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                                                          by Claudio Rocha 

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Subnet Mask


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Subnet Mask:
 
Introdução.
O Subnet Mask é usado para determinar qual subnet/network um determinado pacote IP pertence. Como já sabemos um o endereço IP contem 2 componentes, o de Network (rede) e node (cliente).  Então quando o pacote IP é recebido pelo roteador ele determina a qual rede esse pacote pertence através do subnet mask.

Default subnet mask:
Decimal - Binário - Hexadecimal
  • Classe A - 255.0.0.0 - 11111111.00000000.00000000.00000000 -ff:00:00:00
  • Classe B - 255.255.0.0 - 11111111.11111111.00000000.00000000 - ff:ff:00:00
  • Classe C - 255.255.255.0 - 11111111.11111111.11111111.00000000 - ff:ff:ff:00

Tabela de bists para se calcular o subnet


As subnet mask acima são as masks default das classes. Por exemplo; uma rede de classe C e usando a default mask habilitará a configuração de 254 possíveis nodes. Vale lembrar que quanto  mais computadores estiverem na mesma rede/subnet, mais  trafego e congestionamento teremos com os pacotes IP tornando a rede lenta. Então por isso que é uma boa pratica usar o subnet mask sempre que a rede conter um numero superior de +/- 50 maquinas.

Como exemplo  pegaremos uma classe C com 254 possíveis hosts e dividiremos  em 14 redes/subnets diferentes fazendo com q o trafego/congestionamento fique isolado entre elas. Nem tudo é alegria porque de 254 possíveis nodes que tínhamos anteriormente utilizando a Mask default se transformará em  um total de 196 possíveis nodes apos fazermos o subnet. Isso se deve ao fato que utilizaremos os bits que eram destinados aos nodes e que agora serão emprestados para que possa serem utilizados pela mask também.

No nosso exemplo aqui vamos usar uma Classe C com network IP 200.133.175.0. Se estivéssemos usando o subnet mask defualt  ele ficaria assim:

255.255.255.0      Default Subnet Mask     
200.133.175.0      Network IP Identificador
200.133.175.1  ate  200.133.175.254 (254 possíveis nodes - muito trafego/congestionamento)
200.133.175.255  Network Broadcast 

Como nosso propósito é transformar essa rede em pequenas subnets/redes (14 para ser exato)  para minimizar o trafego/congestionamento de dados,  teremos que emprestar alguns bits que estão sendo usado para os nodes e que farão parte da subnet mask agora.

Aqui é a subnet mask default e o ultimo octeto esta todo sendo usado para os nodes.
255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000 ) - formato  binário

Se queremos criar varias subnets (14) teremos que emprestar bits que estão sendo usados para os nodes, que no nosso caso aqui esta no ultimo octeto representado por 8 zeros. Sabemos que cada bit pode ser 0 ou 1 então para criarmos 14 subnets teremos que usar mais de um bit. exemplo:

1 bit  = 2 combinações
2 bits = 4 combinações
3 bits = 8 combinações
4 bits = 16 combinações
...
8 bits = 256 combinações .... será que isso lembra alguma coisa

Para se obter 14 subnets teremos que emprestar 4 bists conforme tabela acima. Dos 4 bits que emprestamos poderemos representar 16 combinações diferentes e que satisfaz o numero que queremos representar que é 14. Bom agora que sabemos que com 4 bits podemos representar 16 combinações diferentes e que com 8 bits podemos representar 256 combinações diferentes, é só fazermos a subtração para chegarmos na nova subnet mask.

256 combinações
  16  combinações
_______________
240 resultado final

Esse  método é bem simples para calcular uma subnet mask. A tabela abaixo mostra se emprestarmos 2, 3,4,5 ou 6 bits.

Numero de Bits Subnet Mask Numero de Subnets Numero de Nodes

2

255.255.255.192

4 - 2   = 2

62

3

255.255.255.224

8 - 2   = 6

30

4

255.255.255.240

16 - 2 = 14

14

5

255.255.255.248

32 - 2 = 30 

6

6

255.255.255.252

64 - 2 = 62

2

 

Nossa subnet mask vai ficar assim depois que emprestamos os 4 bits que necessitamos.

255.255.255.240 (11111111.11111111.11111111.11110000)

Essa tabela mostra com mais detalhes como ficarão os bits que emprestamos.

Tabela com todos os possíveis Subnets/IPs para o nosso exemplo.

