Registros do meu aprendizado sobre Redes, seguindo a trilha da Cisco.
IP - Internet Protocol
O Protocolo de Internet (IP) é o protocolo base da internet, sendo responsável pelo endereçamento e o roteamento de dados.
No caso, o IP é um endereço exclusivo que identifica um dispositivo. Seu computador, seu notebook e seu celular possuem endereços únicosa. Uma prova de que o IP é uma identificação única é o fato do IPv6 (com comprimento de 128 bits) ter sido introduzido e expandido por conta da escassez de novas combinações únicas de endereços do tipo IPv4 (Possibilidade de ter aproximadamente 4,3 bilhões de combinações únicas).
A exibição da numeração do IPv4 é em valores decimais, a fim de simplificar. Porém o processo é: O IPv4 têm o comprimento de 32 bits. O binário é transformado em um agrupamento de 4 bytes de 8 bits cada em que são convertidos para a exibição final.
É possível conferir o seu IP através do comando ipconfig no cmd:
C:\Users\mylena>ipconfig
Configuração de IP do Windows
Adaptador Ethernet Ethernet:
Sufixo DNS específico de conexão. . . . . . :
Endereço IPv6 de link local . . . . . . . . : fe80::88c1:----:----:855b%11
Endereço IPv4. . . . . . . . . . . . . . . : 192.---.0.105
Máscara de Sub-rede . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
Gateway Padrão. . . . . . . . . . . . . . . : 192.168.0.1
IPv4 x IPv6
O NAT e endereços privados ajudam a retardar o esgotamento de espaço de endereços IPv4. Com o surgimento do IPv6, a IETF criou algumas formas pra ajudar a migração dos IPs pro IPv6 e elas são divididas em três categorias:
Pilha dupla: O IPv4 e IPv6 coexistem e executam simultaneamente em um dispositivo.
Tunelamento: O IPv6 é encapsulado por uma rede de IPv4 quando ocorre o transporte de pacotes.
Conversão: O IPv6 é traduzido para um pacote IPv4 e o contrário também ocorre. Esse processo é feito através do NAT64.
Estrutura IP
O endereço de um IP é dividido entre: número de rede e número do host.
Número de rede: Representa todos os dispositivos que estão conectados em uma mesma LAN.
Número do host: Representa um dispositivo específico. A numeração do host é única.
Ex:
| IP | Parte da rede | Host |
|---|---|---|
| 111.111.1.46 | 111.111.1 | 46 |
| 111.111.1.58 | 111.111.1 | 58 |
| 111.111.4.53 | 111.111.4 | 53 |
Os dispositivos com IPs 111.111.1.46 e 111.111.1.58 têm o mesmo grupo de rede, porém com hosts únicos, então eles conseguem estabelecer uma comunicação entre si por estarem na mesma LAN.
Já o IP 111.111.4.53 não faz parte da mesma LAN que os outros dois IPs, então ele não vai conseguir estabelecer uma comunicação com os outros.
Como dispositivos de redes diferentes se comunicam? -> Através do roteamento.
Roteamento
Quando se está em uma rede privada (LAN), o roteamento é feito através do gateway padrão dos roteadores. Se não, o roteamento é feito através dos IPs pelo provedor (ISP).
Exemplo: Uma empresa tem duas redes diferentes e existem dois dispositivos que querem estabelecer uma comunicação.
Rede 1: 192.168.1.0/24 (Gateway: 192.168.1.1)
Rede 2: 192.168.2.0/24 (Gateway: 192.168.2.1)
Se o IP 192.168.1.100 quiser enviar um pacote para o 192.168.2.100, ele vê que o destino não está na sua rede. Então, ele encaminha o pacote para o seu gateway padrão (192.168.1.1).
Quando esse processo ocorre de forma interna, significa que o tráfego não passou pela ISP, por isso que é utilizado o gateway padrão como rotamento. Pois os dispositivos não conhecem as rotas globais.
Caso não exista em nenhuma rede interna, o roteador encaminha para o ISP e assim é feita a conexão com a internet. Nesse caso existe uma diferenciação quando o IP de origem é privado ou público.
- IP privado: Nesse caso, o NAT descarta o privado e traduz para um IP público para que o ISP o utilize e trafegue pela internet.
Vale lembrar que IPs privados não são exclusivos. Eles existem e podem ser usados internamente em qualquer rede, porém não são globalmente roteáveis.
- IP público: Não há interferência do NAT nesse caso em específico, o ISP vai utilizar o IP de origem normalmente.
Classes de endereços IPv4
O RFC 790 atribui os endereços IPv4 em classes
Classe A (0.0.0.0/8 to 127.0.0.0/8) – Projetado para suportar redes extremamente grandes com mais de 16 milhões de endereços de host. A Classe A usou um prefixo fixo /8 com o primeiro octeto para indicar o endereço de rede e os três octetos restantes para endereços de host (mais de 16 milhões de endereços de host por rede).
