REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO Aula-1

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AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Redes Locais e Comutação
Daniel de Souza Dias
dias.daniel@estacio.br
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AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
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Ementa
• Fundamentos (19/08)
• VLSM e Sumarização de Rotas 
(26/08)
• Design de Rede Local - Topologias 
(02/09)
• Camada de Enlace (09/09)
• Comutadores (16/09)
• VLANs - Introdução (23/09)
• VLANs - Trunks (30/09)
• Prova - AV1 (07/10)
• Roteamento VLANs (14/10)
• Configuração VLANs (21/10)
• STP – Loops (28/10)
• RSTP (04/11)
• Configurações Avançadas (11/11)
• Configurações Avançadas (18/11)
• Prova - AV2 (25/11)
• Revisão (02/12)
• Prova - AV3 (09/12)
• Aula Final (16/12)
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Bibliografia
• KUROSE, James F.; ROSS, Keith W.; ZUCCHI, Wagner Luiz. Redes de 
Computadores e a Internet: uma abordagem top-down.
• TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores.
• Slides de aula do Kurose (Inglês)
– http://www-net.cs.umass.edu/kurose-ross-ppt-6e/
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http://www-net.cs.umass.edu/kurose-ross-ppt-6e/
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Redes de Comunicações
• Enviar mensagem entre quaisquer dois computadores ligados à Internet
– O que é necessário conhecer:
• Endereço do destino
• Pelo menos um caminho até o destino
– Protocolos utilizados na origem, no destino e no caminho
• Alta complexidade de operação
– Mais de 20 bilhões de dispositivos conectados à Internet
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Modelo OSI
• Composto por 7 Camadas
– Aplicação (7)
• HTTP, POP3, BitTorrent
– Transporte (4)
• TCP, UDP
– Rede (3)
• IP, ICMP
– Enlace (2)
• Ethernet
– Física (1)
• IEEE 802.3, IEEE 802.11
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AULA 1: FUNDAMENTOS
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Endereçamento específico por camada
• Camada de Transporte
– Protocolos TCP e UDP
– Número de Portas
• 22 (SSH)
• 53 (DNS)
• 80 (HTTP)
• 443 (HTTPS)
– 65535 portas distintas
• 0-1023 - Portas do sistema
• 1024-49151 - Portas do usuário
• 49152-65535- Portas privadas
• https://www.iana.org/assignments/service-
names-port-numbers/service-names-port-
numbers.xhtml
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https://www.iana.org/assignments/service-names-port-numbers/service-names-port-numbers.xhtml
AULA 1: FUNDAMENTOS
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Endereçamento específico por camada
• Camada de Rede
– Protocolo IP
– IPv4
• Endereços 32 bits
• 4.294.967.296 (232) endereços
• 192.168.0.1
– IPv6
• Endereços de 128 bits
• 3.4×1038 (2128) endereços
• 0123:4567:89ab:cdef:0123:4567:89ab:cdef
– Sem interoperabilidade
• IPv4 e IPv6 não se comunicam diretamente
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AULA 1: FUNDAMENTOS
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Endereçamento específico por camada
• Camada de Enlace de dados
– Controle de acesso ao meio
• Media Access Control ou MAC
– IEEE 802.3 (Ethernet)
– IEEE 802.11 (Wireless)
– IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
– IEEE 802.15.4 (ZigBee)
– Interação com o meio físico
• Volts, frequência, fase, amplitude
– Endereços MAC
• Identificador único por dispositivo
– Gravado na fabricação (Hardware)
• 48 bits
– Mais de 281 trilhões de endereços (248)
• 12:34:56:78:9A:BC
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Estabelecendo uma conexão
• Uma conexão sempre tem de 4 endereços (Socket) :
– Portas de origem e destino
– Endereços de origem e destino
• O endereço MAC é utilizado somente localmente
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Endereço IPv4 - Cabeçalho
• Cabeçalho IP
– Versão - 4bits
• Especificam a versão
– Identificação
• Número único para o pacote
– TTL
• Contador de vida útil
– Protocolo
• TCP, UDP, etc.
