Geek School: Aprendendo o Windows 7 - Fundamentos do Endereçamento IP

2024 Autor: Geoffrey Carr | [email protected]. Última modificação: 2024-01-15 14:21

Nesta edição da Geek School, vamos ver como funciona o endereçamento IP. Também abordaremos alguns tópicos avançados, como o modo como seu computador determina se o dispositivo com o qual você está se comunicando está na mesma rede que você. Em seguida, concluiremos com uma breve olhada nos dois protocolos de resolução de nomes: LLMNR e DNS.

Não deixe de conferir os artigos anteriores desta série da Geek School no Windows 7:

Apresentando o How-To Geek School
Atualizações e Migrações
Configurando Dispositivos
Gerenciando Discos
Gerenciando Aplicativos
Gerenciando o Internet Explorer

E fique ligado no resto da série durante toda a semana.

Fundamentos de IP

Quando você envia uma carta via correio tradicional, você deve especificar o endereço da pessoa que você gostaria de receber o e-mail. Da mesma forma, quando um computador envia uma mensagem para outro computador, ele precisa especificar o endereço para o qual a mensagem deve ser enviada. Esses endereços são chamados de endereços IP e geralmente se parecem com isso:


192.168.0.1

Esses endereços são endereços IPv4 (Internet Protocol Version 4) e, como a maioria das coisas, são uma simples abstração do que o computador realmente vê. Os endereços IPv4 são de 32 bits, o que significa que eles contêm uma combinação de 32 uns e zeros. O computador veria o endereço listado acima como:


11000000 10101000 00000000 00000001

Nota: Cada octeto decimal tem um valor máximo de (2 ^ 8) -1 que é 255. Este é o número máximo de combinações que podem ser expressas usando 8 bits.

Se você quisesse converter um endereço IP em seu equivalente binário, você poderia criar uma tabela simples, como abaixo. Então pegue uma seção do endereço IP (tecnicamente chamado de octeto), por exemplo 192, e mova da esquerda para a direita verificando se você pode subtrair o número no cabeçalho da tabela do seu número decimal. Existem duas regras:

Se o número no cabeçalho da tabela for menor ou igual ao seu número, marque a coluna com 1. Seu novo número se torna o número que você subtraiu no cabeçalho da coluna. Por exemplo, 128 é menor que 192, então eu marquei a coluna 128s com 1. Então fiquei com 192 - 128, que é 64.
Se o número for maior que o número que você tem, marque-o com 0 e siga em frente.

Aqui está como ficaria usando nosso endereço de exemplo de 192.168.0.1

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	0	0	0	0	0	0
1	0	1	0	1	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	1

No exemplo acima, eu peguei o primeiro octeto de 192 e marquei a coluna 128s com 1. Eu fiquei então com 64, que é o mesmo que o número da segunda coluna, então eu também o marquei com 1. Eu estava agora com 0 desde 64 - 64 = 0. Isso significava que o resto da linha era todo zeros.

Na segunda linha, eu peguei o segundo octeto, 168. 128 é menor que 168, então eu marquei com 1 e fiquei com 40. 64 foi então maior que 40, então eu marquei com 0. Quando me mudei para o terceira coluna, 32 era menor que 40, então eu marquei com 1 e fiquei com 8. 16 é maior que 8, então eu marquei com 0. Quando eu cheguei na coluna 8s eu marquei com 1 que me deixou 0 então o resto das colunas foram marcadas com 0.

O terceiro octeto era 0, e nada pode entrar em 0, então marcamos todas as colunas com um zero.

O último octeto era 1 e nada pode entrar em 1, exceto 1, então marquei todas as colunas com 0 até chegarmos à coluna 1s onde eu marquei com 1.

Máscaras de sub-rede

Nota: O mascaramento de sub-rede pode ficar muito complexo, portanto, para o escopo deste artigo, discutiremos apenas máscaras de sub-rede de classe.

Um endereço IP é composto de dois componentes, um endereço de rede e um endereço de host. A máscara de sub-rede é usada pelo seu computador para separar seu endereço IP no endereço de rede e no endereço do host. Uma máscara de sub-rede normalmente se parece com algo assim.


255.255.255.0

Que em binário se parece com isso.


11111111.11111111.11111111.00000000

Em uma máscara de sub-rede, os bits de rede são denotados pelos 1s e os bits do host são denotados pelos 0s. Você pode ver na representação binária acima que os três primeiros octetos do endereço IP são usados para identificar a rede à qual o dispositivo pertence e o último octeto é usado para o endereço do host.

