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Endereçamento de Rede – IPv
O endereçamento é uma função-chave dos protocolos da camada de rede que permitem a comunicação de dados entre os hosts na mesma rede ou em redes diferentes. O Internet Protocol versão 4 (IPv4) permite o endereçamento hierárquico para pacotes que trans- portam dados.
Projetar, implementar e gerenciar um plano de endereçamento IPv4 eficaz assegura que a rede opere com eficácia e eficiência.
Este capítulo examinará em detalhes a estrutura dos endereços IPv4 e sua aplicação à construção e teste de redes e sub-redes IP.
Neste capítulo, você vai aprender a:
Explicar a estrutura do endereçamento IP e demonstrar a habilidade de converter números binários e decimais de 8 bits. A partir de um endereço IPv4, classificar por tipo e descrever como é usado na rede. Explicar como os endereços são designados a redes pelos provedores de Internet e dentro de redes pelos administradores. Determinar a porção de rede de um endereço de host e explicar o papel da máscara de sub-rede ao se dividir as redes. A partir das informações e critérios de projeto de um endereçamento IPv4, calcular os componentes de endereçamento ade- quados. Usar utilitários comuns de teste para verificar e testar a conectividade de rede e o status operacional da pilha de protocolo IP em um host.
Cada dispositivo de uma rede deve ter uma definição exclusiva. Na camada de rede, os pacotes de comunicação precisam ser identifica- dos com os endereços de origem e de destino dos dois sistemas finais. Com o IPv4, isso significa que cada pacote tem um endereço de origem de 32 bits e um endereço de destino de 32 bits no cabeçalho da Camada 3.
6 .0.1 INTRODUÇÃO AO CAPÍTULO
6.1.1 A ANATOMIA DE UM ENDEREÇO IPV
Esses endereços são usados na rede de dados como padrões binários. Dentro dos dispositivos, a lógica digital^1 é aplicada à sua interpretação. Para nós, na rede humana, uma string de 32 bits é difícil de interpretar e ainda mais difícil de lembrar. Portanto, repre- sentamos endereços IPv4 usando o formato decimal pontuada^2.
Decimal com Pontos
Padrões binários que representam endereços IPv4 e são expressos como decimais com pontos, separando-se cada byte do padrão biná- rio, chamado de octeto^3 , com um ponto. É chamado de octeto por que cada número decimal representa um byte ou 8 bits.
Por exemplo, o endereço:
10101100000100000000010000010100
é expresso no formato decimal com pontos como:
172.16.4.
Porção de Rede e Host
Para cada endereço IPv4, uma porção dos bits mais significativos representa o endereço de rede. Na Camada 3, definimos uma rede como grupo de hosts que têm padrões de bits idênticos na porção de endereço de rede de seus endereços.
Embora todos os 32 bits definam o endereço do host, temos um número variável de bits que são chamados de porção de host do endereço. O número de bits usados nessa porção de host determina o número de hosts que podemos ter na rede.
Por exemplo, se precisamos ter pelo menos 200 hosts em determinada rede, precisaremos usar bits suficientes na porção de host para poder representar pelo menos 200 combinações de bits distintas.
Para atribuir um endereço único a cada um dos 200 hosts, usaremos todo o último octeto. Com 8 bits, pode-se conseguir um total de 256 combinações de bits diferentes. Isso significa que os bits dos três primeiros octetos representariam a porção de rede.
Obs.: O cálculo do número de hosts e a determinação de que porção dos 32 bits se refere à rede será tratado mais adiante neste capítulo.
Para entender a operação de um dispositivo na rede, precisamos ver os endereços e outros dados do modo que o dispositivo os vê - pela notação binária. Isso quer dizer que precisamos ter alguma habilidade em conversão de binário para decimal.
Dados representados em binário podem representar muitas formas diferentes de dados para a rede humana. Nessa conside- ração, vamos nos referir ao binário conforme relacionado ao endereçamento IPv4. Isso quer dizer que olharemos para cada byte (octeto) como número decimal no intervalo de 0 a 255.
Notação Posicional
Aprender a converter de binário para decimal exige entendimento da base matemática de um sistema de numeração chamado notação posicional^4. Notação posicional significa que um dígito representa valores diferentes dependendo da posição que ocupa. Mais especifi- camente, o valor que o dígito representa é aquele valor multiplicado pela potência da base, ou raiz^5 , representada pela posição que o dígito ocupa. Alguns exemplos vão ajudar a esclarecer como esse sistema funciona.
