Laboratório 10.3.5a Conceitos básicos das sub-redes
Objetivo
x
Como identificar razões para usar uma máscara de sub-rede
x
Como distinguir entre uma máscara de sub-rede padrão e uma máscara de sub-rede
personal
izada
x
Quais dados requisitos determinam a máscara de sub-rede,a quantidade de sub-redes e hosts
por sub-rede
x
O que precisa ficar cl
aro com rel
ação a sub-redes util
izáveis e quantidades de hosts util
izáveis
x
Como usar o processo de AND para determinar se um endereço IP de destino é l
ocalou remoto
x
Como identificar endereços de hosts IP vál
idos e invál
idos com base em um número de rede e
uma máscara de sub-rede
Fundam entos /Preparação
Este exercício de l
aboratório trata 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 subredes. Al
gumas das principais razões para a util
ização de sub-redes são as seguintes:
x
Reduzir o tamanho dos domínios de broadcast,o que cria redes menores com menos tráfego
x
Permitir que LANs em diferentes l
ocal
izações geográficas comuniquem-se através de
roteadores
x
Oferecer maior segurança,separando uma rede l
ocalda outra
Os roteadores separam as sub-redes e determinam quando um pacote pode ir de uma sub-rede a
outra. Cada roteador por onde passa um pacote é considerado um sal
to. As máscaras de sub-rede
aj
udam as estações de trabal
ho,os servidores e os roteadores em uma rede IP a determinarem se
o host de destino do pacote que el
es desej
am enviar está na sua própria rede ou em outra. Este
l
aboratório repassará o conceito de máscara de sub-rede padrão e,depois,tratará das máscaras de
sub-rede personal
izadas. As máscaras de sub-rede personal
izadas usam mais bits que as
máscaras de sub-rede padrão,tomando emprestados esses bits da parte do host do endereço IP.
Isso cria um endereço com três partes:
x
O endereço da rede original
x
O endereço da sub-rede,formado pel
os três bits emprestados
x
O endereço do host,formado pel
os bits deixados após tomar al
guns emprestados para as subredes
Etapa 1 Revisar a estrutura dos endereços IP
Se uma organização tiver um endereço de rede IP de cl
asse A,o primeiro octeto (8 bits)será
atribuído e não mudará. A organização poderá usar os 24 bits restantes para definir até 16.777.214
hosts na sua rede. É uma quantidade enorme de hosts. Não é possívelcol
ocar todos esses hosts
em uma rede física sem separá-l
os com roteadores e sub-redes.
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É comum que uma estação de trabalho esteja em uma rede ou sub-rede e que um servidor esteja
em outra. Quando a estação de trabalho precisa recuperar um arquivo no servidor, ela tem de usar
sua máscara de sub-rede para determinar a rede ou sub-rede onde está o servidor. A finalidade de
uma máscara de sub-rede é ajudar os hosts e os roteadores a determinarem o local da rede onde
um host de destino pode ser encontrado. Consultar a tabela abaixo para repassar as seguintes
informações:
x
As classes de endereço IP
x
As máscaras de sub-rede padrão
x
A quantidade de redes que podem ser criadas com cada classe de endereço de rede
x
A quantidade de hosts que podem ser criados com cada classe de endereço de rede
Classe
de
endereço
Intervalo
decimal
do 1o
octeto
Bits de
ordem
superior
do 1o
octeto
ID de
rede/host
(N = Rede,H =
Host)
Máscara de
sub-rede
padrão
Quantidade
de redes
Hosts por
rede
(endereços
utilizáveis)
A
1 – 126 *
0
N.H.H.H
255.0.0.0
126 (27 – 2)
16.777.214
(224 – 2)
B
128 – 191
10
N.N.H.H
255.255.0.0
16.382
(214 – 2)
65.534
(216 – 2)
C
192 – 223
110
N.N.N.H
255.255.255.0
2.097.150
(221 – 2)
254 (28 – 2)
D
224 – 239
1110
Reservado para multicasting
E
240 – 254
11110
Experimental, usado para pesquisas
* O endereço 127 para classe A não pode ser usado e é reservado para as funções de loopback e
de di
agnósti
co.
