Comentários
É o endereço lógico feito para que um dispositivo possa se comunicar com qualquer outro dispositivo, independentemente de sua localização geográfica.
Fonte: Shutterstock.
Deseja ouvir este material?
Áudio disponível no material digital.
Caro aluno, conforme avançamos nos estudos acerca de redes de computadores, é necessário compreender mais técnicas, para que possamos planejar, implementar e gerenciar: infraestrutura física e lógica, serviços e aplicações.
Para isso, na Seção 3.1 você utilizará as técnicas de endereçamento IP (Internet Protocol) para planejar a atribuição de endereçamento nos dispositivos, possibilitando, assim, o planejamento de sub-redes em qualquer topologia. Esses estudos permitirão que você planeje como uma rede pode ser segmentada, para isolar departamentos, por meio de técnicas de manipulação do endereço IP.
Na Seção 3.2, serão discutidos conceitos e características relacionados à ethernet, seu modo de operação, domínio de colisão e broadcast. Com isso, você compreenderá alguns parâmetros de performance das redes e a função do domínio de colisão e de broadcast (necessidade e consequências).
Finalmente, na Seção 3.3, serão apresentadas as diferenças entre as duas versões do protocolo IP: o IPv4 e IPv6. Isso revelará a necessidade de técnicas que permitem a coexistência e a interoperabilidade entre os protocolos na mesma rede. Tais conhecimentos possibilitarão planejar redes com as duas versões do IP e efetuar uma reflexão sobre o futuro das redes de computadores.
Com as técnicas estudadas nesta unidade, você poderá se tornar um profissional com a capacidade de desenvolver um planejamento da infraestrutura lógica de uma rede de comunicação, com diversos serviços e dispositivos.
Você está pronto para mais esse desafio? Então vamos em frente.
O projeto desenvolvido na empresa 2@@ fez com que a sua equipe ganhasse mais confiança das empresas. Os bons serviços prestados refletiram em mais uma indicação. A Escola 1_A é uma instituição de ensino que atende alunos do ensino fundamental II e do ensino médio. A sua estrutura física possui laboratórios de informática, laboratório de Física/Química, quadras para práticas esportivas e uma grande biblioteca.
Nas últimas semanas, os departamentos administrativos (direção, recursos humanos e financeiro) vêm enfrentando algumas dificuldades em sua rede. A topologia apresentada na Figura 3.1 demonstra a infraestrutura física da escola:
Em um diagnóstico primário, a sua equipe percebeu que está ocorrendo algum problema de conflito de endereçamento IP. Para solucionar isso, foi proposto segmentar a rede em cinco sub-redes, separando direção da escola, recursos humanos, departamento financeiro, marketing e acadêmico.
Para isso, você deve fazer um relatório que contenha uma tabela com o endereço de rede, a faixa de IP válidos e o endereço de broadcast de cada uma das sub-redes. A classe utilizada quando a rede foi desenvolvida foi 192.168.20.0 e máscara 255.255.255.0.
O desenvolvimento da tabela de sub-redes permitirá que você compreenda as técnicas para planejamento por meio da divisão das redes de computadores em quantas sub-redes forem necessárias.
Vamos resolver mais esse problema?
Caro aluno, desde o início dos estudos relacionados à rede de computadores, foi mencionado e aplicado o endereçamento nos dispositivos, como: computadores, impressoras e nodos de rede (aquele número do tipo 192.168.0.50). Tais configurações foram feitas por você de forma intuitiva, pois até este momento não foi abordado um dos mais importantes tópicos: o endereçamento IP e as suas técnicas de sub-redes.
Vamos abordar nessa seção somente a versão 4 do protocolo, ou seja, o IPv4.
Segundo Kurose (2006), o Internet Protocol, ou simplesmente IP, é o endereço lógico feito para que um dispositivo possa se comunicar com qualquer outro dispositivo, independentemente de sua localização geográfica.
Conforme determina a RFC 791 (para a versão 4), o IP possui 32 bits, sendo possível produzir 2³² = 4,3 bilhões de endereços. O protocolo está definido na camada de rede, sendo o seu pacote denominado datagrama, cujos campos podem ser observados na Figura 3.2.
Onde:
Para a compreensão do formato do endereçamento IP, faremos uma analogia com os números utilizados em telefonia fixa.
55 19 3517-1234
55 → Identifica o número do país.
19 → Classifica uma região com vários municípios.
3517 → Determina uma central telefônica.
1234 → Número do assinante.
Seguindo essa lógica, a notação de um endereço IP é separada por ponto, fazendo com que uma parte identifique a rede e a outra, o dispositivo (host). Por exemplo:
172.16.30.110
172.16 → identifica à qual rede o dispositivo pertence.
30.110 → determina o endereço do dispositivo.
