Fundamentos de Redes de Dados

Duração: 75 minutos (explicação 20, prática guiada 45, verificação 10). Resultados dos TdR trabalhados: Conceber, configurar e administrar redes pequenas, médias e grandes; Documentação: diagramas, procedimentos (SOP) e contingência.

Objectivos

• Calcular rede, difusão, primeiro e último endereço úteis de um prefixo IPv4.
• Dividir um bloco em sub-redes de tamanhos diferentes (VLSM) sem sobreposição.
• Ler um endereço IPv6 abreviado e o prefixo /64 habitual numa rede local.

Prefixo e máscara

Um endereço IPv4 tem 32 bits. O prefixo /24 diz que os primeiros 24 bits identificam a rede e os 8 restantes os equipamentos: 2^8 = 256 endereços, dos quais 254 úteis (retira-se o endereço de rede e o de difusão). A máscara equivalente é 255.255.255.0.

Para /26 sobram 6 bits: 64 endereços, 62 úteis. Os blocos /26 começam de 64 em 64: .0, .64, .128, .192. Em /30 há 4 endereços e 2 úteis — usado em ligações ponto a ponto como a 10.255.0.0/30 entre r1 e r2.

Planear sem sobreposição

Ordena-se as necessidades da maior para a menor e reserva-se cada bloco no próximo limite livre. Deixar espaço para crescer é decisão de concepção: uma VLAN com 50 pessoas hoje merece /25 ou /24 se a instituição vai crescer.

IPv6 tem 128 bits. Numa rede local o prefixo recomendado e habitual é /64 (RFC 7421), exigido pela autoconfiguração SLAAC (RFC 4862); ligações ponto-a-ponto podem usar /127 (RFC 6164). O endereço 2001:db8:10:10::1 abrevia 2001:0db8:0010:0010:0000:0000:0000:0001: zeros à esquerda caem e uma sequência de grupos a zero passa a «::» uma única vez.

Caso fictício

A delegação da DPE (fictícia) vai abrir uma sala de formação com 40 computadores, um balcão com 12 postos e 6 câmaras. O técnico recebe o bloco 10.20.0.0/22 e deve propor um plano sem sobreposições, com margem.

Prática guiada em rede isolada

Rede de prática fictícia, criada dentro de um computador de prática com o script base (módulo 1, lição 1). Nunca use estes passos na rede de produção nem contra endereços reais. As saídas mostradas são exemplos didácticos, não resultados de uma execução.

Topologia (descrição em texto)

• pc-del (10.20.10.10/24) ligado a r2 (10.20.10.1/24). Nesta prática acrescentam-se endereços secundários a r2 para testar os cálculos.

Passos

1. Com o script base activo, use o módulo ipaddress do Python para conferir o seu cálculo de 10.20.10.64/26.

   python3 -c "import ipaddress as i; n=i.ip_network('10.20.10.64/26'); print(n.network_address, n.broadcast_address, list(n.hosts())[0], list(n.hosts())[-1], n.num_addresses)"

   Saída de exemplo (didáctica):

   10.20.10.64 10.20.10.127 10.20.10.65 10.20.10.126 64

2. Verifique se dois blocos se sobrepõem antes de os atribuir.

   python3 -c "import ipaddress as i; print(i.ip_network('10.20.0.0/26').overlaps(i.ip_network('10.20.0.32/27')))"

   Saída de exemplo (didáctica):

   True

3. Atribua ao r2 um endereço de teste numa nova sub-rede e confirme a rota ligada que o sistema cria.

   sudo ip -n r2 addr add 10.20.12.1/26 dev r2-pc-del
   sudo ip -n r2 route show 10.20.12.0/26

   Saída de exemplo (didáctica):

   10.20.12.0/26 dev r2-pc-del proto kernel scope link src 10.20.12.1

4. Acrescente um endereço IPv6 de documentação ao pc-adm e leia-o na forma abreviada.

   sudo ip -n pc-adm -6 addr add 2001:db8:10:10::10/64 dev pc-adm-r1
   sudo ip -n pc-adm -6 -brief addr

   Saída de exemplo (didáctica):

   pc-adm-r1@if5  UP  2001:db8:10:10::10/64 fe80::a8aa:aaff:fe00:10/64

Critérios de sucesso

• O plano do caso usa 10.20.0.0/26 (sala, 62 úteis), 10.20.0.64/27 (balcão, 30 úteis) e 10.20.0.96/28 (câmaras, 14 úteis), ou outra solução sem sobreposição e com margem justificada.
• Os cálculos manuais coincidem com a verificação em Python.

Como desfazer (reversão)

• sudo ip -n r2 addr del 10.20.12.1/26 dev r2-pc-del
• sudo ip -n pc-adm -6 addr del 2001:db8:10:10::10/64 dev pc-adm-r1

Alternativa em papel: tarefas e respostas esperadas

Para 10.10.30.128/25 indique rede, difusão, primeiro e último úteis.

Rede 10.10.30.128; difusão 10.10.30.255; primeiro útil 10.10.30.129; último útil 10.10.30.254; 126 úteis.

Proponha o plano do caso a partir de 10.20.0.0/22.

Sala 40 → /26 (10.20.0.0/26); balcão 12 → /28 dá só 14 úteis, sem margem, por isso /27 (10.20.0.64/27); câmaras 6 → /28 (10.20.0.96/28); resto do /22 reservado para crescimento. Aceitar alternativas sem sobreposição e justificadas.

Escreva por extenso 2001:db8:10:10::1.

2001:0db8:0010:0010:0000:0000:0000:0001.

Verifique o que aprendeu

Questão 1

Quantos endereços úteis tem uma rede /27?

1. 32
2. 30
3. 62
4. 14

Questão 2

O técnico quer dar 10.20.0.32/27 ao balcão, mas a sala já tem 10.20.0.0/26. O que acontece?

1. Nada, são redes diferentes
2. Há sobreposição: 10.20.0.32–63 pertence às duas
3. Só há problema em IPv6
4. O encaminhador escolhe automaticamente

Em leitura fácil

• O número depois da barra (/24, /26) diz o tamanho da rede.
• Quanto maior o número, mais pequena a rede.
• Duas redes não podem usar os mesmos endereços.

Fontes

• IETF RFC 4632 — Classless Inter-domain Routing (CIDR) (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4632)
• IETF RFC 1918 — Address Allocation for Private Internets (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1918)
• IETF RFC 3849 — IPv6 Address Prefix Reserved for Documentation (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3849)
• IETF RFC 8200 — Internet Protocol, Version 6 (IPv6) (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc8200)
• Python 3 — módulo ipaddress e subprocess (documentação oficial) (https://docs.python.org/3/library/ipaddress.html)
• Linux iproute2 — páginas de manual ip(8), ip-netns(8), bridge(8), tc(8) (https://man7.org/linux/man-pages/man8/ip.8.html)
• IETF RFC 7421 — Analysis of the 64-bit Boundary in IPv6 Addressing (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc7421)
• IETF RFC 4862 — IPv6 Stateless Address Autoconfiguration (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4862)
• IETF RFC 6164 — Using 127-Bit IPv6 Prefixes on Inter-Router Links (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6164)