quarta-feira, 28 de janeiro de 2015

Como Funcionam as Wildcard Masks

Olá Pessoal.

Este artigo foi escrito para aqueles que já têm familiaridade com cálculos de sub-redes e compreendem bem a dinâmica de operação da máscara de rede. A wildcard mask (máscara coringa) é um recurso bastante comum na configuração de roteadores e outros equipamentos, principalmente no que diz respeito à escrita de listas de controle de acesso (ACL) e até mesmo à configuração de alguns protocolos de roteamento dinâmico. Essa semana um aluno me pediu para escrever um artigo no blog explicando o conceito de wildcard mask, além daquele clichê simplista de que elas são o inverso da máscara de rede. Pois bem, então vamos à explicação... 



Vamos começar com uma resposta objetiva para a seguinte pergunta:
Por que wildcard mask ao invés da tradicional máscara de rede?
R: Porque a wildcard mask oferece maior flexibilidade.



Eis então que surge a segunda pergunta:
Por que a wildcard mask oferece maior flexibilidade?
Essa resposta demanda um pouco de discussão...




É importante ter em mente que a máscara de rede e a máscara coringa não estão diretamente relacionadas uma com a outra. Lembrem-se que o propósito da máscara de rede é estabelecer uma fronteira entre aquilo que chamamos de prefixo de rede (identificador da rede) e o sufixo de host (identifcador de um host na rede), necessariamente nessa ordem (contíguas). Ou seja, na estrutura da máscara de rede há uma sequência ininterrupta de bits 1 (prefixo) e, depois, uma sequência ininterrupta de bits 0, sem que haja intercalação de bits 0s e 1s. Por outro lado a wildcard mask não tem essa estrutura rígida e os bits são tratados individualmente, por isso é possível ter máscaras coringas que intercalam bits 0s e 1s. 

Na máscara de rede tradicional os bits sigificam:
  • 1 = REDE
  • 0 = HOST

Na wildcard mask os bits siginificam:
  • 1 = o bit equivalente é irrelevante e pode assumir qualquer valor
  • 0 = o bit equivalente DEVE ser igual

Hum, então é daí que vem a flexibilidade das máscaras coringas!!!??? Parece que conceitualmente as coisas estão ficando um pouco mais claras, mas vamos continuar desenvolvendo esse raciocínio a partir de um exemplo prático da maior flexibilidade das máscaras coringas. Um exemplo clássico diz respeito à máscara coringa 0.0.0.254 para fins de correspondência somente daqueles endereços IP com valores pares ou ímpares no último octeto de redes /24. 

Tomando o endereço IP 192.168.0.10 (par) como referência, em binário ele equivale a:
> 11000000.10101000.00000000.00001010

A wildcard mask 0.0.0.254 em binário equivale a:
> 00000000.00000000.00000000.11111110

O valor 0 na máscara coringa (destaque em vermelho) indica que o respectivo bit posicional de um endereço IP qualquer deve ser equivalente ao endereço de referência, enquanto que o valor 1 indica que os bits posicionais não interessam e podem assumir qualquer valor. 

Todos os endereços IPs que têm o último octeto ímpar terminam com o bit 1, enquanto que todos os endereços IP que são pares terminam em 0. Logo, se o endereço IP associado à máscara coringa é par (192.168.0.10), então somente haverá correspondência com outros endereços pares, quaisquer que sejam. Por exemplo, 192.168.0.22 equivale a 11000000.10101000.00000000.00010110. Reparem nas linhas abaixo como fica a comparação entre o endereço de referência, o endereço a ser testado e a máscara coringa (com destaque em vermelho nos bits "travados"):

> 11000000.10101000.00000000.00001010 = IP 192.168.0.10 (referência)
> 11000000.10101000.00000000.00010110 = IP 192.168.0.22
> 00000000.00000000.00000000.11111110 = Wildcard Mask

Os três primeiros octetos tiveram uma correspondência porque todos os primeiros 24 bits dos endereços 192.168.0.10 e 192.168.0.22 são iguais, equivalentes a 192.168.0 (prefixo /24). O último octeto teve uma correspondência porque o último bit dos endereços 192.168.0.10 e 192.168.0.22 é igual, equivalente a 0 (ambos são pares). 

