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Endereçamento IPv4

Leia um endereço IPv4, reconheça prefixos, redes e hosts e diferencie endereços públicos, privados e especiais.
Enlace e endereçamento6 de 1615 min de leitura
Quatro cartões de oito bits separam prefixo e interface sobre uma rede local ligada por um roteador a um caminho externo

Um endereço IPv4 identifica uma interface no protocolo IP

Para entregar um pacote entre redes, IPv4 carrega endereços de origem e destino com tamanho fixo de 32 bits. Roteadores interpretam esses endereços junto com prefixos e rotas para aproximar o pacote de seu destino.

No uso cotidiano, é comum dizer que “o computador tem um IP”. A formulação mais precisa é que o endereço está atribuído a uma interface lógica. Um equipamento pode ter Ethernet e Wi-Fi ativos, interfaces virtuais, túneis ou mais de um endereço na mesma interface. O endereço também pode mudar com a configuração da rede.

IPv4 não identifica sozinho a pessoa, a aplicação nem a porta física. Ele fornece uma localização lógica para a entrega IP. A porta TCP ou UDP identifica uma extremidade de transporte; o endereço MAC atende ao enlace Ethernet; o nome de domínio é resolvido para um endereço por um serviço como DNS.

Quatro octetos tornam os 32 bits legíveis

Humanos normalmente escrevem o IPv4 em decimal pontuado: quatro números separados por pontos. Cada número representa um grupo de 8 bits, chamado octeto.

Por exemplo:

192.0.2.34

Esse endereço possui quatro octetos:

  • 192;
  • 0;
  • 2;
  • 34.

Como 8 bits representam valores de 00000000 a 11111111, cada octeto decimal varia de 0 a 255. Assim, 192.0.2.34 é sintaticamente possível, enquanto 192.0.2.300 não é um endereço IPv4 válido.

Quatro octetos mostram 11000000, 00000000, 00000010 e 00100010 convertidos respectivamente em 192, 0, 2 e 34
Os pontos organizam a leitura. No cabeçalho IPv4, origem e destino continuam sendo sequências de 32 bits.

Como um octeto vira decimal

Em um octeto, as posições valem 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 e 1. Um bit 1 inclui o peso da posição; um bit 0 não inclui.

O primeiro octeto do exemplo é 11000000:

128 + 64 = 192

O último é 00100010:

32 + 2 = 34

Essa conversão ajuda a compreender máscaras e subnetting, mas não é necessário transformar mentalmente todos os endereços para usar IPv4. O importante é saber que a forma decimal é apenas uma representação dos bits.

O prefixo separa rede e identificação da interface

Um endereço isolado não informa toda a configuração. É preciso conhecer o prefixo, que indica quantos bits iniciais representam a parte compartilhada da rede.

Na notação CIDR, o comprimento vem após uma barra:

192.0.2.34/24

O /24 informa que os primeiros 24 bits formam o prefixo. Neste exemplo, eles correspondem aos três primeiros octetos. Os 8 bits restantes distinguem endereços dentro dessa rede.

Endereço 192.0.2.34 barra 24 é dividido entre 24 bits de prefixo 192.0.2 e 8 bits restantes com valor 34; outro endereço com o mesmo prefixo é local e um prefixo diferente usa rota
O prefixo dá contexto ao endereço. Ele permite comparar destinos e também participa da seleção de rotas.

A mesma fronteira pode ser expressa por uma máscara. /24 equivale à máscara 255.255.255.0: bits 1 consecutivos marcam a parte do prefixo e bits 0 marcam a parte restante. A próxima aula desenvolverá máscaras, endereço de rede, broadcast, intervalos e divisão em sub-redes.

Prefixos substituíram as classes como modelo operacional

Documentos históricos dividiram o espaço em classes A, B e C, com fronteiras associadas aos primeiros bits. Esse modelo explica parte da evolução da Internet e ainda aparece em materiais antigos, mas não deve ser usado para deduzir a máscara atual.

Com Classless Inter-Domain Routing (CIDR), a informação de roteamento inclui explicitamente o prefixo e seu comprimento. Não é possível olhar o primeiro octeto e concluir, de forma operacional, qual máscara está configurada.

Expressões como “rede classe C” costumam ser usadas informalmente para sugerir /24, mas misturam história com a configuração real. Prefira dizer o prefixo: /8, /20, /24, /27 ou o valor efetivamente usado.

CIDR também permite agregar rotas. Um anúncio de prefixo pode representar vários endereços contíguos, reduzindo a quantidade de informações que precisam circular. A escolha detalhada de rotas ficará para a aula sobre roteadores e tabelas de roteamento.

O prefixo orienta a decisão entre enlace local e roteador

Quando uma interface possui 192.0.2.34/24, ela pode comparar o prefixo do destino com o próprio. Um destino como 192.0.2.80 pertence ao mesmo /24 do exemplo; um destino como 198.51.100.20 não pertence.

