Endereçamento IP e divisão em sub-redes

Um octeto é um grupo de oito bits. Cada bit contém 0 ou 1. Um endereço IPv4 tem quatro octetos, totalizando 32 bits. Comece com um octeto; o mesmo método funciona em cada uma das quatro partes.

Atribua um valor a cada bit

Leia as posições da esquerda para a direita:

Cada posição vale o dobro da posição à sua direita. Some o valor de uma posição apenas quando seu bit for 1. Em 10101100, as posições ativas são 128, 32, 8 e 4:

O zero na posição de 64 não contribui para a soma. Em 01100100, os bits 1 selecionam 64, 32 e 4, resultando em 100. O bit mais à esquerda tem o maior valor; 10000000 é 128, enquanto 00000001 é 1.

Construa o binário a partir do decimal

Para converter 200, percorra os mesmos valores em ordem. Em cada posição, pergunte se seu valor cabe no que resta.

1. 128 cabe: escreva 1 e restam 72.
2. 64 cabe: escreva 1 e restam 8.
3. 32 e 16 não cabem: escreva 0 em ambas as posições.
4. 8 cabe: escreva 1 e resta 0.
5. As posições de 4, 2 e 1 são todas 0.

O resultado é 11001000. Confira somando os valores selecionados: 128 + 64 + 8 = 200. Quando o resto chegar a zero, continue escrevendo zeros até preencher as oito posições.

Escreva o decimal 10 como 00001010 quando for um octeto. O número binário mais curto 1010 tem o mesmo valor, mas oito posições permitem alinhar um endereço à sua máscara de sub-rede. Não trate uma sequência binária como número decimal: o binário 00000100 significa quatro, não cem.

Reconheça padrões de máscara

As máscaras de sub-rede usam repetidamente octetos cujos bits 1 preenchem as posições a partir da esquerda. Vale a pena aprender estes padrões:

Cada linha acrescenta outro valor posicional. Por exemplo, 224 é 128 + 64 + 32. Um octeto com todos os bits em zero é 0; com todos em um, a soma é 255.

Conte as combinações

Com um bit, há dois padrões possíveis. Com dois bits, há quatro: 00, 01, 10 e 11. Cada bit acrescentado dobra as possibilidades, portanto $n$ bits fornecem $2^n$ valores. Oito bits fornecem 256 valores, numerados de 0 a 255. Essa distinção entre o número de valores e o maior valor é importante ao contar endereços.

Um endereço IPv4 é um número de 32 bits usado para identificar uma interface de rede. Sua forma conhecida, a notação decimal pontuada, converte cada um dos quatro octetos em decimal e os separa por pontos. Os pontos marcam os limites entre octetos; não são separadores decimais.

Leia quatro octetos

O endereço 192.168.10.77 é:

11000000.10101000.00001010.01001101

O primeiro octeto é 128 + 64 = 192. O segundo é 128 + 32 + 8 = 168. O terceiro é 8 + 2 = 10, e o quarto é 64 + 8 + 4 + 1 = 77. Cada octeto deve estar entre 0 e 255. Um endereço como 192.168.1.256 é inválido porque seu último número precisa de mais de oito bits.

O espaço completo contém $2^{32}$ endereços: 4.294.967.296. Alguns são reservados para finalidades específicas, portanto esse não é o número disponível para hosts comuns na internet.

Um endereço pertence a uma interface, a conexão pela qual um dispositivo se conecta a uma rede. Um roteador que conecta três redes IP precisa de endereçamento nas três interfaces. Um notebook que usa Wi-Fi e Ethernet pode ter um endereço IPv4 diferente em cada uma. Por isso, o diagnóstico começa pela interface em uso.

Determine o limite com uma máscara

Todo endereço tem uma porção de rede e uma porção de host. A porção de rede identifica sua sub-rede; a porção de host seleciona uma interface dentro dela. São partes dos mesmos 32 bits, não números adicionais acrescentados ao endereço.

O endereço sozinho não mostra a divisão. Com /16, 172.16.45.200 pertence a 172.16.0.0/16. Com /21, pertence a 172.16.40.0/21. O prefixo mais longo mantém mais bits na porção de rede e deixa menos para hosts. Ao calcular a sub-rede de um endereço, mantenha sempre o prefixo junto dele.

Entenda as antigas classes

Antes do CIDR, as classes de endereços forneciam limites padrão fixos:

Os primeiros bits são 0, 10, 110, 1110 e 1111, respectivamente. Os primeiros octetos 0 e 127 têm usos especiais, embora seu primeiro bit seja 0. Por exemplo, 150.20.0.9 está na faixa histórica da classe B; 230.0.0.5 é um endereço de grupo multicast.

As classes fixas desperdiçavam espaço. Uma rede que precisasse de 300 endereços de hosts ultrapassaria os 254 endereços utilizáveis de um bloco classe C, mas usaria apenas uma pequena parte dos 65.534 de um bloco classe B. O roteamento interdomínios sem classes (CIDR) substituiu os limites fixos em 1993. Agora, um prefixo pode ter qualquer comprimento de 0 a 32. 10.1.2.0/24 é um bloco sem classes válido: a antiga classificação A não o obriga a usar /8.

Uma máscara de sub-rede marca quais bits pertencem à rede. Ela tem 32 bits: uma sequência contínua de bits 1 a partir da esquerda, seguida por bits 0. Um 1 mantém o bit correspondente do endereço na porção de rede. Um 0 marca uma posição de host.

Conte os bits de rede

A notação de prefixo escreve o número de bits 1 da máscara após uma barra. /24 significa 24 bits de rede e oito bits de host. Sua máscara é 11111111.11111111.11111111.00000000, ou 255.255.255.0.

Para /21, divida 21 em 8 + 8 + 5. Os dois primeiros octetos são 255. O seguinte contém cinco bits 1, 11111000, que valem 248. O último octeto é zero. A máscara é 255.255.248.0.