Etapa 2 Revisar o processo AND
Os hosts e os roteadores usam o processo AND para determinar se um host de destino está na
mesma rede ou não. O processo AND é feito todas as vezes que um host deseja enviar um pacote
para outro host em uma rede IP. A fim de conectar-se a um servidor, é necessário conhecer o
endereço IP do servidor ou o nome do host (por exemplo, http://www.cisco.com). Se for usado o
nome do host, um servidor DNS (Domain Name Server) converterá esse nome em endereço IP.
Primeiro, o host de origem comparará (AND) seu próprio endereço IP com sua própria máscara de
sub-rede. O resultado do AND é a identificação da rede onde reside o host de origem. Em seguida,
ele comparará o endereço IP de destino com sua própria máscara de sub-rede. O resultado do 2.º
AND será a rede onde está o host de destino. Se o endereço de rede de origem e o endereço de
rede de destino forem idênticos, eles poderão comunicar-se diretamente. Se os resultados forem
diferentes, então eles estarão em diferentes redes ou sub-redes. Se for este o caso, o host de
origem e o host de destino precisarão comunicar-se através de roteadores ou poderão não ser
capazes de se comunicarem de nenhuma maneira.
O AND depende da máscara de sub-rede. As máscaras de sub-rede são sempre formadas por uns.
Um máscara de sub-rede padrão para uma rede de classe C é 255.255.255.0 ou
11111111.11111111.11111111.00000000. Ela é comparada a o endereço IP de origem bit por bit. O
primeiro bit do endereço IP é comparado a o primeiro bit da máscara de sub-rede, o segundo bit a o
segundo e assim por diante. Se ambos os bits tiverem o valor de 1, o resultado do AND será 1. Se
os bits tiverem o valor de 0 e 1, ou de dois zeros, então o resultado do AND será zero. Basicamente,
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isso significa que a combinação de dois 1s resulta em 1, e as demais sempre resultam em 0. O
resultado do processo AND é a identificação do número de rede ou de sub-rede onde está o
endereço de origem ou destino.
Etapa 3 Duas redes de classe C usando a máscara de sub-rede padrão
Este exemplo mostra como uma máscara de sub-rede padrão de classe C pode ser usada para
determinar em que rede está o host. 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 sub-redes. O
host X, a origem na rede 200.1.1.0, tem o endereço IP 200.1.1.5. Ele quer enviar um pacote para o
host Z, o destino na rede 200.1.2.0 que tem o endereço IP 200.1.2.8. Todos os hosts em todas as
redes estão conectados a hubs ou comutadores e, depois, a um roteador. Lembre-se de que em um
endereço de rede de classe C, os três primeiro octetos (24 bits) são atribuídos como o endereço da
rede. Dessa maneira, essas duas redes de classe C são diferentes. Isso deixa ainda um octeto (8
bits) para hosts;, portanto cada rede de classe C poderá ter até 254 hosts.
x
28 = 256 – 2 = 254
Rede de origem:
200.1.1.0
Rede de destino:
Máscara de sub-rede: 255.255.255.0
Host
X
Hub
200.1.2.0
Máscara de sub-rede: 255.255.255.0
Router
Hub
Host
Z
IP do host 200.1.1.5
Host 200.1.2.8
Interface do roteador
Interface do roteador
IP 200.1.1.1
IP 200.1.2.1
O processo AND ajuda o pacote a sair do host 200.1.1.5 na rede 200.1.1.0 para o host 200.1.2.8 na
rede 200.1.2.0, usando as seguintes etapas:
1. O host X compara seu próprio endereço IP com sua própria máscara de sub-rede, usando o
processo AND.
