Jacson Rodrigues 1

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1 Redes de Computadores Conceitos Básicos Alguns conceitos fundamentais sobre a configuração de IPs, Máscara e Roteamento em Redes de Computadores muitas vezes não são bem compreendidos por pessoas da área. Isso acarreta a utilização de programas, fórmulas ou mesmo de tentativa e erro para a configuração de determinadas sub-redes, provocando problemas incompreensíveis e de grande expansão visto que a pessoa não compreende corretamente a caixa preta que está mexendo. O objetivo desse documento é fornecer um ponto de vista em nível mais baixo da organização de IPs e Máscaras que podem ser utilizados em um Host ou Servidor de uma Rede de Computadores. 1. IPv4 O IP versão 4 é formado por um número inteiro sem sinal de 32 bits. Sua utilização e representação em programas com interface ao usuário é realizada com quatro grupos de inteiros de oito bits, ou seja, um quatro grupos de um byte. Assim, o IP possui a seguinte notação binária: Porém, seu valor é realmente tratado pelo sistema operacional como um inteiro sem sinal e não como quatro bytes isolados. No exemplo fornecido, o inteiro referente ao IP é Para melhor visualização, pode-se criar um programa em C e converter o IP em um único número inteiro sem sinal: unsigned int IP; // IP = // o sinal "<<" é um deslocamento de bits à esquerda. Ex: // 10 << 2 é o número sendo deslocado duas casas: // e o " " é a operação lógica OR. printf( "%u = %#.8x\n", IP, IP); Para converter o número inteiro em um IP novamente, basta efetuar a operação contrária: unsigned int IP = ; printf( "%u.%u.%u.%u\n", IP >> 24, (IP & 0x00FF0000) >> 16, (IP & 0x0000FF00) >> 8, (IP & 0x000000FF) ); Jacson Rodrigues <[email protected]> 1

2 /* a operação "&" é um AND realizado para zerar os demais grupos de bits do inteiro e deixar somente o que queremos imprimir. Após isso, o grupo de bits mantido é deslocado à direita. Ex.: (IP & 0x00FF0000) >> 16 IP: ( ) AND com: (0x00FF0000) Resultado: ( & 0x00FF0000) Deslocado 16 bits à direita (>> 16): = decimal 10 */ Para confirmar, execute em um sistema GNU/Linux o seguinte comando: sudo ifconfig eth Verifique o IP que foi configurado para sua interface de rede eth0: sudo ifconfig eth0 Resultado do comando: eth0 Link encap:ethernet Endereço de HW 00:00:00:00:00:00 inet end.: Bcast: Masc: Todo endereço IP possui uma Máscara associada, permitindo que o mesmo seja associado a um número de rede. Uma faixa de IPs sempre possui dois números IPs reservados, sendo um para representar o número da rede e outro para representar seu Broadcast. Dessa forma, ao obter um endereço IP, o roteador efetua sua multiplicação lógica (AND) por sua Máscara, obtendo o número da rede que o IP pertence. Esse processo permite ao roteador diferenciar as redes gerenciadas, tornando-o capaz de tomar a melhor medida relacionada ao direcionamento dos pacotes da rede. 2. Máscara Uma Máscara de rede também é um inteiro sem sinal de 32 bits. Porém, a organização dos bits deve seguir a regra de possuir o número 1 (um) repetido consecutivamente da esquerda para a direita, nunca permitindo existir um bit 0 (zero) entre dois bits 1 (um). Um exemplo de uma máscara de rede válida seria: E um exemplo de uma máscara de rede inválida seria: Assim, o seguinte número binário representa a máscara de rede : E pode ser muitas vezes representados pelo usuário do computador como a quantidade de bits 1 (um) que possui: 29. Neste caso, basta construir a máscara da rede adicionando 29 (vinte e nove) bits 1 (um) da esquerda para a direita, completando o restante dos 32 bits com 0 (zero). Como exemplo, um host com IP e máscara 29 poderia ser representado como: /29 ou / Jacson Rodrigues <[email protected]> 2

3 Para o tráfego dos pacotes desse host na rede, o roteador efetuaria a multiplicação lógica (AND) entre seu IP e sua Máscara, descobrindo então qual a rede que o pacote pertence: IP : Resultado do AND: Resultado do AND em decimal: Como pode-se observar pela operação lógica efetuada, a rede é o menor IP dessa faixa de IPs. Após essa operação, o roteador sabe qual é a rede que do pacote e pode então identificar qual é a interface de rede que ele deve encaminhá-lo. Caso não exista nenhuma interface com essa rede, ele enviará o pacote para o roteador padrão. Para isso, ele utilizará a interface que possui um IP na mesma rede IP do roteador padrão. Exemplo de um programa em C que efetua operações entre o IP e Máscara é o seguinte: unsigned int IP, MASC, REDE; // IP: // Máscara: MASC = (255 << 24) (255 << 16) (255 << 8) 248; // Operação AND entre IP e Máscara: REDE = IP & MASC; printf( "A rede do IP é: %u.%u.%u.%u\n", (REDE >> 24), (REDE & 0x00FF0000) >> 16, (REDE & 0x0000FF00) >> 8, (REDE & 0x000000FF) ); Além do valor da rede, outro IP importante é seu Broadcast, sendo o mesmo definido como o maior IP que a rede pode obter. Na rede utilizada no exemplo, seu IP de Broadcast é Veja o porquê: Todos os IPs dessa faixa fornecerão a mesma rede ao serem multiplicados logicamente pela máscara: IP : Jacson Rodrigues <[email protected]> 3

4 IP : IP : IP : IP : IP : IP : IP : Porém, ao efetuar a multiplicação lógica com o próximo valor de IP ( ), o valor da rede modificará, indicando que este IP não encontra-se mais na rede : IP : Resultado do AND: Jacson Rodrigues <[email protected]> 4

5 Assim, o maior IP dessa faixa de IPs é o , o que o define como Broadcast da rede. Um exemplo em C para obter o Broadcast da rede é: unsigned int IP, MASC, BROADCAST; // IP: // Máscara: MASC = (255 << 24) (255 << 16) (255 << 8) 248; // Sendo "^" a operação lógica XOR, // para obter o Broadcast basta se efetuar o OU entre o // IP e o complemento da máscara, obtido pelo seu XOR: BROADCAST = IP (MASC ^ 0xFFFFFFFF); printf( "O Broadcast da Rede é: %u.%u.%u.%u\n", (BROADCAST >> 24), (BROADCAST & 0x00FF0000) >> 16, (BROADCAST & 0x0000FF00) >> 8, (BROADCAST & 0x000000FF) ); Assim, para organizar uma rede de computadores é necessário de mais que 2 IPs, pois o menor sempre será definido como o número da Rede e o maior sempre será definido como seu Broadcast. Jacson Rodrigues <[email protected]> 5