Para fazer o inverso, conte os bits 1 de cada octeto. 255.255.255.192 contém 8 + 8 + 8 + 2 = 26, portanto é /26. Muitas vezes, o octeto parcialmente preenchido é a única parte que você precisa converter.

Verifique se uma máscara é válida

Um octeto de máscara pode ser 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254 ou 255. No entanto, octetos válidos, por si só, não bastam: a máscara inteira deve manter a sequência contínua de bits 1. Após um octeto menor que 255, todos os octetos seguintes devem ser zero. 255.255.0.255 é inválida porque seus bits 1 recomeçam. 255.255.255.100 é inválida porque 100 em binário é 01100100, o que interrompe o padrão dentro de um octeto.

Conte endereços e determine o incremento

Se o prefixo for $p$, a quantidade de bits de host é $h=32-p$. Há $2^h$ endereços. Em uma sub-rede comum com broadcast, reserve o padrão de host com todos os bits em zero para a rede e o padrão com todos em um para o broadcast, restando $2^h-2$ endereços utilizáveis. /31 e /32 têm usos especiais e são tratados separadamente.

O tamanho do bloco, ou incremento, é 256 menos o valor da máscara no octeto em que ela deixa de ser 255. Com /26, esse é o quarto octeto: 256 − 192 = 64. As redes começam em .0, .64, .128 e .192. Com /21, o incremento é 256 − 248 = 8 no terceiro octeto; o quarto octeto ainda faz parte da porção de host.

Um número de prefixo maior significa menos endereços: /26 é menor que /25. Cada bit de rede acrescentado reduz pela metade os padrões de host possíveis.

Reconheça as extremidades da escala de prefixos

Uma /0 não tem bits de rede fixos e tem a máscara 0.0.0.0; ela abrange todo o espaço IPv4. Uma /32 fixa todos os 32 bits e tem a máscara 255.255.255.255; ela identifica um único endereço exato. Essas extremidades ajudam você a interpretar uma rota padrão ou um prefixo de host sem tentar atribuir a ele uma contagem comum de hosts utilizáveis.

Leia configurações em diferentes formas

No Windows, ipconfig exibe uma máscara em notação decimal pontuada. No Linux, ip addr acrescenta o prefixo ao endereço. No macOS, ifconfig pode exibir uma máscara hexadecimal, como 0xffffff00, equivalente a 255.255.255.0. São maneiras diferentes de mostrar o mesmo limite.

O endereço de rede tem todos os bits de host definidos como 0. O endereço de broadcast tem todos os bits de host definidos como 1. Em uma sub-rede IPv4 comum, os endereços entre esses extremos estão disponíveis para interfaces.

Aplique a máscara bit a bit

Uma operação E bit a bit mantém um 1 somente quando ambos os bits de entrada são 1. Todos os outros pares resultam em 0. Aplicar a operação E a um endereço e sua máscara preserva os bits de rede e zera os bits de host.

Para 192.168.10.77/26, os primeiros 24 bits estão totalmente cobertos pela máscara. Trabalhe no último octeto:

Address: 01001101   (77)
Mask:    11000000   (192)
AND:     01000000   (64)

A rede é 192.168.10.64. Restam seis bits de host. Defina todos como 1: 01111111 é 127, formando o broadcast 192.168.10.127. A faixa utilizável vai de 192.168.10.65 a 192.168.10.126, contendo $2^6-2=62$ endereços.

O broadcast é uma unidade menor que o próximo endereço de rede. Somar o tamanho inteiro do bloco a .64 produz .128, a próxima sub-rede, não o broadcast desta sub-rede.

Use o atalho do tamanho do bloco

Para 172.16.45.200/21, converta /21 em 255.255.248.0. O limite está no terceiro octeto, com incremento 8. Os múltiplos próximos de 45 são 40 e 48, portanto 45 está no bloco que começa em 40.

• Rede: 172.16.40.0.
• Próxima rede: 172.16.48.0.
• Broadcast: 172.16.47.255.
• Primeiro e último utilizáveis: 172.16.40.1 e 172.16.47.254.

Todo o quarto octeto é espaço de host, portanto defina-o como 0 para a rede e como 255 para o broadcast. O bloco tem 11 bits de host, resultando em $2^{11}-2=2.046$ endereços utilizáveis.

Um endereço terminado em .0 ou .255 ainda pode ser um endereço de host em uma sub-rede maior. Tanto 172.16.41.0 quanto 172.16.44.255 estão entre esses extremos. Suas porções completas de host não são compostas apenas por zeros nem apenas por uns. Avalie todos os bits de host, não apenas o último número decimal.

O incremento descreve o avanço em um octeto, não necessariamente o número de endereços no bloco inteiro. No exemplo /21, oito valores do terceiro octeto contêm, cada um, 256 valores do último octeto, resultando em 2.048 endereços no total. Subtrair os dois extremos reservados fornece os mesmos 2.046 endereços utilizáveis da fórmula de bits de host. Mantenha separados esses dois significados de “tamanho do bloco” quando o limite estiver antes do quarto octeto.

Trate /31 e /32 corretamente

Uma /31 contém dois endereços. Em um enlace ponto a ponto entre roteadores compatível, ambos são utilizáveis conforme a RFC 3021; não é necessária uma reserva para broadcast. Por exemplo, 10.0.0.8/31 pode endereçar suas duas extremidades como 10.0.0.8 e 10.0.0.9.

Uma /32 identifica um único endereço exato, como o de uma interface lógica de loopback de um roteador. Ela não fornece uma faixa de hosts. Não aplique a fórmula comum de subtrair dois a nenhum desses casos especiais.

Verifique um cálculo de extremos

Verifique se a rede começa em um múltiplo do incremento, se o endereço original está dentro do bloco e se a próxima rede começa imediatamente após o broadcast. Para sub-redes comuns com broadcast, o primeiro utilizável é rede + 1 e o último utilizável é broadcast − 1. Se o prefixo corta o terceiro octeto, um cálculo que altera apenas o quarto octeto deixou passar o limite.

