AULA 03

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AULA 3 
ARQUITETURA E PRÁTICAS 
TCP/IP I E II 
Profª Cassiana Fagundes da Silva 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
O protocolo da internet, do inglês Internet Protocol (IP), é definido na RFC 
751. Em cada rede existente no caminho do protocolo IP, faz a comunicação com 
ferramentas de transporte adotas na rede vigente, de modo a usá-las na entrega 
do pacote ao roteador conectado à rede seguinte. 
O IP tem entre suas funcionalidades dar suporte à conexão com as 
tecnologias subjacentes das redes de componentes, isso é, dar suporte a 
conexões com os protocolos da camada superior e da camada de rede. Além 
disso, em particular com o TCP, que na pilha TCP/IP executa todas as tarefas 
relacionadas, visa assegurar a entrega confiável de dados com utilização da 
internet. Dessa forma, esta aula tem como objetivo: 
 Descrever os tipos de endereços da pilha TCP/IP; 
 Conhecer os formatos de endereço IP; 
 Apresentar a ordem de distribuição de endereços IP; 
 Abordar o formato do cabeçalho IP. 
TEMA 1 – TIPOS DE ENDEREÇOS DA PILHA TCP/IP 
 A tecnologia TCP/IP visa resolver os seguintes problemas de 
endereçamento: coordenar a utilização de diferentes tipos de endereços; 
proporcionar unicidade de endereço; e configurar interfaces de rede e aplicações 
de rede. 
 A coordenação de vários tipos de endereços inclui o mapeamento de 
endereços de diferentes tipos, como por exemplo a tradução de um endereço IP 
de rede para um endereço local ou o mapeamento de um monte de domínio para 
um endereço IP específico. 
 Para a identificação de interfaces de rede, são usados os seguintes três 
tipos de endereços em redes TCP/IP: endereços locais (hardware), endereços de 
rede (IP) e endereços simbólicos (nomes de domínios). 
 Em redes locais, a maior das tecnologias de LAN, como Ethernet, FDDI e 
Token Ring, utilizam endereços MAC para identificar interfaces. Esses sistemas 
também possibilitam a identificação única de interfaces de rede dentro dos limites 
de cada rede construída com base na respectiva tecnologia. 
 
 
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 No caso de endereços de redes IP, para realizar sua tarefa de interligar 
redes, a tecnologia TCP/IP precisa ter sistema de endereçamento global que não 
dependa dos métodos de endereçamento de nós em redes componentes. 
 Um método natural de criar endereços de redes é identificar 
inequivocamente todas as redes componentes e numerar os nós dentro dos 
limites de cada rede. Um endereço de rede é um par de números: um número de 
rede e um número de nó. 
 Os nomes de domínios o hardware e o software das redes TP/IP dependem 
de endereços IP para identificar os computadores; por exemplo, o comando 
ftp://192.45.66.17 estabelecerá a sessão com o servidor ftp requerido, e o 
comando HTTP://203.23.106.33 abrirá uma home page no servidor web 
corporativo. 
 Consequentemente, as redes TCP/IP devem implementar nomes 
simbólicos para os hosts e mecanismos para mapear os nomes simbólicos em 
endereços IP. 
TEMA 2 – FORMATO DE ENDEREÇO IP 
O cabeçalho do pacote IP tem dois campos para armazenar os endereços 
IP do remetente e do destinatário. O endereço IP é uma combinação de dois 
componentes lógicos: o número da rede e o número do host dentro dessa rede. A 
notação mais conhecida de escrever endereços IP é através de quatro números, 
que representam o valor de cada byte em notação decimal, sendo delimitados por 
pontos, conforme exemplo: 128.10.2.30. 
Esse endereço IP pode ser representado em formato binário e também em 
formato hexadecimal, conforme exemplos: 
 10000000 00001010 00000010 00011110 (Binário) 
 80.0A.02.1D (Hexadecimal) 
Observa-se neste exemplo que o formato do endereço não proporciona 
uma demarcação especial entre o número da rede e o número do host. Porém, na 
transmissão do pacote através da rede, muitas vezes é necessário dividir o 
endereço nessas duas partes. 
Para solucionar esse problema, várias opções são utilizadas; a mais 
simples é a usar o limite fixo, isso é, todo campo de 32 bits é dividido 
antecipadamente em duas partes, que devem ter comprimentos fixos, mas não 
 
