apostila de redes de computadores

Redes de Computadores – II
Prof. Alexandre Prado
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APOSTILA DE REDES DE COMPUTADORES
PARTE - I I
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Redes de Computadores – II
Prof. Alexandre Prado
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Índice
1. INTRODUÇÃO............................................................................ ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.
2. ENDEREÇOS IP .................................................................................................................................. 3
3. ANALISANDO ENDEREÇOS IPV4 ..................................................................................................... 4
4. MÁSCARA DE SUB-REDE ................................................................................................................. 5
5. IP ESTÁTICO E DINÂMICO ................................................................................................................ 5
6. O QUE É DHCP ................................................................................................................................... 6
7. FUNCIONAMENTO DO DHCP ............................................................................................................ 6
8. BREVE HISTÓRICO DO DHCP........................................................................................................... 7
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REDE DE COMPUTADORES – II
ENDEREÇOS IP (INTERNET PROTOCOL):
1. Introdução
O uso de computadores em rede e, claro, a internet, requer que cada máquina tenha um
identificador que a diferencie das demais. Para isso, é necessário, entre outras coisas, que
cada computador tenha um endereço, alguma forma de ser encontrado. É nesse ponto que
entra em cena o endereço IP.
2. Endereço IP
Se você usa a internet ou trabalha em um escritório onde todos os computadores são
interligados, já deve ter ouvido falar de endereço IP(Internet Protocol). Trata-se de uma
especificação que permite a comunicação consistente entre computadores, mesmo que estes
sejam de plataformas diferentes ou estejam distantes.
A comunicação entre computadores é feita através do uso de padrões, isto é, uma espécie de
"idioma" que permite que todas as máquinas se entendam. Em outras palavras, é necessário
fazer uso de um protocolo que indique como os computadores devem se comunicar. No caso
do IP, o protocolo aplicado é o TCP/IP (Transmission ControlProtocol/Internet Protocol).
Existem outros, mas o TCP/IP é o mais conhecido, além de ser o protocolo básico usado na
internet.
O uso do protocolo TCP/IP não é completo se um endereço IP não for utilizado. Se, por
exemplo, dados são enviados de um computador para outro, o primeiro precisa saber o
endereço IP do destinatário e este precisa saber o IP do emissor, caso a comunicação exija
uma resposta. Sem o endereço IP, os computadores não conseguem ser localizados em uma
rede, e isso se aplica à própria internet, já que ela funciona como uma "grande rede".
Temos o IPv4 (IP versão 4 - 32 Bits) que está praticamente esgotada sua capacidade, e está
entrando em atividade o IPv6 (IP versão 6 – 128 Bits), que disponibilizará aproximadamente
1.500 IP´s por metro².
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3. Analisando endereços IPv4
O endereço IP (ou somente IP) é uma seqüência de números composta de 32 bits. Esse valor
consiste em um conjunto de quatro grupos de 8 bits. Cada conjunto é separado por um ponto e
recebe o nome de octeto ou simplesmente byte, já que um byte é formado por 8 bits. O
número 172.31.110.10 é um exemplo. Repare que cada octeto é formado por, no máximo, 3
caracteres, sendo que cada um pode ir de 0 a 255.
Como os endereços IP usados em redes locais são semelhantes aos IPs da internet, usa-se
um padrão conhecido como IANA (Internet Assigned Numbers Authority) para a distribuição de
endereços nestas redes. Assim, determinadas faixas de IP são usadas para redes locais,
enquanto que outras são usadas na internet. Como uma rede local em um prédio não se
comunica a uma rede local em outro lugar (a não ser que ambas sejam interconectadas) não
há problemas de um mesmo endereço IP ser utilizado nas duas redes. Já na internet, isso não
pode acontecer. Nela, cada computador precisa de um IP exclusivo.
Quando o IPv4 foi desenvolvido, não era previsto que ele sustentaria uma rede do tamanho da
Internet, o que de fato ocasionou uma escassez de endereços para a atual necessidade.
Com as classes A e B de endereços virtualmente esgotadas, restaram os endereços de classe
C, o qual infelizmente não atendem as necessidades das grandes organizações, pois tem um
limite de 254 hosts por rede.
