Ciências da computação dia 290

redes

28 de março de 2025

Nesta aula, demos continuidade ao estudo de redes de computadores, com foco em endereçamento IP, classes de endereços, máscara de rede e princípios básicos de roteamento. O objetivo foi entender como os dispositivos se comunicam em uma rede IP e como a estrutura de endereçamento permite a entrega correta dos pacotes.

1. Endereçamento IP

O endereço IP (Internet Protocol) é um identificador único atribuído a cada dispositivo em uma rede IP. A versão mais utilizada atualmente é o IPv4, que consiste em um número de 32 bits representado por quatro octetos (ex.: 192.168.1.1). Cada octeto pode variar de 0 a 255, totalizando aproximadamente 4,3 bilhões de endereços.

Os endereços IPv4 são divididos em classes, que determinam a porção de rede e a porção de host:

Classe A: primeiro octeto 1–126 (rede: 8 bits, host: 24 bits). Grandes redes.
Classe B: primeiro octeto 128–191 (rede: 16 bits, host: 16 bits). Redes médias.
Classe C: primeiro octeto 192–223 (rede: 24 bits, host: 8 bits). Pequenas redes.
Classe D: 224–239 (multicast).
Classe E: 240–255 (reservado).

Além disso, existem endereços especiais como o 127.0.0.1 (loopback) e redes privadas definidas pela RFC 1918 (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16).

Com o esgotamento do IPv4, o IPv6 foi introduzido, utilizando 128 bits e proporcionando um número praticamente ilimitado de endereços. O IPv6 não utiliza classes e simplifica o cabeçalho dos pacotes.

2. Máscara de Rede e Sub-redes

A máscara de rede é um valor de 32 bits que indica quais bits do endereço IP pertencem à rede e quais pertencem ao host. Por exemplo, a máscara 255.255.255.0 (prefixo /24) indica que os primeiros 24 bits são de rede.

O conceito de sub-rede permite dividir uma rede maior em redes menores, melhorando a eficiência e a segurança. Para calcular o número de sub-redes e hosts por sub-rede, utiliza-se a fórmula: número de sub-redes = 2ⁿ, onde n é a quantidade de bits emprestados; número de hosts = 2^h - 2, onde h é a quantidade de bits restantes para host (subtraindo o endereço de rede e de broadcast).

Exemplo prático: Considerando a rede 192.168.1.0/24, se quisermos 4 sub-redes, precisamos emprestar 2 bits de host (pois 2²=4). A máscara passa a ser /26 (255.255.255.192). Cada sub-rede terá 2⁶ - 2 = 62 hosts utilizáveis.

# Exemplo de cálculo de sub-rede usando ipcalc (Linux)
$ ipcalc 192.168.1.0/26
Address:   192.168.1.0          
Netmask:   255.255.255.192 = 26
Network:   192.168.1.0/26       
HostMin:   192.168.1.1          
HostMax:   192.168.1.62         
Broadcast: 192.168.1.63         
Hosts/Net: 62

3. Roteamento Básico

Roteamento é o processo de encaminhamento de pacotes de dados entre redes diferentes. Os roteadores mantêm tabelas de roteamento que contêm informações sobre os caminhos possíveis. Quando um pacote chega, o roteador verifica o endereço IP de destino e consulta a tabela para decidir para qual interface encaminhar.

Existem protocolos de roteamento dinâmico (como RIP, OSPF e BGP) e rotas estáticas configuradas manualmente. Em redes simples, normalmente se utiliza uma rota padrão (default gateway) que aponta para o roteador que dá acesso à Internet.

# Visualizando a tabela de roteamento no Linux
$ ip route show
default via 192.168.1.1 dev eth0 
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.100

4. Protocolos da Camada de Transporte

O modelo TCP/IP é composto por quatro camadas: Aplicação, Transporte, Internet e Enlace. Na camada de transporte, os principais protocolos são TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol).

TCP: orientado à conexão, garante a entrega ordenada e sem erros. Utilizado para aplicações como web (HTTP), e-mail (SMTP) e transferência de arquivos (FTP).
UDP: não orientado à conexão, mais rápido mas sem garantia de entrega. Utilizado para streaming, jogos online e consultas DNS.

Cada protocolo utiliza portas para identificar os serviços. Por exemplo, a porta 80 é associada ao HTTP, 443 ao HTTPS, 22 ao SSH.

5. Considerações Finais

Estes conceitos formam a base para a compreensão de redes de computadores. A partir deles, podemos avançar para tópicos mais complexos como roteamento avançado, NAT, VLANs e segurança de redes. Na próxima aula continuaremos com mais detalhes sobre protocolos de roteamento e configuração prática.

FAQ — Perguntas Frequentes

O que é um endereço IP público e privado?

Endereços IP públicos são únicos na Internet, atribuídos por provedores de acesso. Endereços privados pertencem a redes locais e não são roteáveis na Internet. Para acessar a Internet, é necessário realizar NAT (Network Address Translation).

Qual a diferença entre IPv4 e IPv6?

IPv6 utiliza 128 bits, oferecendo um número praticamente ilimitado de endereços. Ele substitui gradualmente o IPv4 devido ao esgotamento de endereços. O IPv6 não utiliza classes e simplifica o cabeçalho dos pacotes, além de incorporar recursos como autoconfiguração e segurança integrada.