FR_Unidade_03_b_IP

Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Endereçamento IP
Unidade 02 - 005
1
Endereços
Lógicos,
Físicos
Fundamentos
de
Fundamentos
deRedes
Redes e de
Serviço
Existem diferentes formas de se referenciar um máquina
ou um serviço (aplicação) em uma rede. Para tal são
definidos endereçpos lógicos, físicos e de serviço:
• Serviço: Atribuído na camada de Transporte (TCP) e refere-se a
uma aplicação que está sendo transportada (porta);
• Lógico: Atribuído na camada de rede (IP) e indica a origem e
destino do serviço, independente do serviço que está sendo
transportado;
• Físico: Atribuído na camada enlace (MAC), e indica o próximo
host da rede onde o pacote será entregue.
Unidade 02 - 005
2
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Endereçamento IP
• O IP é um protocolo da Camada de rede
• É um endereço lógico único em toda a rede. Para casa
site na internet existe portanto um único e exclusivo
endereço IP.
• Em redes locais, por meio de um mecanismo chamado
NAT, podemos utilizar livremente e até repetir alguns
endereços IP. Isto porque para esta finalidade existe
uma faixa de endereços reservados, que significado ou
não são utilizados na internet.
Unidade 02 - 005
3
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Unidade 02 - 005
4
Protocolo IP - Internet Protocol
• Se encarrega o encaminhamento das
mensagens na rede
• Serviço não orientado a conexão (não
estabelece um caminho ou circuito virtual)
• Não oferece garantia que o pacote chegue
ao destino.
• Caso um pacote se perca na rede, esta
perda será tratada pelas camadas
superiores.
Endereçamento IP
• O IP é um protocolo de Camada de rede
• É um endereço lógico único em toda a rede.
• Um endereço IP é composto de uma seqüência de 32 bits,
divididos em 4 grupos de 8 bits cada.
Ex: 11000000 . 10101000 . 1100100 . 00001111
• Cada grupo de 8 bits recebe o nome de octeto e são
representados na forma decimal.
Ex: 192.168.100.15
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Host x Rede
• Cada endereço IP inclui uma identificação de rede e uma de host
(máquina):
• A identificação de rede (também conhecida como endereço de
rede) identifica os sistemas que estão localizados no mesmo
segmento físico de rede na abrangência de roteadores IPs. Todos
os sistemas na mesma rede física devem ter a mesma identificação
de rede. A identificação de rede deve ser única na rede;
• A identificação de host (também conhecido como endereço de
host) identifica uma estação de trabalho, servidor, roteador, ou outro
host TCP/IP (nó da rede) dentro de uma rede. O endereço para
cada host deve ser único para a identificação de rede.
Unidade 02 - 005
7
Endereçamento IP
O endereço IP contém bits que identificam a máquina e a rede a qual
ela pertence de acordo com a classe do endereço
Exemplo:
8 bits
Rede
28 = 256
24 bits
.
Host
.
Host
.
224 = 16.777.216
Host
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Classes IP
• Existem 5 classes (A,B,C,D,E) de endereços
IP, que variarão conforme a quantidade de
endereços de rede existente em cada classe;
• O objetivos das classes é determinar qual parte
do endereço IP pertence a rede e qual parte do
endereço IP pertence ao host, além de permitir
uma melhor distribuição dos endereços IP’s.
Unidade 02 - 005
9
Classes IP
• Existem 5 classes (A,B,C,D,E) de endereços IP, que
irão variar conforme a quantidade de endereços de
rede existente em cada classe
• O objetivos das classes é determinar qual parte do
endereço IP pertence a rede e qual parte do
endereço IP pertence a host, além de permitir que
uma melhor distribuição dos endereços IP´s.
Classe A
• O primeiro byte do endereço está entre 1 e 127.
• Exemplo: 13.0.0.1 / 80.10.69.12 / 37.25.10.99
• Nos endereços de Classe A, o primeiro número identifica a rede e os
outros três números identificam o próprio host.
Classe B
• O primeiro byte do endereço está entre 128 e 191.
• Exemplo: 133.0.0.1 / 140.10.69.12 / 190.25.10.99.
• Nos endereços de Classe B, os dois primeiros números identificam a
rede e os outros dois números identificam o host.
Classe C
• O primeiro byte do endereço está entre 192 e 223.
• Exemplo: 200.0.0.1 / 220.10.69.12 / 195.25.10.99
• Nos endereços de Classe C, o três primeiros números identificam a rede
e os últimos números identificam o próprio host.
Classe D
• O primeiro byte do endereço está entre 224 e 239.
• Exemplo: 225.0.0.1 / 239.10.69.12 / 226.25.10.99
• Esta classe está reservada para criar agrupamentos de computadores
para o uso de Multicast (acesso a apenas a endereços estejam
configurados para receber os dados).
