DISCIPLINA: TELEPROCESSAMENTO E REDES CURSO: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO 6. SEMESTRE PROFESSOR: ANTONIO P. NASCIMENTO FILHO Nome: LISTA 3 Máscara de sub-rede 1 Objetivos: Este exercício se concentra nas máscaras de sub-rede de classe C e na sua habilidade de executar as seguintes tarefas: Citar algumas razões da necessidade de uma máscara de sub-rede Distinguir entre uma máscara de sub-rede padrão e uma máscara de sub-rede personalizada Determinar as sub-redes disponíveis com um determinado endereço IP de rede e uma determinada máscara de sub-rede Dado um endereço de rede e os requisitos necessários para a quantidade de sub-redes e hosts, ser capaz de determinar que máscara de sub-rede deve ser usada Dado um endereço de rede e uma máscara de sub-rede, ser capaz de determinar o número de sub-redes e de hosts que podem ser criados por sub-rede, assim como sub-redes e número de hosts que podem ser usados Usar o processo de AND para determinar se um endereço IP de destino é local ou remoto Identificar endereços IP de host válidos e inválidos com base em um determinado número de rede e uma determinada máscara de sub-rede Fundamentos: Este laboratório o ajudará a entender os conceitos básicos das máscaras de sub-rede IP e o seu uso nas redes TCP/IP. A máscara de sub-rede pode ser usada para dividir uma rede existente em "sub-redes". Isso pode ser feito para 1) reduzir o tamanho dos domínios de broadcast (criar redes menores com menos tráfego), 2) para permitir que LANs em lugares geográficos diferentes se comuniquem ou 3) para separar uma LAN de outra por razões de segurança. Os roteadores separam as sub-redes e um roteador determina quando um pacote pode ir de uma sub-rede a outra. Cada o roteador por onde um pacote passa é considerado um "salto". As máscaras de sub-rede ajudam as estações de trabalho, os servidores e os roteadores em uma rede IP a determinar se o host de destino do pacote que eles desejam enviar está na sua própria rede ou em outra. As máscaras de sub-rede foram abordadas em um laboratório anterior. Este laboratório fará uma revisão da máscara de sub-rede padrão e depois se concentrará nas máscaras de sub-rede personalizadas, que usarão mais bits que a máscara de sub-rede padrão, "tomando emprestados" esses bits da parte do host do endereço IP. Isso gera um endereço com três partes: 1) o endereço de rede original atribuído, 2) o endereço de sub-rede formado pelos bits "emprestados" e 3) o endereço de host formado pelos bits restantes após ter sido tomado bits emprestados para as sub-redes. Etapa 1 - Conceitos básicos do endereço IP. Obs: Encontra-se nas listas 1 e 2. Etapa 2 - O processo de AND. Explicação: Os hosts e os roteadores usam o processo de AND para determinar se um host de destino está na mesma rede ou não. O processo de AND é feito todas as vezes que um host deseja enviar um pacote para outro host em uma rede IP. Se você desejar se conectar a um servidor, deverá 1
conhecer seu endereço IP ou poderá inserir apenas o nome do host (por exemplo, www.cisco.com) e um Domain Name Server (DNS) converterá o nome do host em um endereço IP. Primeiro, o host de origem comparará (AND) seu próprio endereço IP com sua própria máscara de sub-rede. O resultado do AND visa identificar a rede onde o host de origem reside. Ele comparará, então, o endereço IP de destino com sua própria máscara de sub-rede. O resultado do 2º AND será a rede onde o host de destino estará. Se o endereço de rede de origem e o endereço de rede de destino forem os mesmos, eles poderão se comunicar diretamente. Se os resultados forem diferentes eles estarão em redes ou sub-redes diferentes e precisarão se comunicar através