 
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necessariamente iguais. Além disso, uma das partes sempre deve conter o 
número da rede, e a outra parte é destinada a armazenar o número do host. 
Outra abordagem é baseada na utilização de uma máscara, que 
proporciona a flexibilidade máxima quando se estabelece o limite entre o número 
da rede e o número do host. 
A máscara representa o número usado com o endereço IP. As 
representações binárias da máscara contêm uma sequência de uns 
binários nas posições do endereço IP que devem ser interpretadas como 
o número da rede. O limite entre sequência de uns e a sequência de 
zeros na máscara corresponde ao limite entre o número da rede o 
número do host no endereço IP (Olifer, 2008, p. 344). 
A última abordagem trata da classe de endereços IP, que é um método 
meio-termo entre as duas abordagens já descritas. Cinco classes de endereço 
são descritas, três das quais são usadas para endereçamento da rede, e as duas 
restantes reservadas para propósitos especiais. 
2.1 Classes de Endereços IP 
 Alguns valores dos bits iniciais do endereço servem como o critério com 
base no qual os endereços IP são classificados. A Figura 2 apresenta a estrutura 
de endereços IP para diferentes classes de endereços. 
Quadro 1 – Classes de Endereços IP 
 
 A classe A inclui endereços nos quais o bit mais significativo tem valor. 
Nessas redes de Classe A, 1 byte é alocado para o endereço da rede e os 3 bytes 
remanescentes são interpretados como o número do host dentro da rede. 
 A classe B inclui todos os endereços nos quais os 2 bits mais significativos 
recebem o valor 10. Na classe B, endereços de 2 bytes são alocados para 
armazenar o número da rede e o número do host. 
 
 
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 A classe C inclui todos os endereços nos quais os 3 bits mais significativos 
recebem o valor 110. Nas redes dessa classe, 3 bytes são alocados para o 
número da rede e 1 byte para o número do host. 
 Quando o endereço IP iniciar com a sequência 1110, pertencerá à classe 
D, sendo um endereço de grupo específico. E quando um endereço começar pela 
sequência 11110, trata-se da classe E. Endereços dessa classe são reservados 
para o futuro. 
 Segundo Olifer (2008), para se obter o número da rede e o número do host 
a partir do endereço IP, é necessário dividir o endereço em duas partes 
apropriadas e depois complementar cada parte com zeros até completar os 4 
bytes. 
2.2 Endereços IP Especiais 
 O TCP/IP tem uma limitação para atribuir endereços IP: os números de 
redes e os números de hosts não podem consistir somente em binários nem 
somente em zeros binários. Assim, alguns endereços IP colocados no cabeçalho 
de um pacote IP são interpretados de um modo específico: 
 Se o endereço IP for composto inteiramente por zeros binários, ele é 
chamado de endereço indefinido e especifica o endereço de host que gerou 
esse pacote. 
 Se o campo da rede for inteiramente preenchido com zeros, por definição 
do host de destino, ele pertence à mesma rede do host que enviou o pacote. 
 Se todas as posições do endereço IP forem preenchidas com uns, o pacote 
com esse endereço de destino deve ser enviado a todos os hosts 
localizados na mesma origem desse pacote. 
 Se todas as posições correspondentes ao número do host de destino 
estiverem preenchidas com uns, o pacote com esse endereço é enviado a 
todos os hosts da rede, cujo número está especificado no endereço de 
destino. 
2.3 Usando máscaras em Endereçamento IP 
Fornecer uma máscara para cada endereço IP possibilita o abandono do 
conceito de classes de endereço. Isso torna o sistema de endereçamento mais 
flexível. 
 