• Não podemos utilizar esta faixa de endereços para endereçar os
computadores de usuários na rede TCP/IP.
Classe E
• O primeiro byte do endereço está acima de 240.
• A Classe E é um endereço reservado e utilizado para testes e novas
implementações e controles do TCP/IP.
• Não podemos utilizar esta faixa de endereços para endereçar os
computadores na rede TCP/IP.
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Números Máximos de Hosts em
cada Classe
1. Octeto
1-126
Max. Redes Formato
126 R.H.H.H
128-191
16.384 R.R.H.H
192-223
2.097.152 R.R.R.H
Exemplo
100.1.240.28
157.100.5.195
205.35.4.120
224-239
Multicast
240-247
Resevado
Unidade 02 - 005
Max. Host
16.777.214
65.534
254
16
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Conflitos IP
• Para definirmos os IP’s de uma rede, precisamos seguir
estas duas regras:
– Na mesma rede, os IP’s de todas as máquinas devem estar na
mesma rede.
Por exemplo: Endereços Classe A. (13.0.0.1, onde o 13 é rede e
0.0.1 é host);
Todos os hosts desta rede devem estar na mesma rede, ou
seja, com IP’s começados por 13;
– Numa mesma rede não poderá haver endereços IP’s iguais.
Unidade 02 - 005
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Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Conflitos IP
Unidade 02 - 005
18
Máscara de Rede
• Existem casos que é necessário subdividir uma rede em redes menores.
Imagine o administrador de uma rede classe A administrando 16,8
milhões de hosts?
• A máscara de rede foi criada para formar sub-redes menores, e também
possibilitar uma melhor utilização dos endereços IP disponíveis
• Em resumo, o parâmetro Máscara de Rede serve para confirmar ou
alterar o funcionamento das Classes de endereços padrões do TCP/IP.
• Sempre deverá ser configurado o IP e a máscara em uma rede
Máscara de Rede
Uma máscara de rede, é formada por um conjunto de 4 octetos,
que recebem, a princípio, os valores 255 ou 0.
Para se definir qual porção do endereço corresponde a rede ou a
host, procede-se uma “sobreposição” entre o endereço e a
máscara.
O valor 255 na máscara, identifica a parte do endereço que
corresponde a rede. O valor 0 (zero) identifica a parte
correspondente a Host, conforme ilustrado abaixo:
IP
MASK
10
.
2
.
1
.
1
255
.
255
.
0
.
0
Rede
.
Rede
.
Host
.
Host
Máscara de Rede
Também dizemos que as máscaras pertencem ou possuem
classes de endereço e quando aplicadas modificam a parte do
endereço IP que refere-se rede ou a host, como demonstrado no
slide a seguir:
CLASSE A
255.0.0.0
CLASSE B
255.255.0.0
CLASSE C
255.255.255.0
CLASSE D
255.255.255.255
Máscara de Rede
O endereço 137.200.106.103, por exemplo é um endereço de classe B. Logo
sem a máscara teríamos:
MASK
137
.
200
.
106
.
103
Rede
.
Rede
.
Host
.
Host
Porém , aplicando-se a este mesmo endereço a máscara
255.255.255.0 temos:
IP
137
.
200
.
106
.
103
MASK
255
.
255
.
0
255
.
0
Rede
.
Rede
.
Rede
.
Host
Máscara de Rede
Dizemos portanto que as máscaras “redefinem” o conceito inicial sobre
como avaliamos a parte do endereço que refere-se a rede ou a Host.
Outros exemplos:
Ex.: Endereço IP
Máscara de Subrede
137. 200.106.103
255.255.255.0
208.137.106.103
255.255.0.0
208.137.106.103
255.0.0.0
Parte referente à
Rede
137. 200.106.
208.137.
208.
Parte referente
ao Host
103
106.103
137.106.103
End. Classe B,
com Mascara
Classe C
Máscara de Rede
Exercício:
Defina a faixa de rede ( Endereço Inicial e Final) para cada um dos
endereços apresentados abaixo. Em seguida informe a quantidade de
máquinas possíveis naquela rede e a quantas outras redes podem ser
formadas.
Outros exemplos:
Ex.: Endereço IP
Máscara de Subrede
208.137.106.103
255.255.0.0
208.137.106.103
255.0.0.0
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Máscara
•
Em uma rede, o primeiro endereço
da rede identifica o endereço da
rede em si, e não poderá ser
utilizado em nenhum equipamento;
•
O último endereço também não
poderá ser utilizado, pois é
reservado para broadcast dentro
daquela rede;
•
Exemplo:
–
–
–
–
IP: 200.220.171.4
Máscara: 255.255.255.0
Rede: 200.220.171.0
Broadcast: 200.220.171.255
Unidade 02 - 005
25
Máscara de Rede
Portanto devemos observar sempre o seguinte:
“Para pertencerem a uma mesma rede, todos os hosts deverão ser
configurados com a mesma máscara de Rede, caso contrário
poderão não conseguir comunicar-se, pois pensarão estar
conectados a redes diferentes.”