Para o número decimal 245, o valor que o 2 representa é 2*10^2 (2 vezes 10 na potência 2). O 2 está no que costumamos chamar de posição das centenas. A notação posicional se refere a essa posição como posição de base^2, porque a base, ou raiz, é 10 e a potência é 2.
Usando a notação posicional no sistema de numeração de base 10, 245 representa:
(^1) Também conhecida como álgebra booleana. Consiste em operações AND, OR, IF. (^2) Formato seguido por um endereço IP. Por exemplo: 10.0.0.1. (^3) Grupo de 8 bits binários. É similar, mas não é o mesmo que byte. Uma aplicação numa rede de computadores usa o octeto para dividir endereços IPv em 4 componentes. (^4) Notação Posicional ou sistema de notação local-valor é um sistema de numeração do qual cada posição está relacionada com a próxima por um multi- plicador constante, uma taxa comum, chamada de base ou raiz daquele sistema de enumeração. (^5) O número de vários dígitos únicos, incluindo zero, que um sistema de enumeração posicional usa para representar números. Por exemplo, no sistema binário (base 2) a raiz é 2. No sistema decimal (base 10), a raiz é 10.
6.1.2 CONHEÇA OS NÚMEROS – CONVERSÃO BINÁRIA PARA DECIMAL
Tenha em mente estes passos:
Divida os 32 bits em 4 octetos. Converta cada octeto para decimal. Acrescente um "ponto" entre cada decimal.
Não precisamos só ser capazes de converter de binário para decimal, mas também de decimal para binário. Muitas vezes precisamos examinar um octeto individual de um endereço apresentado em notação decimal com pontos. Isso acontece quando os bits de rede e os bits de host dividem um octeto.
Como exemplo, se um host com o endereço 172.16.4.20 está usando 28 bits para o endereço de rede, precisaríamos examinar o binário no último octeto para descobrir que esse host está na rede 172.16.4.16. Esse processo de extrair o endereço de rede do ende- reço de host será explicado mais adiante.
Valores de Endereço entre 0 e 255
Visto que nossa representação de endereços é limitada a valores decimais para um único octeto, só examinaremos o processo de conversão de binário de 8 bits para os valores decimais de 0 a 255.
Para começar o processo de conversão, começamos determinando se o número decimal é igual a ou maior do que nosso maior valor decimal representado pelo bit mais significativo^6. Na posição mais significativa, determinamos se o valor é igual a ou maior do que
- Se o valor for menor que 128, colocamos um 0 na posição 128 e passamos para a posição 64.
Se o valor na posição 128 for maior ou igual a 128, colocamos um 1 na posição 128 e subtraímos 128 do número que está sendo convertido. Daí, comparamos o restante dessa operação com o próximo valor menor, 64. Continuamos esse processo para todas as posições de bit restantes.
Veja a figura um exemplo desses passos. Convertemos 172 para 10101100.
(^6) A posição do bit num número que tem o maior valor. Às vezes é chamado de bit a esquerda.
6.1.3 CONHEÇA OS NÚMEROS – CONVERSÃO DE DECIMAL PARA BINÁRIO
Resumo de Conversão
A figura resume a completa conversão de 172.16.4.20 da notação decimal com pontos para a notação binária.
Dentro do intervalo de endereço de cada rede IPv4, temos três tipos de endereço:
Endereço de rede - O endereço pelo qual nos referimos à rede Endereço de broadcast - Endereço especial usado para enviar dados a todos os hosts da rede
6.2.1 TIPOS DE ENDEREÇOS NUMA REDE IPV
Neste momento, você talvez esteja se perguntando: Como calculamos esses endereços? Esse processo de cálculo exige que olhemos esses endereços como binários.
No exemplo de divisões de rede, precisamos olhar o octeto do endereço onde o prefixo divide a porção de rede da porção de host. Em todos esses exemplos, é o último octeto. Embora seja comum, o prefixo também pode dividir qualquer octeto.
Para começar a entender esse processo de determinar as atribuições de endereços, vamos transformar alguns exemplos em binários.
Veja a figura um exemplo de atribuição de endereço para a rede 172.16.20.0 /25.
No primeiro quadro, vemos a representação do endereço de rede. Com um prefixo de 25 bits, os últimos 7 bits são os bits de host. Para representar o endereço de rede, todos esses bits de host são bits '0'. Isso faz com que o último octeto do endereço seja 0. O endereço de rede fica assim: 172.16.20.0 /25.