 
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Conforme exemplo, no caso das classes de rede padrões, as máscaras de 
rede têm os seguintes valores. 
Quadro 2 – Classes de rede 
Classe A 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0) 
Classe B 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0)Classe C 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0) 
A principal ideia dessa abordagem é a utilização de máscaras. O número 
de uns binários da sequência que determina o limite do número da rede não deve 
necessariamente ser múltiplo de oito, como acontecia com máscaras de redes 
padrões. 
Dado o endereço 185.23.44.206 à máscara 255.255.255.0, então o número 
da rede será 185.23.44.0 em vez de 185.23.0.0, como foi definido pelo sistema de 
classes. 
A aplicação de uma máscara pode ser interpretada como a execução de 
uma operação lógica AND. 
TEMA 3 – ORDEM DE ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇO IP 
 O endereçamento IP deve proporcionar a unicidade de numeração da rede, 
assim como a unicidade de numeração de hosts dentro dos limites de cada rede. 
 Quando se trata de uma rede que faz parte da Internet, a unicidade da 
numeração só pode ser garantida pelos esforços coordenados de autoridades 
centrais criadas especialmente para esse propósito. No caso de uma rede IP 
isolada e autônoma, o estabelecimento da unicidade de números da rede e dos 
hosts deve ser centralizado. 
O administrador da rede tem todo o espaço de endereçamento à sua 
disposição, porque a correspondência de endereços IP que não estão conectados 
não produziria efeitos negativos. 
Dessa forma, endereços arbitrariamente escolhidos podem coincidir com 
endereços da Internet atribuídos centralmente. 
Para evitar esses conflitos de endereços, causados por coincidências, os 
padrões da internet definiram vários endereços privados recomendados para 
utilização autônoma. 
 
 
 
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 Na classe A – a rede número 10.0.0.0; 
 Na classe B – uma faixa de 16 números de rede: 172.160.0 – 172.31.0.0; 
 Na classe C – uma faixa de 255 números de rede: 192.168.0.0 – 
192.168.255.0. 
Esses endereços são excluídos do conjunto de endereços distribuídos 
centralmente, pois compõem um vasto espaço de endereçamento, suficiente para 
numerar os hosts de redes de praticamente qualquer tamanho. 
Assim, as redes conhecidas como autônomas podem utilizar os endereços 
contidos nessas faixas. 
Em grandes redes semelhantes à internet, a unicidade dos endereços de 
rede é proporcionada por um sistema de distribuição de endereços centralizado e 
hierarquicamente organizado. 
A escassez de endereços IP é o principal problema de sua distribuição 
centralizada, pois durante muito tempo foi difícil obter um endereço classe B, e é 
praticamente impossível tornar-se proprietário de um endereço classe A. 
Como alternativa a esses problemas, os desenvolvedores das pilhas 
TCP/IP sugerem algumas abordagens. Entre as soluções mais inovadoras, temos 
a migração para uma nova versão IP, a IPv6, na qual o espaço de endereçamento 
disponível é consideravelmente aumentado pela utilização de endereços de 16 
bytes. Mesmo a versão IP corrente, a IPv4, suporta tecnologias destinadas a 
proporcionar uma utilização mais eficiente dos endereços IP. São exemplos 
dessas tecnologias: CDIR e NAT. 
O CDIR foi apresentado em 1993 e padronizado nas RFC 1517, RFC 1518, 
RFC 1519 e RFC 1520, possibilitando que os centros de distribuição dos 
endereços atribuam um certo número de endereços a seus assinantes quando 
necessário. 
Na tecnologia CDIR, um endereço IP é dividido em um número de rede e 
um número de host, com base em uma máscara de tamanho variável, em vez de 
se basear em um ou mais bits mais significativos, como anteriormente. 
Essa máscara de tamanho variável é atribuída ao assinante pelo provedor 
de serviços. Para aplicar o CDIR, a organização que gerencia os endereços deve 
ter faixas contínuas de endereços, que têm o mesmo prefixo. 
Para que o servidor aloque uma determinada faixa de endereços, é necessário 
que alguns requisitos sejam atendidos, como: o número de endereços na área 
 
