Usuário(a):Pedro C. F. Guimarães/Sub-rede

 Nota: Para máscara de sub-rede, veja Máscara de rede.

Uma sub-rede é uma subdivisão lógica de uma rede IP. A subdivisão de uma rede grande em redes menores resulta num tráfego de rede reduzido, administração simplificada e melhor performance de rede.

Dispositivos que pertencem a uma sub-rede são endereçados com um grupo de bit mais significativo comum e idêntico em seus endereços IP. Isto resulta na divisão lógica de um endereço IP em dois campos, um número de rede ou prefixo de roteamento e o restante do campo ou identificador de host. O campo restante é um identificador para uma interface de hospedeiro ou rede específicos.

O prefixo de roteamento pode ser expressado em notação de Classless Inter-Domain Routing (CIDR) escrito como o primeiro endereço de uma rede, seguido por um caractere barra (/), e finalizando com o comprimento de bit do prefixo. Por exemplo, 192.168.1.0/24 é o prefixo da rede IPv4 começando no endereço fornecido, possuindo 24 bits aplicados para o prefixo de rede e os restantes 8 bits reservados para endereçamento de hospedeiro. A especificação de endereço IPv6 2001:db8::/32 é um bloco de endereço amplo com 2⁹⁶ endereços, possuindo um prefixo de roteamento de 32 bits.

Para IPv4, uma rede pode ser caracterizada por sua máscara de subrede ou máscara de rede, que é a máscara de bit que quando aplicada por uma operação de lógica AND para qualquer endereço IP na rede, produz o prefixo de roteamento. Máscaras de sub-rede também são expressadas na notação ponto-decimal como um endereço. Por exemplo, 255.255.255.0 é a máscara de sub-rede para o prefixo 192.168.1.0/24.

Para criar sub-redes, qualquer máquina tem que ter uma máscara de sub-rede que define qual parte do seu endereço IP será usada como identificador da sub-rede e qual será usada como identificador dos hosts.

Sub-redes são parte do protocolo IP que atua na camada de rede.

Endereçamento de rede e Roteamento

Todos os computadores conectados a uma rede como a Internet têm ao menos um endereço de rede. Usualmente esse endereço é único para cada dispositivo e pode ser configurado automaticamente com um Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) por um servidor de rede, manualmente por um administrador, ou automaticamente por uma função do tipo stateless address autoconfiguration.

Um endereço cumpre a função de identificar o cliente (Host) e localizá-lo na rede. A arquitetura de endereçamento de rede mais utilizada é o Internet Protocol version 4 (IPv4), mas seu sucessor, IPv6, está sendo progressivamente implementado desde meados de 2006. Um endereço IPv4 consiste de 32 bits, os quais, para facilitar a leitura, são dispostos em quatro octetos separados por pontos, cada um com 8 bits escritos em decimal. Já o endereço IPv6 consiste em 128 bits escritos em notação hexadecimal e em grupos de 16 bits, separados por dois pontos. Um endereço IP é dividido em duas partes lógicas, o prefixo que identifica a rede e a parte que endereça o Host. O prefixo ocupa os bits mais-significativos do endereço. O número de bits alocados em uma rede que são destinadas ao prefixo podem variar de acordo com a sub-rede, dependendo da arquitetura utilizada. O identificador do Host é único e pode ser um número na rede local ou um identificador de interface.

Essa estrutura de endereçamento permite o roteamento seletivo de pacotes através de múltiplas redes por meio dos roteadores, para o endereço de destino de um host se o prefixo da rede de origem e o de destino forem diferentes, ou mandados diretamente a um host na rede local se os prefixos forem os mesmos. Roteadores constituem uma fronteira física e lógica entre sub-redes, e gerenciam o tráfego entre elas. Cada sub-rede é servida por um roteador padrão, mas pode consistir internamente por múltiplos segmentos Ethernet interconectados por Switches.

O prefixo de roteamento de um endereço é identificado por meio de uma Máscara de Sub-Rede, escrita da mesma forma usada para endereços IP. Por exemplo, a Máscara para o prefixo de roteamento composta pelos 24 bits mais-significativos de um endereço IPv4 é escrita como 255.255.255.0.

O padrão moderno para a especificação do prefixo de rede é a notação Classless Inter-Domain Routing (CIDR), usada tanto para o IPv4 quanto para o IPv6. Ela conta o número de bits no prefixo e acrescenta esse número após um caractere separador de barra (/). No IPv6 esse é o único padrão usado para denotar prefixos de rede.

Como exemplo, a rede IPv4 192.0.2.0 com a máscara de sub-rede 255.255.255.0 é escrita como 192.0.2.0/24, e a notação IPv6 2001:db8::/32 designa o endereço 2001:db8:: e seu prefixo de rede consiste nos 32 bits mais-significativos.

Antes da introdução do CIDR, o prefixo de rede podia ser obtido diretamente do endereço IP, baseado em uma sequencia ordenada de bits. Isso determinava a classe (A, B, C) do endereço e consequentemente sua máscara. No entanto, desde a implementação do CIDR, o endereçamento passou a requerer dois parâmetros, o Endereço e a Máscara de Sub-Rede.