Endereço IP do Host X 200.1.1.5
11001000.00000001.00000001.00000101
Máscara de sub-rede 255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000
Resultado do AND (200.1.1.0)
11001000.00000001.00000001.00000000
Observação:O resultado do processo AND é o endereço de rede do host X, que é 200.1.1.0.
2. Em seguida, o host X compara o endereço IP de destino do host Z com sua própria máscara de
sub-rede, usando o processo AND.
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Endereço IP do host Z 200.1.2.8
11001000.00000001.00000010.00001000
Máscara de sub-rede 255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000
Resultado do AND (200.1.2.0)
11001000.00000001.00000010.00000000
Observação: O resultado do processo AND é o endereço de rede do host Z, que é 200.1.2.0.
O host X compara os resultados do AND das etapas 1 e 2 e percebe que são diferentes. Agora o
host X sabe que o host Z não está na sua rede local (LAN). Por isso, ele precisa enviar o pacote
para o seu gateway padrão, que é o endereço IP da interface do roteador, 200.1.1.1, na rede
200.1.1.0. Em seguida, o roteador repete o processo AND para determinar a interface de roteador
para a qual ele deve enviar o pacote.
Etapa 4 Uma rede de classe C com sub-redes, usando uma máscara de sub-rede
personalizada
Este exemplo usa um único endereço de rede de classe C (200.1.1.0) e mostra 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, os três primeiro octetos (24 bits) são atribuídos como o endereço da rede. Isso
deixa um octeto (8 bits) para os hosts. Assim, cada rede de classe C poderá ter até 254 hosts:
x
28 = 256 – 2 = 254
Talvez seja desejável um total combinado de hosts, estações de trabalho e servidores inferior a 254
em uma única rede. Pode ser por questões de segurança ou para reduzir o tráfego. Isso pode ser
feito criando duas sub-redes e separando-as com um roteador. Isso cria domínios de broadcast
independentes menores e pode melhorar o desempenho da rede e aumentar a segurança. Isso é
possível porque essas sub-redes ficarão separadas por um ou mais roteadores. Considere que
serão necessárias pelo menos duas sub-redes e que haverá pelo menos 50 hosts em cada subrede. Considerando que só há um endereço de rede de classe C, somente os 8 bits do quarto octeto
estarão disponíveis para um total de 254 possíveis hosts. Portanto, será necessário criar uma
máscara de sub-rede personalizada. A máscara de sub-rede personalizada será usada para tomar
bits emprestados da parte do endereço que representa o host. As etapas a seguir ajudam a realizar
isso:
1. A primeira etapa para criar as sub-redes é determinar quantas sub-redes são necessárias.
Neste caso, são duas. Para saber quantos bits devem ser emprestados da parte do endereço
da rede que representa o host, adicionar os valores de bits da direita para a esquerda até que o
total seja maior ou igual ao número necessário para sub-redes. Porque precisamos de duas
sub-redes, adicionar o bit um e o bit dois, totalizando três. Esse valor é maior que a número
necessário para sub-redes. Para corrigir isso, tomar emprestados pelo menos dois bits do
endereço do host, começando do lado esquerdo do octeto que contém o endereço do host.
Endereço de rede: 200.1.1.0
Bits do endereço de host do 4º.
octeto:
1
1
1
1
1
1
1
1
Valores dos bits do endereço do
host (a partir da direita)
128
64
32
16
8
4
2
1
Adicionar bits a partir do lado direito, o 1 e o 2, até que a soma seja superior ao número necessário
para sub-redes.
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Observação: Outra maneira de calcular a quantidade de bits a serem emprestados para as
sub-redes é elevar a quantidade de bits emprestados ao quadrado. O resultado deve ser
superior ao número necessário para redes. Por exemplo, se forem emprestados 2 bits, o
cálculo é dois ao quadrado, igual a 4. Como a quantidade de sub-redes necessárias é 2,
esse valor deve ser adequado.