Agora tomemos um exemplo contrário, ou seja, o IP 192.168.0.33 (ímpar) que em binário é 11000000.10101000.00000000.00100001. Ao comparar esse endereço com o endereço de referência (192.168.0.10) e sua respectiva máscara coringa fica evidente que não há correspondência no último bit, logo o endereço 192.168.0.33 é rejeitado. 

> 11000000.10101000.00000000.00001010 = IP 192.168.0.10 (referência)
> 11000000.10101000.00000000.00100001 = IP 192.168.0.33
> 00000000.00000000.00000000.11111110 = Wildcard Mask

Os três primeiros octetos tiveram uma correspondência porque todos os primeiros 24 bits dos endereços 192.168.0.10 e 192.168.0.33 são iguais, equivalentes a 192.168.0. O último octeto não teve uma correspondência porque o último bit do endereço 192.168.0.10 é 0(2), enquanto que o último bit do endereço 192.168.0.33 é 1(2)

Assim é possível utilizar a wildcard mask 0.0.0.254 associada com um endereço par para permitir apenas endereços pares, enquanto que a associação dessa máscara coringa com um endereço ímpar implica em correspondência apenas com endereços ímpares. Esse foi apenas um exemplo frequentemente utilizado para demonstrar a flexibilidade da wildcard mask.

Uma recomendação para trabalhar rapidamente com as máscaras coringas no cotidiano operacional é pensar nela como o "inverso" da máscara de rede. Por exemplo, os valores das wildcard masks associados com as máscaras padrões são:

  • 255.0.0.0     (/08) = WC 0.255.255.255
  • 255.255.0.0   (/16) = WC 0.0.255.255
  • 255.255.255.0 (/24) = WC 0.0.0.255

Decorar esses valores associados com as máscaras padrões não é suficiente para ajudá-lo em ambientes onde existem sub-redes que não seguem as classes padrões (classless). Quando o ambiente possui sub-redes que utilizam máscaras de rede que não sejam as tradicionais /8, /16 ou /24, a máscara coringa pode ser obtida por meio da subtração da máscara em uso na sub-rede do valor 255.255.255.255. Por exemplo, uma rede /26 (255.255.255.192) tem a wildcard 0.0.0.63 (exemplo a), enquanto que uma rede /30 (255.255.255.252) tem a wildcard 0.0.0.3 (exemplo b).

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a) Exemplo: Sub-Rede /26   |   b) Exemplo: Sub-Rede /30
---------------------------|---------------------------
   255.255.255.255         |      255.255.255.255        
                   (-)     |                      (-)    
   255.255.255.192         |      255.255.255.252        
   _______________ (=)     |      _______________ (=)    
     0.  0.  0. 63         |        0.  0.  0.  3        
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Ainda em dúvida? Continue estudando e praticando... 

Samuel.

8 comentários:

  1. Parabéns professor Samuel. Utilizo seus materiais em minhas duas disciplinas de Redes da UFPA.

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  2. Muito grato por suas excelentes postagens professor Samuel.

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  3. Excelente explicação. Parabéns!!!

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  4. Ótima explicação, com excelentes exemplos. Parabéns

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  5. Melhor forma de explicação que encontrei à respeito até o momento, não conseguia entender sobre o uso da wildmask para "liberar" apenas IPs pares ou impares.
    Muito bom.

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  6. sim tenho uma dúvida...

    Tenho uma rede iniciando em 192.168.10.132 e terminando em 192.168.10.149 a máscara que chega mais próximo é 255.255.255.224, correto?
    Então minha wildcard seria 0.0.0.31, a pergunta é....
    onde começaria minha rede e onde terminaria .. aguardo retorno professor.

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