Cisco CCNAv7 - Características do protocolo IP

Introdução

Até aqui, você viu como os bits viajam pelo meio (camada física) e como os quadros se movem dentro de uma rede local (camada de enlace). Mas como um dado sai do seu computador e chega a um servidor do outro lado do mundo, atravessando dezenas de redes diferentes? Essa é a missão da camada de rede, a camada 3 do modelo OSI, e o protocolo que a domina é o IP (Internet Protocol).

O que a camada de rede faz?

A camada de rede cuida da entrega de pacotes entre redes diferentes. Enquanto o MAC só vale dentro da rede local, o endereço IP permite alcançar dispositivos em qualquer rede.

Ela executa quatro funções principais:

Função	O que significa
Endereçamento	Atribui um endereço IP a cada dispositivo final, para que ele possa ser identificado
Encapsulamento	Recebe os dados da camada de transporte e acrescenta o cabeçalho IP, formando o pacote
Roteamento	Encaminha o pacote por redes intermediárias até o destino, escolhendo o melhor caminho
Desencapsulamento	No destino, remove o cabeçalho IP e entrega os dados à camada de transporte

flowchart LR
  A["Camada de transporte<br/>Segmento"] --> B["Camada de rede<br/>Pacote IP"] --> C["Camada de enlace<br/>Quadro"]

Quais protocolos existem na camada de rede?

Protocolo	Papel
IPv4	Versão ainda mais usada, com endereços de 32 bits
IPv6	Versão mais nova, com endereços de 128 bits
ICMP	Mensagens de controle e erros (usado pelo `ping`)
Protocolos de roteamento	Trocam informações entre roteadores (RIP, OSPF, EIGRP)

As três características do IP

O IP é um protocolo simples, de propósito. Ele tem três características que definem como a Internet funciona.

1. Sem conexão (connectionless)

O IP não estabelece uma conexão antes de enviar. Não há “alô” prévio com o destino: o pacote é montado e enviado diretamente.

Com conexão (exemplo: telefone)	Sem conexão (exemplo: carta)
Liga-se antes de falar	Coloca-se a carta no correio e pronto
O destino confirma que está pronto	O destino nem sabe que a carta está a caminho

Cada pacote é tratado de forma independente: dois pacotes da mesma conversa podem seguir caminhos diferentes.

2. Melhor esforço (best effort)

O IP tenta entregar o pacote, mas não garante a entrega.

O IP não garante	O que isso significa
Que o pacote chegue	Pode ser descartado (por exemplo, por congestionamento)
Que chegue sem erro	Não há correção de erros
Que chegue em ordem	Pacotes podem chegar trocados
Que o remetente seja avisado de uma perda	Não há confirmação

3. Independente do meio

O IP não se importa com o tipo de meio por onde o pacote viaja: Ethernet, Wi-Fi, fibra, enlace de satélite. A camada de enlace é quem se adapta a cada meio, como você viu no módulo anterior.

flowchart LR
  A["Pacote IP"] --> B["Quadro Ethernet"]
  A --> C["Quadro Wi-Fi"]
  A --> D["Quadro PPP"]

O mesmo pacote pode ser colocado em quadros diferentes ao longo do caminho.

Um limite importante: o MTU

Cada meio tem um tamanho máximo de dado que consegue carregar em um quadro. Esse limite é o MTU (Maximum Transmission Unit, unidade máxima de transmissão).

Tecnologia	MTU típico
Ethernet	1500 bytes
PPPoE (alguns provedores)	1492 bytes
Wi-Fi	2304 bytes (na prática, costuma-se usar 1500)

Se um pacote for maior que o MTU do próximo enlace, ele precisa ser dividido em partes menores (fragmentação, no IPv4) ou ser descartado, e o remetente é avisado para enviar pacotes menores. Você verá isso no post do pacote IPv4.

Mini laboratório: observando a camada de rede

Objetivo: ver o MTU, o endereço IP e a entrega “sem conexão” na prática.

Parte 1: veja o seu IP e o MTU

No Linux:

ip address show
ip link show

No Windows:

ipconfig
netsh interface ipv4 show subinterfaces

Anote:

Informação	Valor
Endereço IP da interface em uso	?
MTU da interface	?

Parte 2: teste o MTU com `ping`

O ping permite enviar um pacote de tamanho definido e proibir a fragmentação.

No Linux:

ping -c 2 -M do -s 1472 8.8.8.8
ping -c 2 -M do -s 1473 8.8.8.8

No Windows:

ping -n 2 -f -l 1472 8.8.8.8
ping -n 2 -f -l 1473 8.8.8.8

Observe a diferença: com 1472 bytes de dados, o pacote tem 1472 + 8 (ICMP) + 20 (IP) = 1500 bytes, que cabe em um MTU de 1500. Com 1473, passa de 1500 e o envio falha.

Parte 3: classifique

Indique a qual característica do IP se refere cada frase:

Frase	Característica
”O IP não avisa se um pacote foi perdido”	?
”Não é preciso ‘discar’ antes de enviar”	?
”O mesmo pacote pode viajar por Wi-Fi e por fibra”	?

Perguntas para fixar:

Quais são as quatro funções da camada de rede?
Se o IP não é confiável, quem garante a entrega correta dos dados?
O que acontece com um pacote maior que o MTU do enlace?

Ver respostas

Parte 2: com 1472 bytes de dados, o ping funciona (pacote de 1500 bytes). Com 1473, aparece uma mensagem de erro (no Windows, “Packet needs to be fragmented but DF set”; no Linux, algo como “message too long”): o pacote excede o MTU e a fragmentação foi proibida.

Parte 3: melhor esforço; sem conexão; independente do meio.

Endereçamento, encapsulamento, roteamento e desencapsulamento.
Os protocolos das camadas superiores, como o TCP (na transporte) ou a própria aplicação.
Precisa ser fragmentado (IPv4) ou descartado, com aviso ao remetente (via ICMP).

Resumo

A camada de rede (camada 3) entrega pacotes entre redes diferentes, usando endereços IP.
Suas funções: endereçamento, encapsulamento, roteamento e desencapsulamento.
O IP é sem conexão, de melhor esforço (não garante entrega, ordem nem ausência de erros) e independente do meio.
A confiabilidade é papel das camadas superiores (TCP).
O MTU (1500 bytes no Ethernet) limita o tamanho dos pacotes em cada enlace.