2. Depois de saber quantos bits devem ser emprestados, tomamos esses bits da esquerda do
endereço do host, o quarto octeto. Cada bit tomado do endereço do host diminui o número de
bits para os hosts. Embora a quantidade de sub-redes aumente, o número de hosts por subrede diminui. Como é necessário tomar dois bits emprestados do lado esquerdo, esse novo
valor deve aparecer na máscara de sub-rede. A máscara de sub-rede padrão anterior foi
255.255.255.0 e a nova máscara de sub-rede personalizada é 255.255.255.192. O 192 é
resultado da adição dos dois primeiros bits da esquerda, 128 + 64 = 192. Esses bits agora se
tornam 1s e fazem parte da máscara de sub-rede. Restam 6 bits para os endereços IP do host,
ou 26 = 64 hosts por sub-rede.
Bits emprestados do 4º
octeto para a sub-rede:
1
1
0
0
0
0
0
0
Valores dos bits para subrede: (a partir da esquerda)
128
64
32
16
8
4
2
1
Com essas informações, podemos montar a tabela a seguir. Os dois primeiros bits são o valor
binário da sub-rede.
Os últimos 6 bits são os bits do host. Tomando 2 bits emprestados dos 8 bits do endereço do host,
pode-se criar 4 sub-redes (22) com 64 hosts cada uma. As 4 redes criadas ficam assim:
ƒ
A rede 200.1.1.0
ƒ
A rede 200.1.1.64
ƒ
A rede 200.1.1.128
ƒ
A rede 200.1.1.192
A rede 200.1.1.0 é considerada não-utilizável, a menos que o dispositivo de rede suporte o
comando IOS ip subnet-zero, que permite utilizar a primeira sub-rede.
Número da
sub-rede
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 0
00
0
000000–111111
0–63
Não
1.ªsub-rede
01
64
000000–111111
64–127
Sim
2.ªsub-rede
10
128
000000–111111
128–191
Sim
3.ªsub-rede
11
192
000000–111111
192–254
Não
Observe que a primeira sub-rede sempre começa com 0 e, neste caso, aumenta em 64, que é a
quantidade de hosts em cada sub-rede. Uma forma de se determinar o número de hosts em cada
sub-rede ou o início de cada sub-rede é elevar ao quadrado os bits de host restantes. Como
tomamos emprestados dois dos 8 bits para sub-redes e restaram 6 bits, o número de hosts por subrede será 26-, ou 64. Outra forma de se calcular o número de hosts por sub-rede, ou o incremento de
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uma sub-rede para a próxima, é subtrair o valor decimal da máscara de sub-rede (192 no quarto
octeto) de 256, que é a quantidade máxima de possíveis combinações de 8 bits. O resultado é 64.
Isso significa começar a primeira rede em 0 e somar 64 para cada sub-rede adicional. Por exemplo,
se a segunda sub-rede for usada, a rede 200.1.1.64 não poderá ser usada como ID do host, pois o
ID da rede 64 tem somente zeros na parte que representa o host.
Outra forma comum de se representar uma máscara de sub-rede é usar a “barra/quantidade”(/q),
onde o q após a barra representa a quantidade de bits utilizados na máscara (rede e sub-rede
combinadas). Por exemplo, um endereço de rede de classe C, como 200.1.1.0, com uma máscara
de sub-rede padrão (255.255.255.0), seria escrito como 200.1.1.0 /24, indicando que 24 bits são
usados para a máscara. A mesma rede, quando dividida em sub-redes usando-se dois bits de host
para as sub-redes, seria escrita como 200.1.1.0 /26. Isso indica que 24 bits são usados para a rede
e 2 bits para a sub-rede. A máscara de sub-rede personalizada seria representada por
255.255.255.192 em formato decimal pontuado.
Uma rede de classe A 10.0.0.0 com uma máscara padrão (255.0.0.0) seria escrita como 10.0.0.0 /8.