 
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alocada deve ser igual a uma potência de dois; o limite inicial do bloco alocado de 
endereços deve ser um múltiplo do número requerido de hosts. 
TEMA 4 – DNS 
 Normalmente, nos sistemas operacionais desenvolvidos para operação em 
redes locais (LANs), como por exemplo o Microsoft Windows e o IBM OS/2, os 
usuários sempre utilizam os nomes simbólicos dos computadores. 
 Inicialmente, como as redes locais estavam contidas em pequenas 
quantidades de computadores, eram usados nomes inteiros (do inglês flat names), 
que representavam cadeiras de caracteres que não eram divididos em partes. 
 A pilha TCP/IP utiliza o DNS, que tem uma estrutura hierárquica que 
possibilita o uso de um número arbitrário de componentes e um nome. 
 A hierarquia de nomes de domínio é semelhante à hierarquia de nomes de 
arquivos utilizados na maioria dos sistemas de arquivos: a árvore de nomes 
começa na raiz e é indicada por um (.). A raiz é seguida pela parte simbólica mais 
significativa do nome, em seguida da qual vem a parte mais significativa seguinte 
do nome, e assim sucessivamente. A parte menos significativa do nome 
corresponde ao nó terminal da rede. 
 Os componentes de um nome de domínio são delimitados por pontos. Por 
exemplo, em partnering.microsoft.com o componente partnering é o nome dos 
computadores do domínio microsoft.com. 
 A divisão de nomes em partes faz dividir as responsabilidades 
administrativas de atribuição de nomes únicos entre diversos indivíduos ou 
organizações dentro dos limites específicos da hierarquia. 
 Um domínio-raiz é gerenciado por autoridades centralizadas da Internet, 
como a IANA e InterNIC. Já os domínios de níveis mais elevados são atribuídos 
em todos os países, assim como sobre uma base centralizada; os nomes desses 
domínios devem seguir o padrão internacional ISO 3166. Para diferentes tipos de 
organizações, existem as seguintes abreviações: 
 com – organizações comerciais (p. ex., microsoft.com) 
 edu – organizações educacionais (p. ex., mit.edu) 
 gov – organizações governamentais (p.ex., nsf.org) 
 org – organizações não-comerciais ( p. ex., fidonet.org) 
 net – organizações que suportam redes (p. ex., nsf.net) 
 
 
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 Cada domínio é administrado por uma organização separada, que 
normalmente divide seu domínio em subdomínios, e delega a outras organizações 
funções administrativas relativas a esses subdomínios. 
 Assim, o DNS é implementado na Internet, porém também pode operar 
como um sistema de nomes autônomo, em qualquer rede empresarial que utiliza 
a pilha TCP/IP, mas que não esteja conectada à internet. 
 Dessa forma, o mapeamento entre os nomes de domínios e endereços IP 
em redes TCP/IP pode ser implementado tanto pela utilização dos recursos de 
hosts locais como pela utilização de serviço centralizado. 
DNS é um serviço centralizado baseado no banco de dados distribuído 
de mapeamentos ente nomes de domínios e endereços IP. Em sua 
operação o DNS utiliza o protocolo cliente-servidor e define servidores 
DNS e clientes DNS. Os servidores DNS suportam o banco de dados 
distribuído de mapeamentos, e os clientes DNS solicitam aos servidores 
para resolver nomes de domínios em endereços IP (Olifer, 2008, p. 355). 
O serviço DNS utiliza arquivos de texto que tem um formato semelhante ao 
do arquivo de host. Esse serviço fundamenta-se na hierarquia de domínio. Cada 
servidor do serviço DNS armazena apenas parte dos nomes da rede – em vez de 
todos os nomes, como acontecia com os arquivos de host. 
 Além do DNS, também existe o DHCP, que automatiza o processo de 
configurar interfaces de redes, possibilitando a eliminação da duplicidade de 
endereços por meio da utilização de um banco de dados de endereços 
centralmente gerenciado. 
 O DHCP opera de acordo com o modelo cliente-servidor. Na inicialização 
do sistema, um cliente DHCP envia uma solicitação de difusão para a rede, 
pedindo que um endereço IP lhe seja atribuído. O servidor DHCP responde a essa 
solicitação e envia uma mensagem de resposta contendo um endereço IP e vários 
outros parâmetros de configuração. 
 O servidor DHCP pode operar de diversos modos: atribuiçãomanual de 
endereços estáticos; atribuição automática de endereços estáticos; distribuição 
automática de endereços dinâmicos. 
No modo manual, o administrador, além de informar o bloco de endereços 
disponíveis, fornece ao servidor DHCP informações que definem rigorosamente o 
mapeamento de endereços IP em endereços físicos ou outros identificadores dos 
nós do cliente. 
No modo de atribuição automática de endereços estáticos, o servidor 
DHCP escolhe arbitrariamente um endereço IP para o cliente, sem a participação 
 
