1Unidade 02 - 005 Fundamentos de Redes Endereçamento IP

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Fundamentos de RedesFundamentos de Redes

Endereçamento IP

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Endereços 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.

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:

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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.

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200.100.X.Y/24

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

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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.

Endereçamento IPO endereço IP contém bits que identificam a máquina e a rede a qual ela pertence de acordo com a classe do endereço

Exemplo:

Rede Host Host Host. . .

8 bits 24 bits

28 = 256 224 = 16.777.216

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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.

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.

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Números Máximos de Hosts em cada Classe

1. Octeto Max. Redes Formato Exemplo Max. Host

1-126 126 R.H.H.H 100.1.240.28 16.777.214

128-191 16.384 R.R.H.H 157.100.5.195 65.534

192-223 2.097.152 R.R.R.H 205.35.4.120 254

224-239 Multicast

240-247 Resevado

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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.

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Conflitos IP

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:

255 0 0. . .

10 2 1 1. . .

Rede Host Host. . .Rede

IP

MASK 255

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:

137 106 103. . .

Rede Host Host

MASK 200

. .Rede .

Porém , aplicando-se a este mesmo endereço a máscara 255.255.255.0 temos:

255 0 0. . .

137 200 106 103. . .

Rede Host. . .Rede

IP

MASK 255 255

Rede

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.

Ex.: Endereço I P Máscara de Sub-rede

Parte referente à Rede

Parte referente ao Host

137. 200.106.103 255.255.255.0 137. 200.106. 103

208.137.106.103 255.255.0.0 208.137. 106.103

208.137.106.103 255.0.0.0 208. 137.106.103

End. Classe B, com Mascara Classe C

Outros exemplos:

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.

Ex.: Endereço I P Máscara de Sub-rede

208.137.106.103 255.255.0.0

208.137.106.103 255.0.0.0

Outros exemplos:

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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

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 I P Máscara de Sub-rede Parte referente à Rede Parte referente ao Host

200.133.103.1 255.255.255.0 (padrão) 200.133.103 1

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

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

10.2.1.1

10.2.14.81

10.2.70.1

10.2.0.0

10.1.2.16

Ok! Ok!

10.2.0.0

End. de Rede:

Máscara: 255.255.0.0

Dada a configuração abaixo, na qual todas as máquinas possuem máscara 255.255.0.0, qual máquina se comunica com outra?

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:


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

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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?

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

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 sub-rede.

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

11111111 11111111 11111111 111 00000

255.255.255.224

Máscara de Sub-Rede• Para isso existem outras máscaras de IP conforme exemplos abaixo:

– 200.220.171.0 255.255.255.0 Endereços entre

– 200.220.171.0 255.255.255.128 Endereços entre

– 200.220.171.0 255.255.255.192Endereços entre

Etc

200.220.171.0 a 200.220.171.255

200.220.171.0 a 200.220.171.127

200.220.171.0 a 200.220.171.63

As máscaras também podem ser representadas pela quantidade de bits 1, conforme exemplo abaixo:

Ex: 192.168.100.0 / 19 (Notação CIDR)

27 + 26 + 25 = 128 + 64 + 32 = 224

Mácara de Sub-rede:Mácara de Sub-rede:

255.255.224.0

11111111

11111111

11100000

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

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

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.


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

Exercício


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: 11000000.10101000.01100100.10010011

Mask: 11111111.11111111.11111111.10000000

And: 11000000.10101000.01100100.10000000

Resultado: 192.168.100.128

RespostaColorir

3) 10.2.14.81 / 255.255.192.0

IP: 00001010.00000010.00000110.01010001

Mask: 11111111.11111111.11000000.00000000

And : 00001010.00000010.00000000.00000000

Resultado: 10.2.0.0

RespostaColorir

Criação de Sub-Redes

Descubra a máscara para a criação de 8 sub-redes para o IP: 138.96.x.x ?

256 / 8 = 32

256 - 32 = 224

Máscara: 255.255.224.0

Exercício

RespostaColorir

Como endereçar esta rede?

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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

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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.

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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

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:

DestinoOrigemDados, Seq (O)WIN (4096)

ACK(O) + WIN

ACK(1) + WIN

Dados, Seq (1)WIN (4096)

DestinoOrigemDados, ACK(1), Seq (3)WIN (4096)

DADOS + ACK(3) + WIN

digitado servidor

echodisplay

piggback

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.

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