Se 8 bits (o octeto seguinte) estivessem sendo usados para as sub-redes, ela seria escrita como
10.0.0.0 /16. Isso representaria uma máscara de sub-rede personalizada de 255.255.0.0 em
formato decimal pontuado. O número com “barra”após o número da rede é um método abreviado
de indicar a máscara de sub-rede que está sendo usada.
Etapa 5 Usare as informações a seguir e os exemplos anteriores para responder às
perguntas a seguir relativas as sub-redes.
Uma empresa solicitou e recebeu o endereço de rede de classe C 197.15.22.0. A rede física será
dividida em 4 sub-redes, que serão interconectadas por roteadores. Pelo menos 25 hosts serão
necessários em cada sub-rede. É necessário usar uma máscara de sub-rede personalizada de
classe C e um roteador entre as sub-redes, a fim de rotear os pacotes de uma sub-rede para outra.
Determinar a quantidade de bits que precisam ser emprestados da parte do endereço da rede que
representa o host e a quantidade de bits restantes para os endereços de host.
Observação: Haverá 8 possíveis sub-redes, das quais 6 poderão ser usadas.
Preencher a tabela a seguir e responder às perguntas:
Número da
sub-rede
Valor binário
emprestado
dos bits da
sub-rede
Bits da subrede em
decimal e
número da
sub-rede
Valores binários
possíveis dos bits de
host (intervalo) (5
bits)
Intervalo decimal
de sub-rede/host
Usar?
Sub-rede 0
1.ªsub-rede
2.ªsub-rede
3.ªsub-rede
4.ªsub-rede
5.ªsub-rede
6.ªsub-rede
7.ªsub-rede
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OBSERVAÇÕES:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Usar a tabela que acaba de ser criada para ajudar a responder às seguintes perguntas:
1. Qual(is) octeto(s) representa(m) a parte de um endereço IP de classe C que representa a rede?
__________________________________________________________________________
2. Qual(is) octeto(s) representa(m) a parte de um endereço IP de classe C que representa o host?
__________________________________________________________________________
3. Qual é o equivalente binário do endereço da rede de classe C na situação apresentada?
197.15.22.0
Endereço de rede em decimal: ___________ ___________ ___________ ___________
Endereço de rede em binário:
___________ ___________ ___________ ___________
4. Quantos bits de ordem superior foram tomados emprestados dos bits do host no quarto octeto?
__________________________________________________________________________
5. Qual é a máscara de sub-rede que deve ser usada? Mostre a máscara de sub-rede em decimal
e binário.
Máscara de sub-rede em decimal:
__________ ___________ ___________ _________
Máscara de sub-rede em binário:
__________ ___________ ___________ _________
6. Qual é o número máximo de sub-redes que podem ser criadas com essa máscara de sub-rede?
__________________________________________________________________________
7. Qual é o número máximo de sub-redes utilizáveis que podem ser criadas com essa máscara?
__________________________________________________________________________
8. Quantos bits restam no 4.º octeto para as IDs de hosts? _____________________________
9. Quantos hosts por sub-rede podem ser definidos com essa máscara de sub-rede?
__________________________________________________________________________
10. Qual é o número máximo de hosts que podem ser definidos para todas as sub-redes na
situação apresentada? Considere que o menor e o maior número para sub-redes e o maior e o
menor ID para hosts de cada sub-rede não podem ser usados.
__________________________________________________________________________
11. 197.15.22.63 é um endereço IP de host válido para esta situação?
__________________________________________________________________________
173 - 181 CCNA 1: Conceitos Básicos de Redes v3.1 - Laboratório 10.3.5a
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12. Por que sim ou por que não?
__________________________________________________________________________
13. 197.15.22.160 é um endereço IP de host válido para esta situação?
__________________________________________________________________________
14. Por que sim ou por que não?
__________________________________________________________________________
15. 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 quê?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
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