multiplicação: 0x128 1x64 1x32 1x16 1x8 1x4 1x2 1x1

Resulta em: 0 64 32 16 8 4 2 1

Somando tudo: 0+64+32+16+8+4+2+1

Resulta em: 127

O número 127 não é utilizado como rede Classe A, pois é um número especial, reservado para fazer referência ao próprio computador. O número 127.0.0.1 é um número especial, conhecido como localhost. Ou seja, sempre que um programa fizer referência a localhost ou ao número 127.0.0.1, estará fazendo referência ao computador onde o programa está sendo executado.

Por padrão, para a Classe A, foi definida a seguinte máscara de sub-rede: 255.0.0.0. Com esta máscara de subrede observe que temos 8 bits para o endereço da rede e 24 bits para o endereço da máquina dentro da rede. Com base no número de bits para a rede e para as máquinas, podemos determinar quantas redes Classe A podem existir e qual o número máximo de máquinas por rede. Para isso utilizamos a fórmula a seguir:

2n- 2

, onde "n" representa o número de bits utilizado para a rede ou para a identificação da máquina dentro da rede. Vamos aos cálculos:

Número de redes Classe A:

Número de bits para a rede: 7. Como o primeiro bit sempre é zero, este não varia. Por isso sobram 7 bits (8-1) para formar diferentes redes:

27-2 -> 128-2 -> 126 redes Classe A

Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe A:

Número de bits para identificar a máquina: 24

224-2 -> 16777216-2 -> 16.777.214 máquinas em cada rede classe A

Na Classe A temos apenas um pequeno número de redes disponíveis, porém um grande número de máquinas em cada rede. Já podemos concluir que este número de máquinas, na prática, jamais será necessários para uma única rede. Com isso observe que, com este esquema de endereçamento, teríamos poucas redes Classe A (apenas 126) e com um número muito grande de máquinas em cada rede. Isso causaria desperdício de endereços, pois se o endereço de uma rede Classe A fosse disponibilizado para um empresa, esta utilizaria apenas uma pequena parcela dos endereços disponíveis e todos os demais endereços ficariam sem uso. Para resolver esta questão é que passou-se a utilizar a divisão em sub-redes, assunto este que será visto na Parte 5 destes tutorial.

Classe B:

Esta classe foi definida com tendo os dois primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1 e 0. Com isso o primeiro número do endereço IP somente poderá variar de 128 até 191. Como o segundo bit é sempre 0, o valor do segundo bit que é 64 nunca é somado para o primeiro número IP, com isso o valor máximo fica em: 255-64, que é o 191. Observe, no esquema a seguir, que o primeiro bit sendo 1 e o segundo sendo 0, o valor máximo (quando todos os demais bits são iguais a 1) a que se chega é de 191:

1 0 1 1 1 1 1 1

Multiplica por: 27 26 25 24 23 22 21 20

equivale a: 128 64 32 16 8 4 2 1

Multiplicação: 1x128 0x64 1x32 1x16 1x8 1x4 1x2 1x1

Resulta em: 128 0 32 16 8 4 2 1

Somando tudo: 128+0+32+16+8+4+2+1

Resulta em: 191

Por padrão, para a Classe B, foi definida a seguinte máscara de sub-rede: 255.255.0.0. Com esta máscara de sub-rede observe que temos 16 bits para o endereço da rede e 16 bits para o endereço da máquina dentro da rede. Com base no número de bits para a rede e para as máquinas, podemos determinar quantas redes Classe B podem existir e qual o número máximo de máquinas por rede. Para isso utilizamos a fórmula a seguir:

2n- 2

, onde "n" representa o número de bits utilizado para a rede ou para a identificação da máquina dentro da rede. Vamos aos cálculos:

Número de redes Classe B:

Número de bits para a rede: 14. Como o primeiro e o segundo bit são sempre 10, fixos, não variam, sobram 14 bits (16-2) para formar diferentes redes:

214-2 -> 16384-2 -> 16.382 redes Classe B

Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe B:

Número de bits para identificar a máquina: 16.

216-2 -> 65536-2 -> 65.534 máquinas em cada rede classe B

Na Classe B temos um número razoável de redes Classe B, com um bom número de máquinas em cada rede. O número máximo de máquinas, por rede Classe B já está mais próximo da realidade para as redes de algumas grandes empresas tais como Microsoft, IBM, HP, GM, etc. Mesmo assim, para muitas empresas menores, a utilização de um endereço Classe B, representa um grande desperdício de números IP. Conforme veremos na Parte 5 deste tutorial é possível usar um número diferentes de bits para a máscara de sub-rede, ao invés dos 16 bits definidos por padrão para a Classe B (o que também é possível com Classe A e Classe C). Com isso posso dividir uma rede classe B em várias sub-redes menores, com um número menor de máquinas em cada sub-rede. Mas isso é assunto para a Parte 5 deste tutorial.