No segundo quadro, vemos o cálculo do primeiro endereço de host. Ele é sempre um valor acima do endereço de rede. Nesse caso, o último dos sete bits de host se torna um bit '1'. Com o bit menos significativo de endereço de host configurado para 1, o primeiro endereço de host ou endereço válido é 172.16.20.1.
O terceiro quadro mostra o cálculo do endereço de broadcast da rede. Portanto, todos os sete bits de host usados nessa rede são '1s'. Pelo cálculo, obtemos o valor 127 para o último octeto. Isso nos deixa com um endereço de broadcast 172.16.20.127.
O quarto quadro mostra o cálculo do último endereço de host ou endereço válido. O último endereço de host de uma rede é sempre um a menos que o de broadcast. Isso significa que o bit menos significativo de host é um bit '0' e todos os outros bits de host são bits '1'. Como já visto, isso torna o último endereço de host da rede igual a 172.16.20.126.
Embora para esse exemplo tenhamos expandido todos os octetos, só precisamos examinar o conteúdo do octeto dividido.
6.2.2 CÁLCULO DE ENDEREÇO DE REDE, HOST E BROADCAST
Em uma rede IPv4, os hosts podem se comunicar através de um desses três modos:
Unicast - o processo de envio de um pacote de um host para um host individual Broadcast - o processo de envio de um pacote de um host para todos os hosts numa rede Multicast - o processo de envio de um pacote de um host para um grupo de hosts selecionados
Esses três tipos de comunicação são usados para fins diferentes nas redes de dados. Em todos os três casos, o endereço IPv do host de origem é colocado no cabeçalho do pacote como sendo o endereço origem.
Tráfego Unicast
A comunicação Unicast é usada como comunicação normal host a host tanto em redes cliente/servidor como ponto-a-ponto. Os pacotes Unicast usam o endereço de host do dispositivo de destino como endereço de destino e podem ser roteados através de redes interconectadas. O broadcast e o multicast, porém, usam endereços especiais como endereços de destino. Visto que usam esses ende- reços especiais, os broadcasts em geral se restringem à rede local. O escopo^9 do tráfego de multicast também pode ser limitado à rede local ou roteado por redes interconectadas.
Numa rede IPv4, o endereço unicast aplicado a um dispositivo final é chamado de endereço de host. Para a comunicação uni- cast, os endereços de host atribuídos aos dois dispositivos finais são usados como endereços IPv4 de origem e destino. Durante o pro- cesso de encapsulamento, o host de origem coloca o seu endereço IPv4 no cabeçalho do pacote unicast como sendo o endereço do host origem e o endereço IPv4 do host de destino no cabeçalho do pacote como sendo o endereço de destino. A comunicação usando um pacote unicast pode ser enviada por meio de redes interconectadas usando os mesmos endereços.
Obs.: Neste curso, todas as comunicações entre os dispositivos são comunicações unicast, a menos que outra coisa seja indi- cada.
Transmissão de Broadcast
Visto que o tráfego de broadcast é usado para enviar pacotes para todos os hosts na rede, um pacote usa um endereço especial de broadcast. Quando um host recebe um pacote com o endereço de broadcast como sendo o endereço de destino, ele processa o pacote como se fosse um pacote para o seu endereço unicast.
(^9) Tamanho de certo item. Por exemplo, um escopo de endereço também é conhecido como intervalo de endereço do início do intervalo até o fim.
6.2.3 UNICAST, BROADCAST, MULTICAST – TIPOS DE COMUNICAÇÃO
Transmissão Multicast
A transmissão multicast é projetada para preservar a largura de banda da rede IPv4. Ela reduz o tráfego permitindo que um host envie um único pacote para um conjunto de hosts selecionados. Para alcançar múltiplos hosts de destino usando a comunicação unicast, um host de origem teria que enviar um pacote individual endereçado para cada host de destino. Com o multicast, o host origem pode enviar um único pacote que pode atingir milhares de hosts de destino.
Alguns exemplos de transmissão multicast são:
Distribuição de vídeo e áudio Troca de informações de roteamento por protocolos de roteamento Distribuição de software Feeds de notícias
Clientes Multicast
Os hosts que querem receber determinados dados multicast são chamados de clients multicast. Os clientes multicast usam serviços iniciados por um programa cliente para subscrever para o grupo multicast^11.