Um host usa seu próprio endereço e sua máscara para decidir se um destino é local. Se ambos os endereços produzirem o mesmo endereço de rede sob essa máscara, ele envia diretamente pela rede local. Caso contrário, envia ao seu gateway padrão, uma interface de roteador em sua própria sub-rede.

Compare redes, não os três primeiros números

192.168.1.100/25 pertence a 192.168.1.0/25. O endereço 192.168.1.130/25 pertence a 192.168.1.128/25. Seus três primeiros octetos coincidem, mas o limite /25 divide o último octeto ao meio. Eles estão em sub-redes diferentes.

O prefixo também altera se um endereço pode ser atribuído. 192.168.10.64 é um endereço utilizável em 192.168.10.0/25, cujos hosts vão de .1 a .126. Em 192.168.10.64/26, o mesmo .64 é o endereço de rede. Você precisa do endereço e da máscara para avaliar isso.

Verifique um gateway

Suponha que um PC tenha 192.168.10.70/26 com gateway 192.168.10.1. A sub-rede do PC é 192.168.10.64/26, com hosts de .65 a .126. O gateway .1 está fora dessa faixa, portanto não é um gateway diretamente conectado válido para essas configurações.

Confira o plano de endereçamento antes de alterar qualquer coisa. Se o PC pertence a essa sub-rede, use o endereço da interface do roteador que a atende, como .65 se esse for o endereço configurado no roteador. Se o PC pertence a outro lugar, corrija seu endereço ou sua máscara para corresponder ao plano. Um endereço livre que pareça adequado não basta: a entrada de gateway deve identificar a interface real do roteador.

Observe máscaras incompatíveis

O host A é 192.168.1.10/24; o host B é 192.168.1.200/25. A trata B como local. B se situa em 192.168.1.128/25 e trata A como remoto. Eles discordam porque suas máscaras definem limites diferentes. A comunicação pode falhar ou depender do comportamento do roteamento. Interfaces destinadas a compartilhar uma sub-rede devem usar o prefixo planejado de forma consistente.

Um endereço duplicado causa outro problema: duas interfaces reivindicam o mesmo endereço na mesma rede. O tráfego pode chegar à interface errada ou falhar de forma intermitente. O fato de endereços privados poderem ser reutilizados em organizações separadas não permite duplicatas dentro de uma mesma sub-rede conectada.

Leia as configurações relevantes

No Windows, execute ipconfig ou ipconfig /all. No Linux, ip addr mostra endereços e prefixos; ip route mostra um gateway após default via. No macOS, use as configurações de rede ou ifconfig para consultar o endereço e a máscara.

Pergunte se o endereço é utilizável sob seu prefixo, se o gateway real está na sub-rede e se o prefixo corresponde ao plano. Verifique também se o endereço é único quando os sintomas forem intermitentes.

No Cisco IOS, um comando em modo de interface, como ip address 192.168.10.65 255.255.255.192, define um endereço IPv4. show ip interface brief lista os endereços e o estado das interfaces; ele não substitui a verificação da máscara configurada. Interfaces roteadas separadas normalmente precisam de sub-redes sem sobreposição, e o IOS costuma rejeitar sobreposições.

Endereços IPv4 públicos são endereços globalmente únicos que podem ser roteados pela internet. A maioria das organizações os obtém de um provedor. A IANA aloca espaço por meio de cinco Registros Regionais da Internet: AFRINIC, APNIC, ARIN, LACNIC e RIPE NCC. Ser público não garante que um dispositivo aceite conexões; as rotas e configurações de segurança também importam.

Aprenda os três blocos privados

A RFC 1918 reserva espaço de endereçamento que as organizações podem reutilizar internamente:

Esses endereços não são roteados na internet pública. Duas organizações separadas podem usar 10.1.0.0/24 internamente. Dentro de cada sub-rede conectada, cada interface ainda precisa de seu próprio endereço.

Preste atenção especial a 172. Somente os segundos octetos de 16 a 31 são privados. 172.20.10.2 está dentro do bloco, enquanto 172.15.0.1 e 172.32.0.1 estão fora dele. A máscara 255.240.0.0 mantém fixos os primeiros quatro bits do segundo octeto, abrangendo 16 valores possíveis para esse octeto.

Conecte hosts privados a redes públicas

Um roteador de borda ou firewall pode realizar a tradução de endereços de rede (NAT). Para uma conexão de saída, ele substitui um endereço privado de origem por um endereço público e mantém as informações necessárias para traduzir a resposta.

A tradução de endereços de porta (PAT) permite que vários hosts internos compartilhem um endereço público. Os números de porta ajudam a distinguir suas conexões. Isso reduz a quantidade de endereços públicos de que uma organização precisa. NAT e PAT descrevem o funcionamento da tradução; não são faixas adicionais de endereços privados.

O IPv4 tem cerca de 4,3 bilhões de endereços possíveis, com uma parte considerável do espaço reservada para usos especiais. A IANA distribuiu seus últimos blocos do pool geral livre em fevereiro de 2011. O endereçamento privado com tradução permite a reutilização; o IPv6 fornece um espaço de endereçamento muito maior.

Reconheça o espaço compartilhado de um provedor

100.64.0.0/10 abrange 100.64.0.0 até 100.127.255.255. A RFC 6598 o reserva para redes de provedores que usam NAT de operadora (CGNAT). Ele não é espaço público nem um dos três blocos privados da RFC 1918.

Se a interface externa de um roteador doméstico mostrar 100.72.5.9, esse endereço estará na faixa compartilhada do provedor. O provedor pode traduzi-lo novamente antes de o tráfego alcançar a internet pública. Chamar todo endereço não público de “RFC 1918” ocultaria essa diferença.

Escolha um espaço que possa ser conectado mais tarde

Uma grande organização pode dividir o bloco privado 10.0.0.0/8 em redes de unidades e departamentos. Roteadores pequenos frequentemente usam 192.168.0.0/24 ou 192.168.1.0/24 como padrão. Antes de conectar duas unidades por uma VPN, compare seus planos. Se ambas usarem a mesma sub-rede, um endereço como 192.168.1.20 não poderá identificar de forma única a qual unidade pertence o host desejado. Escolha espaços sem sobreposição para redes que serão conectadas.