Classe C:

Esta classe foi definida com tendo os três primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1, 1 e 0. Com isso o primeiro número do endereço IP somente poderá variar de 192 até 223. Como o terceiro bit é sempre 0, o valor do terceiro bit, que é 32, nunca é somado para o primeiro número IP. Com isso o valor máximo fica em: 255-32, que é 223. Observe, no esquema a seguir, que o primeiro bit sendo 1, o segundo bit sendo 1 e o terceiro bit sendo 0, o valor máximo (quando todos os demais bits são iguais a 1) a que se chega é de 223:

1 1 0 1 1 1 1 1

Multiplica por: 27 26 25 24 23 22 21 20

equivale a: 128 64 32 16 8 4 2 1

Multiplicação: 1x128 1x64 0x32 1x16 1x8 1x4 1x2 1x1

Resulta em: 128 64 0 16 8 4 2 1

Somando tudo: 128+64+0+16+8+4+2+1

Resulta em: 223

Por padrão, para a Classe C, foi definida a seguinte máscara de sub-rede: 255.255.255.0. Com esta máscara de sub-rede observe que temos 24 bits para o endereço da rede e apenas 8 bits para o endereço da máquina dentro da rede. Com base no número de bits para a rede e para as máquinas, podemos determinar quantas redes Classe C podem existir e qual o número máximo de máquinas por rede. Para isso utilizamos a fórmula a seguir:

2n- 2

, onde "n" representa o número de bits utilizado para a rede ou para a identificação da máquina dentro da rede. Vamos aos cálculos:

Número de redes Classe C:

Número de bits para a rede: 21. Como o primeiro, o segundo e o terceiro bit são sempre 110, ou seja:fixos, não variam, sobram 21 bits (24-3) para formar diferentes redes:

221-2 -> 2097152-2 -> 2.097.150 redes Classe C

Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe C:

Número de bits para identificar a máquina: 8

28-2 -> 256-2 -> 254 máquinas em cada rede classe C

Observe que na Classe C temos um grande número de redes disponíveis, com, no máximo, 254 máquinas em cada rede. É o ideal para empresas de pequeno porte. Mesmo com a Classe C, existe um grande desperdício de endereços. Imagine uma pequena empresa com apenas 20 máquinas em rede. Usando um endereço Classe C, estariam sendo desperdiçados 234 endereços. Conforme já descrito anteriormente, esta questão do desperdício de endereços IP pode ser resolvida através da utilização de sub-redes.

Classe D:

Esta classe foi definida com tendo os quatro primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1, 1, 1 e 0. A classe D é uma classe especial, reservada para os chamados endereços de Multicast. Falaremos sobre Muliticast, Unicast e Broadcast em uma das próximas partes deste tutorial.

Classe E:

Esta classe foi definida com tendo os quatro primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1, 1, 1 e 1. A classe E é uma classe especial e está reservada para uso futuro.

Quadro resumo das Classes de Endereço IP: A seguir apresento uma tabela com as principais características de cada Classe de Endereços IP:

Classe Primeiros bits Núm. de redes Número de hosts Máscara padrão

A 0 126 16.777.214 255.0.0.0

B 10 16.382 65.534 255.255.0.0

C 110 2.097.150 254 255.255.255.0

D 1110 Utilizado para tráfego Multicast

E 1111 Reservado para uso futuro

Endereços Especiais:

Existem alguns endereços IP especiais, reservados para funções específicas e que não podem ser utilizados como endereços de uma máquina da rede. A seguir descrevo estes endereços.

Endereços da rede 127.0.0.0: São utilizados como um aliás (apelido), para fazer referência a própria máquina. Normalmente é utilizado o endereço 127.0.0.1, o qual é associado ao nome localhost. Esta associação é feita através do arquivo hosts. No Windows 95/98/Me o arquivo hosts está na pasta onde o Windows foi instalado e no Windows 2000/XP, o arquivo hosts está no seguinte caminho: system32/drivers/etc, sendo que este caminho fica dentro da pasta onde o Windows foi instalado.

Endereço com todos os bits destinados à identificação da máquina, iguais a 0: Um endereço com zeros em todos os bits de identificação da máquina, representa o endereço da rede. Por exemplo, vamos supor que você tenha uma rede Classe C. A máquina a seguir é uma máquina desta rede: 200.220.150.3. Neste caso o endereço da rede é: 200.220.150.0, ou seja, zero na parte destinada a identificação da máquina. Sendo uma rede classe C, a máscara de sub-rede é 255.255.255.0.

Endereço com todos os bits destinados à identificação da máquina, iguais a 1: Um endereço com valor 1 em todos os bits de identificação da máquina, representa o endereço de broadcast. Por exemplo, vamos supor que você tenha uma rede Classe C. A máquina a seguir é uma máquina desta rede: 200.220.150.3. Neste caso o endereço de broadcast desta rede é o seguinte: 200.220.150.255, ou seja, todos os bits da parte destinada à identificação da máquina, iguais a 1. Sendo uma rede classe C, a máscara de sub-rede é 255.255.255.0. Ao enviar uma mensagem para o endereço do broadcast, a mensagem é endereçada para todos as máquinas da rede. Falaremos mais sobre Broadcast, Unicast e Multiast, nas próximas partes deste tutorial.

Conclusão

Nesta terceira parte do tutorial de TCP/IP, apresentei uma introdução ao conceito de Endereçamento IP e às classes de endereçamento padrão. Na Parte 4 falarei sobre a maneira como é feito o roteamento IP entre redes diferentes, através do uso de roteadores.

Não esqueça de consultar os endereços a seguir para aprofundar os estudos de TCP/IP:

http://www.juliobattisti.com.br/tcpip.asp

http://www.guiadohardware.info/tutoriais/enderecamento_ip/index.asp

http://www.guiadohardware.info/curso/redes_guia_completo/22.asp

http://www.guiadohardware.info/curso/redes_guia_completo/23.asp

http://www.guiadohardware.info/curso/redes_guia_completo/28.asp

http://www.aprendaemcasa.com.br/tcpip1.htm

http://www.aprendaemcasa.com.br/tcpip2.htm (até o tcpip43.htm)

http://www.vanquish.com.br/site/020608

http://unsekurity.virtualave.net/texto1/texto_tcpip_basico.txt

http://unsekurity.virtualave.net/texto1/tcpipI.txt

http://www.rota67.hpg.ig.com.br/tutorial/protocolos/amfhp_tcpip_av001.htm