Dado um endereço IPv4, sua máscara de sub-rede e o endereço de destino, um roteador pode determinar se o alvo está na mesma rede ou não. O endereço de sub-rede do destino não é necessário, e geralmente não é conhecido pelo roteador. Para o IPv6, no entanto, essa determinação é diferente e requere o Neighbor Discovery Protocol (NDP).

Considerando que cada Sub-Rede local representa uma nova entrada na tabela de roteamento de cada roteador conectado, elas podem aumentar a complexidade do roteamento. Contudo, com um design de rede mais cuidadoso, coleções de rotas para sub-redes mais distantes dentro dos ramos de uma hierarquia em árvore podem ser agregadas a uma Super-Rede e representadas por uma única rota.

Máscaras de sub-rede

Uma máscara de sub-rede também conhecida como subnet mask ou netmask, é uma bitmask de 32 bits, que permite dividir uma rede específica em sub-redes menores, tornando mais efetivo o uso de um determinado espaço de endereço IP.

Normalmente, as máscaras de sub-rede são representadas com quatro números entre 0 e 255, separados por pontos, ou, menos comum, como oito dígitos na representação hexadecimal.

A máscara 255.255.255.0 (em hexadecimal 0xffffff00 ou 11111111.11111111.11111111.00000000, em binário), por exemplo, indica que os três primeiros octetos do endereço correspondem à sub-rede e o quarto octeto aos hosts.

Motivações para criar sub-redes

As sub-redes não são a única forma para ultrapassar problemas de topologia, mas são uma forma eficaz para ultrapassar esses mesmos problemas ao nível do software do TCP/IP.

As razões topológicas para criar sub-redes incluem:

• Ultrapassar limitações de distância. Alguns hardwares de rede têm limitações de distância rígidas. Como, por exemplo, o comprimento máximo de um cabo ethernet é de 100 metros. O comprimento total de uma ethernet é de 2 500 metros, para distâncias maiores usamos roteadores. Cada cabo é uma ethernet separada;
• Interligar redes físicas diferentes. Os roteadores podem ser usados para ligar tecnologias de redes físicas diferentes e incompatíveis;
• Filtrar tráfego entre redes. O tráfego local permanece na sub-rede.

As sub-redes também servem outros propósitos organizacionais:

• Simplificar a administração de redes. As sub-redes podem ser usadas para delegar gestão de endereços, problemas e outras responsabilidades;
• Reconhecer a estrutura organizacional. A estrutura de uma organização (empresas, organismos públicos, etc.) pode requerer gestão de rede independente para algumas divisões da organização;
• Isolar tráfego por organização. Acessível apenas por membros da organização, relevante quando questões de segurança são levantadas;
• Isolar potenciais problemas. Se um segmento é muito favorável é pouco viável, podemos fazer dele uma sub-rede.

Exemplo de uma sub-rede

Tomemos como exemplo um endereço IP de classe C (sendo x igual a 0 ou 1) e dois bits movidos para a direita para criar uma sub-rede:

endereço classe C:	xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.00000000
máscara:	11111111.11111111.11111111.11000000

Como estendemos a parte relacionada a rede em dois bits, podemos criar 2² = 4 sub-redes. Sobram 6 zeros, logo esta sub-rede pode endereçar 2⁶ = 64 endereços por sub-rede, como temos que subtrair 2 endereços (o endereço de rede e de broadcast), temos um total de 62 endereços de hosts (64 - 2 = 62) em cada sub-rede. A máscara a aplicar é 255.255.255.192, correspondente ao número binário mostrado anteriormente.

Tabela sub-rede IPv4

Notação CIDR   Máscara           Nº IPs
/0             0.0.0.0           4.294.967.296

Endereço de classe A

Notação CIDR   Máscara           Nº IPs
/8             255.0.0.0         16.777.216    (começa com 8 bits 1)

Endereços de classe B

Notação CIDR   Máscara           Nº IPs
/16            255.255.0.0       65.536        (começa com 16 bits 1)
/17            255.255.128.0     32.768        (começa com 17 bits 1)
/18            255.255.192.0     16.384        (começa com 18 bits 1)
/19            255.255.224.0     8.192         (começa com 19 bits 1)
/20            255.255.240.0     4096          (começa com 20 bits 1)
/21            255.255.248.0     2048          (começa com 21 bits 1)
/22            255.255.252.0     1024          (começa com 22 bits 1)
/23            255.255.254.0     512           (começa com 23 bits 1)

Endereços de classe C

Notação CIDR   Máscara           Nº IPs
/24            255.255.255.0     256           (e assim por diante...)
/25            255.255.255.128   128
/26            255.255.255.192   64
/27            255.255.255.224   32
/28            255.255.255.240   16
/29            255.255.255.248   8
/30            255.255.255.252   4
/31            255.255.255.254   2
/32            255.255.255.255   1

Ver também

• Routing
• CIDR
• Máscara de rede
• IPv4

Categoria:Redes de computadores