Endereços de uso especial trazem informações sobre como um pacote ou uma interface está sendo usado. Verifique toda a faixa reservada antes de tratar um endereço desconhecido como um host público comum.

Testes que permanecem no host

127.0.0.0/8 é o espaço de loopback. 127.0.0.1 é o endereço de loopback usual, mas 127.0.0.53 também está dentro do bloco. Um pacote de loopback permanece no host. Um ping 127.0.0.1 bem-sucedido verifica o software IP local; o pacote nunca testa o cabo de rede nem um roteador remoto.

Endereços limitados a um enlace

O espaço IPv4 local de enlace é 169.254.0.0/16. No Windows, ele está associado ao endereçamento IP privado automático (APIPA). Um host que não consegue obter um endereço DHCP pode selecionar um endereço local de 169.254.1.0 a 169.254.254.255, usando uma máscara /16. O primeiro e o último blocos /24 são reservados para esse processo de seleção.

Esse endereço permite a comunicação no enlace local, não o acesso roteado à internet. Se uma estação configurada para DHCP mostrar inesperadamente 169.254.37.12, verifique seu enlace, a porta do comutador ou VLAN e o caminho até o DHCP. O endereço sugere uma falha na atribuição automática; por si só, não identifica qual componente falhou. Um endereço local de enlace inserido manualmente pode ter a mesma aparência.

Diferencie os significados de zero e broadcast

0.0.0.0 pode ser uma origem que significa que o host ainda não tem endereço. Nas configurações de escuta de um servidor, significa todos os endereços IPv4 locais. Com /0, 0.0.0.0/0 identifica todos os destinos IPv4 e é usado para uma rota padrão. O prefixo muda o significado.

255.255.255.255 é o broadcast limitado, mantido na rede local. O próprio broadcast de uma sub-rede, como 192.168.10.127 para 192.168.10.64/26, é um broadcast direcionado. Os roteadores normalmente desativam o encaminhamento de broadcasts direcionados por padrão.

Conheça as outras faixas

Um endereço multicast identifica um destino de grupo, não o próprio endereço unicast de um host. O bloco menor 224.0.0.0/24 é reservado para tráfego de controle no enlace local. Os exemplos incluem 224.0.0.5 para roteadores OSPF e 224.0.0.251 para DNS multicast.

Os blocos de documentação permitem que instruções mostrem cálculos realistas de endereços sem identificar um host público ativo. O espaço de testes de desempenho serve a testes controlados de desempenho. Nenhuma das categorias se torna uma faixa comum de hosts na internet apenas por estar fora da RFC 1918. O registro de uso especial da IANA é a referência para blocos menos conhecidos.

A divisão em sub-redes divide um bloco de endereços ao transferir bits da porção de host para a porção de rede. Todos os blocos resultantes são menores e têm prefixos mais longos. Quando todos usam o mesmo prefixo, o plano é chamado de mascaramento de sub-rede de comprimento fixo (FLSM).

Escolha uma quantidade suficiente de bits de sub-rede

Emprestar $s$ bits cria $2^s$ sub-redes iguais. Acrescente $s$ ao prefixo inicial. Suponha que você precise de seis sub-redes a partir de 192.168.10.0/24. Dois bits adicionais fornecem quatro sub-redes, o que é insuficiente. Três fornecem oito, portanto use /27.

Uma /27 deixa cinco bits de host, fornecendo $2^5-2=30$ endereços utilizáveis em cada sub-rede. Sua máscara é 255.255.255.224, e seu incremento é 32 no último octeto.

A primeira e a última sub-redes são válidas. Subtraia dois para os endereços de rede e de broadcast dentro de uma sub-rede comum, não do número de sub-redes. A antiga regra que evitava a “sub-rede zero” e a sub-rede com todos os bits em um não se aplica ao planejamento moderno sem classes.

Escolha uma quantidade suficiente de bits de host

Se o requisito informar a quantidade de hosts, escolha a menor quantidade de bits de host $h$ para a qual $2^h-2$ seja pelo menos igual a essa quantidade. Em seguida, calcule o prefixo como $32-h$.

Para 500 endereços utilizáveis, oito bits de host fornecem 254, o que é insuficiente. Nove fornecem 510, portanto use /23. Para 30 endereços utilizáveis, /27 atende exatamente; 31 exigem /26.

Conte cada interface que precisa de um endereço. Trinta computadores mais um gateway de roteador precisam de 31 endereços utilizáveis, mesmo antes de contar impressoras, servidores ou o gerenciamento de comutadores. Se uma quantidade informada de hosts já incluir o gateway, não o acrescente uma segunda vez.

Uma mudança de prefixo também pode fazer a lista atravessar o limite de um octeto. Dividir 10.30.8.0/22 em sub-redes /25 empresta três bits e fornece oito blocos. Seus inícios são 10.30.8.0, 10.30.8.128, 10.30.9.0, 10.30.9.128, continuando até 10.30.11.128. Após o bloco .128 do último octeto, o próximo início incrementa o terceiro octeto e zera o quarto. Cada bloco ainda contém 128 endereços no total.

Teste ambos os limites

Um plano pode passar no teste de hosts e falhar no teste de sub-redes. Cinco LANs que precisam de 40 endereços utilizáveis cada exigem cinco blocos /26. Uma /24 comporta apenas quatro desses blocos. Os cinco blocos exigem 320 endereços no total, portanto não cabem em 256. Uma /23 tem espaço para oito blocos /26.

Por outro lado, criar muitos blocos muito pequenos pode atender à quantidade de sub-redes, mas deixar poucos endereços de hosts em cada uma. Comece com o bloco de origem fornecido, calcule o prefixo candidato e confira ambos os requisitos antes de listar as redes.

