O que é um endereço IP?

Toda máquina em uma rede possui um identificador único. Assim como você endereçaria uma carta para enviar pelo correio, os computadores usam esse identificador único para enviar dados a computadores específicos em uma rede. A maioria das redes atuais, incluindo todos os computadores na Internet, usa o protocolo TCP/IP como padrão para a comunicação na rede. No protocolo TCP/IP, o identificador único de um computador é chamado de endereço IP.

Existem dois padrões de endereços IP: IP Versão 4 (IPv4) e IP Versão 6 (IPv6). Todos os computadores com endereços IP possuem um endereço IPv4, e muitos estão começando a usar também o novo sistema de endereçamento IPv6. Veja o que significam esses dois tipos de endereço:

• O IPv4 usa 32 bits binários para criar um único endereço exclusivo na rede. Um endereço IPv4 é expresso por quatro números separados por pontos. Cada número é a representação decimal (base 10) de um número binário (base 2) de oito dígitos, também chamado de octeto. Por exemplo: 216.27.61.137
• O IPv6 usa 128 bits binários para criar um único endereço exclusivo na rede. Um endereço IPv6 é expresso por oito grupos de números hexadecimais (base 16) separados por dois-pontos, como em 2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652. Grupos de números que contêm apenas zeros costumam ser omitidos para economizar espaço, deixando um separador de dois-pontos para marcar a lacuna (como em 2001:cdba::3257:9652).

Nos primórdios do endereçamento IPv4, a Internet ainda não era o grande fenômeno comercial que é hoje, e a maioria das redes era privada e isolada de outras redes ao redor do mundo. Quando a Internet explodiu, ter apenas 32 bits para identificar um endereço único na Internet fez as pessoas entrarem em pânico com a possibilidade de esgotarmos os endereços IP disponíveis. No IPv4, existem 2^32 combinações possíveis, o que oferece pouco menos de 4,3 bilhões de endereços exclusivos. O IPv6 elevou esse número para os tranquilizadores 2^128 endereços possíveis. Mais adiante, veremos com mais detalhes como entender os endereços IPv4 ou IPv6 do seu computador.

Como o seu computador obtém seu endereço IP? Um endereço IP pode ser dinâmico ou estático. Um endereço estático é aquele que você mesmo configura ao editar as configurações de rede do seu computador. Esse tipo de endereço é raro e pode causar problemas de rede se for usado sem um bom entendimento do TCP/IP. Os endereços dinâmicos são os mais comuns. Eles são atribuídos pelo Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), um serviço executado na rede. O DHCP geralmente é executado em equipamentos de rede, como roteadores ou servidores DHCP dedicados.

Os endereços IP dinâmicos são emitidos por meio de um sistema de concessão (leasing), o que significa que o endereço IP fica ativo apenas por um período limitado. Se a concessão expirar, o computador solicitará automaticamente uma nova concessão. Às vezes, isso significa que o computador também receberá um novo endereço IP, especialmente se ele tiver sido desconectado da rede entre as concessões. Esse processo geralmente é transparente para o usuário, a menos que o computador avise sobre um conflito de endereço IP na rede (dois computadores com o mesmo endereço IP). Um conflito de endereço é raro, e a tecnologia atual geralmente corrige o problema automaticamente.

Classes de IP

Anteriormente, você leu que os endereços IPv4 representam quatro números binários de oito dígitos. Isso significa que cada número pode variar de 00000000 a 11111111 em binário, ou de 0 a 255 em decimal (base 10). Em outras palavras, de 0.0.0.0 a 255.255.255.255. No entanto, alguns números dentro desse intervalo são reservados para finalidades específicas nas redes TCP/IP. Essas reservas são reconhecidas pela autoridade de endereçamento TCP/IP, a Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Quatro reservas específicas incluem:

• 0.0.0.0 -- Representa a rede padrão, que é o conceito abstrato de estar simplesmente conectado a uma rede TCP/IP.
• 255.255.255.255 -- Este endereço é reservado para transmissões de rede (broadcasts), ou seja, mensagens que devem ser enviadas a todos os computadores da rede.
• 127.0.0.1 -- Este é chamado de endereço de loopback, ou seja, a forma como o seu computador se identifica, esteja ele com um endereço IP atribuído ou não.
• 169.254.0.1 a 169.254.255.254 -- Esta é a faixa de Automatic Private IP Addressing (APIPA), atribuída automaticamente quando um computador não consegue obter um endereço de um servidor DHCP.

As demais reservas de endereços IP são destinadas a classes de sub-rede. Uma sub-rede é uma rede menor de computadores conectados a uma rede maior por meio de um roteador. A sub-rede pode ter seu próprio sistema de endereçamento, de modo que os computadores na mesma sub-rede possam se comunicar rapidamente sem enviar dados através da rede maior. Um roteador em uma rede TCP/IP, incluindo a Internet, é configurado para reconhecer uma ou mais sub-redes e encaminhar o tráfego de rede adequadamente. A seguir estão os endereços IP reservados para sub-redes:

• 10.0.0.0 a 10.255.255.255 -- Está dentro da faixa de endereços Classe A de 1.0.0.0 a 127.0.0.0, na qual o primeiro bit é 0.
• 172.16.0.0 a 172.31.255.255 -- Está dentro da faixa de endereços Classe B de 128.0.0.0 a 191.255.0.0, na qual os dois primeiros bits são 10.
• 192.168.0.0 a 192.168.255.255 -- Está dentro da faixa Classe C de 192.0.0.0 a 223.255.255.0, na qual os três primeiros bits são 110.
• Multicast (anteriormente chamada de Classe D) -- Os primeiros quatro bits do endereço são 1110, com endereços variando de 224.0.0.0 a 239.255.255.255.
• Reservada para uso futuro/experimental (anteriormente chamada de Classe E) -- endereços de 240.0.0.0 a 254.255.255.254.

