Tutorial de TCP/IP - Júlio Battisti - Parte 03 - Classes de endereços

Na Parte 1 deste curso 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, mostrei 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 vou falar sobre o endereçamento IP. Mostrarei que, inicialmente, foram definidas classes de endereços IP. Porém, devido a uma possível falta de endereços, por causa do grande crescimento da Internet, novas alternativas tiveram que ser buscadas.

Endereçamento IP – Classes de Endereços

Nos 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.

Inicialmente 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.

Redes Classe A

Esta classe foi definida com tendo o primeiro bit 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 número 127 é um número reservado, conforme detalharei 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 sub-rede 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 -> 16777214 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 instalado em 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 IP, 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 curso.

Redes 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, explicado na Parte 2 deste curso, 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 -> 16382 redes Classe B

Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe B

Número de bits para identificar a máquina: 16

2¹⁶-2 ->  65536-2 -> 65534 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 7 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 7 deste tutorial.

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Redes 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, explicado na Parte 2 deste tutorial, 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 ->  2.097.152-2 -> 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.

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 Multicast, Unicast e Broadcast em uma das próximas partes deste tutorial.

Redes 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/Vista/2003, 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.

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:

• https://juliobattisti.com.br/loja/listacategoria.asp?CodigoCategoria=000206
• 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 (estes endereços vão até o tcpip48.htm, sendo um curso gratuito OnLine sobre TCP/IP no Windows 2000).
• 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_basico001.htm
• http://www.rota67.hpg.ig.com.br/tutorial/protocolos/amfhp_tcpip_av001.htm
• http://www.geocities.com/ResearchTriangle/Thinktank/4203/doc/tcpip.zip

Aproveite para ir aprimorando os seus conhecimentos sobre TCP/IP, com os links indicados no endereço: https://juliobattisti.com.br/loja/listacategoria.asp?CodigoCategoria=000206, pois estes conhecimentos serão muito importantes para os exames de Certificação do Windows 2000 Server e do Active Directory – 70-216.

 

Parte 1	Introdução ao TCP /IP	Parte 17	ICF– Internet Connection Firewall	Parte 33	DNS - Configurando Servidor somente Cache
Parte 2	Números Binários e Máscara de Sub-Rede	Parte 18	Introdução ao IPSec	Parte 34	DNS - Configurações do Cliente
Parte 3	Classes de Endereços	Parte 19	Certificados Digitais e Segurança	Parte 35	DNS - Comandos ipconfig e nslookup
Parte 4	Introdução ao Roteamento IP	Parte 20	NAT – Network Address Translation	Parte 36	DHCP – Instalação do DHCP no Windows 2000 Server
Parte 5	Exemplos de Roteamento	Parte 21	Roteiro para Resolução de Problemas	Parte 37	DHCP – Entendendo e Projetando Escopos
Parte 6	Tabelas de Roteamento	Parte 22	DNS - Instalação do DNS Server	Parte 38	DHCP – Entendendo e Projetando Escopos
Parte 7	Sub netting – divisão em sub-redes	Parte 23	DNS - Criando Zonas no DNS	Parte 39	DHCP – Configurando Opções do Escopo
Parte 8	Uma introdução ao DNS	Parte 24	DNS - Tipos de Registros no DNS	Parte 40	Configurando as Propriedades do Servidor DHCP
Parte 9	Introdução ao DHCP	Parte 25	DNS - Criando Zonas Reversas	Parte 41	Implementação e Administração do WINS – Parte 1
Parte 10	Introdução ao WINS	Parte 26	DNS - Criando Registros	Parte 42	Implementação e Administração do WINS – Parte 2
Parte 11	TCP , UDP e Portas de Comunicação	Parte 27	DNS - Propriedades de Zona	Parte 43	Implementação e Administração do WINS – Parte 3
Parte 12	Portas de Comunicação na Prática	Parte 28	DNS - Segurança de Acesso	Parte 44	Implementação e Administração do RRAS – Parte 4
Parte 13	Instalação e Configuração	Parte 29	DNS - Forwarders	Parte 45	Implementação e Administração do RRAS – Parte 5
Parte 14	Protocolos de Roteamento Dinâmico - RIP	Parte 30	DNS - Round-robin	Parte 46	Implementação e Administração do RRAS – Parte 6
Parte 15	Protocolos de Roteamento Dinâmico - OSPF	Parte 31	DNS - Zonas secundárias	Parte 47	Implementação e Administração do RRAS – Parte 7
Parte 16	Compartilhando a Conexão Internet	Parte 32	DNS - Integração com o Active Directory	Parte 48	Implementação e Administração do RRAS – Parte 8