[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.
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 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.
255.255.255.0é 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.comvira 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:
IP: 192.168.1.10
Máscara: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.1.1
DNS: 8.8.8.8Redes 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
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
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
- Discover. O cliente, ainda sem IP, grita na rede: existe algum servidor DHCP?
- Offer. O servidor responde oferecendo um endereço livre, por exemplo
192.168.1.105. - Request. O cliente pede formalmente aquele endereço.
- Acknowledge. O servidor confirma e entrega também máscara, gateway e DNS, com um prazo de validade (lease).
DNS: resolução de nomes
servidor.empresa.local
|
v (consulta ao servidor DNS)
192.168.1.10Os 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.
| TCP | UDP | |
|---|---|---|
| Conexão | Estabelece conexão antes de enviar (handshake de três vias) | Envia direto, sem conexão |
| Confiabilidade | Confirma entrega e reenvia o que se perdeu | Não confirma; o que se perde, se perde |
| Velocidade | Mais overhead | Mais leve e rápido |
| Usos típicos | Web, SSH, e-mail, compartilhamento de arquivos | DNS, DHCP, streaming, jogos, VoIP |
Portas que você vai encontrar nesta série
| Porta | Protocolo | Serviço |
|---|---|---|
| 20 e 21 | TCP | FTP |
| 22 | TCP | SSH e SFTP |
| 53 | UDP e TCP | DNS |
| 67 e 68 | UDP | DHCP |
| 80 | TCP | HTTP |
| 443 | TCP | HTTPS |
| 445 | TCP | SMB (Samba e compartilhamento Windows) |
| 2049 | TCP | NFS |
| 3389 | TCP | RDP (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.
| Camada | O que faz | Exemplos |
|---|---|---|
| Aplicação | Serviços que o usuário e os programas usam | HTTP, DNS, SSH, SMB, DHCP |
| Transporte | Entrega entre programas, por portas | TCP, UDP |
| Internet | Endereçamento e roteamento entre redes | IP, ICMP (ping) |
| Acesso à rede | Transmissão física dentro da rede local | Ethernet, Wi-Fi, ARP, endereço MAC |
6 Comandos de diagnóstico
| Objetivo | Linux | Windows |
|---|---|---|
| Ver IP e interfaces | ip addr | ipconfig ou ipconfig /all |
| Ver rota e gateway | ip route | route print |
| Testar alcance | ping 192.168.1.1 | ping 192.168.1.1 |
| Ver o caminho até o destino | traceroute google.com | tracert google.com |
| Consultar DNS | nslookup ou dig google.com | nslookup google.com |
| Ver portas abertas | ss -tuln | netstat -ano |
# 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 dnsutilsipconfig /all
ping 192.168.1.1
tracert google.com
nslookup google.com
netstat -anoSe 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.
Redes
Entrega dos exercícios. Registre respostas e prints no formulário da disciplina.
Abrir formulárioPróxima etapa: Linux como servidor. Vamos instalar o Ubuntu Server e começar a administrar usuários, grupos e permissões.
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