de roteadores ou não poderão se comunicar de forma alguma. O AND depende da máscara de sub-rede. Um máscara de sub-rede padrão para uma rede de classe C é 255.255.255. ou 11111111.111111111.111111111.. Ela é comparada com o endereço IP de origem a cada bit. O primeiro bit do endereço IP é comparado com o primeiro bit da máscara de sub-rede e o segundo bit com o segundo, etc. Se os dois bits forem 1s, então o resultado do AND é um UM. Se os dois bits forem um zero e um um ou dois zeros então, o resultado do AND será um ZERO. Basicamente, isso significa que uma combinação de dois 1s é igual a um UM, as demais são sempre iguais a zero. O resultado do processo de AND é o número de rede ou de sub-rede onde o endereço de origem ou destino está. Etapa 3 - Duas redes de classe C usando a máscara de sub-rede padrão. Explicação: Este exemplo mostrará como uma máscara de sub-rede padrão de classe C pode ser usada para determinar em que rede o host está. Uma máscara de sub-rede padrão não divide um endereço em sub-redes. Se a máscara de sub-rede padrão for usada, a rede não será dividida em subredes. O Host X (origem) na rede 2.1.1. tem um endereço IP 2.1.1.5 e quer enviar um pacote ao Host Z (destino) na rede 2.1.2. e tem um endereço IP 2.1.2.8. Todos os hosts em todas as redes estão conectados a hubs ou switches e depois a um roteador. Lembre-se de que em um endereço de rede de classe C, o ARIN determina os três primeiros octetos (24 bits) como endereço de rede, portanto essas são duas redes de classe C diferentes. Resta um octeto (8 bits) para os hosts, de forma que cada rede de classe C pode ter até 254 hosts (2^8 = 256-2 = 254). O processo de AND ajudará o pacote a sair do host 2.1.1.5 na rede 2.1.1. para o host 2.1.2.8 na rede 2.1.2. usando as seguintes etapas. a. O Host X compara seu próprio endereço IP com sua própria máscara de sub-rede usando o processo de AND. Endereço IP do Host X 2.1.1.5 Máscara de sub-rede 255.255.255. Resultado do AND (2.1.1.) 111.1.1.1 1 11111111.11111111.11111111. 111.1.1. OBSERVAÇÃO: O resultado da etapa 3a do processo de AND é o endereço de rede do Host X, que é 2.1.1.. 2
b. O próximo Host X compara o endereço IP do destino do Host Z com sua própria máscara de sub-rede usando o processo de AND. Endereço IP do Host Z 2.1.2.8 Máscara de sub-rede 255.255.255. Resultado do AND (2.1.2.) 111.1.1.1 11111111.11111111.11111111. 111.1.1. OBSERVAÇÃO: O resultado da etapa 3b do processo de AND é o endereço de rede do Host Z, que é 2.1.2.. O Host X compara os resultados de AND das etapas A e B, e eles são diferentes. O Host X percebe que o Host Z não está na sua Local Area Network (LAN) e deverá enviar o pacote para o "gateway padrão" que é o endereço IP da interface do roteador 2.1.1.1 na rede 2.1.1.. O roteador repetirá o processo de AND para determinar para que interface de roteador enviar o pacote. Etapa 4 - Uma rede de classe C usando uma máscara de sub-rede personalizada. Explicação: Este exemplo usa um único endereço de rede de classe C (2.1.1.) e mostrará como uma máscara de sub-rede de classe C personalizada pode ser usada para determinar em que sub-rede um host está e para rotear os pacotes de uma sub-rede para outra. Lembre-se de que em um endereço de rede de classe C, o ARIN atribui os três primeiros octetos (24 bits) como endereço de rede. Restam 8 bits (um octeto) para os hosts, de forma que a rede de classe C pode ter até 254 hosts (2^8 = 256-2 = 254). Talvez você deseje menos de 254 hosts (estações de trabalho e servidores), todos em uma rede e deseje criar duas sub-redes e separá-las com um roteador por razões de segurança ou para reduzir o tráfego. Isso criará domínios de broadcast menores e independentes