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| =Protocolo IP= | | =Camada de Rede <ref name="KUROSE">KUROSE, J.F; ROSS K. W. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem ''top-down'', São Paulo: Pearson, 2010.</ref>= |
| O '''protocolo IP''' (''Internet Protocol'') é integrante da arquitetura Internet e fornece um serviço com as seguintes características:
| | A '''camada rede''' da [[Arquitetura Internet]], por meio do '''protocolo IP''' (''Internet Protocol''), fornece um serviço para a '''camada de transporte''' com as seguintes características: |
| *Encaminhamento de pacotes ('''comutação de pacotes''') tipo '''melhor esforço''' (''best-effort''); | | *Encaminhamento de pacotes ('''comutação de pacotes''') tipo '''melhor esforço''' (''best-effort''); |
| *'''Não confiável''': entrega de pacotes não é garantida; | | *'''Não confiável''': entrega de pacotes não é garantida; |
| *'''Sem conexão''': cada pacote é independente do outro, não existem circuitos virtuais. | | *'''Sem conexão''': cada pacote é independente do outro, não existem circuitos virtuais. |
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| ;Protocolo IP: Define:
| | ==Protocolo IP== |
| *Formado do pacote ('''datagrama IP'''); | | |
| *'''Endereçamento IP'''; | | O protocolo IP é definido por: |
| *'''Roteamento''' de pacotes; | | *'''[[Enderecamento IP|Endereçamento IP]]'''; |
| *Mecanismo de '''sinalização de eventos e erros''' entre ''hosts'' e roteadores ('''protocolo ICMP''' - ''Internet Control Message Protocol'').
| | *Formado do pacote ('''[[Datagrama IP]]'''); |
| | *'''[[Protocolo ICMP]]''' (''Internet Control Message Protocol''): mecanismo de '''sinalização de eventos e erros''' entre ''hosts'' e roteadores; |
| | *'''[[Roteamento]]''' de pacotes; |
| | *'''[[Protocolo ARP]]''': mapeamento de endereços IP em endereços físicos da camada enlace; |
| | *'''[[Protocolo DHCP]]''': attribui dinamicamente endereços IP a hosts em uma rede local. |
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| [[Arquivo:CamadaRede.png | 350px]] | | [[Arquivo:CamadaRede.png | 350px]] |
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| ==Endereçamento IP==
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| O '''endereço IP''' é um endereço lógico de '''32 bits''', escrito em '''quatro octetos representados em decimal''', cada um variando de O a 255. Os números são separados por pontos.
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| Por exemplo,
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| 200.17.101.9
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| :é um endereço válido e sua notação em binário é:
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| 11001000 00010001 01100101 00001001
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| Todo computador na Internet necessita de um endereço IP exclusivo.
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| Cada '''endereço IP''' engloba duas partes:
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| *'''Identificador da rede''': identifica a rede onde se encontram todos os computadores da mesma rede local.
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| *'''Identificador do ''host''''': identifica um dispositivo em uma rede local, como um computador ou roteador.
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| [[Arquivo:EnderecamentoIP.png | 600px]]
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| Na figura temos três redes locais interconectadas por um roteador. Os dispositivos conectados a rede local da direita tem os endereços IP da forma 200.1.1.X. Isto é, compartilham os 24 bits mais à esquerda do endereço IP, o que '''identifica a rede'''. Os 8 bits restantes permitem '''identificar cada ''host'' ou roteador''' da rede local.
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| Como descrito abaixo, a notação '''/24''' é também conhecida como '''máscara de rede'''. Ela indica que os 24 bits mais à esquerda dos 32 bits do IP identificam a rede. A identificação da rede com o endereço de host com os bits '''todos zero''', indicam o '''endereço da rede local''', que no exemplo é 200.1.1.0/24.
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| ===Máscara de rede===
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| O valor da '''máscara de rede''' também pode ser representada na notação decimal com pontos. Por exemplo, a máscara '''/24''' pode ser representada como
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| 255.255.255.0
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| :é equivalente a
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| 11111111 1111111 1111111 0000000
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| :o que significa que os 24 primeiros bits são um e os 8 restantes zero.