Classe B (128.0.0.0 / 16 - 191.255.0.0 / 16) - Projetada para oferecer suporte às necessidades de redes de tamanho moderado a grande com até aproximadamente 65.000 endereços de host. A Classe B usou um prefixo fixo /16 com os dois octetos de alta ordem para indicar o endereço de rede e os dois octetos restantes para endereços de host (mais de 65.000 endereços de host por rede).
Classe C (192.0.0.0 / 24 - 223.255.255.0 / 24) - Projetado para oferecer suporte a pequenas redes com no máximo 254 hosts. A Classe C usou um prefixo fixo / 24 com os três primeiros octetos para indicar a rede e o octeto restante para os endereços de host (apenas 254 endereços de host por rede).
Observação: Há também um bloco multicast Classe D consistindo de 224.0.0.0 a 239.0.0.0 e um bloco de endereço experimental *Classe E * consistindo de 240.0.0.0 - 255.0.0.0.
Os endereços de IPv4 e IPv6 são gerenciados pela IANA e são alocados blocos de endereços IPs aos registros regionais de internet, onde existem 5. Os registros regionais (RIRs) são responsáveis por alocar endereços IP aos ISPs.
AfriNIC(Centro de Informação de Redes Africanas) - Região da África
APNIC(Centro de informações de redes da Ásia-Pacífico) - Região Ásia/Pacífico
ARIN(Registro Americano de Números da Internet) - Região da América do Norte
LACNIC(Registro regional de endereços IP da América Latina e do Caribe) - América Latina e algumas ilhas do Caribe
RIPE NCC(Centro de coordenação da rede Réseaux IP Européens) - Europa, Oriente Médio e Ásia Central
Transmissões de pacotes
1. Transmissão unicast: Comunicação um-para-um. Onde só existe um destinatário.
O IP de origem sempre vai ser unicast, afinal um pacote se origina a partir de uma única origem.
2. Transmissão broadcast: Comunicação um-para-todos. O destino são todos os dispositivos que estão na mesma LAN.
- Essa transmissão pode causar lentidão dependendo da quantidade de dispositivos conectados, por isso é ideal que se usada, seja de forma limitada.
No broadcast existe o limitado e o dedicado. No dedicado o compartilhamento do pacote é enviado para todos os dispositivos, mas apenas os dispositivos da mesma sub-rede recebe esse pacote.
3. Transmissão multicast: Comunicação para um grupo específico da rede.
O compartilhamento é feito da mesma forma que o broadcast, onde o pacote é enviado para todos os dispositivos da mesma LAN, porém apenas recebe de fato quem fizer parte de um grupo.
Nesse caso, o que diferencia o multicast do broadcast dedicado, é que no multicast os dispositivos precisam se inscrever no grupo. O IGMP (Internet Group Management Protocol) permite que um dispositivo diga ao roteador que quer participar de um grupo multicast.
Loopback
Os endereços de loopback (127.0.0.0 / 8 ou 127.0.0.1 a 127.255.255.254) são comumente identificados apenas como 127.0.0.1. É um tipo de endereço especial em que o host direciona o tráfego para ele mesmo.
Link-local
O IP link-local só funciona localmente, sem ser roteável e sem estabelecer comunicação com a internet. A criação desse IP acontece quando um dispositivo não adquire um IP pelo DHCP.
É mais comum em redes privadas e temporárias.
DHCP e atribuição dos IPs
O DHCP é um protocolo que gerencia a configuração e associação de IPs aos dispositivos. Ou seja, lida com informações de endereçamento, máscara de sub rede, gateway padrão e outras configurações.
Isso significa que os IPs não são fixos, é como se fossem "alugados" e conforme um host é desligado ou retirado da rede, o endereço volta ao pool e pode ser reutilizado.
Com essa prática do DHCP, dizemos que o endereço foi atribuído de forma dinâmica. Na forma estática, é necessário que o administrador de rede configure tudo manualmente, o que aumenta as chances de erros.
Em redes LAN, o roteador age como servidor e cliente DHCP. Ele recebe a configuração DHCP do ISP e repassa os endereços aos hosts internos da rede.
DHCP para IPv6
O DHCP também serve para o IPv6, porém com o IPv6 existe outra forma além da manual e do DHCPv6, que é a SLAAC.
- SLAAC: O dispositivo gera seu próprio endereço IPv6 automaticamente com base nas informações da mensagem Router Advertisement (RA) que é enviada pelo roteador.
Com o SLAAC, não é necessária a utilização do DHCP. Mas é possível trabalhar junto do DHCP, onde o endereço vem pelo SLAAC e o DNS via o DHCPv6.
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