Mesmo que existisse um número maior de redes classe A, B ou C, os atuais roteadores da
Internet não suportariam o aumento no número de rotas na tabela de roteamento.
O padrão IANA divide a utilização de IP´s para redes em, basicamente, 3 classes principais e
duas que podem ser consideradas secundárias. Essa divisão foi feita de forma a evitar ao
máximo o desperdício de endereços IP´s que podem ser utilizados em uma rede:
Classe
Primeiros bits
Núm. de redes
Número de
hosts
A
0
126
B
10
C
110
D
1110
Utilizado para tráfego Multicast
E
1111
Reservado para uso futuro
Máscara padrão
16.777.214 255.0.0.0
16.382
65.534 255.255.0.0
2.097.150
254 255.255.255.0
Tabela Bit x Valor:
Bit
Valor
1
128
2
64
3
32
4
16
5
8
6
4
7
2
8
1
4
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4. Máscara de sub-rede
Para identificar a classe IP que está sendo utilizada em uma rede ou para se especificar uma
dada configuração de rede, usa-se um conceito conhecido como máscara de sub-rede. Se,
por exemplo, um byte é usado para identificação da rede, tal byte na máscara de sub-rede será
255. Mas, se um byte é usado para identificação de um computador e não de uma rede, seu
valor na máscara de sub-rede é 0 (zero). A tabela a seguir mostra um exemplo dessa relação.
É importante frisar, no entanto, que o conceito de máscara de sub-rede é mais complexo (aqui
é mostrado apenas a utilização mais comum), de forma que os números que a envolvem
podem ser diferentes de 255 e de 0, já que a quantidade de classes é maior.
Classe
A
B
C
Endereço IP
10.2.68.12
172.31.101.25
192.168.0.10
Identificador da
Identificador do
rede
computador
10
2.68.12
172.31
101.25
192.168.0
10
Máscara de
sub-rede
255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0
As máscaras de Sub-rede podem ser abreviadas da seguinte forma:
Classe Abreviação
A
/8
B
/16
C
/24
Bits Ligados
11111111 (255)
11111111.11111111 (255.255)
11111111.11111111.11111111 (255.255.255)
Bits Desligados
00000000.00000000.00000000 (.0.0.0)
00000000.00000000 (.0.0)
00000000 (.0)
5. IP estático e IP dinâmico
IP estático (ou fixo) é um número IP dado permanentemente a um computador, ou seja, seu IP
não muda, exceto se tal ação for feita manualmente. Como exemplo, há casos de assinaturas
de acesso à internet via ADSL, onde alguns provedores atribuem um IP estático aos seus
assinantes. Assim, sempre que um cliente se conectar, usará o mesmo IP. Essa prática é cada
vez mais rara entre os provedores de acesso, por uma série de fatores, que inclui problemas de
segurança.
O IP dinâmico, por sua vez, é um número que é dado a um computador quando este se
conecta à rede, mas que muda toda vez que há conexão. Por exemplo, suponha que você
conectou seu computador à internet hoje. Quando você conectá-lo amanhã, lhe será dado
outro IP. Para entender melhor, imagine a seguinte situação: uma empresa tem 80
computadores ligados em rede. Usando IP´s dinâmicos, a empresa disponibilizou 90 endereços
IP para tais máquinas. Como nenhum IP é fixo, quando um computador "entra" na rede, lhe é
atribuído um IP destes 90 que não esteja sendo usado por nenhum outro computador. É mais
ou menos assim que os provedores de internet trabalham. Toda vez que você se conecta à
internet, seu provedor dá ao seu computador um IP dela que esteja livre.
O
método
mais
usado
para
a
distribuição
de
IP´s
dinâmicos
é
a
protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).
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6. O que é DHCP
DHCP é a sigla para Dynamic Host Configuration Protocol. Trata-se de um protocolo utilizado
em redes de computadores que permite a estes obterem um endereço IP automaticamente.