As três primeiras (dentro das Classes A, B e C) são as mais usadas na criação de sub-redes. Mais adiante, veremos como uma sub-rede utiliza esses endereços. A IANA delineou usos específicos para endereços multicast no documento RFC 5771 do Internet Engineering Task Force (IETF). No entanto, não designou um propósito ou plano futuro para os endereços Classe E desde que reservou esse bloco em seu documento de 1989, o RFC 1112. Antes do IPv6, havia muito debate na Internet sobre se a IANA deveria liberar a Classe E para uso geral.

Endereços de Internet e sub-redes

A seguir, um exemplo de endereço IP de sub-rede que você poderia ter em seu computador em casa, caso esteja usando um roteador (sem fio ou com fio) entre a conexão do seu ISP e o seu computador:

• Endereço IP: 192.168.1.102
• Máscara de sub-rede: 255.255.255.0
• Vinte e quatro bits (três octetos) reservados para a identidade da rede
• Oito bits (um octeto) reservados para os nós
• Identidade da sub-rede com base na máscara de sub-rede (primeiro endereço): 192.168.1.0
• O endereço de broadcast reservado para a sub-rede (último endereço): 192.168.1.255
• Exemplos de endereços na mesma rede: 192.168.1.1, 192.168.1.103
• Exemplos de endereços que não estão na mesma rede: 192.168.2.1, 192.168.2.103

Além de reservar endereços IP, a IANA também é responsável por atribuir blocos de endereços IP a determinadas entidades, geralmente organizações comerciais ou governamentais. O seu provedor de serviços de Internet (ISP) pode ser uma dessas entidades, ou pode fazer parte de um bloco maior sob o controle de uma delas. Para que você possa se conectar à Internet, o seu ISP atribuirá a você um desses endereços. Você pode ver uma lista completa das atribuições e reservas da IANA para endereços IPv4 aqui.

Se você conectar apenas um computador à Internet, esse computador pode usar o endereço fornecido pelo seu ISP. Muitas residências hoje, porém, usam roteadores para compartilhar uma única conexão de Internet entre vários computadores. Os roteadores sem fio se tornaram especialmente populares nos últimos anos, evitando a necessidade de passar cabos de rede entre os cômodos.

Se você usa um roteador para compartilhar uma conexão de Internet, o roteador recebe o endereço IP atribuído diretamente pelo ISP. Em seguida, ele cria e gerencia uma sub-rede para todos os computadores conectados a esse roteador. Se o endereço do seu computador estiver dentro de uma das faixas de sub-rede reservadas listadas anteriormente, você está passando por um roteador em vez de se conectar diretamente à Internet.

Os endereços IP em uma sub-rede têm duas partes: rede e nó. A parte de rede identifica a própria sub-rede. O nó, também chamado de host, é um equipamento individual conectado à rede que requer um endereço exclusivo. Cada computador sabe como separar as duas partes do endereço IP usando uma máscara de sub-rede. Uma máscara de sub-rede se parece um pouco com um endereço IP, mas na verdade é apenas um filtro usado para determinar qual parte de um endereço IP designa a rede e qual designa o nó.

Uma máscara de sub-rede consiste em uma série de bits 1 seguidos por uma série de bits 0. Os bits 1 indicam aqueles que devem mascarar os bits de rede no endereço IP, revelando apenas os que identificam um nó exclusivo naquela rede. No padrão IPv4, as máscaras de sub-rede mais comumente usadas têm octetos completos de 1s e 0s, como segue:

• 255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000 = oito bits para redes, 24 bits para nós
• 255.255.0.0 = 11111111.11111111.00000000.00000000 = 16 bits para redes, 16 bits para nós
• 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 = 24 bits para redes, oito bits para nós

As pessoas que configuram redes grandes determinam qual máscara de sub-rede funciona melhor com base no número de sub-redes ou nós desejados. Para mais sub-redes, use mais bits para a rede; para mais nós por sub-rede, use mais bits para os nós. Isso pode significar o uso de valores de máscara não padronizados. Por exemplo, se você quiser usar 10 bits para redes e 22 para nós, o valor da sua máscara de sub-rede exigirá o uso de 11000000 no segundo octeto, resultando em um valor de máscara de sub-rede de 255.192.0.0.

Outro aspecto importante a observar sobre endereços IP em uma sub-rede é que o primeiro e o último endereços são reservados. O primeiro endereço identifica a própria sub-rede, e o último endereço identifica o endereço de broadcast para os sistemas dessa sub-rede.