– Endereço de origem
– Endereço de destino
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Endereço IPv4 - Representação Numérica
• Endereço com 32 bits
• Computadores trabalham com números binários
– 11000000101010000000000000000001
• Separação em octetos
– 11000000.10101000.00000000.00000001
• Hexadecimal
– C0.A8.00.01
• Notação decimal
– 192.168.0.1
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Endereço IPv4 - Endereçamento
• Endereçamento IP
– Os endereços designados aos hosts
• Determinados pelo usuário
• Determinados pelo provedor de serviço
– Hierárquico
• Parte de rede do endereço com tamanho variável
– Parte de rede tem o mesmo valor para todos os hosts em uma única rede
– Chamado de Prefixo
• Parte de host única para cada interface em cada host
– Agrupados em sub-redes
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Endereço IPv4 - Hierarquia
• Endereçamento hierárquico
– Roteadores podem encaminhar pacotes baseados somente no prefixo
• Blocos exclusivos por redes
– Parte de endereço do host não é necessário para o roteamento
• Todos os hosts com aquele prefixo estão na mesma rede
– Menores tabelas de encaminhamento nos roteadores
• Agrupam diversas redes e associam a interfaces do roteador
– Desvantagens
• Não permite mobilidade dos hosts mantendo o endereço IP
• Desperdiça endereços não utilizados
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Endereço IPv4 - Endereço de rede
• Divisão do endereço IP em Rede e Host
– Rede
– 192.168.0.x
– 11000000.10101000.00000000.xxxxxxxx
– Máscara de rede
– 11111111.11111111.11111111.00000000
– 255.255.255.0
– Endereço de rede
– 192.168.0.0\24
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Endereço IPv4 - Exemplo
• Exemplo: Endereço IP 172.16.0.170/16
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Endereço 172.16.0.170 10101100.00010000 .00000000.10101010
Máscara de Rede 255.255.0.0 11111111.11111111 .00000000.00000000
Endereço de Host 0.0.255.255 00000000.00000000 .11111111.11111111
Rede 172.16.0.0/16 10101100.00010000 .00000000.00000000
Broadcast 172.16.255.255 10101100.00010000 .11111111.11111111
Primeiro Host 172.16.0.1 10101100.00010000 .00000000.00000001
Último Host 172.16.255.254 10101100.00010000 .11111111.11111110
Hosts 65534
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• Endereço de rede: Endereço AND Máscara de Rede
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Endereço 172.16.0.170 10101100.00010000 .00000000.10101010
Máscara de Rede 255.255.0.0 11111111.11111111 .00000000.00000000
Endereço de Host 0.0.255.255 00000000.00000000 .11111111.11111111
Rede 172.16.0.0/16 10101100.00010000 .00000000.00000000
Broadcast 172.16.255.255 10101100.00010000 .11111111.11111111
Primeiro Host 172.16.0.1 10101100.00010000 .00000000.00000001
Último Host 172.16.255.254 10101100.00010000 .11111111.11111110
Hosts 65534
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Endereço de Broadcast: o último endereço da rede
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Endereço 172.16.0.170 10101100.00010000 .00000000.10101010
Máscara de Rede 255.255.0.0 11111111.11111111 .00000000.00000000
Endereço de Host 0.0.255.255 00000000.00000000 .11111111.11111111
Rede 172.16.0.0/16 10101100.00010000 .00000000.00000000
Broadcast 172.16.255.255 10101100.00010000 .11111111.11111111
Primeiro Host 172.16.0.1 10101100.00010000 .00000000.00000001
Último Host 172.16.255.254 10101100.00010000 .11111111.11111110
Hosts 65534
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Número de hosts: 216-2 = 65536-2
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Endereço 172.16.0.170 10101100.00010000 .00000000.10101010
Máscara de Rede 255.255.0.0 11111111.11111111 .00000000.00000000
Endereço de Host 0.0.255.255 00000000.00000000 .11111111.11111111
