Endereçamento

Continuando nossos estudos sobre a camada de rede, vamos falar agora de sua parte mais interessante, que é o endereçamento IP. Entender de endereçamento IP é fundamental porque quando se cria uma rede em uma empresa, normalmente se divide essa rede em várias redes menores, e é necessário decidir como distribuir os endereços. Além disso, a forma como os endereços são distribuídos tem um impacto direto em como o roteamento vai ser realizado. Um esquema de endereçamento bem feito simplifica muito a tarefa de configuração do roteamento e permite que essa tarefa seja feita de forma mais eficiente.

Como você viu na aula anterior, na Internet os hosts conseguem se comunicar graças aos endereços IPs atribuídos a cada host que fizer parte da rede. Esse endereço identifica individualmente cada host na rede. É importante mencionar que, na verdade, um endereço IP não se refere a um host, mas sim à uma interface de rede. Desse modo, um mesmo host pode fazer parte de duas redes distintas, bastando para isso que esse host tenha duas interfaces de rede, cada uma com um endereço IP adequado para cada uma destas redes.

Os endereços IP apresentam uma estrutura hierárquica, sendo dividido em duas partes distintas. A primeira parte, também chamada de prefixo, serve para identificar a rede a qual o host pertence, enquanto que a segunda parte, também chamada de sufixo, identifica o próprio host. Naturalmente, a parte de rede dos endereços de todas as máquinas de uma mesma rede IP é igual, fazendo com que uma rede corresponda a um bloco de endereços IP contínuos.

Um endereço IP é representado no formato decimal com ponto, possuindo 32 bits de tamanho separado em 4 octetos de 8 bits cada. Desse modo, cada octeto pode assumir um valor entre 0 e 255, existindo portanto $2^{32}$ possíveis endereços IPs. Alguns exemplos de endereços IPs são: 10.1.1.3, 173.10.10.21 e 200.241.100.10. Devemos salientar que os números IPs são representados nesse formato decimal para facilitar a nossa vida na hora de lembramos os endereços, mas na prática os computadores trabalham com todos esses números no formato binário. Assim, os endereços citados ficariam no formato binário mostrado na Tabela 1:

Tabela 1 – Formatos de endereços IP (decimal e binário)

Como mencionamos anteriormente, o endereço IP tem uma parte que identifica a rede e uma parte que identifica a máquina. Quando se estava criando esse esquema de endereçamento, surgiu a seguinte questão: quantos bytes deixar para rede e quantos para as máquinas? Deixar muitos bytes para rede significa que poderiam existir muitas redes, mas que elas teriam poucas máquinas. Deixar muitos bytes para máquinas permite redes grandes, mas limita muito o número de redes existentes. A solução encontrada na época foi dividir todos os $2^{32}$ possíveis endereços em classes nas quais cada uma tivesse um número de bytes diferentes para a parte de rede. Assim, conforme mostra a Figura 1, foram criadas três classes de endereçamento chamadas de classe A, classe B e classe C. Além dessas, foi criada uma classe para utilização com aplicações multicast e outra classe que ficou reservada para uma utilização posterior.

Como podemos ver na Figura 1, cada classe aloca uma parte dos 32 bits para representar a rede e o restante para host (máquina). Essa quantidade de bits significará o total de redes e máquinas que poderemos ter em cada classe. O cálculo para descobrirmos a quantidade de redes e máquinas que teremos em cada classe é feito baseado no sistema binário. Assim, na classe A, temos 8 bits alocados para representar a rede (espaço em amarelo), porém, como visto na Figura 1, o primeiro bit é definido para zero, logo, restam sete bits, o que resulta em 128 redes possíveis ($2^{7}$ combinações que será igual a 128) e 24 bits para máquinas ($2^{24}$ combinações que é igual a 16.777.216). A quantidade de redes e de hosts de cada classe está citada na tabela a seguir.

A Tabela 2 mostra os intervalos dos IPs de cada classe:

Tabela 2 – Classes de endereços IP

Você acha que os quadros com endereços multicast e broadcast são repassados de modo diferente pelos swicthes? Se você respondeu sim, você acertou. Enquanto quadros com endereços unicast são encaminhados apenas na porta onde a estação de destino está conectada, quadros multicast e broadcast são encaminhados por todas as portas do switch. Portanto, mesmo que sua rede utilize apenas switches, lembre-se, um quadro enviado para um endereço de broadcast irá ocupar toda a rede, pois será retransmitido por todas as portas de todos os switches. Desse modo, embora os endereços broadcast sejam importantes para diversas aplicações, se utilizados em excesso, eles podem comprometer o desempenho da rede. Isso é um dos fatores que faz com que as pessoas evitem criar redes com um número muito alto de máquinas, preferindo dividir a rede em várias redes menores.