Essa comparação não entrega o pacote por si só:

  1. para um destino considerado local, o host precisa resolver a informação do enlace correspondente;
  2. para um destino remoto, a tabela de rotas deve indicar um próximo salto, frequentemente um gateway;
  3. sobre Ethernet, a interface descobre o MAC do destino local ou do gateway;
  4. o pacote IPv4 é encapsulado no quadro e transmitido.

A etapa de descoberta está detalhada em Ethernet, endereços MAC, ARP e NDP. O endereço IPv4 final permanece no pacote mesmo quando o primeiro quadro aponta para o roteador.

Endereços privados podem ser reutilizados

A RFC 1918 reservou três blocos para redes privadas:

  • 10.0.0.0/8;
  • 172.16.0.0/12;
  • 192.168.0.0/16.

Organizações diferentes podem usar os mesmos endereços desses blocos porque eles não precisam ser globalmente únicos. Um notebook em uma residência e um servidor em uma empresa podem ambos usar 192.168.1.10 sem conflito, desde que pertençam a redes privadas independentes.

Isso também significa que uma rota para 192.168.1.10 só faz sentido dentro do contexto que conhece aquela rede. Rotas privadas não devem ser anunciadas como destinos globais na Internet.

Muitas redes permitem que dispositivos com endereços privados acessem serviços externos usando tradução. Entretanto, NAT não faz parte da definição do endereço privado e terá uma aula própria. Também é possível interligar redes privadas por rotas ou túneis sem realizar NAT.

Um erro comum envolve o segundo bloco: somente 172.16.0.0 até 172.31.255.255 pertence ao espaço privado /12. Um endereço como 172.40.0.1 não é privado apenas porque começa com 172.

Endereço globalmente único não significa serviço público

Um endereço fora dos espaços privados ou especiais pode fazer parte de um bloco globalmente único atribuído por uma cadeia de registros e provedores. Essa unicidade permite que rotas globais o identifiquem sem a ambiguidade dos blocos privados.

Mas “público” é uma simplificação que precisa de contexto. Possuir um endereço globalmente único não garante que:

  • o prefixo esteja anunciado na Internet;
  • exista uma rota de retorno;
  • um firewall aceite conexões;
  • uma aplicação esteja escutando;
  • o provedor permita tráfego de entrada;
  • o endereço permaneça atribuído para sempre.

Portanto, alcance depende de endereçamento, roteamento e políticas. Não teste conectividade usando um endereço aleatório encontrado na Internet. Use recursos sob sua administração ou blocos reservados para documentação.

Endereços especiais precisam ser interpretados pela finalidade

Nem todo valor que cabe em 32 bits pode ser tratado como endereço unicast comum. A IANA mantém o registro oficial de blocos IPv4 de finalidade especial e indica propriedades como origem, destino, encaminhamento e alcance global.

Três cartões distinguem blocos privados RFC 1918, endereços globalmente únicos atribuídos e blocos especiais de loopback, link-local e documentação
O valor deve ser lido junto com seu bloco e sua finalidade. Estar fora da RFC 1918 não torna automaticamente um endereço globalmente alcançável.

Endereço não especificado e rota padrão

0.0.0.0 representa o endereço não especificado em contextos definidos. Um host ainda sem endereço pode usá-lo como origem em determinados procedimentos de configuração. Ele não identifica uma interface remota para conexão normal.

Já 0.0.0.0/0 aparece em tabelas como o prefixo que corresponde a qualquer destino IPv4. Por isso pode representar uma rota padrão. Os dois usos compartilham a escrita, mas exercem papéis diferentes: um é endereço; o outro é prefixo de rota.

Loopback

O bloco 127.0.0.0/8 é reservado para loopback. Tráfego destinado a ele permanece no próprio host; 127.0.0.1 é o exemplo mais conhecido. Loopback permite testar a pilha local ou disponibilizar um serviço somente para processos da máquina.

Conseguir acessar 127.0.0.1 não demonstra que cabo, Wi-Fi, switch ou roteador funcionam. A comunicação não saiu pela interface física.

169.254.0.0/16 é o bloco IPv4 link-local. Ele pode ser usado para comunicação no enlace quando não há outra configuração apropriada, seguindo regras próprias de seleção e detecção de conflito.

Encontrar um endereço 169.254.x.x em uma estação que deveria receber configuração da rede é uma pista, não um diagnóstico completo. Pode indicar falha ou ausência do serviço de configuração, mas ainda é preciso verificar interface, enlace e mensagens trocadas. Esses endereços não são encaminhados normalmente para outras redes.

Espaço compartilhado de operadora

100.64.0.0/10 é Shared Address Space, reservado para uso entre operadoras e seus clientes em cenários como Carrier-Grade NAT. Ele não pertence à RFC 1918. Também não deve ser tratado como endereço globalmente alcançável.

Essa distinção ajuda a interpretar enlaces de provedores: ver 100.64.x.x pode revelar uma camada de tradução da operadora, mas não prova sozinho como toda a conexão foi projetada.