Rede 172.16.0.0/16 10101100.00010000 .00000000.00000000
Broadcast 172.16.255.255 10101100.00010000 .11111111.11111111
Primeiro Host 172.16.0.1 10101100.00010000 .00000000.00000001
Último Host 172.16.255.254 10101100.00010000 .11111111.11111110
Hosts 65534
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Exemplo: Endereço IP 172.31.129.15/23
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Endereço 172.31.129.15 10101100.00011111.1000000 1.00001111
Máscara de Rede 255.255.254.0 11111111.11111111.1111111 0.00000000
Endereço de Host 0.0.1.255 00000000.00000000.0000000 1.11111111
Rede 172.31.128.0/23 10101100.00011111.1000000 0.00000000
Broadcast 172.31.129.25510101100.00011111.1000000 1.11111111
Primeiro Host 172.31.128.1 10101100.00011111.1000000 0.00000001
Último Host 172.31.129.254 10101100.00011111.1000000 1.11111110
Hosts 510
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Endereço de rede:
20
Endereço 172.31.129.15 10101100.00011111.1000000 1.00001111
Máscara de Rede 255.255.254.0 11111111.11111111.1111111 0.00000000
Endereço de Host 0.0.1.255 00000000.00000000.0000000 1.11111111
Rede 172.31.128.0/23 10101100.00011111.1000000 0.00000000
Broadcast 172.31.129.255 10101100.00011111.1000000 1.11111111
Primeiro Host 172.31.128.1 10101100.00011111.1000000 0.00000001
Último Host 172.31.129.254 10101100.00011111.1000000 1.11111110
Hosts 510
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Endereço de Broadcast:
21
Endereço 172.31.129.15 10101100.00011111.1000000 1.00001111
Máscara de Rede 255.255.254.0 11111111.11111111.1111111 0.00000000
Endereço de Host 0.0.1.255 00000000.00000000.0000000 1.11111111
Rede 172.31.128.0/23 10101100.00011111.1000000 0.00000000
Broadcast 172.31.129.255 10101100.00011111.1000000 1.11111111
Primeiro Host 172.31.128.1 10101100.00011111.1000000 0.00000001
Último Host 172.31.129.254 10101100.00011111.1000000 1.11111110
Hosts 510
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Número de hosts: 29-2 = 512-2
22
Endereço 172.31.129.15 10101100.00011111.1000000 1.00001111
Máscara de Rede 255.255.254.0 11111111.11111111.1111111 0.00000000
Endereço de Host 0.0.1.255 00000000.00000000.0000000 1.11111111
Rede 172.31.128.0/23 10101100.00011111.1000000 0.00000000
Broadcast 172.31.129.255 10101100.00011111.1000000 1.11111111
Primeiro Host 172.31.128.1 10101100.00011111.1000000 0.00000001
Último Host 172.31.129.254 10101100.00011111.1000000 1.11111110
Hosts 510
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Exemplo: Endereço IP 172.31.255.15/28
23
Endereço 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Máscara de Rede 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.1111 0000
Endereço de Host 0.0.0.15 00000000.00000000.00000000.0000 1111
Rede 172.31.255.0/28 10101100.00011111.11111111.0000 0000
Broadcast 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Primeiro Host 172.31.255.1 10101100.00011111.11111111.0000 0001
Último Host 172.31.255.14 10101100.00011111.11111111.0000 1110
Hosts 14
Endereço IPv4 - Exemplo
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• Endereço de rede:
24
Endereço 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Máscara de Rede 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.1111 0000
Endereço de Host 0.0.0.15 00000000.00000000.00000000.0000 1111
Rede 172.31.255.0/28 10101100.00011111.11111111.0000 0000
Broadcast 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Primeiro Host 172.31.255.1 10101100.00011111.11111111.0000 0001
Último Host 172.31.255.14 10101100.00011111.11111111.0000 1110
Hosts 14
Endereço IPv4 - Exemplo
AULA 1: FUNDAMENTOS
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• Endereço de Broadcast:
25
Endereço 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Máscara de Rede 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.1111 0000