Dado um endereço IP e uma máscara de sub-rede, nossos computadores podem dizer se o dispositivo está na mesma rede, executando uma operação E bit a bit. Por exemplo, diga:

computerOne quer enviar uma mensagem para o computerTwo.
O computerOne tem um IP de 192.168.0.1 com uma máscara de sub-rede de 255.255.255.0
computerTwo tem um IP de 192.168.0.2 com uma máscara de sub-rede de 255.255.255.0

O computerOne calculará primeiro o bit a bit AND do seu próprio IP e máscara de sub-rede.

Nota: Ao usar uma operação E bit a bit, se os bits correspondentes forem ambos 1, o resultado será 1, caso contrário, será 0.


11000000 10101000 00000000 00000001 11111111 11111111 11111111 00000000
11000000 10101000 00000000 00000000

Em seguida, calculará o bit a bit AND para o computerTwo.


11000000 10101000 00000000 00000010 11111111 11111111 11111111 00000000
11000000 10101000 00000000 00000000

Como você pode ver, os resultados das operações bit a bit são os mesmos, o que significa que os dispositivos estão na mesma rede.

Classes

Como você provavelmente já deve ter adivinhado, quanto mais redes (1s) você tiver na sua sub-rede, menor o número de hosts (0s) que você pode ter. O número de hosts e redes que você pode ter é dividido em 3 classes.

	Redes	Máscara de sub-rede	Redes	Hosts
Classe A	1-126.0.0.0	255.0.0.0	126	16 777 214
Classe B	128-191.0.0.0	255.255.0.0	16 384	65 534
Classe C	192-223.0.0.0	255.255.255.0	2 097 152	254

Intervalos reservados

Você notará que o intervalo 127.x.x.x foi omitido. Isso ocorre porque o intervalo inteiro é reservado para algo chamado seu endereço de loopback. Seu endereço de loopback sempre aponta para o seu próprio PC.

O intervalo 169.254.0.x também foi reservado para algo chamado APIPA, que discutiremos mais adiante na série.

Intervalos de IP privados

Até alguns anos atrás, todos os dispositivos na Internet tinham um endereço IP exclusivo. Quando os endereços IP começaram a se esgotar, um conceito chamado NAT foi introduzido, o que adicionou outra camada entre nossas redes e a internet. A IANA decidiu que reservaria uma série de endereços de cada classe de IPs:

10.0.0.1 - 10.255.255.254 da classe A
172.16.0.1 - 172.31.255.254 da classe B
192.168.0.1 - 192.168.255.254 da classe C

Então, em vez de atribuir a cada dispositivo do mundo um endereço IP, seu ISP fornece um dispositivo chamado roteador NAT, ao qual é atribuído um único endereço IP. Você pode então atribuir endereços IP a seus dispositivos do intervalo de IP privado mais adequado. O roteador NAT, em seguida, mantém uma tabela NAT e procura sua conexão com a Internet.

Nota: O IP do seu Roteador NAT geralmente é atribuído dinamicamente via DHCP, de modo que normalmente muda dependendo das restrições que seu ISP possui.

Resolução de nomes

É muito mais fácil para nós lembrar nomes humanos legíveis como FileServer1 do que lembrar um endereço IP como 89.53.234.2. Em redes pequenas, onde não existem outras soluções de resolução de nomes como o DNS, quando você tenta abrir uma conexão com o FileServer1, o computador pode enviar uma mensagem multicast (que é uma maneira sofisticada de enviar uma mensagem para cada dispositivo na rede) perguntando quem FileServer1 é. Esse método de resolução de nome é chamado de LLMNR (Link-lock Multicast Name Resolution) e, embora seja uma solução perfeita para uma rede doméstica ou de pequena empresa, não dimensiona bem, em primeiro lugar porque a transmissão para milhares de clientes demorará muito e em segundo lugar porque as transmissões normalmente não atravessam roteadores.

DNS (sistema de nomes de domínio)

O método mais comum para resolver o problema de escalabilidade é usar o DNS. O sistema de nomes de domínio é a lista telefônica de qualquer rede. Ele mapeia nomes de máquinas legíveis para os endereços IP subjacentes usando um banco de dados gigante. Quando você tenta abrir uma conexão com o FileServer1, seu PC pergunta ao seu Servidor DNS, que você especifica, quem é FileServer1. O servidor DNS, então, responderá com um endereço IP ao qual seu PC pode, por sua vez, estabelecer uma conexão. Este também é o método de resolução de nomes usado pela maior rede do mundo: a internet.