O FLSM mantém o plano simples, mas todas as redes recebem o mesmo tamanho. Atribuir uma /27 a um enlace entre roteadores com duas interfaces deixa 28 endereços utilizáveis sem uso. Quando as necessidades diferem muito, comprimentos de prefixo diferentes podem usar o espaço do bloco de origem com mais eficiência.

O mascaramento de sub-rede de comprimento variável (VLSM) dá a cada sub-rede seu próprio comprimento de prefixo. Uma LAN grande pode receber uma /25, uma LAN menor, uma /27, e um enlace entre roteadores com duas interfaces, uma /30, todas dentro de um mesmo bloco de origem.

Dimensione primeiro os requisitos

Planeje 192.168.50.0/24 para três LANs que precisam de 100, 50 e 20 endereços utilizáveis, além de dois enlaces entre roteadores. Aqui as contagens das LANs já incluem seus gateways.

• 100 precisam de sete bits de host: 126 utilizáveis, portanto /25.
• 50 precisam de seis: 62 utilizáveis, portanto /26.
• 20 precisam de cinco: 30 utilizáveis, portanto /27.
• Cada enlace usa /30: dois endereços utilizáveis.

Reserve espaço para o crescimento esperado antes de fazer essas escolhas. Uma contagem atual de 50 pode caber em uma /26, mas um requisito de 70 após o crescimento não cabe.

Aloque da maior para a menor

Blocos grandes têm menos posições possíveis de início. Em uma /24, uma /25 começa em .0 ou .128. Alocar blocos pequenos primeiro pode dividir o espaço livre entre as duas metades e não deixar nenhuma /25 inteira.

Todos os endereços abreviados na tabela começam com 192.168.50. As máscaras são 255.255.255.128, .192, .224 e .252, respectivamente.

Após posicionar um bloco, avance até o próximo endereço livre alinhado ao tamanho do bloco seguinte. Uma /26 deve começar em um múltiplo de 64 no último octeto. 192.168.50.100/26 é um endereço de host dentro do bloco .64, não uma nova rede que começa em .100.

Considere o espaço livre

O plano usa 128 + 64 + 32 + 4 + 4 = 232 endereços no total. Os endereços de .232 a .255 permanecem livres: 24 endereços, que podem ser expressos como 192.168.50.232/29 e 192.168.50.240/28.

Uma quarta LAN que precise de 20 endereços utilizáveis exige uma /27 inteira, ou 32 endereços no total. Ela não cabe nesses 24 endereços restantes. Mesmo quando o total livre é suficiente, seu alinhamento e sua continuidade também devem ser adequados ao bloco solicitado. Começar com uma /23 daria mais espaço para preservar blocos maiores para expansão.

Em um enlace ponto a ponto compatível, uma /31 usa ambos os seus dois endereços e consome metade do espaço de uma /30. Escolha a convenção do enlace antes de concluir o plano; suas extremidades devem oferecer suporte a ela.

Uma reserva para expansão pode mudar o prefixo ao ultrapassar um limite. Uma LAN que precisa de 14 endereços utilizáveis cabe em /28, mas acrescentar mais uma interface necessária eleva a demanda para 15 e exige /27. Sua alocação dobra de 16 endereços no total para 32. Acrescente os dispositivos esperados ao requisito de endereços utilizáveis antes de arredondar para um bloco com tamanho de potência de dois; acrescentar alguns endereços de reserva após escolher /28 não pode ampliar esse bloco além de seu limite.

Revise o plano

Registre cada rede, prefixo, máscara pontuada, faixa utilizável e broadcast. Verifique se cada sub-rede atende ao requisito, começa em seu próprio limite, permanece dentro do bloco de origem e não se sobrepõe a outra alocação.

Um plano utilizável precisa de blocos distintos e corretamente alinhados. A sumarização, também chamada de agregação ou formação de super-redes, permite identificar grupos adequados de blocos com um único prefixo mais curto. Tanto a verificação de sobreposição quanto a sumarização dependem dos limites dos endereços.

Verifique o alinhamento e a sobreposição

Um endereço de rede deve ter todos os bits de host em zero. Para /26, o incremento do último octeto é 64. Portanto, 192.168.1.32/26 não é uma rede que começa em .32; ele está dentro de 192.168.1.0/26.

Dois blocos CIDR corretamente alinhados ou permanecem separados ou um contém o outro. 10.0.0.0/23 abrange 10.0.0.0 até 10.0.1.255. Uma proposta de 10.0.1.0/24 está inteiramente dentro dele. Eles se sobrepõem, embora seus endereços de rede escritos sejam diferentes.

Para testá-los com eficiência, aplique o prefixo mais curto aos dois endereços de rede. Se os resultados coincidirem, o bloco mais específico está dentro do menos específico. Você também pode comparar as faixas completas do primeiro ao último endereço. Alocações separadas em um plano de endereçamento não devem reivindicar nenhum endereço em comum.

Determine uma sumarização exata

Considere quatro redes: 172.16.0.0/24, 172.16.1.0/24, 172.16.2.0/24 e 172.16.3.0/24. Elas são contíguas e contêm 1.024 endereços ao todo.

Os dois primeiros octetos compartilham 16 bits. No terceiro octeto, 0 é 00000000 e 3 é 00000011; eles compartilham os primeiros seis bits. Manter 22 bits fornece 172.16.0.0/22, que abrange exatamente 172.16.0.0 até 172.16.3.255.

Para uma sumarização exata em um único bloco, a cobertura combinada deve ser contínua, conter uma quantidade de endereços que seja potência de dois e começar no limite correspondente. Com blocos de entrada de mesmo tamanho, a quantidade deles também deve ser uma potência de dois. Blocos de tamanhos diferentes podem ser combinados: 192.168.10.0/25, 192.168.10.128/26 e 192.168.10.192/26 preenchem uma /24 completa.