Endereço de Host 0.0.0.15 00000000.00000000.00000000.0000 1111
Rede 172.31.255.0/28 10101100.00011111.11111111.0000 0000
Broadcast 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Primeiro Host 172.31.255.1 10101100.00011111.11111111.0000 0001
Último Host 172.31.255.14 10101100.00011111.11111111.0000 1110
Hosts 14
Endereço IPv4 - Exemplo
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
• Número de hosts: 24-2 = 16-2
26
Endereço 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Máscara de Rede 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.1111 0000
Endereço de Host 0.0.0.15 00000000.00000000.00000000.0000 1111
Rede 172.31.255.0/28 10101100.00011111.11111111.0000 0000
Broadcast 172.31.255.15 10101100.00011111.11111111.0000 1111
Primeiro Host 172.31.255.1 10101100.00011111.11111111.0000 0001
Último Host 172.31.255.14 10101100.00011111.11111111.0000 1110
Hosts 14
Endereço IPv4 - Exemplo
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Endereço IPv4 – Sumarização de Rotas
• Sumarização de rotas
– 172.31.0.0/17
– 10101100.00011111.0 0000000.00000000
– 172.31.128.0/23
– 11111111.11111111.1111111 0.00000000
– 172.31.255.0/28
– 10101100.00011111.11111111.0000 0000
– Qual é a rota sumarizada?
27
172.?.?.?/?
AULA 1: FUNDAMENTOS
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Endereço IPv4 – Sumarização de Rotas
• Sumarização de rotas
– 172.31.0.0/17
– 10101100.00011111.0 0000000.00000000
– 172.31.128.0/23
– 11111111.11111111.1111111 0.00000000
– 172.31.255.0/28
– 10101100.00011111.11111111.0000 0000
– Qual é a rota sumarizada?
– 172.31.0.0/16
– 10101100.00011111 .00000000.00000000
28
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
• Endereço IP 172.31.0.0/16
29
Endereço 172.31.0.0 10101100.00011111 .00000000.00000000
Máscara de Rede 255.255.0.0 11111111.11111111 .00000000.00000000
Endereço de Host 0.0.255.255 00000000.00000000 .11111111.11111111
Rede 172.31.0.0/16 10101100.00011111 .00000000.00000000
Broadcast 172.31.255.255 10101100.00011111 .11111111.11111111
Primeiro Host 172.31.0.1 10101100.00011111 .00000000.00000001
Último Host 172.31.255.254 10101100.00011111 .11111111.11111110
Hosts 65534
Endereço IPv4 - Exemplo
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Endereço IPv4 – Endereços reservados
• Endereçamento IP
– Endereço de Rede
• Primeiro endereço da faixa de IPs
• Porção de endereço do host todo preenchido com 0
• Utilizado para endereçar a rede
– Endereço de Broadcast
• Último endereço da faixa de IPs
• Porção de endereço do host todo preenchido com 1
• Usado para enviar mensagens para todos os hosts da rede
30
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Endereço IPv4 – Endereços reservados
• Endereços reservados
– Reservados, alocados e distribuídos pela IANA 
• Internet Assigned Numbers Authority (IANA)
• “Autoridade para atribuição de números de internet”
– Redes locais privadas (RFC 1918)
– Redes de teste (RFC 2544, RFC3330)
– Endereços específicos
• Rede atual
• Loopback
• Multicast
• Broadcast
31
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Bloco de 
Endereços Extensão de Endereços
Nº de 
Endereços Escopo Descrição
0.0.0.0/8 0.0.0.0–0.255.255.255 16777216 Software Rede atual (origem)
10.0.0.0/8 10.0.0.0–10.255.255.255 16777216 Rede Privada Rede privada local
100.64.0.0/10 100.64.0.0–100.127.255.255 4194304 Rede Privada CGNAT
127.0.0.0/8 127.0.0.0–127.255.255.255 16777216 Host Loopback
169.254.0.0/16 169.254.0.0–169.254.255.255 65536 Subnet Endereço de enlace local
172.16.0.0/12 172.16.0.0–172.31.255.255 1048576 Rede Privada Rede privada local
192.0.0.0/24 192.0.0.0–192.0.0.255 256 Rede Privada Protocolo assinado pela IETF
192.0.2.0/24 192.0.2.0–192.0.2.255 256 Documentação TEST-NET-1 (Documentação)
192.88.99.0/24 192.88.99.0–192.88.99.255 256 Internet IPv4 para IPv6 (Não utilizado)