Segundo Kurose (2006), os endereçamentos utilizados nas redes foram divididos em classes para utilização de acordo com o número de dispositivos da rede, conforme é possível observar no Quadro 3.1.
| 8 bits | 8 bits | 8 bits |
8 bits | Intervalo |
|
| Classe A |
NET | HOST | HOST | HOST | 0 – 127 |
| Classe B |
NET | NET | HOST | HOST | 128 – 191 |
| Classe C |
NET | NET | NET | HOST | 192 – 223 |
| Classe D |
Classe reservada para endereços de multicast | ||||
| Classe E |
Classe reservada para pesquisa | ||||
Para que fique mais clara a compreensão do Quadro 3.1, observe os exemplos de cada uma das classes:
Além da divisão por classes, a utilização deve obedecer:
Os números naturais N={0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} são inteiros e positivos (incluindo o zero). A ordem dos números IP se inicia no 0 e é finalizada no 255. Dessa forma,- poderíamos ter:
192.168.0.0 → 192.168.0.1 → 192.168.0.2 → ... → 192.168.0.255
Sempre que vamos configurar os IPs dos dispositivos de uma rede, são necessárias algumas configurações. Observe a Figura 3.3.
Além do IP (192.168.0.101), existem outros números importantes para conseguir acessar os recursos, entre os quais estão:
Gateway - a saída das mensagens na rede interna. Normalmente é o IP do equipamento (roteador ou switch) na borda da rede interna. No exemplo da Figura 3.3, é o IP 192.168.0.1.
Máscara de sub-rede - é a técnica utilizada para definir qual porção do número IP é designada para identificar o host e a rede (network). No exemplo da Figura 3.3, é o IP 255.255.255.0.
Segundo Filippetti (2008), a máscara de rede possui 32 bits, possuindo padrão para as classes A, B e C, conforme pode ser observado no Quadro 3.2:
| Classe |
Formato |
Máscara padrão |
|---|---|---|
| A | Rede.Host.Host.Host | 255.0.0.0 |
| B | Rede.Rede.Host.Host | 255.255.0.0 |
| C | Rede.Rede.Rede.Host | 255.255.255.0 |
Agora que você compreendeu o formato do IP e da máscara, é necessário entender como são formados os octetos, que são os números separados por ponto.
Para isso, lembre-se de que a contagem dos números IP vai de 0 a 255, podendo se representar pelos valores: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, e 1. Se efetuarmos a soma desses valores, teremos 255, ou seja, é possível representar qualquer endereço de rede binariamente, no intervalo de 0 a 255.
Para efetuar a conversão, é necessário fazer a somatória dos bits ligados, dos valores no qual se deseja representar. Observe o exemplo a seguir, em que o endereço 192.168.0.22 foi convertido em binário:
| 128 |
64 | 32 | 16 |
8 |
4 | 2 | 1 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 192 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 168 |
1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 22 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
No primeiro octeto foram ligados apenas os números 128 e 64, resultando em 192, que é a primeira parte do endereço IP. Portanto, é possível representar todos os endereços utilizados nas redes de computadores baseadas em IPv4. Dessa forma, o endereço IP 192.168.0.22 pode ser representado em binário como: 11000000.10101000.00000000.00010110.
As máscaras de sub-redes são utilizadas em conjunto do IP para a definição das funções de cada octeto no endereçamento de um dispositivo. Mas, se fosse necessário fazer a conversão das máscaras padrão para binário, como ficariam os seus formatos?
A conversão de endereço IP para binário vai auxiliá-lo no cálculo de sub-redes. Mas, afinal, o que é sub-rede?
Segundo Tanenbaum (1997), também conhecida como subnet, essa técnica permite a segmentação de uma rede em diversas sub-redes, que podem ser isoladas das demais ou não. Isso permite que o administrador dentro de uma faixa de IP possa ter:
Em diversas empresas, é necessário dividir alguns setores em: financeiro, recursos humanos, tecnologia da informação, entre outros. As motivações podem estar ligadas à segurança, ao controle ou ao gerenciamento.
O intuito de desenvolver redes em sub-redes pode estar na necessidade de alocação de mais recursos, para garantir que os serviços prioritários fiquem disponíveis. Exemplo: isolar em uma sub-rede uma impressora utilizada por todos os departamentos permite que o usuário não enfrente filas de impressão, aumentando, assim, a disponibilidade do recurso na rede.
Para calcular as sub-redes, vamos tomar de exemplo uma rede de classe C, em que a faixa de IP utilizada deve ser 192.168.0.0; e a máscara padrão, 255.255.255.0, sendo desejado fazer quatro sub-redes. Para isso, Filippetti (2008) define que:
1º passo: faça a conversão da máscara de rede para binário:
255.255.255.0 → 11111111.11111111.11111111.00000000
2º passo: efetue o cálculo da quantidade de hosts possível em cada uma das sub-redes, em que “n” é o número de bits necessário para determinar:
Você deve estar se perguntando: por que ? De onde surgiu o 6?
