Roteamento entre domínios sem classes

Os endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) consistem em prefixos de redes seguidos por identificadores de hosts^[e]. Na arquitetura de redes da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4)^[d] com classes [en], os três bits mais significativos dos endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) de 32 bits definiam o tamanho do prefixo das redes para redes unicast, e determinou as classes de redes A, B ou C^[3]

A vantagem desse sistema é que os prefixos das redes podem ser determinados para quaisquer endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) sem nenhuma informação adicional. A desvantagem é que as redes geralmente eram muito grandes ou muito pequenas para serem usadas pela maioria das organizações, porque apenas três tamanhos estavam disponíveis. Os menores blocos de alocações e roteamento continham 2⁸ = 256 endereços, maiores do que o necessário para redes pessoais ou departamentais, mas muito pequenos para a maioria das empresas. Os próximos blocos maiores continham 2¹⁶ = 65.536 endereços - muito grandes para serem usados com eficiência até mesmo por grandes organizações. Mas para os usuários de redes que precisavam de mais de 65.536 endereços, os únicos outros tamanhos (2²⁴) forneceu muitos, mais de 16 milhões. Isso levou a ineficiências no uso dos endereços, bem como ineficiências no roteamento, porque exigia um grande número de redes da classe C alocadas com anúncios de rotas individuais, sendo geograficamente dispersas com poucas oportunidades de agregação de rotas [en].

Uma década após a invenção do sistema de nomes de domínios (S.N.D.)^[h], o método de redes com classes foi considerado não escalável.^[4] Isso levou ao desenvolvimento das sub-redes e do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]). As distinções de classes anteriormente significativas com base nos bits mais significativos dos endereços foram abandonadas e o novo sistema foi descrito como sem classes, diferentemente do sistema antigo, que se tornou conhecido como com classes. Os protocolos de roteamento foram revisados para transportar não apenas os endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]), mas também suas máscaras de sub-redes. A implementação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) exigia que todos os hosts^[e] e roteadores da Internet fossem reprogramados de pequenas maneiras — o que não era pouca coisa em uma época em que a Internet estava entrando em um período de rápido crescimento. Em 1993, a Força-tarefa de engenharia da Internet (F.T.E.I.)^[c] publicou um novo conjunto de padrões, a solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 1518 e a solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 1519, para definir esse novo princípio para alocacar os blocos de endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) e o roteamento de pacotes da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4)^[d]. Uma versão atualizada, a solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 4632, foi publicada em 2006.^[5] Após um período de experimentação com várias alternativas, o roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) foi baseado no mascaramento de sub-redes de comprimentos variáveis (M.S.C.V.^[g]), que permite que as redes sejam divididas em sub-redes de vários tamanhos de potências de dois, de modo que as redes ou sub-redes podem ser dimensionadas adequadamente para as necessidades locais. As máscaras de sub-redes de comprimentos variáveis (M.S.C.V.) foram mencionadas como uma alternativa na solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 950.^[6] As técnicas de agrupamento de endereços para operações comuns foram baseadas no conceito de endereçamento de cluster^[j], proposto pela primeira vez por Carl-Herbert Rokitansky.^[7][8]

A notação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) é uma representação compacta dos endereço do protocolo de Internet (P.I.^[b]) e suas máscaras de redes associadas. A notação foi inventada por Phil Karn [en] na década de 1980.^[9][10] A notação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) especifica os endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]), caracteres de barra ("/") e números decimais. Os números decimais representam a contagem de cada 1 dos bits principais (da esquerda para a direita) consecutivos nas máscaras das redes. Cada bit 1 denota um bit do intervalo de endereços que deve permanecer idêntico ao endereço de Protocolo de Internet (P.I.)^[b]. Os endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]), na notação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]), são sempre representados de acordo com os padrões para a versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) ou para a versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6^[f]).

Os endereços podem denotar endereços de interfaces específicos (incluindo os identificadores dos hosts^[e], como 10.0.0.1/8) ou podem ser os endereços iniciais de redes inteiras (usando identificadores de hosts^[e] de 0, como em 10.0.0.0/8 ou seu equivalente 10/8). A notação notação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) pode até ser usada sem nenhum endereço de protocolo de Internet (P.I.^[b]), por exemplo ao se referir a 24 como uma descrição genérica de uma rede na versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4)^[d] que possui um prefixo de 24 bits e números de host^[e] de 8 bits.

