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Camada 3 - Introdução ao Endereçamento IP
Até o momento, estudamos as camadas mais baixas das pilhas de protocolos. A camada física fornece meios de transmissão, conectores e normas de cabeamento. Também vimos que temos os dispositivos Modem e o Hub nessa camada para transmissão de bits e bytes. Em seguida, temos a camada de Enlace, que adiciona endereços físicos aos sistemas finais (endereços MAC) e possui o Switch como principal dispositivo. Como os switches compreendem endereços MAC de remetentes e destinatários, ele é capaz de direcionar pacotes de dados de um remetente para um destinatário específico na rede.
Contudo, os Hubs e Switches conseguem operar bem as transmissões em redes locais, tipo LAN. Porém, e se quisermos realizar uma transmissão entre dois computadores em cidades, estados ou até países distintos? Para isso, precisamos utilizar um equipamento mais sofisticado, capaz de traçar rotas para os pacotes de dados, localizá-los em redes distintas ze tudo de forma muito eficiente para que não haja muitos atrasos. Esse equipamento é o Roteador. Veja abaixo a malha de roteadores dos estados brasileiros.
Figura 1. Malha de Internet destacando conexões e roteadores de cada estado do Brasil. Fonte: https://www.rnp.br/servicos/conectividade/trafego
Anatomia do Endereço IP
O principal responsável por fazer a Internet acontecer é o famoso Endereço IP. Esse endereço, na sua versão 4, possui 32 bits de tamanho, separados em 4 bytes. Sua principal função é identificar não somente dispositivos, como os MAC fazem, mas também as próprias redes na qual eles se encontram. Isso é muito útil para o roteador, que realiza os roteamentos dos pacotes de uma rede até a próxima, até chegar na rede que contém o destinatário. Veja um exemplo de endereço IP abaixo e a divisão de seus bytes:
Podemos representar um IP em decimal ou em binário. Para representá-lo em decimal, separamos os bytes com o “.”. Cada byte pode assumir os valores de 0 até 255. Portanto, a faixa total de endereços IPs é a seguinte:
Como o IP possui um total de 32 bits, podemos fazer a conta abaixo para descobrir o número total de endereços IP versão 4 disponíveis.
Dentre da faixa total de endereços IPs, temos algumas faixas que possuem endereços de uso reservado que veremos nos próximos tópicos.
Formato Binário e Conversões
O endereço IP também pode ser escrito em formato binário. Esse formato é útil para verificar a sua estrutura e descobrirmos o endereço da rede de origem de um dispositivo. Nesta seção vamos treinar um pouco da conversão entre decimal e binário dos IPS.
No formato binário, cada byte é representado como uma série de 8 bits. Veja abaixo a conversão do endereço 130.132.19.31:
Desse modo, podemos chamar cada byte de octeto e devemos converter um por um usando o espaço ou o ponto (.) como separador dos octetos. Cada octeto pode variar do 00000000 até o 11111111, formando um total de 256 combinações (28) por octeto.
Para converter de decimal para binário de forma rápida, podemos utilizar o método da tabela de conversão. Veja como fazer a seguir.
Conversão Decimal-Binário
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Passo 1 - Monte uma tabela e liste as potências de 7 até 0 (zero) para os 8 bits, em ordem decrescente, na primeira linha. Coloque na segunda linha os resultados das potências. Deixe pelo menos uma linha em branco para fazer a conversão do número decimal.
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Passo 2 - Da maior potência para a menor, coloque valor lógico 1 nas posições em branco na tabela e some os valores na segunda linha, até que a soma seja igual ao número que você deseja converter.
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Exemplo: para o número 130, podemos somar o 128 e o 2.
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- Passo 3 - Adicione zero para todas as outras potências:
- Passo 4 - Obtenha o resultado em binário do valor: 10000010
- Passo 5 - Crie mais linhas na tabela e repita o processo até converter todos os octetos. Veja a conversão do 132 para o binário 10000100.
Conversão Binário-Decimal
Uma vez dominada a conversão de Decimal para Binário, a conversão de Binário para Decimal é bastante tranquila. Veja como fazer abaixo para converter o valor 00010011 para decimal.
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Passo 1 - Do mesmo modo que na conversão Decimal-Binário, vamos montar nossa tabela de conversão
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Passo 2 - preencha a tabela com os dígitos binários do número que será convertido para decimal, em ordem.
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Passo 3 - Realize a soma dos valores da coluna que possui valor lógico 1.
Empacotando
Neste tópico estudamos o básico para conseguirmos atribuir corretamente e operar com os endereços IP. A seguir estudaremos como é possível conhecer a rede de um dispositivo somente analisando o seu IP e a sua máscara de subrede.