Exemplo:
Ex.: Endereço IP
Máscara de Sub-rede
Parte referente à Rede
200.133.103.1
255.255.255.0 (padrão)
200.133.103
200.133.103.2
255.255.0.0
200.133
103.2
200.133.103.3
255.255.0.0
200.133
103.2
Pertencem a mesma rede
Parte referente ao Host
1
Conflitos IP
• Para definirmos os IP´s de uma rede, precisamos seguir estas
duas regras:
– Na mesma rede, os IP´s de todas as máquinas devem estar na mesma
rede.
– Numa mesma rede não poderá haver endereços IP´s iguais
Máscara de Rede
Dada a configuração abaixo, na qual todas as máquinas possuem
máscara 255.255.0.0, qual máquina se comunica com outra?
End. de Rede:
Máscara:
10.2.1.1
10.2.14.81
Ok!
10.2.0.0
255.255.0.0
10.2.0.0
10.2.70.1
Ok!
10.1.2.16
Endereços não válidos na Internet
• Quando quiser configurar uma rede local, você deve usar um
dos endereços reservados; endereços que não existem na
Internet e que por isso podemos utilizar à vontade em nossas
redes particulares;
• As faixas abaixo são reservadas para uso em redes locais:
Faixa
Máscara
10.X.X.X
255.0.0.0
172.16.X.X até 172.31.X.X
255.255.0.0
192.168.X.X
255.255.255.0
O roteador é o elemento que conecta duas redes distintas.
Identificação de Rede
Nos slides anteriores, dissemos que o endereço de rede é o resultado de
uma “combinação” entre a máscara e o endereço. Mas como de fato é
feita esta combinação?
Para identificar a qual rede pertence um endereço IP, utilizamos a
operação matemática/lógica “and”.
Nesta operação, o resultado entre os dois bits será 1, somente quando
estes também forem 1.
Ralizando uma operação AND entre o endereço da máquina e a máscara
podemos identificar o endereço de rede base.
Vejamos no exemplo:
Identificação de Rede
129.56.189.41
10000001 . 00111000 . 10111101 . 00101001
255.255.255.0
11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000
E ou AND
10000001 . 00111000 . 10110000 . 00000000
End. de Rede
129
.
56
.
189
.
0
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Questões para Discussão
1 - Por que endereçar as máquinas de uma rede?
2 - Em redes diferentes podemos ter máquinas
com o mesmo número IP?
3 - Em uma mesma rede podemos ter máquinas
com o mesmo número IP?
4 - Para que usar a máscara de sub-rede?
Unidade 02 - 005
33
Sub rede
Em algumas situações pode ser desejável subdividir ainda mais as
redes, construindo sub-redes menores e aproveitando melhor os
endereços IP e criando Sub Redes.
As sub redes dividem os endereços de redes em porções ainda
menores, possibilitando que tenhamos sub redes para até somente 2
máquinas, conforme veremos a seguir.
Sub rede
• Para criar um endereço de sub-rede, um administrador de rede toma
emprestados bits do campo do host e os designa como o campo da subrede.
11111111
11111111
11111111
111 00000
255.255.255.224
Desta forma, poderemos encontrar agora novas máscaras de sub
rede, segmentando um pouco mais a nossa rede, diferentes das
máscaras cheias de classe A,b ou C, conforme ilustrado acima
Máscara de Sub-Rede
• Para isso existem outras máscaras de IP conforme exemplos abaixo:
– 200.220.171.0 255.255.255.0
Endereços entre
200.220.171.0 a 200.220.171.255
– 200.220.171.0 255.255.255.128
Endereços entre
200.220.171.0 a 200.220.171.127
– 200.220.171.0 255.255.255.192
Endereços entre
200.220.171.0 a 200.220.171.63
Etc
As máscaras também podem ser representadas pela
quantidade de bits 1, conforme exemplo abaixo:
Ex: 192.168.100.0 / 19 (Notação CIDR)
11111111
11111111
11100000
27 + 26 + 25 = 128 + 64 + 32 = 224
Mácara de Sub-rede:
255.255.224.0
00000000
NOTAÇÃO CIDR
Prefixo de Rede
Bits da máscara de sub-rede
Máscara de sub-rede
/9
11111111
10000000
00000000
00000000
255.128.0.0
/18
11111111
11111111
11000000
00000000
255.255.192.0
/27
11111111
11111111
11111111
11100000
255.255.255.224
Criação de Sub-Redes
Macete: Para obter o número de endereços de uma sub-rede e o
número de sub-redes possíveis para uma determinada máscara, será
necessário efetuar o seguinte cálculo:
Subtraia 256 do valor do último octeto da máscara e vc encontrará o
número de endereços na sua subrede.