Cada grupo multicast é representado por um único endereço multicast de destino. Quando um host IPv4 subscreve para um grupo multicast, o host processa os pacotes endereçados a esse endereço multicast bem como pacotes endereçados a seu endereço unicast com alocação exclusiva. Como veremos, o IPv4 tem um intervalo de endereços especial reservado de 224.0.0.0 a 239.255.255. para endereçamento de grupos multicast.
Expresso em formato decimal com pontos, o intervalo de endereço IPv4 vai de 0.0.0.0 a 255.255.255.255. Como você já viu, nem todos esses endereços podem ser usados como endereços de host para comunicação unicast.
Endereços Experimentais
Um intervalo principal de endereços reservados para propósitos especiais é o intervalo de endereços experimentais IPv4 de 240.0.0.0 a 255.255.255.254. Atualmente, esses endereços são registrados como reservados para uso futuro (RFC 3330). Isso sugere que eles pode- riam ser convertidos para endereços válidos. Atualmente, não podem ser usados em redes IPv4. Contudo, esses endereços podem ser usados para pesquisa ou testes.
(^11) Um grupo multicast é um grupo que recebe uma transmissão multicast. Os membros de um grupo multicast têm o mesmo endereço IP multicast a fim de receber a mesma transmissão.
6.2.4 INTERVALOS DE ENDEREÇO IPV4 RESERVADOS
Endereços Multicast
Como já visto, outro intervalo principal de endereços reservados para propósitos especiais é o intervalo de endereços multicast IPv4 de 240.0.0.0 a 239.255.255.255. Além disso, o intervalo de endereço multicast é subdividido em tipos diferentes de endereço: endereços locais de link reservados^12 e endereços globalmente restritos^13. Um tipo adicional de endereço multicast são os endereços restringidos pelo administrador^14 , também chamados de endereços restritos e limitados.
Os endereços multicast IPv4 de 224.0.0.0 a 224.0.0.255 são endereços locais de link reservados. Esses endereços são usados para grupos multicast em uma rede local. Os pacotes para esses destinos sempre são transmitidos com um valor TTL igual a 1. Portanto, um roteador conectado à rede local nunca deve encaminhá-los. Uma utilização típica é o de endereços locais de link^15 reservados para protocolos de roteamento usando transmissão multicast para trocar informações de roteamento.
Os endereços globalmente restritos são de 224.0.1.0 a 238.255.255.255. Eles podem ser usados para dados multicast pela Internet. Por exemplo, 224.0.1.1 foi reservado para o Network Time Protocol (NTP)^16 a fim de sincronizar os relógios com a hora do dia em dispositivos de rede.
Endereços de Host
Depois de contabilizar os intervalos reservados para endereços experimentais e multicast, isso deixa um intervalo de endereço de 0.0.0. a 223.255.255.255 que poderia ser usado para hosts IPv4. Contudo, dentro desse intervalo há muitos endereços que já são reservados para fins especiais. Embora já tenhamos mencionado alguns desses endereços, os principais endereços reservados são mencionados na próxima seção.
Embora a maioria dos endereços de host IPv4 sejam endereços públicos^17 designados para uso em redes que são acessíveis pela Internet, há intervalos de endereços que são usados em redes que precisam acesso limitado ou nenhum acesso à Internet. Esses endereços são chamados de endereços privados^18.
Endereços Privados
Os intervalos de endereços privados são:
De 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8)
(^12) Endereço IP no intervalo de 169.254.1.0 a 169.254.254.255. É usado para designar automaticamente um endereço IP a um dispositivo em uma rede IP quando não há outro método de designação disponível, como um servidor DHCP. (^13) Endereços únicos que são endereços de domínio público. (^14) Os endereços restringidos pelo administrador são também chamados de endereços restritos e limitados. Esses endereços são restritos a um grupo local ou organização. (^15) Endereço IP no intervalo de 169.254.1.0 a 169.254.254.255. (^16) Protocolo para sincronizar os clocks dos sistemas do computador em rede de dados de pacotes comutados. O NTP usa a porta UDP 123 da camada de transporte. (^17) Endereços públicos são determinados pela InterNIC e consistem em identificações de rede com base na classe ou em bloco de endereços com base em CIDR (chamados de blocos CIDR) que são globalmente únicos na internet. (^18) Endereço usado para redes internas. O endereço segue o endereçamento RFC 1918. Não roteável na Internet.