Subnet bits Número Network  Endereço  Node  Endereço Broadcast 
0000 200.133.175.0 Reservado Vazio
0001 200.133.175.16 .17 até .30 200.133.175.31
0010 200.133.175.32 .33 até .46 200.133.175.47
0011 200.133.175.48 .49 até .62 200.133.175.63
0100 200.133.175.64 .65 até .78 200.133.175.79
0101 200.133.175.80 .81 até .94 200.133.175.95
0110 200.133.175.96 .97 até .110 200.133.175.111
0111 200.133.175.112 .113 até .126 200.133.175.127
1000 200.133.175.128 .129 até .142 200.133.175.143
1001 200.133.175.144 .145 até .158 200.133.175.159
1010 200.133.175.160 .161 até .174 200.133.175.175
1011 200.133.175.176 .177 até .190 200.133.175.191
1100 200.133.175.192 .193 até .206 200.133.175.207
1101 200.133.175.208 .209 até .222 200.133.175.223
1110 200.133.175.224 .225 até .238 200.133.175.239
1111 200.133.175.240 Reservado Vazio
 

Pronto já temos nossa rede subdividida em 14 pequenas redes para minimizar o trafego/congestionamento de dados.  Agora só falta entender como o roteador vai saber qual determinado pacote IP pertence a qual rede. Tudo fica muito simples quando usamos binário para entender o processo. O roteador usa a lógica do AND operation. 

 

Regra para Lógica Operação AND

 

Input Input Output

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

 

Então vamos pegar um IP como exemplo da nossa tabela acima q mostra todos os possíveis IPs.

200.133.175.112   IP Identificador da rede
200.133.175.115   IP node (cliente)
200.133.175.127   IP Broadcast
255.255.255.240   Subnet Mask

Pela nosso tabela esse IP esta na rede/network 200.133.175.112 e o broadcast é 200.133.175.127. O subnet mask é 255.255.255.240 e não muda nunca a não ser se recalcularmos nossa rede para adquirir mais network ou nodes.

Bom levando em consideração que o roteador já vai estar configurado todas as portas para fazer o roteamento para as correspondentes networks só nos falta saber como esse processo é feito.

IP        200.133.175.115  11001000.10000101.10101111.01110011
Mask   255.255.255.240  11111111.11111111.11111111.11110000
_______________________________________________________
Resultado   em Binário       11001000.10000101.10101111.01110000

Resultado em Decimal           200      .    133      .      175    .     112

Acho que ficou bem claro apos trabalharmos com binário para decifrar o que o roteador faz para descobrir qual network pertence os pacotes recebidos. Os cálculos podem ser feitos através da calculadora do Windows, porem é muito simples converter de binário para decimal e de decimal para binário.

 

Converter de Decimal para Binário

cria-se uma tabela para auxiliar na conversão.

         

...

1024 512 256   128 64 32 16   8 4 2 1
 215   214   213   212     211   210   2   2     2   2   2   2     2   2   2   20

 

Exemplo 1 - (Converter Decimal 44 para  Binário)
Exemplo 2 - (Converter Decimal 15 para Binário)
Exemplo 3 - (Converter Decimal 62 para Binário)

 

Converter de Binário para Decimal 

Usa-se a mesma tabela criada acima para auxiliar na conversão.

IP no formato Binário : 11001000.10000101.10101111.01110011

...

1024 512 256   128 64 32 16   8 4 2 1
      2    2 2  2  2    2  2  2  20
          1 1 0 0   1 0 0 0

Resultado = 200       128+64+ 0 + 0 +    8    + 0 + 0 + 0

          1 0 0 0   0 1 0 1

Resultado = 133       128+0+ 0 +  0  +    0    + 4  + 0 + 1

          1 0 1 0   1 1 1 1

Resultado = 175      128 + 0 + 32 + 0  + 8  +  4  + 2 + 1  

          0 1 1 1   0 0 1 1

Resultado = 115        0  + 64 +32 +16 + 0 +  0 + 2  + 1

IP no formato Binário : 11001000.10000101.10101111.01110011

IP após conversão para decimal:   200.133.175.115

Observamos que os números em binários estão distribuídos um Octelo em cada linha. A somatória é feita do seguinte modo; para cada binário ligado ou seja (1) soma-se o valor representado após cálculo da devida potencia representado na tabela. E para cada binário desligado (0) não soma nada, mas para facilitar o raciocínio soma-se 0.   

Lembrete:

Quando se faz o subneting de uma rede, por definição o primeiro e a ultima subnet não será utilizado. O primeiro não será utilizado devido ser semelhante ao numero de identificação de rede. O último já é semelhante ao broadcast e por isso também não é utilizado.  Observar na Tabela com todos os possíveis Subnets/IPs para o nosso exemplo acima descrita para melhor entendimento.

Resumindo

IP  200.133.175.0
Esse seria o IP usado para identificar uma rede usando Classe C com Subnet Default

IP 200.133.175.255
Esse seria o IP usado para fazer o Broadcast em uma rede Classe C usando Subnet Default. Roteadores não retransmitem broadcast  

255.255.255.0  
Esse seria o Subnet Default para a network mencionado acima.

O Roteador baseia-se nesses endereços para fazer o roteamento de pacotes IP.



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