Endereço IPv4
Endereço IPv4 e suas Classes
O IPv4 (Internet Protocol version 4) é a quarta versão dos protocolos de internet, sendo o primeiro a ser amplamente adotado e ainda hoje o mais utilizado para identificar dispositivos em uma rede. Um endereço IPv4 é composto por 32 bits e normalmente é expresso em notação decimal pontuada, dividido em quatro octetos (conjuntos de 8 bits), variando de 0 a 255, separados por pontos. Por exemplo, 192.168.1.1.
Classes de Endereços IPv4
Os endereços IPv4 são divididos em cinco classes principais (A, B, C, D e E), baseados nos primeiros quatro bits do endereço. Essa divisão foi criada para suportar redes de diferentes tamanhos, desde redes muito grandes a redes menores.
Classe A: Os endereços de Classe A têm o primeiro bit definido como 0. Isso deixa 7 bits para o número da rede e 24 bits para endereços de host, suportando 126 redes (1-126 no primeiro octeto) e aproximadamente 16,7 milhões de hosts por rede. São usados por redes muito grandes, como as de grandes corporações.
Classe B: Os endereços de Classe B têm os dois primeiros bits definidos como 10. Isso fornece 14 bits para o número da rede e 16 bits para endereços de host, permitindo 16.384 redes (128-191 no primeiro octeto) e 65.534 hosts por rede. São adequados para redes de médias a grandes empresas.
Classe C: Os endereços de Classe C têm os três primeiros bits definidos como 110. Isso aloca 21 bits para o número da rede e 8 bits para endereços de host, possibilitando 2.097.152 redes (192-223 no primeiro octeto) e 254 hosts por rede. São ideais para redes pequenas.
Classe D: Os endereços de Classe D são definidos pelos quatro primeiros bits sendo 1110. Eles são reservados para multicast e não são usados para endereçamento de hosts. O intervalo vai de 224.0.0.0 a 239.255.255.255.
Classe E: Os endereços de Classe E têm seus primeiros quatro bits definidos como 1111 e são reservados para uso futuro ou pesquisa. Eles vão de 240.0.0.0 a 255.255.255.254 e não são destinados ao uso geral na internet.
Importância e Limitações
O sistema de classes de endereços IPv4 foi uma tentativa inicial de organizar o espaço de endereçamento IP para diferentes necessidades de rede. No entanto, devido ao crescimento exponencial da internet e ao número limitado de endereços IPv4 disponíveis (aproximadamente 4,3 bilhões), esse sistema mostrou-se ineficiente, levando à adoção de técnicas como CIDR (Classless Inter-Domain Routing) para uma alocação de endereços mais flexível e eficiente, além do desenvolvimento do IPv6, que possui um espaço de endereçamento muito maior.
O IPv6 foi criado para superar as limitações do IPv4, incluindo o esgotamento do espaço de endereçamento. Ele usa endereços de 128 bits, oferecendo um espaço praticamente ilimitado para endereços IP, além de outras melhorias em termos de segurança e eficiência de roteamento.
Redes Públicas e Redes Privadas
As redes de computadores podem ser classificadas em públicas ou privadas, dependendo do acesso e da utilização de seus endereços IP. Essa classificação é crucial para o gerenciamento e a organização da Internet, garantindo a comunicação eficaz entre dispositivos em redes globais e locais.
Redes Públicas:
Redes públicas utilizam endereços IP que são únicos em toda a internet, garantindo que cada dispositivo conectado seja identificável de forma exclusiva. Esses endereços são alocados por organizações internacionais, como a Internet Assigned Numbers Authority (IANA) e suas afiliadas regionais, garantindo que não haja duplicatas e que os dispositivos possam se comunicar globalmente sem conflitos de endereçamento.
Range de Endereços IPv4 Públicos
Os endereços IPv4 públicos abrangem praticamente todo o espaço de endereçamento IPv4, exceto pelos blocos designados para uso privado e alguns reservados para propósitos específicos, como pesquisa ou multicast. Portanto, os ranges públicos são todos aqueles não listados como privados ou reservados.
Redes Privadas:
Redes privadas utilizam endereços IP que não são roteados na internet pública, sendo usados internamente dentro de redes domésticas, corporativas ou entre organizações. Esses endereços permitem a comunicação entre dispositivos na mesma rede privada, mas não podem ser usados diretamente para comunicação na internet. Para acessar a internet, dispositivos em redes privadas geralmente passam por um gateway ou roteador que realiza a tradução de endereços de rede (NAT), permitindo que múltiplos dispositivos compartilhem um único endereço IP público.
Range de Endereços IPv4 Privados
A IANA reservou blocos de endereços IPv4 específicos para uso em redes privadas. Esses blocos não são roteados na internet pública, evitando conflitos de endereçamento. Os principais blocos reservados para redes privadas são:
Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0/8) – Este bloco permite a maior rede privada, com aproximadamente 16 milhões de endereços disponíveis, ideal para grandes organizações.
Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0/12) – Este range oferece 1.048.576 endereços IP, adequado para redes de médio porte.
Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0/16) – Com 65.536 endereços disponíveis, é comumente usado para redes domésticas ou pequenas empresas.