6.2.5 ENDEREÇOS PÚBLICOS E PRIVADOS
Rota Padrão
Também como explicado antes, representamos a rota padrão IPv4 com 0.0.0.0. A rota padrão é usada como rota geral quando uma rota mais específica não está disponível. O uso desse endereço também reserva todos os endereços no intervalo de endereço 0.0.0.0 - 0.255.255.255 (0.0.0.0 /8).
Loopback
Um desses endereços reservados é o endereço de loopback IPv4 127.0.0.1. O loopback é um endereço especial que os hosts usam para direcionar o tráfego para si mesmos. O endereço de loopback cria um método de atalho para aplicações e serviços TCP/IP que rodam no mesmo dispositivo para se comunicarem com outros. Usando um endereço de loopback em vez dos endereços de host designados IPv4, dois serviços no mesmo host podem se desviar das camadas inferiores da pilha TCP/IP. Também é possível fazer um ping no endereço de loopback para testar a configuração do TCP/IP no host local.
Embora apenas um único endereço 127.0.0.1 seja usado, os endereços no intervalo de 127.0.0.0 a 127.255.255.255 são reser- vados. Qualquer endereços dentro desse intervalo executará o loopback dentro do host local. Nenhum endereço dentro desse intervalo deve aparecer em qualquer rede.
Endereços Locais de Link
Os endereços IPv4 no intervalo de endereços de 169.254.0.0 a 169.254.255.255 (169.254.0.0 /16) são designados como endereços locais de link. Esses endereços podem ser automaticamente designados ao host local pelo sistema operacional nos ambientes em que não houver configuração IP disponível. Isso pode ser usado como uma pequena rede ponto-a-ponto ou por um host que não conseguiu obter automaticamente um endereço do servidor DHCP.
A comunicação usando os endereços locais de link IPv4 só é adequada para comunicação com outros dispositivos conectados à mesma rede, como mostrado na figura. Um host não deve enviar um pacote com um endereço de destino local de link IPv4 para nenhum outro roteador para envio e deve configurar o IPv4 TTL desses pacotes para 1.
Os endereços locais de link não fornecem serviços fora da rede local. Contudo, muitas aplicações cliente/servidor e ponto-a- ponto operam adequadamente com endereços locais de link IPv4.
Endereços TEST-NET
O intervalo de endereços de 192.0.2.0 a 192.0.2.255 (192.0.2.0 /24) é separado para fins de ensino e aprendizado. Esses endereços podem ser usados em documentação e exemplos de rede. Diferentemente dos endereços experimentais, os dispositivos de rede vão aceitar esses endereços nas suas configurações. Você pode encontrar com frequência esses endereços usados em nomes de domínio example.com ou example.net em RFCs ou documentação dos distribuidores ou de protocolo. Endereços dentro desse intervalo não de- vem aparecer na Internet.
Links
Endereços Locais de Link http://www.ietf.org/rfc/rfc3927.txt?number=
Endereços IPv4 de Uso Especial http://www.ietf.org/rfc/rfc3330.txt?number=
Alocação multicast http://www.iana.org/assignments/multicast-addresses
Classes Históricas de Rede
Historicamente, RFC1700 agrupava os intervalos unicast em tamanhos específicos chamados endereços classe A, classe B e classe C. Também definia os endereços de classe D (multicast) e classe E (experimental), como mencionado anteriormente.
Os endereços unicast classes A, B e C definiam redes de tamanho específico, bem como intervalos de endereços específicos para essas redes, como mostrado na figura. Era designado a uma companhia ou organização um intervalo inteiro de endereços classe A, classe B ou classe C. Esse uso de espaço de endereços é chamado de endereçamento classful^20.
Intervalos Classe A
Um intervalo de endereços classe A foi projetado para suportar redes extremamente grandes, com mais de 16 milhões de endereços de host. Os endereços IPv4 classe A usavam um prefixo /8 com o primeiro octeto para indicar os endereços da rede. Os três octetos finais eram usados para endereços de host.
Para reservar espaço de endereçamento para as classes de endereço restantes, todos os endereços classe A precisavam que o bit mais significativo do primeiro octeto fosse zero. Isso significava que só havia 128 redes classe A possíveis, de 0.0.0.0 /8 a 127.0.0.0 /8, antes de preencher os intervalos de endereço reservados. Embora os endereços de classe A reservassem metade do espaço de endereço, por causa do seu limite de 128 redes, eles só podiam alocar aproximadamente 120 companhias ou organizações.