Lembre-se de que para converter os octetos, são utilizados: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1; portanto, se, para determinar o número de redes, foram emprestados 2 bits, então sobraram 6 bits para determinar o número de hosts.
3º passo: construa a tabela de sub-redes:
Vale aqui ressaltar que, dentro da faixa de uma sub-rede, o primeiro endereço não deve ser utilizado, pois é reservado para identificação da rede, e o último é utilizado para Broadcast.
| Rede |
1º IP Válido |
Ultimo IP Válido | Broadcast |
|---|---|---|---|
| 192.168.0.0 | 192.168.0.1 | 192.168.0.62 | 192.168.0.63 |
| 192.168.0.64 | 192.168.0.65 | 192.168.0.126 | 192.168.0.127 |
| 192.168.0.128 | 192.168.0.129 | 192.168.0.190 | 192.168.0.191 |
| 192.168.0.192 | 192.168.0.193 | 192.168.0.254 | 192.168.0.255 |
Nesse exemplo, repare na primeira linha: o endereço de rede atribuído foi 192.168.0.0; já na segunda rede foi utilizado o 192.168.0.64. Dessa forma, o endereço de Broadcast da primeira rede tem que ser um anterior ao endereço de rede da segunda linha, isto é, 192.168.0.63. Os IPs válidos, ou seja, os que podem ser utilizados nos dispositivos, estão entre o intervalo dos endereços de Rede e de Broadcast.
4º passo: determinar a nova máscara de rede:
Para determinar o número de rede, foi necessário “tomar emprestados” dois bits da máscara. Dessa forma, se a máscara padrão convertida no passo 1 foi 11111111.11111111.11111111.00000000, ao tomarmos emprestados 2 bits, temos que:
| 128 |
64 |
32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Com a soma dos bits ligados, teremos 128 + 64 = 192.
Portanto, na nova máscara de sub-rede que vai permitir segmentar a rede em quatro partes, deve ser utilizado o número 255.255.255.192.
Em binários poderíamos representá-lo por: 11111111.11111111.11111111.11000000 (contando-se os bits ligados, tem-se 26 bits). Com base nessa representação, é possível expressar um endereço e a sua respectiva máscara, por exemplo: 192.168.0.1/26. Ou seja, são representados o endereço IP 192.168.0.1 utilizado para identificar um dispositivo e a sua respectiva máscara de rede 255.255.255.192.
Para utilizar essa técnica para desenvolvimento de sub-redes nas classes A e B, deve-se seguir o mesmo conceito apresentado para a classe C.
Quando foi desenvolvida a tabela com as sub-redes, você deve ter percebido que o último endereço é reservado para mensagens do tipo broadcast (última coluna). Commer (2007) indica a difusão de um pacote para todos os dispositivos da rede (se o contexto for de uma sub-rede, então somente aos dispositivos desta). Ao receber a mensagem, o dispositivo deve “ler” o pacote e verificar se lhe pertence. Se pertencer a ele, a mensagem é respondida, caso contrário o pacote é descartado.
Veja um exemplo: ao ligarmos um computador em uma rede, este emite uma mensagem de broadcast solicitando um endereço IP ao servidor DHCP. Os computadores e demais dispositivos descartam a solicitação e, então, o servidor DHCP responde ao pedido, atribuindo um endereço ao computador ligado.
Trata-se de um endereço reservado para teste de comunicação nos processos ocorridos na interface de rede do próprio dispositivo. Por padrão, os profissionais de redes e programadores utilizam o endereço 127.0.0.1, conforme é possível observar na Figura 3.4.
Com base na Figura 3.4, é possível confirmar o funcionamento da interface de rede e o protocolo TCP/IP quando são enviados quatro pacotes com todos recebidos, dentro do tempo (1 ms).
Além da aplicação do IP na telefonia, tecnologia conhecida como VoIP, é possível utilizar o protocolo IP para transmissão de TVoIP. O intuito dessa tecnologia é prover a distribuição de serviços televisivos sob demanda, em que se utiliza a transmissão sobre o protocolo IP (conhecido também como IPTV).
A partir das definições vistas até aqui, é possível compreender os mecanismos de roteamento. Tanenbaum (1997) define que o roteamento é a técnica utilizada para encaminhar as mensagens através das redes. Os processos envolvidos devem:
Dessa forma, equipamentos como os roteadores (os switches gerenciáveis também) podem consultar a sua tabela de roteamento e, por meio do endereçamento disponível no cabeçalho TCP/IP, efetuar o encaminhamento correto das mensagens.
