[Cruzeiro] GSOIII - 1 - Fundamentos de redes

Fundamentos de redes

Antes de instalar qualquer servidor, é preciso saber como os computadores se encontram e conversam. Esta etapa dá a base para tudo o que vem depois na série.

GSO III, Técnico em Informática
Etapa 1 de 5
Pré-requisito: nenhum

Ao final desta etapa você será capaz de

  • Explicar o que é uma rede e a diferença entre cliente e servidor;
  • Identificar IP, máscara, gateway, DNS e MAC na configuração de uma máquina;
  • Calcular endereço de rede, broadcast e faixa de hosts de uma sub-rede IPv4;
  • Relacionar serviços de rede às suas portas TCP e UDP;
  • Usar comandos de diagnóstico no Linux e no Windows.

1 Rede, cliente e servidor

Uma rede de computadores é um conjunto de dispositivos interligados que trocam dados seguindo regras comuns, os protocolos. Toda administração de servidores parte daqui: se a rede não funciona, nenhum serviço chega ao usuário.

Cliente
Máquina ou programa que pede um recurso. Exemplo: o Windows do aluno abrindo uma pasta da rede.
Servidor
Máquina ou programa que oferece o recurso. Exemplo: o Ubuntu Server com o Samba entregando a pasta compartilhada.
LAN
Rede local, de alcance limitado: o laboratório, a escola, um escritório.
WAN
Rede de longa distância, que liga LANs em cidades ou países diferentes, normalmente por meio de uma operadora.
Internet
A maior WAN do mundo: milhões de redes interligadas usando a pilha TCP/IP.
Um mesmo computador pode ser cliente e servidor.

Um servidor Linux que baixa atualizações está atuando como cliente do repositório, enquanto atende os usuários como servidor de arquivos.

2 Endereçamento: IP, máscara, gateway, DNS e MAC

Endereço IP
Identifica a máquina dentro da rede. É o endereço de entrega dos pacotes.
IPv4
32 bits, escritos em quatro octetos decimais de 0 a 255: 192.168.1.10. Cerca de 4,3 bilhões de endereços, hoje insuficientes.
IPv6
128 bits, escritos em hexadecimal: 2001:db8::10. Resolve a falta de endereços do IPv4.
Máscara
Separa a parte do endereço que indica a rede da parte que indica o host. 255.255.255.0 é o mesmo que /24: os 24 primeiros bits são de rede.
Gateway
Roteador que leva os pacotes para fora da rede local. Sem ele, a máquina só conversa com vizinhos da mesma sub-rede.
DNS
Servidor que traduz nomes em IPs: google.com vira um endereço numérico.
DHCP
Serviço que entrega IP, máscara, gateway e DNS automaticamente aos clientes.
MAC Address
Endereço físico da placa de rede, com 48 bits: 08:00:27:ab:cd:ef. Funciona dentro da rede local; o IP funciona entre redes.

Exemplo de configuração completa de uma máquina:

texto
IP:       192.168.1.10
Máscara:  255.255.255.0
Gateway:  192.168.1.1
DNS:      8.8.8.8
Faixas de IP privadas

Redes internas usam faixas reservadas, que não circulam na Internet: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 e 192.168.0.0/16. O laboratório do VirtualBox usa 192.168.56.0/24.

Como a máscara divide o endereço

texto
IP       192.168.1.10   11000000.10101000.00000001.00001010
Máscara  255.255.255.0  11111111.11111111.11111111.00000000
                        |------- rede (24 bits) ------|-host-|

Rede:       192.168.1.0
Broadcast:  192.168.1.255
Hosts:      192.168.1.1 a 192.168.1.254  (254 endereços)

Calculadora de sub-rede IPv4

Máscara
Rede
Broadcast
Primeiro host
Último host
Hosts utilizáveis

3 Como DNS e DHCP entram em cena

Quando você liga um computador na rede e abre um site, dois serviços trabalham antes de qualquer página aparecer.

DHCP: a conversa DORA

  1. Discover. O cliente, ainda sem IP, grita na rede: existe algum servidor DHCP?
  2. Offer. O servidor responde oferecendo um endereço livre, por exemplo 192.168.1.105.
  3. Request. O cliente pede formalmente aquele endereço.
  4. Acknowledge. O servidor confirma e entrega também máscara, gateway e DNS, com um prazo de validade (lease).

