IPv4 - Exemplo
Este capítulo descreve como a comunicação real acontece na rede usando o protocolo da Internet versão 4.
Fluxo de pacotes na rede
Todos os hosts no ambiente IPv4 são atribuídos a endereços IP lógicos exclusivos. Quando um host deseja enviar alguns dados para outro host na rede, ele precisa do endereço físico (MAC) do host de destino. Para obter o endereço MAC, o host transmite uma mensagem ARP e pede para fornecer o endereço MAC de quem quer que seja o proprietário do endereço IP de destino. Todos os hosts nesse segmento recebem o pacote ARP, mas apenas o host que tem seu IP correspondente ao da mensagem ARP responde com seu endereço MAC. Depois que o remetente recebe o endereço MAC da estação receptora, os dados são enviados na mídia física.
Caso o IP não pertença à sub-rede local, os dados são enviados ao destino por meio do Gateway da sub-rede. Para entender o fluxo de pacotes, devemos primeiro entender os seguintes componentes -
MAC Address- O endereço de controle de acesso à mídia é o endereço físico codificado de fábrica de 48 bits do dispositivo de rede que pode ser identificado de maneira exclusiva. Este endereço é atribuído pelos fabricantes do dispositivo.
Address Resolution Protocol- O protocolo de resolução de endereço é usado para adquirir o endereço MAC de um host cujo endereço IP é conhecido. ARP é um pacote de transmissão que é recebido por todos os hosts no segmento de rede. Mas apenas o host cujo IP é mencionado no ARP responde a ele fornecendo seu endereço MAC.
Proxy Server- Para acessar a Internet, as redes usam um servidor proxy que possui um IP público atribuído. Todos os PCs solicitam o Servidor Proxy para um Servidor na Internet. O Servidor Proxy em nome do PCS envia a solicitação ao servidor e quando recebe uma resposta do Servidor, o Servidor Proxy a encaminha para o PC cliente. Esta é uma forma de controlar o acesso à Internet em redes de computadores e ajuda a implementar políticas baseadas na web.
Dynamic Host Control Protocol- DHCP é um serviço pelo qual um host recebe um endereço IP de um pool de endereços predefinidos. O servidor DHCP também fornece informações necessárias, como IP do gateway, endereço do servidor DNS, concessão atribuída com o IP, etc. Usando os serviços DHCP, um administrador de rede pode gerenciar a atribuição de endereços IP com facilidade.
Domain Name System- É muito provável que um usuário não saiba o endereço IP de um servidor remoto ao qual deseja se conectar. Mas ele sabe o nome atribuído a ele, por exemplo, tutorialpoints.com. Quando o usuário digita o nome de um servidor remoto ao qual deseja se conectar, o host local atrás das telas envia uma consulta DNS. O Sistema de Nomes de Domínio é um método para adquirir o endereço IP do host cujo Nome de Domínio é conhecido.
Network Address Translation- Quase todos os PCs em uma rede de computadores são atribuídos a endereços IP privados que não são roteáveis na Internet. Assim que um roteador recebe um pacote IP com um endereço IP privado, ele o descarta. Para acessar servidores em endereços público-privados, as redes de computadores usam um serviço de tradução de endereços, que traduz entre endereços públicos e privados, denominado Network Address Translation. Quando um PC envia um pacote IP de uma rede privada, o NAT altera o endereço IP privado pelo endereço IP público e vice-versa.
Agora podemos descrever o fluxo de pacotes. Suponha que um usuário deseja acessar www.TutorialsPoint.com de seu computador pessoal. Ela tem conexão com a Internet de seu ISP. As etapas a seguir serão executadas pelo sistema para ajudá-la a chegar ao site de destino.
Etapa 1 - Adquirir um endereço IP (DHCP)
Quando o PC do usuário é inicializado, ele procura um servidor DHCP para adquirir um endereço IP. Para o mesmo, o PC envia uma transmissão DHCPDISCOVER que é recebida por um ou mais servidores DHCP na sub-rede e todos respondem com DHCPOFFER que inclui todos os detalhes necessários, como IP, sub-rede, Gateway, DNS, etc. O PC envia DHCPREQUEST pacote para solicitar o endereço IP oferecido. Finalmente, o DHCP envia um pacote DHCPACK para informar ao PC que ele pode manter o IP por um determinado período de tempo conhecido como concessão de IP.
Como alternativa, um PC pode ser atribuído a um endereço IP manualmente sem a ajuda do servidor DHCP. Quando um PC está bem configurado com detalhes de endereço IP, ele pode se comunicar com outros computadores em toda a rede habilitada para IP.
Etapa 2 - Consulta DNS
Quando um usuário abre um navegador da web e digita www.tutorialpoints.com que é um nome de domínio e um PC não entende como se comunicar com o servidor usando nomes de domínio, então o PC envia uma consulta DNS na rede para obter o endereço IP pertencente ao nome de domínio. O servidor DNS pré-configurado responde à consulta com o endereço IP do nome de domínio especificado.
Etapa 3 - Solicitação ARP
O PC descobre que o endereço IP de destino não pertence ao seu próprio intervalo de endereços IP e deve encaminhar a solicitação ao Gateway. O Gateway neste cenário pode ser um roteador ou um servidor proxy. Embora o endereço IP do Gateway seja conhecido pela máquina cliente, os computadores não trocam dados em endereços IP, em vez disso, eles precisam do endereço de hardware da máquina, que é o endereço MAC codificado de fábrica da Camada-2. Para obter o endereço MAC do Gateway, o PC cliente transmite uma solicitação ARP dizendo "Quem possui este endereço IP?" O Gateway em resposta à consulta ARP envia seu endereço MAC. Ao receber o endereço MAC, o PC envia os pacotes para o Gateway.
Um pacote IP tem endereços de origem e destino e conecta o host com um host remoto de forma lógica, enquanto os endereços MAC ajudam os sistemas em um único segmento de rede a transferir dados reais. É importante que os endereços MAC de origem e destino mudem à medida que viajam pela Internet (segmento por segmento), mas os endereços IP de origem e destino nunca mudam.