Intervalos Classe B
O espaço de endereços Classe B foi projetado para suportar as necessidades de redes de tamanho moderado a muito grande com mais de 65.000 hosts. Um endereço IP classe B usava os dois primeiros octetos para indicar o endereço de rede. Os outros dois octetos espe- cificavam os endereços de host. Como no caso da classe A, o espaço para endereços das classes de endereços restantes precisava ser reservado também.
No caso de endereços classe B, os dois bits mais significativos do primeiro octeto eram 10. Isso restringia o intervalo de ende- reços para a classe B de 128.0.0.0 /16 a 191.255.0.0 /16. A Classe B tinha uma alocação de endereços ligeiramente mais eficiente do que a da classe A porque dividia igualmente 25% do espaço total de endereçamento IPv4 entre aproximadamente 16.000 redes.
Intervalos Classe C
O espaço de endereços classe C foi o mais comumente disponível das classes de endereços. Esse espaço de endereço fornecia endereços para redes pequenas, com no máximo 254 hosts.
Os intervalos de endereço classe C usavam um prefixo /24. Isso quer dizer que uma rede classe C usava apenas o último octeto como endereço de host, e os três primeiros octetos eram usados para indicar o endereço de rede.
Os intervalos de endereço classe C reservavam espaço de endereço para a classe D (multicast) e a classe E (experimental) usando um valor fixo de110 para os três dígitos mais significativos do primeiro octeto. O intervalo de endereços restrito para a classe C vai de 192.0.0.0 /16 a 223.255.255.0 /16. Embora ocupasse apenas 12,5% do espaço total de endereços IPv4, poderia fornecer endereços para 2 milhões de redes.
Limites do Sistema com Base em Classes
Os requisitos de nem todas as organizações se ajustam bem em uma dessas três classes. A alocação classful de espaço de endereço em geral desperdiçava muitos endereços, o que acabava com a disponibilidade de endereços IPv4. Por exemplo, uma companhia com uma rede de 260 hosts precisava receber um endereço classe B com mais de 65.000 endereços.
Embora esse sistema classful tenha sido abandonado no fim do ano 1990, você verá restos dele nas redes atuais. Por exemplo, quando você atribui um endereço IPv4 para um computador, o sistema operacional examina o endereço sendo designado para determi- nar se esse endereço é de classe A, classe B ou classe C. O sistema operacional assume então o prefixo usado por aquela classe e faz a atribuição adequada da máscara de sub-rede.
Outro exemplo é a adoção da máscara por alguns protocolos de roteamento. Quando alguns protocolos de roteamento rece- bem uma rota anunciada, podem presumir o tamanho do prefixo com base na classe do endereço.
(^20) No início do IPv4, os endereços IP eram divididos em 5 classes, ou seja, Classe A, Classe B, Classe C, Classe D e Classe E.
6.2.7 HISTÓRICO DE ENDEREÇAMENTO IPV
Dispositivos intermediários
Cada um desses tipos diferentes de dispositivo deve estar alocado a um intervalo de endereços lógico dentro do intervalo de endereço da rede.
Uma parte importante ao se planejar um esquema de endereços IPv4 é decidir quando é preciso usar endereços privados e onde devem ser aplicados.
As considerações incluem:
Haverá mais dispositivos conectados à rede do que endereços públicos alocados pelo provedor de Internet? Os dispositivos precisarão ser acessados de fora da rede local? Se os dispositivos aos quais podem ser atribuídos endereços privados exigirem acesso à Internet, a rede é capaz de fornecer o serviço de Tradução de Endereço de Rede (NAT)?
Se há mais dispositivos do que endereços públicos disponíveis, somente os dispositivos que acessarão diretamente a Internet
- como servidores Web - exigem endereço público. O serviço NAT permitiria que esses dispositivos com endereços privados partilhassem de modo eficaz os endereços públicos restantes.
Endereços para Dispositivos de Usuário
Na maioria das redes de dados, a maior população de hosts inclui os dispositivos finais, como PCs, telefones IP, impressoras e PDAs. Visto que essa população representa o maior número de dispositivos dentro de uma rede, o maior número de endereços precisa ser alocado a esses hosts.
Os endereços IP podem ser atribuídos estática ou dinamicamente.
