Como funcionam os endereços IP?

Todos os dispositivos conectados a um computador de rede, tablet, câmera, seja o que for, precisam de um identificador exclusivo para que outros dispositivos saibam como alcançá-lo. No mundo da rede TCP / IP, esse identificador é o endereço IP (Internet Protocol).

Se você já trabalhou com computadores por algum tempo, provavelmente foi exposto a endereços IP - aquelas sequências numéricas que se parecem com 192.168.0.15. Na maioria das vezes, não temos que lidar com eles diretamente, já que nossos dispositivos e redes cuidam dessas coisas nos bastidores. Quando temos que lidar com eles, muitas vezes apenas seguimos instruções sobre quais números colocar onde. Mas, se você já quis mergulhar um pouco mais no que esses números significam, este artigo é para você.

Por que você deveria se importar? Bem, entender como os endereços IP funcionam é vital se você quiser solucionar problemas por que sua rede não está funcionando corretamente ou por que um determinado dispositivo não está se conectando da maneira esperada. E, se você precisar configurar algo um pouco mais avançado - como hospedar um servidor de jogos ou um servidor de mídia ao qual os amigos da Internet possam se conectar - você precisará saber algo sobre o endereçamento IP. Além disso, é meio fascinante.

Observação: abordaremos os fundamentos do endereçamento IP neste artigo, o tipo de coisa que as pessoas que usam endereços IP, mas que nunca pensaram muito sobre eles, podem querer saber. Não cobriremos algumas das coisas de nível mais avançado ou profissional, como classes IP, roteamento sem classes e sub-redes personalizadas ... mas apontaremos algumas fontes para leitura adicional à medida que avançamos.

O que é um endereço IP??

Um endereço IP identifica exclusivamente um dispositivo em uma rede. Você já viu esses endereços antes; eles se parecem com algo como 192.168.1.34.

Um endereço IP é sempre um conjunto de quatro números como esse. Cada número pode variar de 0 a 255. Assim, o intervalo de endereçamento IP completo vai de 0.0.0.0 a 255.255.255.255.

A razão pela qual cada número só pode chegar a 255 é que cada um dos números é realmente um número binário de oito dígitos (às vezes chamado de octeto). Em um octeto, o número zero seria 00000000, enquanto o número 255 seria 11111111, o número máximo que o octeto pode alcançar. Esse endereço IP que mencionamos anteriormente (192.168.1.34) em binário ficaria assim: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Computadores trabalham com o formato binário, mas nós humanos achamos muito mais fácil trabalhar com o formato decimal. Ainda assim, saber que os endereços são, na verdade, números binários nos ajudará a entender por que algumas coisas que cercam os endereços IP funcionam da maneira que fazem..

Não se preocupe! Nós não vamos estar jogando muito binário ou matemática em você neste artigo, portanto, aguente um pouco mais com a gente.

As duas partes de um endereço IP

O endereço IP de um dispositivo consiste, na verdade, em duas partes separadas:

ID de rede: A ID da rede é uma parte do endereço IP que começa da esquerda e identifica a rede específica na qual o dispositivo está localizado. Em uma rede doméstica típica, onde um dispositivo tem o endereço IP 192.168.1.34, a parte 192.168.1 do endereço será o ID da rede. É costume preencher a parte final ausente com um zero, então podemos dizer que a ID de rede do dispositivo é 192.168.1.0.
ID do host: O ID do host é a parte do endereço IP não ocupado pela ID da rede. Ele identifica um dispositivo específico (no mundo TCP / IP, chamamos dispositivos “hosts”) nessa rede. Continuando nosso exemplo do endereço IP 192.168.1.34, o ID do host seria 34 - o ID exclusivo do host na rede 192.168.1.0.

Em sua rede doméstica, você pode ver vários dispositivos com endereços IP, como 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 e 192.168.1.34. Todos esses são dispositivos exclusivos (com IDs de host 1, 2, 30 e 34 neste caso) na mesma rede (com a ID de rede 192.168.1.0).

Para imaginar tudo isso um pouco melhor, vamos voltar a uma analogia. É muito semelhante a como os endereços das ruas funcionam dentro de uma cidade. Pegue um endereço como 2013 Paradise Street. O nome da rua é como o ID da rede e o número da casa é como o ID do host. Dentro de uma cidade, não há duas ruas com o mesmo nome, assim como não há duas identificações de rede na mesma rede com o mesmo nome. Em uma determinada rua, cada número de casa é único, assim como todos os IDs do host em um ID de rede específico são únicos.

A máscara de sub-rede

Então, como o seu dispositivo determina qual parte do endereço IP é o ID da rede e qual parte do ID do host? Para isso, eles usam um segundo número que você sempre vê em associação com um endereço IP. Esse número é chamado de máscara de sub-rede.