Por exemplo:

• 198.51.100.14/24 representa o endereço da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) 198.51.100.14 e seu prefixo de rede associado 198.51.100.0, ou equivalentemente, sua máscara de sub-rede 255.255.255.0, que possui os 24 bits iniciais (mais significativos).
• o bloco da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) 198.51.100.0/22 representa os 1.024 endereços da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) de 198.51.100.0 a 198.51.103.255.
• o bloco 2001:db8::/48, da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6^[f]), representa o bloco de endereços da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)^[f] de 2001:db8:0:0:0:0:0:0 a 2001:db8:0:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff.
• ::1/128 representa o endereço de retorno^[k] da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6^[f]). Seu comprimento de prefixo é 128, que é o número de bits no endereço.

Na versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]), a notação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) passou a ser amplamente utilizada somente após a implementação do método, que foi documentado usando a especificação de máscaras de sub-redes decimais com pontos [en] após as barras, por exemplo, 192.24.12.0/255.255.252.0.^[2] Descrever as larguras dos prefixos das redes como números únicos (192.24.12.0/22) foi mais fácil para os administradores de redes conceituarem e calcularem. Isso tornou-se gradualmente incorporado em documentos padrões posteriores^[11][12] e em interfaces de configurações de redes.

O número de endereços de uma rede pode ser calculado como 2^{comprimento do endereço − comprimento do prefixo}, onde comprimento do endereço é 128 para a versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6^[f]) e 32 para a versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]). Por exemplo, na versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]), o comprimento do prefixo /29 fornece: 2³²⁻²⁹ = 2³ = 8 endereços.

As máscaras das sub-redes são máscaras de bits que codificam o comprimento dos prefixos associados aos endereços ou redes da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) em notação de quatro pontos: 32 bits, começando com uma sequência de bits "1" igual ao comprimento dos prefixos, terminando com bits "0" e codificados em formatos decimais pontilhados de quatro partes: 255.255.255.0. As máscaras das sub-redes codificam as mesmas informações que os comprimentos dos prefixos, mas é anterior ao advento do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]). Na notação do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]), os bits dos prefixos são sempre contíguos. As máscaras das sub-redes foram permitidas pela solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 950^[6] para especificar os bits que não são contíguos até a que solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 4632:^{[5]:seção 5.1}  declarou que as máscaras devem ser deixadas contíguas. Dada essa restrição, as máscaras de sub-redes e as notações do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) têm exatamente a mesma função.

O roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) é principalmente um padrão baseado em prefixos bit a bit para a representação de endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) e suas propriedades de roteamento. Ele facilita o roteamento permitindo que os blocos de endereços sejam agrupados em entradas únicas nas tabelas de roteamento. Esses grupos, comumente chamados de blocos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]), compartilham uma sequência inicial de bits na representação binária de seus endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]). Os blocos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) são identificados usando uma sintaxe semelhante à dos endereços da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]): endereços decimais com pontos, seguidos por barras e, em seguida, números de 0 a 32, ou seja, a.b.c.d/n. As partes decimais pontilhadas são os endereços da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]). Os números após as barras são os comprimentos dos prefixos, os números de bits iniciais (sequencialmente) compartilhados, contando a partir dos bits mais significativos dos endereços. Ao enfatizar apenas os tamanhos das redes, as partes dos endereços nas notações geralmente são omitidas. Portanto, os blocos /20 são blocos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) de 20 bits com prefixos que não são especificados.

Um endereço do protocolo de Internet (P.I.^[b]) faz parte de um bloco do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) e corresponde ao prefixo do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) se os n bits iniciais do endereço e o prefixo do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) forem os mesmos. Um endereço da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) tem 32 bits, portanto, um prefixo do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) de n bits deixa 32 − n bits sem correspondência, o que significa que 2^{32 − n} endereços da versão 4 do protocolo de Internet (P.I.v.4^[d]) correspondem a um determinado prefixo do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) de n bits. Prefixos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) mais curtos correspondem a mais endereços, enquanto prefixos mais longos correspondem a menos. No caso de blocos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) sobrepostos, um endereço pode corresponder a vários prefixos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) de comprimentos diferentes.

O roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) também é usado para endereços da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)^[f] e a semântica da sintaxe é idêntica. O comprimento dos prefixos pode variar de 0 a 128, devido ao maior número de bits nos endereços. No entanto, por convenção, sub-redes em redes de camada de controle de acesso ao meio (C.A.M.^[l]) de transmissão sempre possui identificadores de hosts^[e] de 64 bits.^[13] Os refixos maiores (/127) são usados apenas em algumas ligações^[m] ponto a ponto entre roteadores, por motivos de segurança e política.^[14]

A Autoridade de números atribuídos na Internet (A.N.A.I.)^[n] emite, grandes blocos de prefixos curtos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]), para registros regionais da Internet (R.R.I.)^[o]. No entanto, um /8 (com mais de dezesseis milhões de endereços) é o maior bloco que a Autoridade de números atribuídos na Internet (A.N.A.I.)^[n] alocará. Por exemplo, o bloco 62.0.0.0/8 é administrado pelo Centro de coordenação de redes das redes de protocolo de Internet (P.I.) europeias (C.C.R.R.P.I.E.)^[p], o registro regional de Internet (R.R.I.^[o]) europeu. Os registros regionais da Internet (R.R.I.^[o]), cada um responsável por uma única e grande área geográfica, como a Europa ou a América do Norte, subdividem esses blocos e alocam as sub-redes para os registros locais da Internet (R.L.I.^[q]). Subdivisões semelhantes podem ser repetidas várias vezes em níveis mais baixos de delegações. As redes dos usuários finais recebem sub-redes dimensionadas de acordo com suas necessidades projetadas de curto prazo. As redes atendidas por um único provedor de serviços de Internet (P.S.I.^[r]) são incentivadas pelas recomendações da Força-tarefa de engenharia da Internet (F.T.E.I.)^[c] a obter espaços de endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) diretamente de seu provedor de serviços de Internet (P.S.I.^[r]). As redes atendidas por vários provedores de serviços de Internet (P.S.I.^[r]), por outro lado, podem obter espaços de endereços independentes dos provedores [en] diretamente do registro regional da Internet (R.R.I.^[o]) apropriado.

Por exemplo, no final da década de 1990, o endereço do protocolo de Internet (P.I.^[b]) 208.130.29.33 (desde que reatribuído) era usado por www.freesoft.org. Uma análise desse endereço identificou três prefixos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]). O208.128.0.0/11, um grande bloco do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) contendo mais de 2 milhões de endereços, foi atribuído pelo registro americano para números da Internet (R.A.N.I.)^[s] (o registro regional de Internet (R.R.I.^[o]) norte-americano) à Corporação de comunicações M.C.I.^[t] [en]. A Sistemas de pesquisas de automação (S.P.A.^[u]), um revendedor de valor agregado (R.V.A.)^[v] da Virgínia, alugou uma conexão com a Internet da Corporação de comunicações M.C.I.^[t] e recebeu o bloco 208.130.28.0/22, capaz de endereçar pouco mais de 1.000 dispositivos. A Sistemas de pesquisas de automação (S.P.A.^[u]) usou um bloco para seus servidores publicamente acessíveis, dos quais o 208.130.29.33 era um deles. Todos esses prefixos do roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) seriam usados em locais diferentes na rede. Fora da rede da Corporação de comunicações M.C.I.^[t], o prefixo 208.128.0.0/11 seria usado para direcionar o tráfego da Corporação de comunicações M.C.I.^[t] vinculado não apenas para 208.130.29.33, mas também para qualquer um dos cerca de dois milhões de endereços do protocolo de Internet (P.I.^[b]) com os mesmos 11 bits iniciais. Dentro da rede da Corporação de comunicações M.C.I.^[t], 208.130.28.0/22 se tornaria visível, direcionando o tráfego para a linha alugada que atende a Sistemas de pesquisas de automação (S.P.A.^[u]). Somente dentro da rede corporativa da Sistemas de pesquisas de automação (S.P.A.^[u]) teria sido utilizado o prefixo 208.130.29.0/24.

No uso comum, o primeiro endereço em uma sub-rede, todo zero (0) binário no identificador de host^[e], é reservado para se referir à própria rede, enquanto o último endereço, todo um (1) binário no identificador de host^[e], é usado como um endereço de transmissão^[x] para a rede; isso reduz o número de endereços disponíveis para hosts^[e] em 2. Como resultado, as redes /31, com um dígito binário nos identificadores de hosts^[e], seriam inutilizáveis, pois tais sub-redes não forneceriam endereços de hosts^[e] disponíveis após essa redução. A solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 3021 cria uma exceção para as regras de "hosts^[e] todos uns" e de "hosts^[e] todos zeros" para tornar as redes /31 utilizáveis para ligações^[m] ponto a ponto. Os endereços /32 (redes de hosts^[e] únicos) devem ser acessados por regras de roteamento explícitas, pois não há espaço nessas redes para as pontes de ligações (portais^[y]).