192.168.0.0/16 192.168.0.0–192.168.255.255 65536 Rede Privada Rede privada local
198.18.0.0/15 198.18.0.0–198.19.255.255 131072 Rede Privada Intranet Teste de Benchmark - Rede Privada
198.51.100.0/24 198.51.100.0–198.51.100.255 256 Documentação TEST-NET-2 (Documentação)
203.0.113.0/24 203.0.113.0–203.0.113.255 256 Documentação TEST-NET-3 (Documentação)
224.0.0.0/4 224.0.0.0–239.255.255.255 268435456 Internet Multicast - Internet
240.0.0.0/4 240.0.0.0–255.255.255.254 268435455 Internet Reservado para uso futuro - Internet
255.255.255.255/32 255.255.255.255 1 Subnet Limited Broadcast - Sub0-rede
32
IPv4 - Endereços Reservados
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Network Address Translation (NAT)
• Escassez de endereços IP na Internet para os hosts
– Um único IP externo serve os dispositivos em uma rede interna
• Endereços da rede interna podem ser modificados
• Trocas no endereço externonão tem impacto na rede local
• Máquinas na rede interna não são visíveis externamente
33
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Network Address Translation (NAT)
• Tabela NAT contém a tradução dos endereços
• Conexões
– (IP origem, Porta de origem, IP destino, Porta destino)
• Datagramas de saída
– (IP de Origem, # Porta) -> (IP NAT, # Porta Tabela NAT)
• Datagramas de entrada
– (IP NAT, # Porta Tabela NAT) -> (IP de Origem, # Porta)
34
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Network Address Translation (NAT)
35
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Network Address Translation (NAT)
36
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Network Address Translation (NAT)
• Problemas do NAT
– Não permite conexão final diretamente
• Mapeamento de portas configurado manualmente
• Quebra o princípio de transporte fim-a-fim
– Roteadores deveriam processar apenas camada 3
• Porta pertencem a camada 4 do modelo OSI
– Escassez de endereços deveria ser solucionada com IPv6
37
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Carrier-grade NAT (CGN)
• Carrier-grade NAT (CGN)
– Também chamada de NAT444, CGNAT
– RFC 6598
• Faixa de endereço: 100.64.0.0/10
– 4.194.302 endereços
• Mesmo IP para diversos clientes
– Restrições causadas por outros usuários compartilhando o IP
– Banimento de um IP de um cliente afeta outros diversos clientes
• Impede o redirecionamento de portas pelo cliente
38
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Carrier-grade NAT (CGN)
39
Roteador 
Provedor
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Exercícios
• Exercício 1:
– Dado os seguintes IPs, determine a máscara de rede, endereço de rede, endereço 
de broadcast, endereço do primeiro host e endereço do último host. Diga se o 
endereço é público ou privado. (Notação decimal)
• 10.2.3.4/8
• 37.9.145.2/20
• 100.96.0.37/30
40
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Exercícios
• Exercício 2:
– A partir da rede NAT do Slide 35, mostre como o host 192.168.0.3 se conecta ao 
DNS do Google para realizar uma consulta de endereço DNS. Como será 
endereçada a resposta? Escolha a seu critério os números das portas.
41
End. Origem Porta Origem End. Destino Porta Destino
192.168.0.3
End. Origem Porta Origem End. Destino Porta Destino
End. Origem Porta Origem End. Destino Porta Destino
End. Origem Porta Origem End. Destino Porta Destino
Computador de origem
Resposta do
Computador de destino
Após NAT saída
Após NAT entrada
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Network Address Translation (NAT)
35
AULA 1: FUNDAMENTOS
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO
Exercícios
• Exercício 3:
– Dada a seguinte rede, quantos endereços IPs são endereçados pelo Roteador A 
mas não são utilizados?
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