Na maioria das redes simples (como as de residências ou pequenas empresas), você verá máscaras de sub-rede como 255.255.255.0, onde todos os quatro números são 255 ou 0. A posição das mudanças de 255 para 0 indica a divisão entre as rede e ID do host. Os 255s “mascaram” o ID da rede da equação.

Nota: As máscaras de sub-rede básicas que estamos descrevendo aqui são conhecidas como máscaras de sub-rede padrão. As coisas ficam mais complicadas do que isso em redes maiores. As pessoas geralmente usam máscaras de sub-rede personalizadas (em que a posição da quebra entre zeros e uns muda de um octeto) para criar várias sub-redes na mesma rede. Isso é um pouco além do escopo deste artigo, mas se você estiver interessado, a Cisco tem um bom guia sobre sub-redes.

O endereço do gateway padrão

Além do endereço IP em si e da máscara de sub-rede associada, você também verá um endereço de gateway padrão listado junto com as informações de endereçamento IP. Dependendo da plataforma que você está usando, esse endereço pode ser chamado de algo diferente. Às vezes é chamado de "roteador", "endereço do roteador", rota padrão "ou apenas" gateway ". Essas são a mesma coisa. É o endereço IP padrão para o qual um dispositivo envia dados de rede quando esses dados devem ir para uma rede diferente (uma com uma ID de rede diferente) daquela em que o dispositivo está.

O exemplo mais simples disso é encontrado em uma rede doméstica típica.

Se você tiver uma rede doméstica com vários dispositivos, provavelmente terá um roteador conectado à Internet por meio de um modem. Esse roteador pode ser um dispositivo separado ou pode ser parte de uma unidade combinada de modem / roteador fornecida pelo seu provedor de Internet. O roteador fica entre os computadores e dispositivos em sua rede e os dispositivos mais voltados para o público na Internet, passando (ou direcionando) o tráfego para frente e para trás..

Digamos que você ligue seu navegador e vá para www.howtogeek.com. Seu computador envia uma solicitação para o endereço IP do nosso site. Como os nossos servidores estão na Internet, e não na sua rede doméstica, esse tráfego é enviado do seu PC para o seu roteador (o gateway), e seu roteador encaminha a solicitação para o nosso servidor. O servidor envia as informações corretas para o seu roteador, que encaminha as informações de volta para o dispositivo que as solicitou, e você vê o nosso site aparecer no seu navegador..

Normalmente, os roteadores são configurados por padrão para ter seu endereço IP privado (seu endereço na rede local) como o primeiro ID do host. Assim, por exemplo, em uma rede doméstica que usa 192.168.1.0 para uma identificação de rede, o roteador normalmente será 192.168.1.1. Claro, como a maioria das coisas, você pode configurar isso para ser algo diferente se você quiser.

Servidores DNS

Há uma informação final que você verá atribuída ao endereço IP do dispositivo, máscara de sub-rede e endereço do gateway padrão: os endereços de um ou dois servidores DNS (sistema de nome de domínio) padrão. Nós humanos trabalhamos muito melhor com nomes do que com endereços numéricos. Digitar www.howtogeek.com na barra de endereços do seu navegador é muito mais fácil do que lembrar e digitar o endereço IP do nosso site..

O DNS funciona como uma lista telefônica, procurando coisas legíveis por humanos, como nomes de sites, e convertendo-as em endereços IP. O DNS faz isso armazenando todas essas informações em um sistema de servidores DNS vinculados pela Internet. Seus dispositivos precisam conhecer os endereços dos servidores DNS para os quais enviar suas consultas.

Em uma rede pequena ou doméstica típica, os endereços IP do servidor DNS geralmente são iguais aos do gateway padrão. Os dispositivos enviam suas consultas DNS ao seu roteador, que encaminha as solicitações para os servidores DNS que o roteador está configurado para usar. Por padrão, eles geralmente são os servidores DNS fornecidos pelo provedor, mas você pode alterá-los para usar servidores DNS diferentes, se desejar. Às vezes, você pode ter mais sucesso usando servidores DNS fornecidos por terceiros, como o Google ou o OpenDNS.

Qual é a diferença entre IPv4 e IPv6?

Você também deve ter notado ao navegar pelas configurações um tipo diferente de endereço IP, chamado de endereço IPv6. Os tipos de endereços IP dos quais falamos até agora são endereços usados pelo protocolo IP versão 4 (IPv4) - desenvolvido no final dos anos 70. Eles usam os 32 bits binários de que falamos (em quatro octetos) para fornecer um total de 4.29 bilhões de endereços únicos possíveis. Embora isso pareça muito, todos os endereços disponíveis publicamente foram atribuídos há muito tempo às empresas. Muitos deles não são utilizados, mas são atribuídos e indisponíveis para uso geral.