Atribuição Estática de Endereços
Com uma atribuição estática, o administrador da rede deve configurar manualmente as informações da rede para um host, como mos- trado na figura. No mínimo, isso inclui digitar o endereço IP do host, a máscara de sub-rede e o gateway padrão.
Os endereços estáticos têm algumas vantagens sobre os endereços dinâmicos. Por exemplo, são úteis para impressoras, servi- dores e outros dispositivos de rede que precisam ser acessíveis aos clientes na rede. Se os hosts normalmente acessam um servidor num determinado endereço IP, haveria problemas se esse endereço mudasse. Além disso, a atribuição estática de informações de endereça- mento pode fornecer maior controle dos recursos da rede. Contudo, pode consumir muito tempo digitar as informações em cada host.
Ao usar o endereçamento IP estático, é necessário manter uma lista exata de atribuição de endereços IP para cada dispositivo. Esses são endereços permanentes e normalmente não são reutilizados.
6.3.2 ENDEREÇAMENTO ESTÁTICO OU DINÂMICO PARA DISPOSITIVOS DE USUÁRIO FINAL
Atribuição Dinâmica de Endereços
Devido aos desafios associados ao gerenciamento de endereços estáticos, os dispositivos dos usuários finais em geral têm endereços dinamicamente atribuídos, usando o protocolo DHCP, como mostrado na figura.
O DHCP ativa a atribuição automática de informações de endereçamento, como endereço IP, máscara de sub-rede, gateway padrão e outras informações de configuração. A configuração do servidor DHCP requer que um intervalo de endereços, chamado de conjunto de endereços^22 , seja definido para ser atribuído aos clientes DHCP numa rede. Os endereços atribuídos a esse pool devem ser planejados para excluir quaisquer endereços usados para os outros tipos de dispositivos.
O DHCP em geral é o método preferido de atribuição de endereços IP para hosts em redes grandes porque reduz a carga sobre a equipe de suporte de rede e praticamente elimina erros de entrada.
Outro benefício do DHCP e que o endereço não é permanentemente atribuído a um host, mas é só "alugado" por um período. Se o host for desligado ou removido da rede, o endereço retorna ao pool para ser reutilizado. Essa característica é especialmente útil para usuários móveis que entram e saem da rede.
Endereços para Servidores e Periféricos
Qualquer recurso de rede, como servidor ou impressora, deve receber um endereço IPv4 estático, como mostrado na figura. Os hosts do cliente acessam esses recursos usando os endereços IPv4 desses dispositivos. Portanto, são necessários endereços previsíveis para cada um desses servidores e periféricos.
(^22) Um grupo de endereços designados pela IANA (Internet Assigned Numbers Authority) ou por uma das suas organizações associadas.
6.3.3 ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS PARA OUTROS DISPOSITIVOS
Uma companhia ou organização que deseja que os hosts de rede sejam acessíveis a partir da Internet deve ter um intervalo de endereços públicos desig- nado. O uso desses endereços públicos é regulado, e a companhia ou organização deve ter um intervalo de endereços alocado para ela. Isso é verdade para endereços IPv4, IPv6 e multicast.
Internet Assigned Numbers Authority (IANA) (http://www.iana.net) é a detentora dos endereços IP. Os endereços multicast IP e IPv6 são obti- dos diretamente da IANA. Até meados dos anos 1990, todo espaço de endereços IPv4 era gerenciado diretamente pela IANA. Naquele tempo, o restante do espaço de endereço IPv4 era alocado a vários outros registros para gerenciamento para fins especiais ou para áreas regionais. Essas companhias de registro são chamadas de Regional Internet Registries (RIRs), como mostrado na figura.
As principais companhias de registro são:
AfriNIC (African Network Information Centre) - Região da África http://www.afrinic.net APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) - Região da Ásia/Pacífico http://www.apnic.net ARIN (American Registry for Internet Numbers) - Região da América do Norte http://www.arin.net LACNIC (Regional Latin-American and Caribbean IP Address Registry) - América Latina e algumas ilhas do Caribe http://www.lacnic.net RIPE NCC (Reseaux IP Europeans) - Europa, Oriente Médio e Ásia Central http://www.ripe.net
Links
Alocações de registros de endereço IPv4:
http://www.ietf.org/rfc/rfc1466.txt?number=
http://www.ietf.org/rfc/rfc2050.txt?number=
Alocação de Endereços IPV4: http://www.iana.org/ipaddress/ip-addresses.htm
Procura por Endereçamento IP: http://www.arin.net/whois/
O Papel dos Provedores de Internet (ISPs)
A maioria das companhias ou organizações obtém seus intervalos de endereços IPv4 de um ISP. Um ISP em geral fornece um pequeno número de endereços IPv4 válidos (6 ou 14) aos seus clientes como parte dos seus serviços. Podem-se obter intervalos maiores de en- dereços com base na justificativa de necessidade e por custos de serviço adicionais.
