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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).

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:

1. Física:

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

2. Enlace de Dados:

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

3. Rede:

  • Faz o encaminhamento entre redes.
  • Exemplo: IPv4, IPv6.

4. Transporte:

  • Conexões fim-a-fim e portas.
  • Exemplo: TCP.

5. Sessão:

  • Gerencia checkpoints.
  • Exemplo: RPC.

6. Apresentação:

  • Faz criptografia/compressão.
  • Exemplo: TLS/SSL.

7. Aplicação:

  • Protocolos que o usuário recebe.
  • Exemplo: HTTP/HTTPS

5.2 Modelo TCP/IP

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

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:

  • 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 Público: é o IP que identifica a sua rede de internet, entregue pela operadora.

  • IP Privado: é o IP que identifica cada dispositivo dentro da sua rede, distribuido pelo roteador.

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.

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).