Em meados dos anos 90, preocupada com a potencial escassez de endereços IP, a IETF (Internet Engineering Task Force) projetou o IPv6. O IPv6 usa um endereço de 128 bits em vez do endereço de 32 bits do IPv4, portanto, o número total de endereços únicos é medido no número de undecilhões - um número grande o suficiente para que não seja provável que se acabe.

Diferentemente da notação decimal pontilhada usada no IPv4, os endereços IPv6 são expressos como oito grupos de números, divididos por dois pontos. Cada grupo tem quatro dígitos hexadecimais que representam 16 dígitos binários (assim, é referido como um hextet). Um endereço IPv6 típico pode ser algo como isto:

2601: 7c1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e

A questão é que a falta de endereços IPv4 que causou toda a preocupação acabou sendo mitigada em grande parte pelo aumento do uso de endereços IP privados por trás dos roteadores. Mais e mais pessoas criaram suas próprias redes privadas, usando esses endereços IP privados que não são expostos publicamente.

Portanto, mesmo que o IPv6 ainda seja um grande player e essa transição ainda aconteça, isso nunca aconteceu tão completamente quanto o previsto - pelo menos não ainda. Se você estiver interessado em aprender mais, confira este histórico e cronograma do IPv6.

Como um dispositivo obtém seu endereço IP??

Agora que você sabe o básico de como os endereços IP funcionam, vamos falar sobre como os dispositivos obtêm seus endereços IP em primeiro lugar. Existem realmente dois tipos de atribuições de IP: dinâmica e estática.

Um endereço IP dinâmico é atribuído automaticamente quando um dispositivo se conecta a uma rede. A grande maioria das redes atuais (incluindo sua rede doméstica) usa algo chamado DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para fazer isso acontecer. O DHCP está integrado no seu roteador. Quando um dispositivo se conecta à rede, ele envia uma mensagem de difusão solicitando um endereço IP. DHCP intercepta essa mensagem e, em seguida, atribui um endereço IP a esse dispositivo de um pool de endereços IP disponíveis.

Existem determinados intervalos de endereços IP privados que os roteadores usarão para essa finalidade. O que é usado depende de quem fez o seu roteador ou de como você configurou as coisas sozinho. Esses intervalos de IP privados incluem:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Se você é cliente da Comcast / Xfinity, o roteador fornecido pelo seu ISP atribui endereços nesse intervalo. Alguns outros ISPs também usam esses endereços em seus roteadores, assim como a Apple em seus roteadores AirPort.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: A maioria dos roteadores comerciais é configurada para atribuir endereços IP nesse intervalo. Por exemplo, a maioria dos roteadores Linksys usa a rede 192.168.1.0, enquanto a D-Link e a Netgear usam a faixa de 198.168.0.0
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Essa faixa é raramente usada por qualquer fornecedor comercial por padrão.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: Este é um intervalo especial usado por um protocolo chamado Endereçamento IP particular automático. Se o seu computador (ou outro dispositivo) estiver configurado para recuperar seu endereço IP automaticamente, mas não puder localizar um servidor DHCP, ele atribuirá a ele mesmo um endereço nesse intervalo. Se você vir um desses endereços, ele informará que o dispositivo não conseguiu acessar o servidor DHCP quando chegou a hora de obter um endereço IP, e você pode ter um problema de rede ou problemas com o roteador.

A coisa sobre endereços dinâmicos é que eles podem às vezes mudar. Os servidores DHCP concedem endereços IP aos dispositivos e, quando esses aluguéis estão ativos, os dispositivos precisam renovar a concessão. Às vezes, os dispositivos receberão um endereço IP diferente do pool de endereços que o servidor pode atribuir.

Na maioria das vezes, isso não é grande coisa, e tudo vai "simplesmente funcionar". Ocasionalmente, no entanto, você pode querer dar a um dispositivo um endereço IP que não seja alterado. Por exemplo, talvez você tenha um dispositivo que precise acessar manualmente e tenha mais facilidade em lembrar um endereço IP do que um nome. Ou talvez você tenha certos aplicativos que só podem se conectar a dispositivos de rede usando o endereço IP deles.

Nesses casos, você pode atribuir um endereço IP estático a esses dispositivos. Há algumas maneiras de fazer isso. Você pode configurar manualmente o dispositivo com um endereço IP estático, embora isso às vezes possa ser insignificante. A outra solução mais elegante é configurar seu roteador para atribuir endereços IP estáticos a determinados dispositivos durante o que normalmente seria uma atribuição dinâmica pelo servidor DHCP. Dessa forma, o endereço IP nunca muda, mas você não interrompe o processo DHCP que mantém tudo funcionando sem problemas.