Breve introdução ao conceito de endereços de rede e máscaras de sub-rede

Os hoje universalmente conhecidos endereço IP e máscara de sub-rede, são atualmente os recursos mais importantes de qualquer dispositivo que acesse uma rede de comunicação na informática. Embora não sejam inicialmente fáceis de entender em sua totalidade, especialmente se não possuir um conhecimento mais técnico na área. Mesmo assim, com uma pequena ajuda, qualquer interessado consegue compreender o básico sobre endereços IP e máscaras de sub-rede, atribuições e o que os torna tão essenciais.

░▒▓█ Apresentando o endereço IP ou de rede e, como funciona █▓▒░

Começando numa exemplificação sobre o significado dos endereços IP, aplicamos uma analogia simples utilizando a vida real:

Pense nos serviços de entregas de qualquer tipo, para a encomenda chegar é preciso informar um conjunto de informações como endereço completo, número da residência, cep entre alguns, caso contrário a entrega não poderá ser efetuada.

Agora, imagine o endereço IP como a posição do computador ou outro dispositivo participante numa rede, será o identificador exclusivo deste aparelho nesta rede, necessário para estabelecer a comunicação, enviando e recebendo os dados para os demais computadores ou outros dispositivos localizados nela ou conectados à internet.

Atualmente temos dois importantes padrões para a configuração destes protocolos: IP versão 4 (IPv4) e IP versão 6 (IPv6).

Outra condição deles é poder serem dinâmicos ou estáticos (fixo). Enquanto o endereço IP estático precisa ser configurado manualmente nas propriedades do adaptador de rede, o endereço IP dinâmico é automaticamente atribuído pelo serviço DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – Protocolo de Configuração Dinâmica do Hospedeiro), executado em servidores dedicados existentes na rede ou, em equipamentos dedicados como os roteadores.

Por padrão os endereçamentos dinâmicos são os mais utilizados, sejam redes pequenas, médias ou de grande porte, reduzindo possíveis problemas como conflitos de IP ao serem configurados erroneamente. Os IP´s estáticos tendem a um gerenciamento mais difícil pois é preciso a configuração manual e individual de todos os aparelhos que estarão nesse padrão.

░▒▓█ Entendendo o Internet Protocol Versão 4 (IPv4) █▓▒░

O cálculo utilizado para configurar um endereço IPv4 utiliza endereçamento em 32 bits, limitando o número de combinações (conjunto de IP´s) em 2^32 (4.294.967.296) possíveis endereços únicos. De maneira que possam ser entendidos a todos os dispositivos, esses endereços IPv4 são representados por quatro blocos de três números decimais separados por pontos, cada um deles variando entre o intervalo 0 a 255. Como exemplo mais aplicado principalmente em roteadores domésticos temos a endereço IPv4 192.168.0.1.

Os endereços IPv4 estão divididos em três categorias chamadas Classes. Observando a tabela abaixo, percebe-se como principal diferença entre elas, o número de bits definidos para identificação da rede e do host. Não somente, a classe pertencida por um endereço IPv4 pode ser reconhecida conforme a distribuição dos bits iniciais do primeiro número inteiro, do primeiro ponto separador. Exemplificado pela imagem acima onde o endereço IP pertence à Classe C por conta do Bit Principal do octeto 192 (11000000) ser 11, conforme tabela abaixo.

Não apenas isso, para uso mais específico existem outros endereços. Visualizando na tabela mais abaixo temos o IPv4 para endereçamento multicast como classe D. O recurso multicast é referente à comunicação em grupo numa rede de computadores (e outros aparelhos que usam o mesmo padrão), quando essas informações são distribuídas simultaneamente a um grupo de computadores. No exemplo em que o endereçamento multicast é utilizado pelas redes de televisão pela Internet e nas videoconferências em multiponto. Apenas grupo de endereçamento IPv4 classe E não poder utilizado na prática, por estar definido para condições experimentais.

Após anos de crescimento escalar pelo mundo, principalmente na internet, a quantidade de grupos possíveis para endereços IPv4 está chegando ao limite. Razão que motivou o desenvolvimento e em gradativa implementação o IP Versão 6 IPv6, possibilitando a definição de quantidades imensas para grupos de endereçamento neste novo protocolo.

░▒▓█ Entendendo o Internet Protocol Versão 6 (IPv6) █▓▒░

O Protocolo Internet Versão 6 ou IPv6 foi criado em 1995 para substituir os endereços IPv4 . O IP versão 6 (IPv6) é um padrão ainda pouco implementado, mesmo assim com o esgotamento do IPv4 sua adoção é questão de tempo. Nos endereços IPv6, a composição dos grupos ocorre por oito dígitos separados por dois pontos. Este padrão difere do IPv4 pela configuração dos endereços utilizarem caracteres de a até f, assim o endereço IPv6 pode ter a seguinte combinação: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Ao ser comparado com o total possível pelo IPv4, esse novo protocolo é capaz de gerenciar 2^128 endereços. O resultado exato da quantidade possível é um número enorme, compreendendo 39 caracteres, padrão desenvolvido para atender a demanda mundial por endereços IP, para as próximas décadas.