Caso tenha que administrar uma rede pequena - por exemplo, com 5 computadores - você não
terá muito trabalho para atribuir um número IP a cada máquina. E se sua rede possuir 300
computadores? Ou mil? Certamente, o trabalho vai ser imenso e, neste caso, é mais fácil
cometer o erro de dar o mesmo número IP a duas máquinas diferentes, fazendo com que estas
entrem em conflito e não consigam utilizar a rede.
O protocolo DHCP é uma eficiente solução para esse problema, já que, por meio dele, um
servidor distribui endereços IP na medida em que as máquinas solicitam conexão à rede.
Quando um computador desconecta, seu IP fica livre para uso de outra máquina. Para isso, o
servidor geralmente é configurado para fazer uma checagem da rede em intervalos prédefinidos.
É importante frisar que, além do endereço IP, também é necessário atribuir outros parâmetros
a cada computador (host) que passa a fazer parte da rede. Com o DHCP isso também é
possível. Pode-se passar à máquina-cliente máscara de rede, endereços de servidores DNS
(Domain Name Server), nome que o computador deverá assumir na rede (por exemplo,
salesiano1, salesiano2 e assim por diante), rotas, etc.
Um exemplo importante sobre o uso de DHCP é o caso dos provedores de internet. Na maioria
dos casos, a máquina do usuário recebe um endereço IP diferente para cada conexão à
internet. Isso é possível graças à combinação do DHCP com outros protocolos, o PPP (Point to
Point Protocol), por exemplo.
7. Funcionamento do DHCP
Quando um computador se conecta a uma rede, ele geralmente não sabe quem é o servidor
DHCP e, então, envia uma solicitação à rede para que o servidor DHCP "veja" que uma
máquina-cliente está querendo fazer parte da rede e, portanto, deverá receber os parâmetros
necessários. O servidor DHCP responde informando os dados cabíveis, principalmente um
número IP livre até então. Caso o cliente aceite, esse número ficará indisponível a outros
computadores que se conectarem à rede, já que um endereço IP só pode ser utilizado por uma
única máquina por vez.
O administrador da rede pode configurar o protocolo DCHP para funcionar nas seguintes
formas: automática, dinâmica e manual:
Automática: neste modo, uma determinada quantidade de endereços IP é definida para ser
usada na rede, por exemplo, de 192.168.0.1 a 192.168.0.50. Assim, quando um computador
fizer uma solicitação de inclusão na rede, um dos endereços IP´s em desuso é oferecido a ele;
Dinâmica: este modo é muito semelhante ao automático, exceto no fato de que a conexão à
rede é feita por um tempo pré-determinado. Por exemplo, uma máquina só poderá ficar
conectada por no máximo duas horas;
Manual: este modo funciona da seguinte forma: cada placa de rede possui um parâmetro
exclusivo conhecido por MAC (Medium Access Control). Trata-se de uma seqüência numérica
que funciona como um recurso para identificar placas de rede. Como esse valor é único, o
administrador pode reservar um endereço IP para o computador que possui um determinado
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valor de MAC. Assim, só este computador utilizará o IP em questão. Esse recurso é
interessante para quando é necessário que o computador tenha um endereço IP fixo, ou seja,
que não muda a cada conexão.
Em redes muito grandes, é possível que o servidor DHCP não esteja fisicamente na mesma
rede que determinadas máquinas estão. Mesmo assim, ainda é possível que o servidor
encontre-as. Isso é feito por meio de um roteador que envia e recebe pacotes DHCP: o Relay
DHCP.
8. Breve histórico do DHCP
O protocolo DHCP é tido como uma espécie de evolução de um antigo protocolo chamado
BOOTP. Muito utilizado em sistemas Unix, o BOOTP permitia a configuração automática de
impressoras e máquinas clientes em uma rede. Esse processo era feito associando um número
MAC - já explicado acima - a um endereço IP (ou a outro parâmetro).
Com o passar do tempo, o BOOTP se mostrava cada vez mais limitado, principalmente porque
não era muito eficiente na configuração de redes grandes. Devido a isso, no início da década
de 1990, o grupo IETF (Internet Engineering Task Force) trabalhou no desenvolvimento de um
protocolo substituto, que fosse capaz de superar as limitações do BOOTP e que adicionasse
recursos novos. Surgia então o DHCP.
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