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| Através da máscara de rede podemos extrair o '''identificador da rede''' de um endereço IP utilizando uma operação lógica '''AND''' entre o endereço IP e a máscara de rede.
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| Por exemplo, para descobrir o identificador de rede do computador cujo endereço IP é 200.17.101.9 e cuja máscara de rede é 255.255.255.0, devemos fazer uma operação AND desdes dois valores:
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| 11001000 00010001 01100101 00001001
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| 11111111 11111111 11111111 00000000
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| AND ___________________________________
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| 11001000 00010001 01100101 00000000
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| :que resulta no endereço de rede 200.17.101.0.
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| ===Classes de endereçamento de IP===
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| Quando o protocolo IP foi criado existiam cinco classes de endereçamento:
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| *'''Classe A''' (bits mais significativo do endereço 0) máscara de rede /8;
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| *'''Classe B''' (dois bits mais significativos do endereço 10) máscara de rede /16;
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| *'''Classe C''' (três bits mais significativos do endereço 110) máscara de rede /24;
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| *'''Classe D''' (quatro bits mais significativos do endereço 1110) reservada multicast.
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| *'''Classe E''' (quatro bits mais significativos do endereço 1111) uso futuro.
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| [[Arquivo:ClassesEndereco.png]]
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| ;Estas classes de endereçamento não são mais utilizadas: Com o crescimento do número de organizações de pequeno e médio porte o espaço de endereçamento ficou limitado. Por exemplo, uma rede classe C pode acomodar até 2<sup>8</sup> endereços, ou seja 256 hosts, o que pode ser muito pouco para muitas organizações. Já uma classe B, poderia acomodar 2<sup>16</sup> endereços, ou 64.634 endereços, o que seria demais para uma organização com, por exemplo, 2000 computadores. Uma rede classe A pode acomodar 2<sup>24</sup>=16777216 o que seria um desperdício.
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| ====Endereçamento CIDR====
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| O '''endereçamento CIDR''' (''classless interdomain routing'') otimiza a distribuição dos endereços IP de 32 bits.
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| O endereçamento CIDR usa a '''notação / (barra)''' para indicar a quantidade de bits que '''identifica a rede''' (que pode ser qualquar valor entre 0 e 32 bits) e, por consequência, a quantidade de bits que '''identificam hosts''' dentro da rede.
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| A quantidade de bits que identificam os hosts dentro de uma rede define o tamanho da rede. Por exemplo:
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| *Uma rede com máscara /24 reserva 24 bits para identificar a rede e 8 para identificar os hosts dentro da rede, totalizando 2<sup>8</sup>=256 hosts possíveis.
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| *Uma rede com máscara /20 reserva 20 bits para identificar a rede e 12 para identificar os hosts dentro da rede, totalizando 2<sup>12</sup>=4096 hosts possíveis.
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| Dos bits que '''identificam hosts''' em uma rede existem dois endereços IP especiais:
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| *'''Identificadores de host''' com os bits "'''tudo zero'''": '''Identificador da rede''';
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| *'''Identificadores de host''' com os bits "'''tudo um'''": '''Difusão (ou ''broadcast'') dento da rede''';
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| ;Exemplo 1: Rede '''200.17.101.0/24'''
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| :Endereços IP:
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| 200.17.101.0 -> Idenfificador da rede
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| 200.17.101.1 -+
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| 200.17.101.2 | Endereços para hosts e roteadores
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| ... | dentro da rede
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| 200.17.101.254 -+
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| 200.17.101.255 -> ''Broadcat'' dentro da rede
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| :Total de endereços possíveis para uso 2<sup>8</sup> - 2 = 254
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| ;Exemplo 2: Se usarmos uma máscara de 25 bits, podemos representá-la por 255.255.255.128.
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| :Cada uma com 126 endereços de máquina válidos (128 - 2: um para o endereço da rede e outro para o endereço de ''broadcast'').
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| ;Exercícios: Dado os '''endereços IP''' e as '''máscaras de rede''', determinar:
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| :*A '''máscara de rede''' na notação decimal;
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| :*O endereço IP da rede, ou '''identificador de rede''';
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| :*A '''quantidade de hosts''' possíveis para esta rede;
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| :*O '''endereço de ''broadcast''''' da rede.