Diferencie cobertura de exatidão

Quatro blocos /24, de 172.16.1.0/24 até 172.16.4.0/24, também contêm 1.024 endereços, mas começam no limite errado para uma /22. O menor bloco único que os contém é 172.16.0.0/21. Ele inclui blocos /24 adicionais fora do grupo solicitado.

Use o primeiro endereço do primeiro bloco e o último endereço do último bloco para verificar um prefixo que os abrange. Observar apenas os endereços de rede pode ocultar o tamanho do último bloco. Por exemplo, 10.20.0.0/24 mais 10.20.1.0/23 não podem ser tratados como duas alocações adjacentes válidas: o segundo endereço está desalinhado e, na verdade, está dentro de 10.20.0.0/23.

Um plano de endereçamento que atribui a cada unidade um bloco de origem contíguo e alinhado é mais fácil de sumarizar e ampliar. Por exemplo, os blocos separados 10.1.0.0/16 e 10.2.0.0/16 permitem que as sub-redes menores de cada unidade mantenham um prefixo comum fácil de identificar.

O IPv6 usa endereços de 128 bits, em comparação com os 32 bits do IPv4. Seu espaço contém cerca de $\mathrm{3,4}\times {10}^{38}$ endereços. O espaço maior permite endereçamento globalmente único em uma escala que o IPv4 não pode oferecer.

Leia grupos hexadecimais

O sistema hexadecimal usa 0–9 e a–f; a significa 10 e f significa 15. Cada dígito representa quatro bits, um grupo de quatro bits. O hexadecimal 4b representa 0100 1011, ou 75 em decimal. Quatro dígitos hexadecimais formam um grupo de 16 bits, frequentemente chamado de hexteto.

Um endereço IPv6 completo tem oito grupos, separados por dois-pontos:

2001:0db8:0000:0000:0008:0800:200c:417a

Conte oito grupos de 16 bits para considerar todos os 128 bits. As letras hexadecimais não diferenciam maiúsculas de minúsculas, mas a forma textual recomendada usa minúsculas.

Abrevie sem alterar os valores

Primeiro remova os zeros à esquerda dentro de cada grupo. 0db8 torna-se db8, 0008 torna-se 8 e 0000 torna-se 0. Mantenha os zeros internos e à direita: 0800 torna-se 800, não 8.

Em seguida, substitua uma sequência contínua de grupos compostos apenas por zeros por ::. Use essa forma apenas uma vez. Dois pares de dois-pontos deixariam ambígua a divisão dos grupos ausentes. O exemplo completo torna-se 2001:db8::8:800:200c:417a.

A RFC 5952 recomenda comprimir a sequência mais longa. Se houver empate, comprima a primeira. Deixe um único grupo de zeros como 0:

O último endereço tem apenas um grupo de zeros, portanto a forma recomendada o mantém visível. Uma representação IPv6 válida e a representação recomendada são questões diferentes: algumas formas válidas são mais longas ou usam maiúsculas.

Expanda um endereço abreviado

Em 2001:db8:acad:12::100, cinco grupos estão visíveis. Oito menos cinco deixa três grupos de zeros representados por ::. Insira-os e, depois, complete cada grupo até ter quatro dígitos:

2001:0db8:acad:0012:0000:0000:0000:0100

Essa expansão também mostra por que 2001:db8::1 e 2001:db8::1:0 são diferentes. Seus 16 bits finais são diferentes; remover um grupo de zeros no final muda o endereço.

Em uma URL, colchetes separam um endereço IPv6 literal de uma porta: http://[2001:db8::10]:8080/. Aqui os colchetes fazem parte da sintaxe da URL, enquanto os dois-pontos internos identificam o endereço.

Reconheça abordagens de coexistência

IPv4 e IPv6 usam formatos de pacote diferentes e não se comunicam diretamente. A pilha dupla executa ambos os protocolos, permitindo que cada conexão use o adequado. O tunelamento transporta pacotes de um protocolo dentro de pacotes do outro através de uma rede intermediária. O NAT64, geralmente combinado com DNS64, traduz entre clientes que usam apenas IPv6 e servidores que usam apenas IPv4. São funções diferentes: acrescentar um endereço IPv6 a um host com pilha dupla não traduz um pacote IPv4.

Um prefixo IPv6 mantém a quantidade indicada de bits iniciais. 2001:db8:acad:12::25/64 tem um prefixo de rede de 64 bits e um identificador de interface de 64 bits. O IPv6 usa prefixos com barra, não máscaras de sub-rede em notação decimal pontuada.

Mantenha uma /64 para LANs

A sub-rede LAN padrão é /64. Ela oferece suporte aos identificadores de interface de 64 bits usados pelo SLAAC e pelo EUI-64 modificado. Uma /64 contém $2^{64}$ endereços, cerca de $\mathrm{1,8}\times {10}^{19}$, portanto o planejamento de LANs não reduz os blocos para corresponder a algumas dezenas de hosts.

Para uma /64, mantenha os primeiros quatro grupos completos e zere os outros quatro. O endereço 2001:db8:acad:12:a::1/64 pertence a 2001:db8:acad:12::/64. Esse prefixo continua sendo um endereço IPv6 completo: omitir :: deixaria apenas quatro grupos escritos, sem notação para os ausentes.

Separe unidade, sub-rede e interface

Um plano típico de unidade contém um prefixo de roteamento global, um identificador de sub-rede e o identificador de interface. Se a unidade receber uma /48, seus três primeiros grupos serão fixos. O quarto grupo fornece 16 bits de sub-rede antes do limite /64 da interface.

A quantidade de sub-redes é $2^{64-48}=65.536$. Conte pelo quarto grupo de 0 a ffff:

• 2001:db8:acad::/64.
• 2001:db8:acad:1::/64.
• 2001:db8:acad:2::/64.
• Continue até 2001:db8:acad:ffff::/64.

Uma /56 deixa oito bits de sub-rede, fornecendo $2^{64-56}=256$ sub-redes LAN. Para 2001:db8:acad:4b00::/56, os dois primeiros dígitos hexadecimais do quarto grupo, 4b, permanecem fixos. O grupo de sub-rede /64 pode variar de 4b00 a 4bff.