e poderá melhorar o desempenho da rede e aumentar a segurança, já que essas sub-redes serão separadas por um roteador. Suponha que você precise de pelo menos duas sub-redes e pelo menos 5 hosts por subrede. Como você tem apenas um endereço de rede de classe C e somente 8 bits no quarto octeto disponíveis para um total de 254 hosts possíveis, você deverá criar uma máscara de sub-rede personalizada. Você usará a máscara de sub-rede personalizada para "TOMAR EMPRESTADOS" bits da parte do host do endereço. As seguintes etapas ajudarão a realizar isso: a. A primeira etapa para dividir em sub-redes é determinar quantas sub-redes são necessárias. Neste caso, você precisará de duas sub-redes. Para saber quantos bits devem ser emprestados da parte do host do endereço da rede, adicione os valores do bit da direita para a esquerda até que o total seja igual ou maior que o número de sub-redes necessárias. Como precisamos de duas sub-redes, adicione o bit um e o bit dois, encontrando três. Ele é maior que o número de sub-redes necessário, então precisaremos pegar emprestados pelo menos dois bits do endereço de host começando pela esquerda do octeto que contém o endereço de host. Endereço de rede: 2.1.1. Bits do endereço de host do 4º octeto: Valores dos bits do endereço do host (a partir da direita) 1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 (Adicione os bits começando da direita (o 1 e o 2) até obter um número maior que o número de subredes necessário) b. Quando soubermos quantos bits tomar emprestados, tomaremos esses bits da esquerda do primeiro octeto do endereço de host. Todos os bits tomados do host deixam alguns bits para os hosts. Mesmo se aumentarmos o número de sub-redes, diminuiremos o número de hosts por sub-rede. Como precisamos tomar 2 bits da esquerda, deveremos mostrar o novo valor na máscara de sub-rede. A máscara de sub-rede padrão existente era 255.255.255. e a nova máscara de sub-rede 3
"personalizada" é 255.255.255.192. O 192 vem do valor dos dois primeiros bits da esquerda (128 + 64 = 192). Esses bits tornam-se 1s e são parte da máscara de sub-rede. Restam 6 bits para os endereços IP do host ou 2^6 = 64 hosts por sub-rede. Bits emprestados do 8º octeto para a sub-rede: Valores dos bits para sub-rede: (a partir da esquerda) 1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 Com essas informações, poderemos criar a tabela a seguir. Os dois primeiros bits são o valor binário da sub-rede. Os últimos 6 bits são os bits de host. Tomando emprestados 2 bits dos 8 bits do endereço do host, você poderá criar 4 sub-redes com 64 hosts cada. As quatro redes criadas são a rede "", a rede "64", a rede "128" e a rede "192". As redes "" e "192" são consideradas não utilizáveis. Isso porque a rede "" tem apenas zeros na parte da sub-rede do endereço e a rede 192 tem apenas uns na parte da sub-rede do endereço. Nº da subrede Valor binário emprestado dos bits da sub-rede Valor decimal dos bits da sub-rede Valores binários possíveis dos bits de host (intervalo) (6 bits) Intervalo decimal de sub-rede/host Pode ser usado? Sub-rede nº - 111111-63 NÃO Sub-rede nº1 1 64-111111 64-127 SIM Sub-rede nº2 1 128-111111 128-191 SIM Sub-rede nº3 11 192-111111 192-254 NÃO Observe que a primeira sub-rede sempre inicia em e, nesse caso, aumenta 64 que é o número de hosts em cada sub-rede. Uma forma de determinar o número de hosts em cada sub-rede ou o início de cada sub-rede é elevar os bits de host restantes ao quadrado. Como tomamos dois dos 8 bits para sub-redes e restaram seis bits, o número de hosts por sub-rede será 2^6 ou 64. Outra forma de calcular a número de hosts por sub-rede ou o "incremento" de uma sub-rede para a próxima, é