 
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do administrador. Esse endereço é escolhido a partir do bloco de endereços IP 
disponíveis. Um endereço do bloco é atribuído ao cliente em caráter permanente. 
Isso significa que existe um mapeamento permanente entre o endereço IP do 
cliente e suas informações de identificação, como no caso da atribuição manual. 
Já na atribuição dinâmica de endereços, o servidor DHCP atribui endereços 
IP a seus clientes por um tempo limitado, conhecido como prazo de arrendamento. 
Se um computador que é um cliente DHCP for retirado da rede, o endereço IP a 
ele atribuído é automaticamente liberado. 
TEMA 5 – FORMATO DO PACOTE IP 
 Quando nos referimos a formatos de endereço IP observa-se que existe 
um relacionamento direto entre o número de campos do cabeçalho do pacote e a 
complexidade funcional do protocolo que trabalha com esse cabeçalho. Assim, 
quanto mais simples o cabeçalho, mais simples o protocolo correspondente. 
 A maior parte das operações do protocolo se relaciona com o 
processamento das informações de controle contidas nos campos do cabeçalho 
do pacote. O pacote IP é composto de cabeçalho e campo de dados, conforme 
ilustrado no quadro abaixo. O cabeçalho compreende os seguintes campos: 
versão; comprimento do cabeçalho; tipo de serviço; identificação; flags; distância 
do fragmento; prazo de validade; protocolo; total de verificação; endereço IP de 
origem; opções IP e enchimento. 
Quadro 3 – Estrutura do cabeçalho do pacote IP 
4 bits 
Nº da versão 
4 bits 
Comprimento 
do cabeçalho 
8 bits 
Tipos de Serviço 
(ToS, ou DS-byte) 
16 bits 
Comprimento total 
16 bits 
Identificação (ID do pacote) 
3 bits 
Flags 
13 bits 
Distância do 
fragmento 
8 bits 
Prazo de validade 
8 bits 
Protocolo de 
camada superior 
16 bits 
Total de verificação do 
cabeçalho 
32 bits 
Endereço IP de destino 
32 bits 
Endereço de IP de destino 
Parâmetros e alinhamento 
Fonte: Elaborado com base em Olifer, 2008, p. 364. 
 
