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Leia as partes anteriores desse curso antes de prosseguir

Olá pessoa!!! Chegamos ao fim da camada 3! E estamos fechando com chave de outro. Vamos ver aqui sub-rede e sumarização de rotas. Esses são 2 assuntos que costumam gerar muita dor de cabeça!

Camada 3 - Camada de Rede (Parte 4)

Sub-redes

Como dito anteriormente, o uso de sub-redes é um método usado para gerenciar endereços IP dividindo classes inteiras de endereços de redes em pedaços menores. Este método impediu, temporariamente, o esgotamento completo dos endereços IP. Com as sub-redes, a rede não fica limitada às máscaras de rede padrão de classes A, B ou C, e há maior flexibilidade no projeto da rede.


Para que usar subredes

Essa estória de dividir classes inteiras de endereços em pedaços menores eu já tenho feito aqui! Fiz sem avisar pra testar se alguém ia se tocar e falar que eu errei e também pra começar acostumar a todos com o conceito de sub-redes. Mas porque fazer isso?? Tem uma série de fatores, mas principalmente é feito para economizar endereços IPs. Você pode montar uma rede simples sem utilizar sub-redes, mas para redes grandes ou extremamente grandes, a divisão em sub-redes é necessária.


Como fazer suredes

Dividir uma rede em sub-redes significa usar a máscara de sub-rede para dividir a rede em segmentos menores, ou sub-redes, mais eficientes e mais fáceis de gerenciar. Gerando assim números maiores de redes pequenas. Como fazer isso?? Por exemplo, o IP 10.0.0.0/8. Se você for utilizar essa rede em uma rede local, voce vai ter "infinitos" endereços de hosts mas somente um endereço de rede! Se você precisar de uma rede voltada para servidores (serverfarm) você vai ter que usar outra rede, o que esse endereçamento não contempla! Então a solução é o uso de sub redes.

Antes de "reduzir" a rede 10.0.0.0/8, vamos analisar. Esse endereço provê uma rede (10.0.0.0) e inúmeros hosts (de 10.0.0.1 a 10.255.255.254). Como não precisamos de todos esses hosts vamos reduzir da seguinte forma: 10.0.0.0/16. Pronto, simples assim! Só mudei a máscara! Dessa forma tenho 255 redes! Quer que eu prove?! Vamos colocar o IP sobre a máscara:

Vamos converter pra binário:

Pra quem perdeu sobre numeração binária: Curso de Redes: Numeração Binária

Pra quem não o calcular do número de rede e host: Curso de Redes: Camada de Rede - Parte 1

Podemos ver que os 2 primeiros octetos se referem a rede e os dois últimos ao host. Dessa forma temos as seguintes características: Um endereçamento que provê 256 redes (de 10.0.0.0 até 10.255.0.0) e 65534 hosts por rede (de 10.0.0.1 a 10.0.255.254 ou de 10.1.0.1 até 10.1.255.255).

Muitos devem estar se perguntando: "porque não posso variar o primeiro octeto??" Porque a ideia é criar redes dentro da rede, e qual é a nossa rede?? 10.0.0.0/8. A máscara de 8 bits fixa o primeiro octeto. Fácil ne?? Se você parar pra pensar, eu simplesmente pego emprestado alguns bits do endereço de host original e uso para endereçar a rede. Vamos analisar o IP 10.12.0.20

Assim podemos ver a porção de rede original (verde) a porção de rede pega emprestada (vermelha), da antiga parte de host, e a parte de host restante (preta).


Um exemplo prático

Agora vamos complicar um pouco! Vamos supor que o chefe quer implementar algumas redes para servidores: "Precisamos montar 4 redes para servidores! Cada rede tem que suportar até 10 servidores. Infelizmente só temos disponível para isso a rede 192.168.1.0/24.".

E agora?! Como implementar 4 redes utilizando a rede 192.168.1.0/24?? Com sub-redes! Vamos pensar em numeração binária. Quantos bits livre temos?? 8 bits, que é o octeto 4. Vamos utilizar esses 8 bits pra criar as redes.