Observando a imagem acima é possível notar a dificuldade no gerenciamento dos IPv6, por conta disso algumas regras permitem simplificar como estabelecer estes endereços. Quando um ou mais grupos de quatro caracteres forem “0000”, eles poderão ser omitidos sendo substituídos por duas duplas de dois-pontos (::), também poderão ser omitidos os zeros do início de um grupo. Por fim, diferente do endereço IPv4, os endereços IPv6 não possuem qualquer tipo de divisão por classes.

░▒▓█ Entendendo a máscara de sub-rede █▓▒░

A máscara de sub-rede representa a divisão de uma rede IP e desta maneria, também nomeada de sub-rede. Para outra exemplificação, considere como o código de área para o seu número de telefone. A sub-rede é utilizada em grandes redes de maneira que possam ser divididas em dois ou mais segmentos, facilitando seu gerenciamento. Em pequenas redes sejam comerciais ou residenciais, praticamente todos os equipamentos anexados à ela costumam estar na mesma sub-rede, fazendo com que todos os equipamentos e dispositivos existentes na mesma sub-rede tenham a mesma máscara de sub-rede.

Elevando o nível técnico, pode afirmar quanto a uma máscara de sub-rede ser um número de 32 bits que oculta um endereço IP, separando-o entre um endereço IP de rede e um endereço de host. Define-se a máscara de sub-rede configurando todos os bits de rede em “1” e para os hosts em “0”. É possível representar a máscara de sub-rede de duas maneiras: 1.Notação decimal comum assim como um IP; 2.Utilizando uma notação CIDR. Ele composto pelo primeiro endereço de uma rede, seguido pelo caracter “/” e finalizado pelo tamanho do bit do prefixo. Considerando como exemplo do endereço IP como 192.168.1.0 e sua máscara de sub-rede 255.255.255.0, pode ser simplificada utilizando apenas endereço IP, seguido da barra e finalizada com o comprimento do prefixo, sendo o número de bits “1” na forma binaria para a máscara de sub-rede: 192.168.1.0/24

A máscara de sub-rede é utilizada quando necessária a divisão da rede em partes menores chamadas de sub-redes. Relembrando sobre o um endereço IP ser dividido em duas partes, uma para identificação de rede e outra para identificação de host. Ao definir uma máscara de sub-rede, esta rede principal será dividida em uma ou mais redes menores. Tarefa realização por uma condição conhecida por AND, bit a bit, entre o endereço IP e a respectiva (sub) máscara de rede. De maneira simplificada, uma parte dos bits do número do host será utilizado para a nova sub-rede.

░▒▓█ Entendendo o serviço DNS, Gateway e WINS █▓▒░

Mesmo abordando de maneira simplificada, foi inevitável apresentar um contexto que possa demandar algumas buscas na internet que melhorem a compreensão. Na intenção de amenizar esse aprofundamento técnico, é apresentado a seguir uma versão mais amigável do significado dessas configurações complementares. Acreditando ser importante seu conhecimento de maneira que permita entender melhor como funciona o endereçamento IP, são assuntos importantes por estarem diretamente relacionados na comunicação entre computadores e qualquer outro dispositivo de rede:

• «Gateway» – Geralmente um equipamento como um roteador alocado no início da rede, atuando como um ponto de acesso entre esta e outra rede e/ou a Internet. Exemplificando pelo provedor de serviços de internet, possuindo de um a vários servidores gateway utilizados pelo computador para ter acesso à internet. No ambiente corporativo eles são configurados para permitir a comunicação entre as diferentes redes e sub-redes existentes na empresa.
• «Servidor DNS» – Abreviação de Domain Name Service (Sistema de Nomes de Domínio) é o responsável pela tradução/interpretação dos nomes de rede disponíveis na internet correspondentes ao seu endereço IP de rede, por exemplo ao digitar www.google.com.br fará a tradução em ambiente de rede para o endereço IP 172.217.28.131 podendo também utilizar o inverso, quando este serviço não está configurado corretamente ou fica indisponível, só é possível acessar os endereços de internet conhecendo o endereçamento IP e mesmo assim apresentará instabilidades.
• «Servidor WINS» – Abreviação de Windows Internet Name Service (Serviço de Nomes de Internet do Windows), representa um tipo desatualizado e praticamente obsoleto de sistema de nomes utilizado apenas em computadores mais antigos que executavam alguma versão compatível do sistema operacional Windows, entre eles o Windows 98 e Windows 2000. Inicialmente utilizado para interpretar os endereços IP para nomes de computadores dinamicamente, assim que os servidores DNS adquiriram confiabilidade por apresentarem também melhor desempenho, tornaram-se praticamente padrão em qualquer rede em informática.

░▒▓█ Conclusão █▓▒░

O objetivo do texto foi apresentar o mais simples possível os conceitos sobre endereços IP e máscaras de sub-rede, embora durante o contexto tenha ocorrido um breve aprofundamento técnico, nada nele impede de executar algumas pesquisas pela internet que permitam complementar o que foi abordado.

Também foi superficialmente descrito outros serviços complementares e necessários ao ambiente de rede que permita uma utilização adequada e confiável, o interesse foi despertar a curiosidade em conhecer como funciona atualmente o serviço de internet que permite interligar as mais distantes partes do planeta e com isso conectar as mais variadas propriedades de maneira segura e dinâmica.