Como o Endereçamento IPv4 vai morrer em breve, segundo muitos “especialistas”, nada melhor que conhecê-lo muito bem antes que ele seja sepultado ou até mesmo cremado, certo?

Afinal, para conhecer bem algo novo nada melhor que dominar seu antecessor para entender o porque das mudanças.

Portando vou fazer uma revisão “monstra” sobre IPv4 e classes nesse artigo de hoje para fazer com que nossos leitores, alunos, amigos e seguidores “dominem” a arte de trabalhar com esse protocolo que nos acompanha a tantos anos!

Deu até uma pontinha de nostalgia e saudades (rsrs)… #soquenao

Introdução ao Endereçamento IPv4

A camada de Internet no TCP/IP, é responsável pelo endereçamento lógico e escolha do melhor caminho entre as redes.

O endereço IP versão 4 ou IPv4 é um número de 32 bits escrito com quatro octetos (8 bits ou um byte) representados no formato decimal como, por exemplo, “10.0.0.1”.

Os números em cada um dos octetos em decimal podem ir de 0 a 255, portanto os endereços IP têm seu valor mais baixo em 0.0.0.0 e o mais alto em 255.255.255.255.

Os endereços IP são divididos em duas partes, onde a primeira parte do endereço identifica uma rede (conjunto de hosts) e a segunda parte identifica um host individual dentro dessa rede.

Para identificar a porção de rede e de host é utilizada uma “máscara de rede”, onde os bits 1 na máscara representam a porção de rede e os bits zero a porção de host no endereço IP.

Por exemplo, o IP anterior 10.0.0.1 com uma máscara 255.0.0.0 (11111111.00000000.00000000.00000000) tem o “10” como porção de rede e “0.0.1” como porção de host.

Resumo das Classes de Endereços IP Versão 4

No início do desenvolvimento das redes IP os endereços foram divididos em cinco classes de endereços (A, B, C, D e E), sendo que três dessas classes (A, B e C) podem ser utilizadas como endereços de host.

Veja abaixo um resumo sobre as classes de endereços IPv4:

• Classe A: Primeiro bit do primeiro octeto é 0 (zero), utiliza o primeiro octeto para definir as redes e os três últimos para endereçar os hosts. Vão das redes 1.0.0.0 a 126.0.0.0.
• Classe B: Primeiros dois bits do primeiro octeto são 10 (um, zero), utiliza o primeiro e segundo octetos para definir as redes e os dois últimos para endereçar os hosts. Vão de 128.0.0.0 a 191.255.0.0.
• Classe C: Primeiros três bits do primeiro octeto são 110 (um, um, zero), utiliza os três primeiros octetos para definir as redes e o último para endereçar os hosts. Vão de 192.0.0.0 a 223.255.255.0.
• Classe D: Esta classe é destinada a endereços de multicast e seus primeiros quatro bits do primeiro octeto são 1110 (um, um, um, zero). Todos os endereços de Multicast são endereços de Host, não existem redes com endereços de Multicast. Sua faixa de endereçamento vai de 224.0.0.0 até 239.255.255.255.
• Classe E: Esta é uma classe de endereço especial e reservada, sendo que os primeiros quatro bits do primeiro octeto são 1111 (um, um, um, um). Não são utilizadas para endereçamento, atualmente está reservada a testes pela IETF. Sua faixa de endereçamento vai de 240.0.0.0 até 255.255.255.254.

Existem também endereços IP reservados para uso especial, os mais importantes são:

• A rede 0.0.0.0 é reservada para representação da Internet em rotas IP;
• A rede 127.0.0.0 (127.0.0.1 até 127.255.255.255) está reservada para o endereçamento de loopback, ou seja, se você fizer em seu computador um ping para o IP 127.0.0.1 você está pingando sua própria placa de rede;
• O endereço 255.255.255.255 é reservado para o broadcast local, ou seja, um ping para esse endereço IP e todas as redes IP (classes A, B e C) responderiam ao ping.

Origem das Classes e Problemas com o Endereçamento IPv4

No início da Internet não era prevista essa taxa de adesão tanto de empresas como do setor público em geral.

Por isso mesmo, os IP utilizados para endereçar as redes foram divididos em três classes de tamanhos fixos da seguinte forma (reforçando a informação anterior):

• Classe A: definia o bit mais significativo como 0, utilizava os 7 bits restantes do primeiro octeto para identificar a rede, e os 24 bits restantes (3 últimos octetos) para identificar o host. Esses endereços utilizavam a faixa de 1.0.0.0 até 126.0.0.0.
• Classe B: definia os 2 bits mais significativo como 10, utilizava os 14 bits seguintes para identificar a rede, e os 16 bits restantes (2 últimos octetos) para identificar o host. Esses endereços utilizavam a faixa de 128.1.0.0 até 191.254.0.0.
• Classe C: definia os 3 bits mais significativo como 110, utilizava os 21 bits seguintes para identificar a rede, e os 8 bits restantes (último octeto) para identificar o host. Esses endereços utilizavam a faixa de 192.0.1.0 até 223.255.254.0.

