Introdução Redes de Computadores

1. O que é:

Conjunto de dois ou mais dispositivos interligados.

Permite compartilhar recursos: arquivos, impressoras, internet, aplicações.

Formada por computadores autônomos conectados via meios de transmissão e protocolos de comunicação.

2. Importância das Redes

Compartilhamento e integração de recursos.
Comunicação ágil e eficiente (e-mails, mensagens, videoconferência).
Suporte a trabalho remoto e colaborativo.
Redução de custos e maior produtividade.

3. Tipos de Rede

LAN (Local Area Network): redes locais (escritórios, casas, escolas).

MAN (Metropolitan Area Network): redes em escala de cidade.

WAN (Wide Area Network): redes de longa distância (ex.: Internet).

WLAN: LAN sem fio (Wi-Fi).

PAN (Personal Area Network): dispositivos pessoais (Bluetooth, USB).

VLAN (Virtual Local Area Network): uma LAN lógica criada dentro de um switch físico.

4 Equipamentos de rede

Roteador: conecta redes distintas.
Switch: conecta dispositivos dentro de uma mesma rede local.
Hub: distribui dados para todos os dispositivos (menos eficiente que switch).
Firewall: controla acessos, protege contra ataques.
Access Point: permite conexões sem fio (Wi-Fi).

5. Modelos de Arquitetura de Redes

Segmentação com Paginação

5.1 Modelo OSI

É um modelo conceitual. Suas camadas são (FERTSAA):

1. Camada Física:

Transmite bits no meio físico.
Hardware, sinal elétrico, bits.
Exemplo: cabos (UTP, fibra), conectores.

2. Camada de Enlace de Dados:

Entrega "quadro a quadro" dentro de uma rede local.
Dispositivos: pontes, switches.
Exemplo: Ethernet, Wi-Fi, VLAN.

3. Camada de Rede:

Faz o encaminhamento entre redes.
Dispositivos: roteadores;
Exemplo: IPv4, IPv6.

4. Camada de Transporte:

Conexões fim-a-fim e portas.
Exemplo: ping, TCP, UDP

5. Camada de Sessão:

Gerencia conexões entre aplicações.
Exemplo: RPC.

6. Camada de Apresentação:

Faz criptografia/compressão.
Exemplo: TLS/SSL.

7. Camada de Aplicação:

Protocolos que o usuário recebe e interage.
Exemplo: HTTP/HTTPS

5.2 Modelo TCP/IP

É o modelo seguido no mundo real. Suas camadas são (RITA):

1. Acesso à rede (Interface de Rede):

Cuida da transmissão física dos dados em uma rede local.
Como os dados chegam do roteador ao seu PC.
Define o meio físico usado: cabo Ethernet, Wi-Fi.
O switch usa endereços MAC para identificar os dispositivos que vão receber os dados/frames.

2. Internet (Camada de Rede):

Define o endereçamento lógico (IP) e o roteamento entre redes.
Faz a comunicação entre meu roteador e o IP de destino.
Escolhe a melhor rota para o pacote seguir.
Firewall: protege a rede e controla quem pode se comunicar com quem.

3. Transporte:

Faz a comunicação fim a fim entre processos (porta origem -> porta destino). Podem ser:
TCP: confiável (HTTP/HTTPS, email, SSH).
UDP: rápido e leve (DNS, VoIP, streaming).

4. Aplicação:

São os protocolos que as aplicações do usuário usam diretamente. Exemplos:
Web: HTTP/HTTPS.
Email: SMTP, IMAP, POP3.
Nomes: DNS.
Administração: SSH, SNMP.

6. Endereçamento IP

6.1 Definição

Número único que identifica a rede e os dispositivos dentro dela.

IP de Rede: termina em .0 (ex.: 192.168.1.0) e identifica toda a rede; não deve ser atribuído a um dispositivo.
IP de Broadcast: termina em .255 (ex.: 192.168.1.255) e envia mensagens a todos os dispositivos da rede.
IP válido para hosts: são os IPs entre 192.168.1.1 e 192.168.1.254 (no exemplo /24). São atribuidos a dispositivos: PCs, roteadores e etc.
IP Público X IP Privado: -Público: é o IP que identifica a sua rede de internet, entregue pela operadora. Não é algo como 192.168.x.x.
- Privado: é o IP que identifica cada dispositivo dentro da sua rede, distribuido pelo roteador (ex.: 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1.3).

6.2 Formato IPv4:

Os IPs possuem 32 bits, divididos em 4 octetos (X.Y.Z.W).

Cada octeto possui 8 bits, ou seja, valem de 0 a 255.

Exemplo:

X.         Y.         Z.       W.
8 bits     8 bits     8 bits   8 bits
0-255.     0-255.     0-255.   0-255.

6.3 Classes de endereços IPv4

São divisões com máscaras pré-definidas do espaço de IPs, criadas para organizar redes grandes, médias e pequenas.