Além desses, o endereço 127.0.0.1 é reservado para o loopback, usado por um dispositivo para se referir a si mesmo, e não é utilizado em redes, seja pública ou privada.
Importância e Distinção
A distinção entre redes públicas e privadas é fundamental para a segurança da rede, gerenciamento de endereços e a eficiência da comunicação na Internet. Enquanto os endereços públicos garantem a comunicação global, os endereços privados facilitam a gestão interna de redes sem esgotar o limitado espaço de endereçamento IPv4. A utilização de NAT e firewalls em conjunção com endereços privados também aumenta a segurança de redes internas, protegendo-as de acessos não autorizados da internet pública.
CIDR
CIDR, que significa Classless Inter-Domain Routing (Roteamento Inter-Domínios Sem Classes), é uma metodologia de alocação de endereços IP e roteamento de informações na Internet introduzida para melhorar a eficiência e flexibilidade do sistema de endereçamento IP. Antes do CIDR, o sistema de endereçamento IP era baseado em classes (A, B, C), o que muitas vezes resultava em alocação ineficiente de endereços IP, com muitos deles sendo desperdiçados. O CIDR foi introduzido no início dos anos 90 como uma solução para esses problemas, bem como para retardar a exaustão do espaço de endereçamento IPv4.
Como Funciona o CIDR
O CIDR elimina o antigo sistema de classes de endereços IP, permitindo que blocos de endereços sejam alocados para redes de vários tamanhos de forma mais eficiente. Ele utiliza uma notação simplificada, conhecida como notação de prefixo de rede, onde o endereço IP é seguido por uma barra e o número de bits consecutivos no endereço que representam o prefixo da rede. Por exemplo, a notação CIDR 192.168.0.0/24 indica que os primeiros 24 bits do endereço IP são usados para identificar a rede única, deixando os últimos 8 bits disponíveis para endereços de host dentro dessa rede.
Vantagens do CIDR
Alocação Eficiente de Endereços IP: O CIDR permite a alocação de blocos de endereços IP de tamanho variável, o que ajuda a reduzir o desperdício de endereços IP e acomodar mais redes dentro do espaço de endereçamento IPv4 disponível.
Flexibilidade: Com o CIDR, as organizações podem receber blocos de endereços IP que se ajustam melhor ao tamanho de sua rede, em vez de estarem limitadas aos blocos predeterminados pelas classes A, B ou C.
Exemplo Prático
Suponha que uma organização necessite de 500 endereços IP. No antigo sistema baseado em classes, ela teria que receber um bloco da Classe B, que oferece até 65.536 endereços, muito mais do que o necessário, resultando em um grande desperdício. Com o CIDR, a organização pode receber um bloco como 192.168.0.0/23, que oferece exatamente 512 endereços IP (2^9), satisfazendo a necessidade da organização sem desperdício significativo.
Sub-redes
A subdivisão de redes em sub-redes, ou subnetting, é uma prática essencial para a organização e gerenciamento eficiente de redes IP, permitindo que uma faixa de endereços IP seja dividida em múltiplas redes menores. Isso facilita a administração, melhora a segurança e otimiza o uso do espaço de endereçamento disponível. Vamos explorar como o subnetting é aplicado às classes A, B e C de redes privadas, conforme definido pelos endereços IPv4 reservados.
Classe A (10.0.0.0/8)
O range de endereços da Classe A para redes privadas vai de 10.0.0.0 a 10.255.255.255, abrangendo aproximadamente 16 milhões de endereços IP (10.0.0.0 até 10.255.255.255). Esse bloco é ideal para grandes organizações com múltiplas redes internas devido à sua vasta quantidade de endereços disponíveis.
Exemplo de sub-rede na Classe A
Suponha que uma organização precise criar 256 sub-redes dentro do bloco 10.0.0.0/8. Para isso, poderia subdividir o bloco original utilizando uma máscara de sub-rede /16 (255.255.0.0), resultando em sub-redes com range de 10.0.0.0/16 a 10.0.255.0/16, onde cada sub-rede teria 65.536 endereços IP disponíveis.
Classe B (172.16.0.0/16)
Os endereços da Classe B para redes privadas variam de 172.16.0.0 a 172.31.255.255, totalizando 1.048.576 endereços IP. Este bloco é adequado para organizações de médio porte.
Exemplo de sub-rede na Classe B
Considerando a necessidade de criar 512 sub-redes dentro do bloco 172.16.0.0/16, uma organização poderia empregar uma máscara de sub-rede /19 (255.255.224.0). Isso resultaria em sub-redes variando de 172.16.0.0/19 a 172.16.224.0/19, com cada sub-rede oferecendo 8.192 endereços IP.
Classe C (192.168.0.0/24)
O bloco da Classe C vai de 192.168.0.0 a 192.168.255.255, fornecendo 65.536 endereços IP, ideal para redes domésticas ou de pequenas empresas.
Exemplo de sub-rede na Classe C
Para criar 256 sub-redes dentro do bloco 192.168.0.0/16, uma organização poderia usar uma máscara de sub-rede /24 (255.255.255.0). Isso dividiria o bloco em sub-redes de 192.168.0.0/24 a 192.168.255.0/24, com cada sub-rede contendo 256 endereços IP.