Protocolo IPv4: conceitos iniciais

Protocolo IPv4: conceitos iniciais

1. Características

   • Utiliza a nomenclatura de PDU como datagramas IP
   • É um protocolo extremamente simples, não confiável e não executa operações de detecção e recuperação de erros, ficando a cargo das camadas superiores
     • Possui uma garantia apenas da integridade do cabeçalho do pacote
     • Utiliza como critério de entrega o método de melhor esforço (best effort)
   • Possui cabeçalho de 20 bytes de tamanho mínimo, podendo chegar até 60 bytes com os seus campos opcionais de tamanho variável

2. Formato do Endereço IP e Máscara

   • Endereço localhost
     • Devemos observar que alguns endereços e faixas são reservados, como a rede 0.0.0.0, que é utilizado na inicialização das máquinas
     • O range 127.0.0.0, mais especificamente, o endereço 127.0.0.1, conhecido como endereços de loopback, que permitem a verificação do funcionamento da placa de rede
     • Quando pacotes são endereçados a este endereço, estes não são enviados à rede e sim processados localmente, indicando a própria máquina
   • Endereços da rede e de broadcast
     • Endereço da rede: Aquele em que todos os bits da parcela de host são iguais a 0
     • Endereço de broadcast: aquele em que todos os bits da parcela de host são iguais a “1”
       • Qualquer pacote enviado com esse endereço, implicará o encaminhamento para todos os demais dispositivos pertencentes à rede, ou seja, os que estão dentro do mesmo domínio de BROADCAST

3. Subredes

   • Motivação
     • Para uma infraestrutura de redes com 10 hosts podendo crescer até 30 hosts, poder-se-ia utilizar um endereço IP /24 (Classe)
       • 2^8 = 256 endereços IP
       • Sendo 254 endereços úteis, pois o primeiro e o último são reservados, respectivamente, para a rede e broadcast IPs
     • De imediato nota-se o grande desperdício de endereços. Por esse motivo, foi criado o conceito de subrede
       • O princípio por trás das subredes reside no fato de se utilizar parte dos bits utilizados para hosts na criação de subredes com capacidades menores que sua rede padrão
       • É importante lembrar que esses bits emprestados serão sempre no sentido da esquerda para a direita, com o propósito de se criar subredes
       • Para um endereço /24 (Classe C), por exemplo, dos 8 bits originais da parcela de host, 3 são usados para criação de subredes, restando agora apenas 5 bits para os hosts de cada subrede
         • 3 bits = 8 subredes
         • 5 bits = 32 endereços possíveis, sendo 30 endereços efetivamente disponíveis para uso para cada subrede
   • VLSM
     • Variable Length Subnet Masking)
     • Técnica que permite especificação de prefixos de rede com tamanhos arbitrários. Ex: /27, /22, /18
       • /27 = número correspondente aos 24 bits no endereço original acrescidos dos 3 bits das subredes
       • Mudança na representação de máscaras: Se antes se tinha uma máscara 255.255.255.0, passou-se a referenciá-la como /24
       • Esse número corresponde à quantidade de bits utilizados para definir o endereço de rede
     • As redes passaram a ser definidas perante suas necessidades de quantidade de hosts
       • Se você precisa de uma rede para 60 usuários, não há mais o que se falar em rede classe C, mas sim uma subrede /26
       • 6 bits para hosts = 64 endereços IP sendo 62, de fato, utilizáveis
       • Reduz significativamente o número de endereços IP não usados
   • CIDR
     • Motivação: Problema no roteamento com subredes
       • Deslocamento de bits e inserção de cada subrede na tabela de roteamento, em algum momento, poderia gerar um volume muito grande nas tabelas
       • Sobrecarga da tabela e sendo possível até seu estouro, isto é, chegar à capacidade máxima de entradas
     • Solução: CIDR (Classless Inter Domain Routing) ou Supernetting
     • Basicamente, necessita-se informar 3 informações para o roteador: Endereço IP + Máscara de Rede Superior + Interface de Saída
       • Supondo que o roteador queira encaminhar pacotes para cada uma das 8 subredes de um endereço /27, basta ele acrescentar em sua tabela o endereço agrupado (Supernet) 192.160.0.0/24
       • Este endereço de rede já contempla as 8 subredes em questão, não sendo necessário a inclusão de cada subrede específica caso estejam todas conectadas à mesma interface

4. Endereço Privado x Endereço Público

   • Endereço privado: Faixas (classes A, B e C) de endereços reservadas para uso em redes locais apenas
   • Endereço público: Endereços visíveis, roteáveis e acessáveis por toda a Internet
   • Dessa forma, vários dispositivos em redes locais diferentes, poderiam utilizar de forma interna o mesmo endereço IP privado, não havendo comunicação direta com a rede pública, desde que pertencentes a redes privadas diferentes

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