Leia limites dentro dos grupos

Cada dígito hexadecimal contém quatro bits. Comprimentos de prefixo divisíveis por quatro ficam em limites de grupos de quatro bits, que são fáceis de identificar. Para /56, mantenha 14 dígitos hexadecimais. Aplicá-lo a 2001:db8:acad:4b7f::25 produz 2001:db8:acad:4b00::/56: os dois últimos dígitos do quarto grupo tornam-se zero.

Identificadores de sub-rede são hexadecimais. Um identificador escrito 10 representa 16 em decimal, não dez. Um plano pode identificar a VLAN 10 com o texto de sub-rede 10, mas isso é uma escolha de nomenclatura, não uma operação decimal.

A regra de contagem de sub-redes também funciona fora dos limites de grupos de quatro bits. Uma unidade com /55 deixa nove bits antes de /64, portanto comporta 512 LANs. Para 2001:db8:acad:4a00::/55, o grupo de LAN varia de 4a00 a 4bff: um bit do segundo dígito hexadecimal desse grupo pode variar. Uma /56 que começa em 4a00, por sua vez, termina em 4aff. Use a contagem de bits quando um prefixo cortar um dígito hexadecimal; manter visualmente dígitos inteiros faria você perder esse bit adicional de sub-rede.

Enlaces entre roteadores podem usar /64 ou /127; este último contém exatamente dois endereços conforme a RFC 6164. Essa escolha para enlaces ponto a ponto não altera a estrutura padrão /64 das LANs.

Configure e verifique uma interface

No modo de configuração de interface do Cisco IOS, ipv6 address 2001:db8:acad:1::1/64 atribui um endereço. Acrescentar eui-64 a um comando de prefixo /64 solicita ao roteador que construa o identificador a partir de seu endereço MAC. show ipv6 interface brief lista os endereços, incluindo os locais de enlace. No Windows, ipconfig e, no Linux, ip -6 addr também mostram as configurações IPv6. Verifique tanto o prefixo quanto o endereço: um identificador de host que parece correto não corrige um prefixo de sub-rede errado.

Um endereço unicast identifica uma interface. Uma interface IPv6 normalmente tem um endereço local de enlace e também pode ter endereços globais ou locais únicos. É esperado que uma interface tenha vários endereços, portanto examine a função de cada um antes de decidir qual usar.

Endereços unicast globais

O espaço unicast global atualmente alocado é 2000::/3, começando com 2 ou 3 em hexadecimal. Esses endereços destinam-se à comunicação unicast globalmente única e roteável na internet. A faixa também contém reservas de uso especial: 2001:db8::/32 e 3fff::/20 são espaços de documentação, por exemplo. Um 2 ou 3 inicial é uma primeira pista para classificação, não uma autorização para atribuir um endereço arbitrário desse espaço.

Assim como no IPv4 público, o escopo global não garante que um serviço esteja acessível. A rede deve rotear o prefixo, e a política de segurança pode bloquear o tráfego.

Endereços locais de enlace

O prefixo reservado para endereços locais de enlace é fe80::/10. Seu formato usa bits em zero até o limite /64, seguidos por um identificador de interface de 64 bits, portanto endereços normais aparecem como fe80::....

Endereços locais de enlace atendem à comunicação em um enlace. Roteadores nunca encaminham pacotes com origem ou destino local de enlace para outro enlace. A descoberta de vizinhos e os anúncios de roteador do IPv6 usam esse alcance local; o gateway padrão de um host frequentemente é o endereço local de enlace de um roteador.

Como fe80::1 pode existir em vários enlaces separados, um host pode precisar de um índice de zona para selecionar a interface. fe80::1%eth0 identifica a interface Linux chamada eth0. O Windows pode mostrar um número de interface, como %12. A zona é uma informação local, não outra parte dos 128 bits do endereço.

Endereços locais únicos

Endereços locais únicos (ULAs) ocupam fc00::/7. ULAs atribuídos localmente começam com fd, de fd00::/8. Um prefixo de unidade combina esse início com um identificador global de 40 bits escolhido aleatoriamente, produzindo uma /48. Em seguida vêm um identificador de sub-rede de 16 bits e um identificador de interface de 64 bits.

Por exemplo, fd3c:9a21:7b04::/48 fornece endereçamento local à unidade sem depender de um prefixo global de um provedor. O identificador global aleatório torna improvável uma sobreposição acidental entre unidades planejadas independentemente. ULAs não são roteados na internet pública, mas funcionam dentro de uma organização com roteamento sem exigir NAT.

Um host pode usar um ULA para um serviço interno e um endereço global para um serviço da internet. Sua seleção de endereço de origem escolhe um endereço adequado para a conexão. A antiga categoria local de site fec0::/10 foi descontinuada e substituída pela abordagem ULA.

Um ULA e um endereço local de enlace atendem, portanto, a necessidades diferentes: uma organização pode rotear um ULA entre suas sub-redes internas, enquanto um endereço local de enlace permanece em seu enlace de origem.

O IPv6 não tem endereços de broadcast. Ele usa grupos multicast para muitas tarefas que precisam de entrega a várias interfaces interessadas. Outros endereços especiais identificam testes locais, origens sem configuração ou compatibilidade com IPv4.

Interprete grupos e escopos multicast

Endereços multicast começam com ff, da faixa ff00::/8. Os quatro bits seguintes são sinalizadores e os quatro posteriores especificam o escopo, a área em que o grupo é válido. O escopo 1 é local à interface, 2 local ao enlace, 5 local ao site, 8 local à organização e e global. Um endereço multicast é um destino, nunca a origem de um pacote.

Um endereço de multicast de nó solicitado combina ff02::1:ff00:0/104 com os últimos 24 bits de um endereço unicast. Para 2001:db8:acad:1::7:3a, expanda o final para 0007:003a. Os últimos 24 bits são 07:003a, resultando em ff02::1:ff07:3a. A descoberta de vizinhos pode enviar uma solicitação a esse grupo menor em vez de enviá-la a todos os nós. Endereços unicast diferentes podem compartilhar os mesmos últimos 24 bits, portanto o grupo não precisa identificar apenas uma interface.