Nossa rede tem que suportar até 10 servidores, considerando o gateway desses servidores, teremos que ter 11 endereços de Hosts nessa rede. Assim como em toda a computação, redes funciona sempre em potências de 2. Dessa forma não vamos conseguir prover exatamente 11 endereços de hosts. Qual o próximo multiplo de 2 mais próximo de 11?? Vamos lá:

Ok!! A próxima potência de 2 é 16. Mas como sabemos, as redes tem 2 endereços reservados, os endereços de rede - com a porção do host preenchida com zeros - e o endereço de broadcast - com a porção de hosts preenchido com um. Dessa forma temos apenas 14 (16 - 2) endereços de hosts úteis.

Vamos pra segunda parte! Quantos bits são necessários para escrever 14? vamos converter: 14 em decimal = 1100 em binário. Utilizamos 4 bits. Como vimos, temos 8 bits "livres". Como precisamos de 4 para os hosts, nos sobram 4 para a rede (8 - 4 = 4). Então vamos ver na tabela!

Isso mesmo! Vamos pegar só uma parte do último octeto! Da mesma forma temos a parte fixa (verde), que nosso chefe mandou utilizar, a parte que pegamos emprestada (vermelho) e a parte de host (preto).

Agora começa a parte complicada. Qual a máscara dessa "nova rede"?? 255.255.255.240 (/28). Então vamos ver todas as possíveis subredes que teremos utilizando a máscara /28. Como já vimos anteriormente, os uns da máscara define a porção de rede. Variando os bits da porção de rede do endereço IP (bits em vermelho) temos as possíveis redes. Então vamos começar:

Sim, por mais estranho que isso possa parecer, isso são endereços de rede! Tem uma "manha" pra calcular essas coisas. É só pegar a primeira rede (não zero), nesse caso a 192.168.1.16 e ir incrementando com o último número (16). Então teremos 16+16=32 (192.168.1.32), 32+16=48 (192.168.1.48), 48+16=64 (192.168.1.64) e etc...

Agora vamos sortear um endereço de rede e calcular os endereços de hosts. Hum... Vamos pegar a rede 192.168.1.80/28.

Vale relembrar que o primeiro endereço de host (com todos os bits da porção de hosts como zero) é o endereço de rede (192.168.1.80) e o último endereço (com todos os bits da porção de hosts como uns) é o endereço de broadcast (192.168.1.95). Você pode ver que o endereço de broadcast é exatamente o endereço da próxima sub-rede (192.168.1.96) subtraído de um. Essa "manha" é útil para quando você precisa saber rápidamente o endereço de broadcast de uma rede. Observe também que o endereço de rede sempre é par e o endereço de broadcast sempre é impar. No caso do cálculo dos endereços de hosts é mais simples pois só precisamos incrementar com o número 1.

Pronto, missão cumprida! Temos agora 16 redes e cada uma com apenas 14 hosts. Atende a solicitação do chefe e garantimos nosso emprego!


Outras vantagens de subredes

As sub-redes são muito úteis também para reduzir o desperdício de redes. Em uma rede grande é normal ter links não populados entre roteadores. Ex:

http://under-linux.org/albums/imagen...marizacao1.png

Se não utilizarmos subredes designaríamos uma rede de 254 hosts para conectar 2 roteadores, o que é um desperdício extremo pois precisamos de apenas 2 endereços de hosts. Ai entra a subrede. Se utilizarmos um IP com máscara /30 ou 255.255.255.252 teremos uma rede de apenas 2 hosts. Vamos ver um exemplo prático. Vamos pegar o IP 172.16.32.0/30. Vamos observar conforme feito anteriormente:



Se variarmos o campo de host (em preto) teremos os seguintes valores possíveis:



Podemos ver que o endereços de rede é 172.16.32.0, o de broadcast é o 172.16.32.3 e os únicos IPs de hosts válidos é o 172.16.32.1 e o 172.16.32.2. Se dispormos de todo o bloco 172.16.32.0/24 podemos ter 64 redes. Por exemplo a rede 172.16.32.4, com os hosts 172.16.32.5 e 172.16.32.6 e broadcast com 172.16.32.7. Vamos rever a topologia anterior utilizando subredes /30:

http://under-linux.org/albums/imagem...marizacao3.png

Como podemos ver temos uma economia enorme de endereços IPs. Isso é muito útil também para redes wireless, cone temos muitos rádios ligados ponto-a-ponto, ou até mesmo em redes ponto-a-multiponto que não tendem a crescer, desde que utilizamos uma máscara mais aberta, /28 por exemplo.


Sumarização de rotas

A sumarização de rotas é a "abreviação" de rotas. Ela serve para manter uma tabela de roteamento mais limpa. Tomando a imagem do exemplo anterior, podemos ver que cada roteador terá pelo menos 6 rotas (incluindo as redes diretamente conectadas).

Quanto mais a rede cresce mais complexa será a tabela de roteamento. Se utilizarmos a sumazação de rotas podemos ter tabelas mais consistentes e simples:

http://under-linux.org/albums/imagen...marizacao2.png

Mas como fazemos essa sumarização? Nos temos que projetar a rede de forma a obte-la, como a imagem acima. Para configurar a sumarização temos que pegar a tabela de roteamento de um roteador e analisar as rotas. Por exemplo, o R1. Sua tabela de roteamento seria a seguinte:

Vamos "agrupar" as rede 192.168.0.0/30, 192.168.0.4/30 e 192.168.64/26. Esse agrupamento só pode ser feito quando ambos possuem o mesmo gateway. Vamos converter para binário:

Até onde esses 3 endereços IPs são iguais? Exatamente, todos os bits em verde (25 primeiros bits) são comuns aos 3 endereços IPs, logo podemos sumarizar essas 3 redes em uma única rede: 192.168.0.0/25. Magicamente 3 rotas viram uma!

Fazemos o mesmo com os IPs 192.168.0.128, 192.168.0.132 e 192.168.0.192:




Podemos ver que novamente os 25 primeiro bits são iguais. logo podemos resumir essas tres redes em uma: 192.168.0.128/25.

Se repitirmos esse mesmo processo para os outros hosts veremos que será possivel sumarizar as tabelas. Mas temos que ter muita atenção pois só podemos sumarizar rotas que possuem o mesmo gateway.

Muitos roteadores fazem a sumarização de rotas automaticamente, mas isso depende do fabricando e versão do firmware.

Acabou que nesse exemplo eu utilizei outro recurso chamado VLSM (Variable length subnet mask). O padrão de sub-redes é utilizar a a mesma mascara ao longo da sub-rede. Mas às vezes é necesário variar a máscara para ter uma rede com mais hosts como era o caso. O VSLM é um artifício que ajuda muito pra criar uma rede sumarizada.

Exercícios

1. Calcular o endereço de rede e broadcast dos seguintes endereços IPs:

1. 192.168.1.35/28
2. 172.16.193.0/10
3. 192.168.2.127/25

2. Divida em subredes a rede 192.168.1.0/24 de forma a obter 64 hosts por sub-rede.

3. Sumarize a seguinte tabela de roteamento:




Referências

* Cisco CCNA - Guia de certificação do Exame, 3a Edição
Wendell Odom

* Redes de Computadores, 4a Edição
Andrew S. Tanenbaum,

* Conteúdo Cisco NetAcad, versão 3.1.1

Finalização

Essa parte tem exercícios novamente... Na última vez postei uns exercício a pedido do pessoal, mas ninguém retornou. Então acho que talvez não coloque mais esses exercícios pois levo muito tempo bolando/pesquisando e resolvendo antes de postar pra ver se vale a pena, o que muitas vezes atrasa a postagem do conteúdo.

É isso ai pessoal... Se alguém tiver dúvidas estamos ai!

Só uma última coisa, alguém leu a parte 3?? Ninguém comentou, achei até que tivesse dado problema na postagem

Até mais...