Blocos de documentação

Os blocos abaixo são reservados para exemplos e documentação:

  • 192.0.2.0/24 — TEST-NET-1;
  • 198.51.100.0/24 — TEST-NET-2;
  • 203.0.113.0/24 — TEST-NET-3.

Eles aparecem nesta trilha justamente para não apontar exemplos a redes reais. Não devem ser usados como se fossem endereços públicos atribuídos a uma implantação.

Broadcast e multicast

255.255.255.255 é o broadcast limitado, usado em situações definidas no enlace local e não encaminhado por roteadores. Um prefixo IPv4 também pode ter um endereço de broadcast dirigido com os bits restantes em 1, sujeito às regras da sub-rede.

O bloco 224.0.0.0/4 é destinado a multicast. Um endereço multicast representa um grupo, não uma única interface. Diferentes partes do bloco possuem escopos e finalidades próprias, portanto ele não deve ser tratado como uma faixa comum de hosts.

Endereço de rede e broadcast não são regras sem exceção

Em uma sub-rede IPv4 convencional com espaço para vários endereços, a combinação com todos os bits restantes em 0 identifica a rede, e todos em 1 identifica o broadcast dirigido. Os valores intermediários costumam ser atribuídos a interfaces.

Essa explicação é útil, mas a frase “o primeiro e o último endereço nunca podem ser usados” não é universal. Prefixos /31 possuem regras próprias para enlaces ponto a ponto, e /32 representa uma rota ou endereço individual. A próxima aula mostrará os cálculos e os contextos sem transformar uma convenção frequente em regra absoluta.

Uma configuração IPv4 reúne mais que o endereço

Para comunicar-se de forma útil, uma interface normalmente precisa de um conjunto coerente:

  • endereço IPv4;
  • comprimento do prefixo ou máscara;
  • rotas, incluindo gateway quando necessário;
  • endereço de servidores DNS para resolver nomes, caso as aplicações dependam deles;
  • MTU e outros parâmetros compatíveis com o enlace.

Esses valores podem ser configurados manualmente ou obtidos por mecanismos automáticos. A aula de DHCP explicará a negociação. Aqui, a distinção importante é que endereço, prefixo, gateway e DNS não são a mesma informação.

Dois dispositivos no mesmo domínio não devem usar simultaneamente o mesmo endereço unicast. Um conflito pode gerar respostas ARP inconsistentes, perda intermitente ou tráfego entregue à interface errada. Também não basta escolher endereços diferentes: prefixos incompatíveis podem fazer cada host interpretar o outro como local ou remoto de maneira divergente.

Roteiro de leitura de uma configuração

Ao receber 192.0.2.34/24, gateway 192.0.2.1 e DNS 203.0.113.53, pergunte:

  1. os quatro octetos estão entre 0 e 255?
  2. qual é o comprimento do prefixo?
  3. o endereço e o gateway estão no enlace esperado?
  4. existe duplicidade de endereço?
  5. a tabela de rotas escolhe a interface e o próximo salto corretos?
  6. a resolução ARP do vizinho funciona?
  7. se IP funciona e nomes falham, o DNS está acessível e configurado?

Essa ordem evita atribuir ao DNS uma falha de enlace ou culpar o endereço quando a política de firewall bloqueia o serviço.

Erros comuns ao estudar endereçamento IPv4

  • achar que cada ponto separa rede e host: os pontos separam octetos; quem define a fronteira é o prefixo;
  • deduzir a máscara pela classe: redes atuais carregam comprimento de prefixo explicitamente;
  • confundir endereço com equipamento: uma interface pode possuir vários endereços e um equipamento pode possuir várias interfaces;
  • considerar todo 172.x.x.x privado: somente 172.16.0.0/12 pertence à RFC 1918;
  • chamar 100.64.0.0/10 de privado RFC 1918: ele é espaço compartilhado com finalidade própria;
  • achar que privado significa seguro: controles e segmentação continuam necessários;
  • achar que globalmente único significa acessível: rotas, firewall e aplicação também determinam o alcance;
  • usar endereços aleatórios em exemplos: prefira TEST-NET;
  • confundir 0.0.0.0 com 0.0.0.0/0: endereço não especificado e prefixo de rota padrão são contextos diferentes;
  • aplicar “primeiro e último nunca são hosts” sem considerar /31 e /32: o tipo de prefixo altera a interpretação.

O que você deve guardar

IPv4 usa endereços de 32 bits, normalmente escritos como quatro octetos decimais de 0 a 255. A barra CIDR informa quantos bits iniciais formam o prefixo; sem ela ou uma máscara equivalente, o endereço não revela sozinho a fronteira da rede.

Blocos privados podem ser reutilizados, endereços globalmente únicos dependem de atribuição e roteamento, e blocos especiais possuem comportamentos próprios. Loopback, link-local, espaço compartilhado e documentação não devem ser agrupados simplesmente como “públicos” ou “privados”.

Referências