Note os seguintes pontos negativos dessa divisão inicial dos endereços IP:

• A classe A atendia um número muito pequeno de redes e ocupava metade de todos os endereços disponíveis, portando poucas redes com muitos endereços.
• A classe B ainda assim possuía um número muito grande de hosts por rede.
• A classe C permitia criar muitas redes só que com poucos endereços disponíveis.
• Ao mesmo tempo em que as classes A e B traziam muitas vezes desperdícios de endereços IP, a classe C muitas não supria a necessidade de endereços necessários disponíveis.

Alguns outros fatos históricos interessantes sobre o crescimento da Internet:

• Em 1990 já existiam 313.000 hosts conectados à Internet.
• Em maio de 1992 38% das faixas de endereços classe A, 43% da classe B e 2% da classe C já estavam alocados, sendo que a rede já possuía 1.136.000 hosts conectados.
• Em 1993, com a criação do protocolo HTTP e a liberação por parte do Governo estadunidense para a utilização comercial da Internet, a quantidade de hosts na Internet passou de 2.056.000 em 1993 para mais de 26.000.000 em 1997.

Tendo essa explosão no uso da Internet e requisições de novos endereços IP de uma maneira muito acima da esperada, a IETF (Internet Engineering Task Force) foi obrigada a elaborar estratégias para solucionar a questão do esgotamento dos endereços IP e do aumento da tabela de roteamento, pois com o crescimento do uso da Internet os roteadores também começaram a ficar sobrecarregados.

Em novembro de 1991 é formado o grupo de trabalho ROAD (Routing and Addressing), que apresenta como solução a estes problemas, a utilização do CIDR (Classless Inter-domain Routing).

Basicamente o CIDR tem como ideia central o fim do uso das classes de endereços, por isso o nome classless ou “sem classes”, possibilitando a alocação de blocos de tamanho apropriado conforme a real necessidade de cada rede.

Endereçamento IPv4 Privativo e NAT

Outras duas técnicas que foram desenvolvidas para desacelerar o esgotamento de IPs válidos da Internet foi a introdução dos endereços IP privados (RFC 1918) e o uso do NAT (Network Address Translation).

Como a maioria das empresas precisam acessar a Internet para utilizar os serviços disponibilizados na rede mundial de computadores, não é necessário que todos os seus hosts estejam com endereços válidos.

Ao invés disso foram definidos os três intervalos de endereços IP declarados como privados na RFC 1918, sendo que a única regra de utilização é que nenhum pacote contendo estes endereços pode trafegar na Internet pública, por isso o nome de privado, pois eles são de uso na Intranet.

As três faixas reservadas são: ‏

• 10.0.0.0 a 10.255.255.255 /8 (16.777.216 hosts)
• 172.16.0.0 a 172.31.255.255 /12 (1.048.576 hosts)
• 192.168.0.0 a 192.168.255.255 /16 (65.536 hosts)

Mas se esses endereços não podem trafegar na Internet como um computador com esse endereço poderá acessar a Internet?

Através de uma tradução do endereço privado para um endereço público de Internet, o qual é realizado pelo NAT (Network Address Translation – Tradução de Endereço de Rede).

O NAT tem como ideia básica permitir que com um único ou poucos endereços IP, vários hosts possam trafegar na Internet.

Dentro de uma rede, cada computador recebe um endereço IP privado único, que é utilizado para o roteamento do tráfego interno, e quando ele precisa acessar a Internet uma tradução de endereço é realizada, convertendo endereços IP privados em endereços IP públicos únicos na Internet.

CIDR e IPv6

Deixa eu começar falando que o endereçamento IPv4 privativo com o NAT, mais o uso do CIDR somente adiaram o triste fim dos blocos de endereços IPv4 válidos no mundo.

Quem veio para resolver o problema em definitivo é o endereçamento IPv6.

Portanto, vamos ver melhor a abordagem mais atual que não leva em consideração as classes, essa abordagem é chamada de roteamento classless (sem classe) ou CIDR (Classless Inter-Domain Routing).

O roteamento classless visa a melhor utilização de todas as faixas de IP e prolongar o uso do IPv4, pois justamente devido ao esgotamento do IPv4 é que veio a necessidade da criação de uma nova versão de endereçamento IP, o IPv6.

A versão 6 dos endereços IP ou IPv6 utiliza um número de 128 bits ao invés de 32 como no IPv4.

Outra diferença é que o IPv6 é composto por oito blocos de quatro algarismos em hexadecimal e não mais em decimal, ou seja, utiliza dos algarismos de 0 a 9 e A a F (A-10, B-11, C-12, D-13, E-14, F-15).

Para se ter uma ideia da diferença numérica entre o IPv6 e o IPv4, no IPv4 temos um endereço de 32 bits, o que nos dá 2 elevado a 32 endereços, ou seja, 4.294.967.296 mais de quatro bilhões de endereços IP.

No IPv6 temos 2 elevado a 128 possíveis endereços, ou seja, 340.282.366.920 seguido por mais 27 casas decimais, ou seja, 340 bilhões multiplicados por 10 elevado a 27 endereços IP versão 6!

Então vamos finalizar o artigo com a revisão sobre endereçamento IPv4!

Parabéns se você leu até aqui e me acompanhou até o final…

… saiba que você está de parabéns por isso!

Muito obrigado e até um próximo artigo.

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