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| #200.100.50.33/24
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| #200.100.50.201/26
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| #200.100.208.45/20
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| #200.100.215.0/20
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| #200.163.1.2/11
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| ===Endereços de uso especial===
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| *'''0.0.0.0''': Endereço com todos os 32 bits iguais a 0. Pode aparecer em tabelas de roteamento identificando o destino como a própria rede e também identificar rotas default;
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| *'''255.255.255.255''': Endereço com todos os 32 bits iguais a 1. É considerado um endereço de difusão (ou ''broadcast'') limitado a rede do ''host'' origem do datagrama (não encaminhado);
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| *'''127.0.0.1''': Endereço reservado para teste de ''loopback'' e comunicação entre processos da mesma máquina.
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| ===Endereços IP privados===
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| Alguns blocos de endereços IP são reservados para uso privado na Internet.
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| 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (10/8)
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| 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (172.16/12)
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| 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (192.168/16)
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| Os '''endereços IP privados''' e tem validade somente no escopo da rede interno de uma organização. Para conexão a Internet pública, precisa-se de '''endereços IP públicos'''.
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| Os '''endereços privados''' são úteis para computadores clientes de uma organização, que somente necessitam acessar recursos comuns da Internet como acesso a Web ou Email. Neste caso, estes computadores não precisão ocupar endereços públicos, podendo serem mediados por dispositivos que façam uma tradução destes endereços, como '''roteadores NAT'''.
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| ==NAT==
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| O '''NAT''' (''Network Address Translation'') é um mecanismo que possibilita a uma rede local usar apenas um endereço '''IP público''', no que concerne ao mundo exterior, e utilizar endereços '''IP privados''' no que concerne a rede interna. Apenas um endereço IP público é usado para todos os dispositivos, o que possibilita modificar endereços de dispositivos na rede local sem notificar o mundo exterior. Com o NAT os dispositivos dentro da rede local não são visíveis do mundo exterior, o que pode ser considerado uma forma de segurança para a rede interna.
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| Outra importante vantagem do uso do NAT é a economia de IP públicos.
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| A implementação do NAT faz uso das '''portas''' dos protocolos da camada de transporte. Todos os datagramas deixando a rede local têm o mesmo e único endereço '''IP NAT''' de origem e diferentes '''números de porta''' origem. Para isto, um roteador NAT deve:
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| *Datagramas saindo: trocar (IP origem, porta) de cada datagrama saindo para (IP NAT, nova-porta). Os clientes/servidores remotos vão responder usando (IP NAT, nova-porta) como endereço destino;
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| *Lembrar, utilizando uma tabela de tradução NAT, de cada par de tradução (IP origem, porta) para (IP NAT, nova-porta);
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| *Datagramas entrando: trocar (IP NAT, nova-porta) nos campos de destino de cada datagrama entrando para o (IP origem, porta) correspondente armazenado na tabela NAT.
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| ;Exemplo<ref name="KUROSE">KUROSE, J.F; ROSS K. W. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem ''top-down'', São Paulo: Pearson, 2010.</ref>: No exemplo da figura uma estação da rede local contata um servidor web remoto no endereço 128.119.40.186, porta 80, e informa seu endereço e porta origem 10.0.0.1, 3345. O roteador NAT traduz o endereço IP e porta da estação interna pelo IP NAT, nova-porta, 138.76.29.7, 5001. O servidor responde ao IP NAT, nova-porta. O roteador NAT, uma vez que recebe a resposta do servidor, traduz novamente para o endereço IP e porta origem da estação da rede local.
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| [[Arquivo:NAT.gif | 700px]]
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| ===Referências=== | | ===Referências=== |
| <references /> | | <references /> |
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| ;Autoria: Evandro Cantú / IFPR - Câmpus Foz do Iguaçu
| | --[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 10h19min de 12 de junho de 2014 (BRT) |
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| [[Categoria:Redes de Computadores]] | | [[Categoria:Redes de Computadores]] |