Em sub-redes roteadas maiores que /31 ou /32, o número de endereços de hosts^[e] disponíveis geralmente é reduzido em dois, ou seja, o maior endereço, que é reservado como endereço de transmissão^[x], e o menor endereço, que identifica a própria rede.^[15][16] -->

O grande tamanho dos endereços da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)^[f] permitiu o resumo de rotas em todo o mundo e garantiu conjuntos de endereços^[z] [en] suficientes em cada site. Os tamanhos das sub-redes padrões para redes da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)^[f] são blocos /64, que são necessários para as operações de autoconfiguração de endereços sem estado (Ac.E.S.E.)^[aa] [en]. A princípio, a Força-tarefa de engenharia da Internet (F.T.E.I.)^[c] recomendou na solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 3177 como prática recomendada que todos os sites finais recebessem uma alocação de endereços /48,^[17] mas críticas e reavaliações das necessidades e práticas reais levaram às recomendações de alocações mais flexíveis na solicitação de comentários (S.D.C.^[i]) 6177^[18] sugerindo alocações significativamente menores para alguns sites, como blocos /56 para redes residenciais.

Esta referência de sub-redes da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)^[f] lista os tamanhos para as sub-redes da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)^[f]. Diferentes tipos de enlaces^[m] de redes podem exigir diferentes tamanhos de sub-redes.^[19] As máscaras de sub-redes separam os bits, dos prefixos dos identificadores de redes, dos bits dos identificadores de interfaces. A seleção de tamanhos de prefixos menores resulta em número reduzido de redes cobertas, mas com mais endereços dentro de cada uma das redes.^[20]

2001:0db8:0123:4567:89ab:cdef:1234:5678|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||||||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||128   Pontos de extremidades únicos e retornos[k]|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||127   Ligações[m] ponto a ponto (entre roteadores)|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||124|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |120|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116|||| |||| |||| |||| |||| |||| |||112|||| |||| |||| |||| |||| |||| ||108|||| |||| |||| |||| |||| |||| |104|||| |||| |||| |||| |||| |||| 100|||| |||| |||| |||| |||| |||96|||| |||| |||| |||| |||| ||92|||| |||| |||| |||| |||| |88|||| |||| |||| |||| |||| 84|||| |||| |||| |||| |||80|||| |||| |||| |||| ||76|||| |||| |||| |||| |72|||| |||| |||| |||| 68|||| |||| |||| |||64   Redes de áreas locais (R.Á.L.)[w] únicas; tamanho padrão dos prefixos para autoconfiguração de endereços sem estado (Ac.E.S.E.)[aa] [en]|||| |||| |||| ||60   Algumas (muito limitadas) implantações da implantação rápida da versão 6 do protocolo de Internet (P.I.v.6)[f] (I.R.6[ab]) [en] (/60 = 16 blocos /64)|||| |||| |||| |56   Atribuição mínima de sites finais;[18] por exemplo redes domésticas (/56 = 256 blocos /64)|||| |||| |||| 52   Bloco /52 = 4096 blocos /64|||| |||| |||48   Atribuição típica para sites maiores (/48 = 65536 blocos /64)|||| |||| ||44|||| |||| |40|||| |||| 36   Possíveis futuras alocações extrapequenas de registros locais da Internet (R.L.I.[q]) [en]|||| |||32   Alocações mínimas de registros locais da Internet (R.L.I.[q])|||| ||28   Alocações médias registros locais da Internet (R.L.I.[q])|||| |24   Alocações grandes registros locais da Internet (R.L.I.[q])|||| 20   Alocações extragrandes registros locais da Internet (R.L.I.[q])|||16||12   Alocações de registros regionais da Internet (R.R.I.)[o] da Autoridade de números atribuídos na Internet (A.N.A.I.[n]).[21]|84

O roteamento entre domínios sem classes (R.E.D.S.C.^[a]) fornece agregação de prefixos de roteamento [en] refinada. Por exemplo, se os primeiros 20 bits de seus prefixos de redes corresponderem, dezesseis redes /24 contíguas podem ser agregadas e anunciadas para redes maiores como uma única entrada, /20, da tabela de roteamento [en]. Isso reduz o número de rotas que precisam ser anunciadas.

• Conjunto de protocolos de Internet

• Classless IN-ADDR.ARPA delegation (em inglês). Março de 1998. doi:10.17487/RFC2317 . Solicitação de comentários (S.D.C.) 2317 
• C.I.D.R. and classful routing (em inglês). Agosto de 1995. doi:10.17487/RFC1817 . Solicitação de comentários (S.D.C.) 1817 

• C.I.D.R .report (em inglês) (atualizado diariamente)