DNS: resolução de nomes

texto
servidor.empresa.local
        |
        v   (consulta ao servidor DNS)
192.168.1.10

Os dois serviços serão configurados no Windows Server na etapa 4.

4 Portas, TCP e UDP

O IP leva o pacote até a máquina certa; a porta leva até o programa certo dentro dela. Um servidor pode rodar SSH, Samba e um site ao mesmo tempo porque cada serviço escuta numa porta diferente.

TCPUDP
ConexãoEstabelece conexão antes de enviar (handshake de três vias)Envia direto, sem conexão
ConfiabilidadeConfirma entrega e reenvia o que se perdeuNão confirma; o que se perde, se perde
VelocidadeMais overheadMais leve e rápido
Usos típicosWeb, SSH, e-mail, compartilhamento de arquivosDNS, DHCP, streaming, jogos, VoIP

Portas que você vai encontrar nesta série

PortaProtocoloServiço
20 e 21TCPFTP
22TCPSSH e SFTP
53UDP e TCPDNS
67 e 68UDPDHCP
80TCPHTTP
443TCPHTTPS
445TCPSMB (Samba e compartilhamento Windows)
2049TCPNFS
3389TCPRDP (Área de Trabalho Remota)

5 A pilha TCP/IP

O TCP/IP organiza a comunicação em camadas. Cada camada resolve um problema e entrega o resultado à de cima. Saber em que camada está o problema encurta muito o diagnóstico.

CamadaO que fazExemplos
AplicaçãoServiços que o usuário e os programas usamHTTP, DNS, SSH, SMB, DHCP
TransporteEntrega entre programas, por portasTCP, UDP
InternetEndereçamento e roteamento entre redesIP, ICMP (ping)
Acesso à redeTransmissão física dentro da rede localEthernet, Wi-Fi, ARP, endereço MAC

6 Comandos de diagnóstico

ObjetivoLinuxWindows
Ver IP e interfacesip addripconfig ou ipconfig /all
Ver rota e gatewayip routeroute print
Testar alcanceping 192.168.1.1ping 192.168.1.1
Ver o caminho até o destinotraceroute google.comtracert google.com
Consultar DNSnslookup ou dig google.comnslookup google.com
Ver portas abertasss -tulnnetstat -ano
bash — Linux
# no Linux o ping não para sozinho: use Ctrl+C ou limite com -c
ping -c 4 192.168.1.1

# portas em escuta: t=TCP u=UDP l=escutando n=numérico
ss -tuln

# traceroute e dig podem precisar de instalação no Ubuntu Server
sudo apt install traceroute dnsutils
cmd — Windows
ipconfig /all
ping 192.168.1.1
tracert google.com
nslookup google.com
netstat -ano
O Windows bloqueia ping por padrão.

Se o Ubuntu não recebe resposta ao pingar o Windows, a causa mais comum é o Firewall do Windows, e não a rede. A liberação aparece na etapa 5.

7 Exercícios

Exercício 1 Sua configuração de rede

No computador do laboratório, execute ipconfig /all e anote: endereço IPv4, máscara, gateway padrão, servidores DNS, endereço físico (MAC) e se o DHCP está habilitado. Identifique se o IP pertence a uma faixa privada.

Exercício 2 Cálculo de sub-rede

Sem usar a calculadora, encontre rede, broadcast, primeiro host, último host e quantidade de hosts para 192.168.10.37/26 e 10.0.5.200/28. Depois confira na calculadora e explique qualquer diferença.

Exercício 3 Serviço e porta

Para cada serviço, informe porta e protocolo de transporte: acesso remoto seguro ao Linux, pasta compartilhada do Windows, resolução de nomes, entrega automática de IP e Área de Trabalho Remota.

Exercício 4 Diagnóstico na prática

Execute e registre com print: ping para o gateway, tracert google.com e nslookup etec.sp.gov.br. Quantos saltos até o destino? Qual IP o DNS devolveu?

Exercício 5 Por que não conversam?

Os computadores A (192.168.1.10/24) e B (192.168.2.10/24) estão ligados no mesmo switch, sem roteador. Explique por que o ping de A para B falha e o que seria necessário para que funcionasse.

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Redes

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Próxima etapa: Linux como servidor. Vamos instalar o Ubuntu Server e começar a administrar usuários, grupos e permissões.

Gestão de Sistemas Operacionais III, Técnico em Informática. Prof. Elton Alex Silva, ETEC Cachoeira Paulista, Classe Descentralizada de Piquete.

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