subtrair o valor decimal da máscara de sub-rede (192 no quarto octeto) de 256 (número máximo de combinações de 8 bits possíveis), que é igual a 64. Isso significa começar em para a primeira rede e adicionar 64 para cada sub-rede adicional. Se tomarmos a segunda sub-rede (a rede 64) como um exemplo, o endereço IP 2.1.1.64 não poderá ser usado como uma ID de host porque é a "ID da rede" da sub-rede "64" (a parte do host tem apenas zeros) e o endereço IP 2.1.1.127 não poderá ser usado porque é o endereço de broadcast para a rede 64 (a parte do host tem apenas 1s). Etapa 5 - Uma rede de classe C usando uma Máscara de sub-rede personalizada. Tarefa: Use as informações a seguir e os exemplos anteriores para responder às questões a seguir relativas à sub-rede. Explicação: Sua empresa solicitou e recebeu o endereço de classe C 197.15.22.. Você quer subdividir sua rede física em quatro sub-redes que serão interconectadas por roteadores. Você irá precisar de pelo menos 25 hosts por sub-rede. Você precisará usar uma máscara de sub-rede personalizada de classe C e terá um roteador entre as sub-redes para rotear um pacote de uma subrede para outra. Determine o número de bits que você precisará tomar emprestados da parte do host do endereço da rede e depois o número de bits que restaram para os endereços de host. (Dica: Há 8 sub-redes.) 1. Preencha a tabela abaixo e responda às questões a seguir: 4
Nº da subrede Valor binário emprestado dos bits da sub-rede Intervalo em decimal dos bits da sub-rede Valores binários possíveis dos bits de host (intervalo) (6 bits) Intervalo decimal de sub-rede/host Usar? Sub-rede nº Sub-rede nº1 Sub-rede nº2 Sub-rede nº3 Sub-rede nº4 Sub-rede nº5 Sub-rede nº6 Sub-rede nº7 QUESTÕES: Use a tabela que acabou de criar para ajudar a responder as seguintes perguntas: 2. Que octeto(s) representa(m) a parte da rede de um endereço IP de classe C? 3. Que octeto(s) representa(m) a parte do host de um endereço IP de classe C? 4. Qual é o equivalente binário do endereço de rede de classe C no cenário (197.15.22.)? Endereço de rede decimal:... Endereço de rede binário:... 5. Quantos bits de ordem superior foram tomados emprestados dos bits de host no quarto octeto? 6. Que máscara de sub-rede você deve usar (apresente a máscara de sub-rede em decimal e binário)? Máscara de sub-rede decimal:... Máscara de sub-rede binária:... 7. Qual é o número máximo de sub-redes que podem ser criadas com essa máscara de sub-rede? 8. Qual é o número máximo de sub-redes utilizáveis que podem ser criadas com essa máscara? 9. Quantos bits restam no 4º octeto para as IDs do host? 1. Quantos hosts por sub-rede podem ser definidos com essa máscara de sub-rede? 11. Qual é o número máximo de hosts que podem ser definidos para todas as sub-redes nesse cenário (levando em consideração que você não poderá usar o menor e nem o maior número de subrede e também não poderá usar a maior e a menor ID do host em cada sub-rede)? 12. 197.15.22.63 é um endereço IP de host válido para esse cenário? 13. Por que ou por que não? 14. 197.15.22.16 é um endereço IP de host válido para esse cenário? 15. Por que ou por que não? 16. O Host "A" tem um endereço IP 197.15.22.126. O Host "B" tem um endereço IP 197.15.22.129. Esses hosts estão na mesma sub-rede? Por que? 5
ETAPA 6. Máscaras de sub-redes e capacidade de endereçamento. 17. Escreva o endereço de rede, endereço de broadcast e o intervalo de endereçamento IP que podem ser utilizados para hosts utilizando as seguintes máscaras de sub-rede. Máscaras: IP: 2.229.134. 255.255.255.24 255.255.255.248 255.255.255.252 Máscara Equivalente em binário Endereço de rede Intervalo para hosts Endereço de broadcast Nº da subrede 6