Bits de rede: indicam quantas redes podem ser criadas.
Bits de host: indicam quantos dispositivos podem existir em cada rede.

Quanto maior a quantidade de bits de redes, menor a quantidade de hosts. Ou seja, podemos ter um número grande de redes pequenas.

Quanto menor a quantidade de bits de redes, maior a quantidade de hosts. Ou seja, podemos ter um número pequeno de redes grandes.

Classe	Faixa de IP	Máscara padrão	Bits de rede	Bits de host	Máx. hosts	Uso típico
A	0.0.0.0 – 127.255.255.255	255.0.0.0 (/8)	8 bits	24 bits	16.777.214	Grandes empresas e ISPs
B	128.0.0.0 – 191.255.255.255	255.255.0.0 (/16)	16 bits	16 bits	65.534	Universidades, grandes corporações
C	192.0.0.0 – 223.255.255.255	255.255.255.0 (/24)	24 bits	8 bits	254	Pequenas redes, LAN domésticas
D	224.0.0.0 – 239.255.255.255	—	—	—	Multicast	Multicast (envio para múltiplos destinatários)
E	240.0.0.0 – 255.255.255.255	—	—	—	Experimental	Experimental, reservado

6.4 Máscara de sub-rede:

Define qual parte do IP é da rede e qual parte é do host (dispositivos).

Exemplo: IP 192.168.1.10/24

Classe: C
Rede: primeiros 3 octetos, 192.168.1
Host: ultimo octeto, 10
Número máximo de hosts: 0 - 255, ou seja 256
Número de hosts usáveis: 256 - 2 = 254 (Endereço de Broadcast e ENdereço de Rede)

6.5 Sub-redes (Subnetting)

São usadas para dividir uma rede maior em partes menores, mesmo dentro de uma Classe.

Você pega emprestado alguns bits que originalmente eram de host e transforma em bits de rede.

Benefícios:

Melhor para organizar dispositivos, melhorar segurança e desempenho.
Evitam redes gigantes com milhares de dispositivos.
Separa departamentos ou tipos de dispositivos.

Exemplo:

Rede original: 192.168.1.0/24 → 254 hosts.

Se pegarmos 2 bits do último octeto para sub-redes, ficamos com:

Bits de rede: 24 (originais) + 2 (novas sub-redes) = 26 bits → /26
Cada sub-rede tem 6 bits para hosts → 2^6 - 2 = 62 hosts por sub-rede

Total sub-redes criadas: 2^2 = 4 sub-redes.

Visualizando os endereços:

Sub-rede	Endereço de rede	Primeiro host	Último host	Broadcast
1	192.168.1.0	192.168.1.1	192.168.1.62	192.168.1.63
2	192.168.1.64	192.168.1.65	192.168.1.126	192.168.1.127
3	192.168.1.128	192.168.1.129	192.168.1.190	192.168.1.191
4	192.168.1.192	192.168.1.193	192.168.1.254	192.168.1.255

6.6 Ferramentas de diagnóstico:

1. ipconfig/ip addr

Mostra informações de configuração de rede do computador.

Principais informações:

Endereço IP (IPv4 e IPv6).
Máscara de sub-rede.
Gateway padrão (roteador).
Endereço MAC.
DNS configurado.

2. ping

Testa a conectividade entre dois dispositivos na rede.

O que indica:

Se há conectividade.
Tempo de resposta (latência).
Se há perda de pacotes (problema na rede).

7. VLAN:

É uma técnica de segmentação lógica de rede, que divide uma rede física em várias redes lógicas independentes.
Cada VLAN funciona como uma sub-rede separada, isolando o tráfego de broadcast de outras VLANs.
No switch:
- Você cria as VLANs com um ID e um nome (vlan 10, name Engenharia).
- Atribui as portas a cada VLAN (interface range fa0/1-5, switchport access vlan 10).
- Para conectar a várias VLANs ao mesmo cabo (para o router ou outro switch), você configura a porta como trunk (switchport mode trunk).
No router (ou Layer 3 switch):
- Criam-se subinterfaces para cada VLAN no link trunk (g0/0/0.1, g0/0/0.2).
Cada subinterface recebe um IP correspondente à VLAN e a encapsulação 802.1Q (encapsulation dot1q 10).
Para permitir que dispositivos em VLANs diferentes obtenham IP de um servidor DHCP em outra rede, utiliza-se o comando ip helper-address.
Benefícios:
- Isolamento de tráfego, aumentando segurança e desempenho.
- Organização da rede por departamentos ou funções.
- Facilita o gerenciamento de endereçamento IP e políticas de rede.

8. Servidores:

Servidor DNS: faz a tradução de nomes de domínio em endereços IP. Servidor DHCP: faz uma distribuição de IP automática para os dispositivos da rede.