Divida 256 pelo por este número de endereços e e vc encontrará a
quantidade de sub-redes.
Exemplo:
IP 192.168.0.0 - Máscara 255.255.255.192
256 - 192 = 64
256 / 64 = 4
Resultado:
São 4 sub-redes disponíveis:
192.168.0.0 - 192.168.0.63
192.168.0.64 - 192.168.0.127
192.168.0.128 - 192.168.0.191
192.168.0.192 - 192.168.0.255
Identificação de Rede
Exercício
Descubra o endereço de rede para os seguintes IP´s:
1) 10.2.70.1 / 255.255.192.0
2) 192.168.100.147 / 255.255.255.128
3) 10.2.14.81 / 255.255.192.0
Identificação de Rede
1) 10.2.70.1 / 255.255.192.0
IP:
00001010.00000010.01000110.00000001
Mask: 11111111.11111111.11000000.00000000
And :
00001010.00000010.01000000.00000000
Resultado: 10.2.64.0
2) 192.168.100.147 / 255.255.255.128
IP:
Resposta
Colorir Mask:
And:
11000000.10101000.01100100.10010011
11111111.11111111.11111111.10000000
11000000.10101000.01100100.10000000
Resultado: 192.168.100.128
3) 10.2.14.81 / 255.255.192.0
IP:
Resposta
Colorir Mask:
And :
00001010.00000010.00000110.01010001
11111111.11111111.11000000.00000000
00001010.00000010.00000000.00000000
Resultado: 10.2.0.0
Criação de Sub-Redes
Exercício
Descubra a máscara para a criação de 8 sub-redes para
o IP: 138.96.x.x ?
256 / 8 = 32
Resposta
Colorir256
- 32 = 224
Máscara: 255.255.224.0
Como endereçar esta rede?
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Endereço IPv6
• Com a explosão da Internet e com o surgimento
constante de novos serviços, os atuais IPv4 estão se
tornando escassos. Surge então, a necessidade de
implementarmos um novo padrão de endereçamento
(IPv6);
• Ele é um número que foi criado para substituir o antigo
IPv4. Possui 128 bits, enquanto que o IPv4 possui
apenas 32 bits;
• Exemplo em representação hexadecimal:
18:0:0:0:8:80:2C:4A
Unidade 02 - 005
46
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Endereços IPv6 - Benefícios
• Capacidade expandida de Roteamento e Endereçamento: o
endereço IP foi aumentado de 32 para 128 bits;
• Simplificação do formato do Cabeçalho (Header): alguns
campos do cabeçalho IPv4 foram retirados ou tornaram-se
opcionais, para reduzir o processamento dos pacotes de dados
mais comuns, e para manter o custo de banda do cabeçalho do
IPv6 o mais reduzido possível, apesar do aumento do campo de
endereços;
• Outros benefícios:
– Qualidade de Serviço;
– Autenticação e Privacidade.
Unidade 02 - 005
47
Fundamentos de
Fundamentos
deRedes
Redes
Endereço IPv6 - Interoperabilidade
• Este padrão também foi criado para
permitir que redes IPv4 possam se
conectar em redes IPv6;
• Ex.: convertendo o endereço IPv4
(192.168.20.30) para IPv6:
0:0:0:0:0:0:192.168.20.30
Unidade 02 - 005
48
TCP (Transmission Control
Protocol)
• Protocolo de transporte considerado confiável
– Orientado à conexão
– Controle de erros com retransmissão
– Controle de fluxo
– Sequenciamento
– Ordena os pacotes
– Multiplexa serviços/aplicações
Fluxo Interativo
• Exemplo:
Origem
piggback
Destino
Origem
Dados, Seq (O)
WIN (4096)
Destino
Dados, ACK(1), Seq (3)
WIN (4096)
digitado
ACK(O) + WIN
DADOS + ACK(3) + WIN
display
Dados, Seq (1)
WIN (4096)
ACK(1) + WIN
servidor
echo
UDP (User Datagram Protocol)
• O protocolo UDP é bastante simples
– Trabalha na camada de transporte
– Não orientado à conexão
– Não executa controle de fluxo, controle de erro e
sequenciamento
– Não tem reconhecimento dos datagramas (ACK/NACK)
• Devido a sua simplicidade é considerado não
confiável.
• Porem como é mais leve é utilizado por muitas
aplicações, em especial, vídeo e audio.