 
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 O campo Versão, do inglês Version, ocupa 4 bits e especifica a versão do 
IP. A versão do IP usada, normalmente, é a IPv4, porém já existe a versão IPv6, 
mais recente e atualizada. 
 O campo comprimento do cabeçalho do pacote IP também ocupa 4 bits, 
pois especifica o comprimento do cabeçalho, medido em palavras de 32 bits. 
Porém, normalmente o cabeçalho apresenta o comprimento de 290 bytes (isso é, 
cinco palavras de 32 bits). Caso seja necessário aumentar esse comprimento, 
para que novas informações possam ser inseridas, utiliza-se o campo Opções IP 
e aumenta-se o número de bytes. Cabe ressaltar que o comprimento do cabeçalho 
é de 60 bytes. 
 Já o tipo de serviço (do inglês, Type of Service - ToS), ou byte de 
serviços diferenciados (DS-byte), ocupa 1 byte. Independentemente das 
variações do nome, se ToS ou DS-byte, esse campo é usado para armazenar os 
parâmetros que refletem os requisitos de QoS do pacote. 
 No caso do ToS, o campo é subdividido em dois subcampos. Os 3 primeiros 
bits compõem o subcampo Precedência, e os demais destinam-se ao critério de 
seleção da rota com as alternativas de: pequeno retardo, bit de throughput e bit 
de confiabilidade. 
 Já o DS-byte adota somente seis bits mais significativos desse byte e 
reserva os dois menos significativos. 
 Para o campo comprimento total, 2 bytes são utilizados e caracterizam o 
comprimento total do pacote, levando em consideração o cabeçalho e o campo 
de dados. O comprimento máximo do pacote é limitado pelo comprimento desse 
campo, e suporta 65.535 bytes. 
 O campo identificação é utilizado para identificar os pacotes criados como 
resultado da fragmentação do pacote de origem, e ocupa 2 bytes. 
 Os flags ocupam 3 bits e contêm atributos relacionados à fragmentação. A 
configuração do bit não fragmentar como 1 instrui o roteador a não fragmentar 
esse pacote. Se o bit mais os fragmentos for configurado como 1, isso significa 
que esse pacote está fragmentado, e que esse fragmento não é o último. 
 O campo distância do fragmento ocupa 13 bits e especifica a distância 
do campo de dados desse pacote a partir do ponto inicial do campo de dados do 
pacote fragmentado de origem. Normalmente, é utilizado na montagem e 
remontagem de pacotes. 
 
 
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 O prazo de validade ocupa 1 byte e é usado para especificar o período de 
tempo máximo durante o qual o pacote pode trafegar pela rede. 
 Protocolo é um campo que utiliza 1 byte e contém identificar, que 
especifica o protocolo da camada superior para a qual as informações do campo 
de dados são destinadas. 
 O total de verificação do cabeçalho ocupa 2 bytes, o que é calculado 
somente para o cabeçalho. Como o valor de alguns campos muda no cabeçalho 
durante a transmissão de um pacote na rede, o total de verificação tem de ser 
examinado e recalculado em cada roteador e em cada nó final. O total de 
verificação – 16 bits – é calculado como complemento da soma de todas as 
palavras de 16 bits de cabeçalho. 
 O endereço IP de origem e o endereço IP de destino têm o mesmo 
tamanho – 32 bits. 
O campo opções IP é opcional na estrutura de cabeçalho, pois sendo 
utilizado somente para solucionar problemas de rede. Observa-se que esse 
campo é composto por 8 subcampos, cada qual responsável por especificar a rota 
exata para passar pelos roteadores, registrar os roteadores pelos quais passou o 
pacote, armazenar os dados no sistema, entre outros serviços. 
 O enchimento, também denominado por padding, também é necessário. 
Como o número de subcampos pode ser arbitrário, é preciso acrescentar alguns 
bytes ao final do cabeçalho do pacote para alinhar o pacote pelo limite de 32 bits. 
Os campos de enchimento são sempre preenchidos com zeros. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
MAIA, L. P. Arquitetura de Redes de Computadores. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 
OLIFER, N. Redes de Computadores: princípios, tecnologias e protocolos para 
o projeto de redes. Rio de Janeiro: LTC, 2008. 
SOARES L. F.; LEMOS. G.; COLCHER, S. Redes de Computadores: das Lans, 
Mans e Wans às redes ATM. Rio de Janeiro: Elsevier, 1995. 
TANENBAUM, A. Redes de Computadores. São Paulo: Pearson, 2011.