Diferencie anycast de multicast

O anycast configura o mesmo endereço unicast em várias interfaces. O roteamento entrega um pacote a um destino selecionado, conforme as métricas e a política de roteamento. Ele não precisa ser o servidor mais próximo geograficamente nem aquele com o menor atraso medido. Serviços públicos de DNS usam essa abordagem tanto no IPv4 quanto no IPv6.

O multicast entrega aos membros do grupo; o anycast seleciona um destino. Um endereço anycast não tem um prefixo especial visível: a configuração e o roteamento o tornam anycast.

Reconheça endereços individuais especiais

::1/128 é loopback, o único endereço IPv6 para tráfego que permanece no host. ::/128, normalmente escrito ::, é o endereço não especificado, usado como origem antes de um endereço estar disponível. Com /0, ::/0 descreve todos os destinos IPv6 e indica uma rota padrão.

Os prefixos de documentação são 2001:db8::/32 e 3fff::/20. Eles permitem exemplos sem identificar hosts globais ativos.

Reconheça IPv4 incorporado em texto IPv6

Endereços IPv4 mapeados em IPv6 usam ::ffff:0:0/96 em hosts com pilha dupla. ::ffff:192.0.2.10 equivale a ::ffff:c000:20a; os últimos 32 bits contêm o valor IPv4.

Você pode verificar o valor incorporado um byte de cada vez. O decimal 192 torna-se o hexadecimal c0, 0 torna-se 00, 2 torna-se 02 e 10 torna-se 0a. Agrupar os bytes como c000:020a preserva todos os 32 bits; a abreviação remove apenas o zero à esquerda de 020a. Por isso, uma terminação em decimal pontuada e uma terminação hexadecimal podem identificar o mesmo valor mapeado.

O prefixo conhecido do NAT64 é 64:ff9b::/96, portanto 64:ff9b::192.0.2.10 é 64:ff9b::c000:20a. Embora ambas as formas incorporem bits IPv4, elas têm finalidades diferentes. Um endereço mapeado representa um dispositivo final IPv4 na interface de programação IPv6 de um host; o prefixo NAT64 identifica endereços usados por um tradutor.

Em uma sub-rede /64, o identificador de interface corresponde aos 64 bits finais do endereço. Ele pode ser definido manualmente, atribuído por DHCPv6 ou criado pelo host por meio do SLAAC. Identificadores criados pelo host podem ser aleatórios ou seguir o EUI-64 modificado.

Transforme um endereço MAC em um identificador

Um endereço MAC tem 48 bits. O EUI-64 modificado o expande para 64 bits e altera um bit. Use o MAC 00:1a:2b:3c:4d:5e:

1. Divida-o em duas metades de 24 bits: 001a2b e 3c4d5e.
2. Insira fffe entre elas: 001a2bfffe3c4d5e.
3. Reagrupe em quatro hextetos: 001a:2bff:fe3c:4d5e.
4. Inverta o bit universal/local no primeiro byte. Seu valor é 2, o sétimo bit a partir da esquerda. O binário 00000000 torna-se 00000010, portanto 00 torna-se 02.

O identificador é 021a:2bff:fe3c:4d5e. Combinado com 2001:db8:acad:1::/64, ele fornece 2001:db8:acad:1:21a:2bff:fe3c:4d5e. O zero à esquerda de 021a desaparece na forma textual IPv6 recomendada. Um endereço local de enlace que usa esse identificador é fe80::21a:2bff:fe3c:4d5e.

Inverta o bit em qualquer direção

“Inverter” significa mudar 0 para 1 ou 1 para 0. Isso nem sempre significa somar 2. Um primeiro byte 02 muda para 00. Para o MAC 3c:22:fb:12:34:56, o primeiro byte 3c é 00111100. Inverter seu bit de valor 2 fornece 00111110, ou 3e. O identificador final é 3e22:fbff:fe12:3456.

Insira fffe entre as metades originais antes de agrupá-las em hextetos. Ele aparece atravessando o limite entre os hextetos centrais, no padrão xxxx:xxff:fexx:xxxx. Acrescentá-lo ao final produz outro identificador.

Interprete um identificador com cuidado

O padrão ff:fe no meio sugere EUI-64 modificado, mas um identificador escolhido manualmente ou aleatório pode conter os mesmos bits. Recupere um MAC somente quando souber que esse método foi usado: remova o fffe inserido e, depois, inverta novamente o bit de valor 2. A operação desfaz a si mesma.

Para um cálculo inverso, suponha que 0a64:22ff:fe12:ab34 seja reconhecidamente EUI-64 modificado. Remova o fffe central para recuperar 0a:64:22:12:ab:34. Inverta o bit de valor 2 do primeiro byte: 0a torna-se 08. O MAC original é 08:64:22:12:ab:34. Remover apenas o marcador deixaria o primeiro byte errado; desfaça as duas etapas de construção.

Um identificador derivado do MAC pode permitir que observadores associem a atividade de um dispositivo entre redes. Sistemas modernos de computadores e dispositivos móveis normalmente usam identificadores estáveis por rede e identificadores temporários para conexões de saída, reduzindo essa exposição. Um identificador com aparência aleatória é normal; o SLAAC não exige um valor derivado do MAC.

Verifique se o endereço é único antes do uso

Um host realiza a detecção de endereços duplicados (DAD) para um novo endereço unicast. Ele envia uma solicitação de vizinho da origem não especificada :: para o grupo multicast de nó solicitado do endereço. Se um conflito for detectado, o host não poderá usar esse endereço. Caso contrário, ele pode passar de provisório a utilizável após a conclusão da verificação. Um identificador de interface de 64 bits e um prefixo correto estabelecem a estrutura do endereço; a DAD verifica se ele já está em uso no enlace.