Em certo sentido, o ISP empresta ou aluga esses endereços para a organização. Se decidirmos mover nossa conectividade de Internet para outro ISP, o novo ISP nos fornecerá endereços dos intervalos de endereços que lhe foram fornecidos, e nosso ISP anterior retorna os intervalos que nos emprestou à sua alocação para serem emprestados a outro cliente.
Serviços de ISP
Para obter acesso aos serviços de Internet, temos que conectar a nossa rede de dados à Internet usando um Provedor de Internet (ISP)^23.
(^23) Um ISP é uma companhia que dá acesso à Internet para pessoas físicas ou jurídicas.
6.3.4 QUEM DESIGNA OS ENDEREÇOS DIFERENTES?
6.3.5 PROVEDORES DE INTERNET
Os ISPs têm seu próprio conjunto de redes de dados internas para gerenciar a conectividade com a Internet e fornecer serviços relacionados. Entre outros serviços que um ISP em geral fornece aos seus clientes estão serviços DNS, de e-mail e site. Dependendo do nível de serviço exigido e disponível, os clientes usam níveis diferentes de ISP.
Níveis de ISP
Os ISPs são designados por uma hierarquia com base no seu nível de conectividade com o backbone de Internet^24. Cada nível mais baixo obtém conectividade ao backbone por conexão a um ISP de nível mais alto, como mostrado na figura.
Nível 1
No topo da hierarquia de ISPs estão os ISPs Nível 1. Esses ISPs são grandes ISPs nacionais ou internacionais que se conectam diretamente ao backbone da Internet. Os clientes de ISPs Nível 1 são ISPs de nível inferior ou grandes companhias e organizações. Visto que estão no topo da conectividade com a Internet, eles apresentam conexões e serviços altamente confiáveis. Entre as tecnologias usadas para su- portar essa confiabilidade estão conexões múltiplas ao backbone da Internet.
As vantagens primárias para clientes de ISPs Nível 1 são a confiabilidade e a velocidade. Visto que esses clientes estão a apenas uma conexão de distância da Internet, há menos possibilidades de falhas ou congestionamento no tráfego. A desvantagem para os cli- entes de ISP Nível 1 é o alto custo.
Nível 2
Os ISPs Nível 2 adquirem seus serviços de Internet de ISPs Nível 1. Os ISPs Nível 2 em geral focalizam clientes comerciais. Os ISPs Nível 2 em geral oferecem mais serviços do que os outros dois níveis de ISPs. Os ISPs Nível 2 costumam ter os recursos de TI para operar seus próprios serviços, como DNS, servidores de e-mail e servidores web. Outros serviços que os ISPs Nível 2 podem oferecer incluem desen- volvimento e manutenção de sites, e-commerce/e-business e VoIP.
A principal desvantagem dos ISPs Nível 2, em comparação com os ISPs Nível 1, é o acesso mais lento à Internet. Visto que os ISPs Nível 2 estão a pelo menos mais uma conexão de distância do backbone da Internet, eles também tendem a ser menos confiáveis do que os ISPs Nível 1.
Nível 3
Os ISPs Nível 3 adquirem seus serviços de Internet de ISPs Nível 2. O foco desses ISPs são os mercados doméstico e de serviços em um local específico. Os clientes de Nível 3, em geral, não precisam de muitos serviços que, por outro lado, são necessários aos clientes Nível
- Sua necessidade primária é conectividade e suporte.
Esses clientes muitas vezes têm pouca ou nenhuma experiência com computadores ou redes. Os ISPs Nível 3 muitas vezes incluem conectividade com a Internet como parte de seus contratos de serviços de rede e computadores para seus clientes. Embora a largura de banda e a confiabilidade deles seja menor do que a dos provedores Nível 1 e 2, em geral são boas opções para pequenas e médias companhias.
(^24) Linha de alta velocidade ou série de conexões que forma uma caminho principal dentro de uma rede. O termo backbone de Internet é muitas vezes usado para descrever as principais conexões da rede que compõem a Internet.
