Redes IP

Redes IP reúne os principais conceitos, protocolos, endereçamento, serviços e mecanismos utilizados na comunicação de dados sobre redes IP. Esta seção foi criada para ajudar desde quem está começando em redes até profissionais de Telecom que precisam compreender ou diagnosticar uma comunicação IP.

01 – IP

Internet Protocol
Sigla: IP
Categoria: Redes IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
O Internet Protocol (IP) é o protocolo responsável pelo endereçamento e encaminhamento de pacotes entre redes.
Ele permite que dispositivos sejam identificados por endereços IP e que os pacotes encontrem um caminho até seu destino.
O IP não garante, por si só, que o pacote chegará ao destino. Ele fornece um serviço de entrega de datagramas sem garantia de confiabilidade ou de entrega ordenada. 
Na prática
Quando um técnico vê:

10.19.68.133

está olhando para um endereço IP.

Uma comunicação pode seguir:

Equipamento
A 10.19.68.100
↓
Switch
↓
Router
↓
Router
↓
Equipamento
B 10.19.68.133
Exemplo
Uma plataforma SIP pode possuir:

SBC 10.19.68.100
TAS 10.19.68.133
AS 10.19.68.137

O SIP utiliza a infraestrutura IP para transportar sua sinalização, enquanto a mídia pode utilizar RTP.

02 – IPv4

Internet Protocol Version 4
Sigla: IPv4
Categoria: Redes IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
IPv4 é a quarta versão do Internet Protocol e utiliza endereços de 32 bits.

Um endereço IPv4 normalmente é apresentado em quatro números separados por pontos:

192.168.1.10
Na prática
Um endereço IPv4 possui:

192 . 168 . 1 . 10

Cada bloco representa 8 bits.

Total:

32 bits
Exemplo
IP: 10.19.68.133
Máscara: 255.255.255.0
Gateway: 10.19.68.1

Por que isso importa para Telecom?

Plataformas SIP, SBCs, TAS, AS, servidores, roteadores e diversos equipamentos de Telecom utilizam IPv4.

Em troubleshooting, frequentemente precisamos verificar:

endereço IP;
máscara;
gateway;
rota;
conectividade;
portas;
NAT.

03 – IPv6

Internet Protocol Version 6
Sigla: IPv6
Categoria: Redes IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
IPv6 é a versão mais recente do Internet Protocol projetada para substituir o IPv4.
Enquanto o IPv4 utiliza endereços de 32 bits, o IPv6 utiliza 128 bits. 

Exemplo:

2001:db8:1234:5678::1
Na prática
IPv6 permite um espaço de endereçamento extremamente maior e possui mecanismos próprios de autoconfiguração e descoberta de vizinhos.
Exemplo
IPv4 192.168.1.10
IPv6 2001:db8::10

Tipos importantes:

Unicast
Anycast
Multicast

A arquitetura de endereçamento IPv6 é definida no RFC 4291. 

04 – TCP

Transmission Control Protocol
Sigla: TCP
Categoria: Redes IP / Transporte
Nível: 🟢 Básico
O que é?
TCP é um protocolo de transporte orientado à conexão.
Ele fornece mecanismos para entrega confiável e ordenada dos dados entre aplicações. A especificação consolidada atual está no RFC 9293. 
Na prática
Antes de trocar dados, normalmente ocorre o estabelecimento da conexão:

Cliente Servidor
SYN ────────────────>
<──────── SYN/ACK
ACK ────────────────>
CONEXÃO ESTABELECIDA
Exemplo
Uma aplicação pode utilizar:

TCP
↓
porta 5060
↓
SIP

ou:

TCP
↓
porta 5061
↓
SIP/TLS

Quando investigar TCP?

conexão não estabelece;
porta inacessível;
retransmissões;
RST;
timeout;
firewall;
perda de pacotes.

05 – UDP

User Datagram Protocol
Sigla: UDP
Categoria: Redes IP / Transporte
Nível: 🟢 Básico
O que é?
UDP é um protocolo de transporte simples, baseado em datagramas e sem o estabelecimento de uma conexão como ocorre com TCP. 
Na prática
UDP é muito utilizado quando a aplicação prioriza baixa sobrecarga e transmissão rápida.
Em Telecom isso é extremamente importante.
Exemplo
SIP
↓
UDP 5060

E:

RTP
↓
UDP

Atenção!!!

UDP não significa automaticamente “sem controle”.
A própria aplicação pode implementar mecanismos próprios de controle, retransmissão ou ordenação.

06 – ICMP

Internet Control Message Protocol
Sigla: ICMP
Categoria: Redes IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
ICMP é utilizado para mensagens de controle e diagnóstico relacionadas ao funcionamento da rede IP.
Na prática
É o protocolo associado a ferramentas como:

ping traceroute
Exemplo
PC
│
│ ICMP Echo Request
↓
Servidor
│
│ ICMP Echo Reply ↓ PC

Troubleshooting

Se:

ping 10.19.68.133

retorna:

Request timed out

isso não significa automaticamente que o equipamento está desligado.
O ICMP pode estar sendo bloqueado por firewall ou filtrado na rede.

07 – ICMPv6

Sigla: ICMPv6
Categoria: IPv6
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É a versão do ICMP utilizada pelo IPv6.
Além das funções tradicionais de controle e diagnóstico, ICMPv6 possui papel importante em mecanismos do IPv6, incluindo Neighbor Discovery.
Na prática
É muito mais importante para IPv6 do que simplesmente pensar nele como “o ping do IPv6”.

08 – ARP

Address Resolution Protocol
Sigla: ARP
Categoria: IPv4 / Ethernet
Nível: 🟢 Básico
O que é?
ARP permite descobrir qual endereço MAC está associado a determinado endereço IPv4 em uma rede local Ethernet. 
Na prática
Imagine:

IP: 192.168.1.20

O equipamento precisa descobrir:

Qual MAC corresponde a 192.168.1.20?

Ele envia uma solicitação ARP.
Fluxo simplificado

Quem possui 192.168.1.20?
↓
MAC AA:BB:CC:DD:EE:FF
↓
Agora posso enviar o frame.

Troubleshooting
Comandos úteis:

arp -a

ou equivalentes no equipamento de rede.

09 – NDP

Neighbor Discovery Protocol
Sigla: NDP
Categoria: IPv6
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
Neighbor Discovery é o conjunto de mecanismos utilizado pelo IPv6 para descoberta de vizinhos, descoberta de roteadores, resolução de endereços de camada de enlace e manutenção da alcançabilidade. 
Na prática
No IPv6, funções que no IPv4 frequentemente associamos ao ARP são realizadas através do Neighbor Discovery/ICMPv6.

Principais mensagens:

Neighbor Solicitation
Neighbor Advertisement
Router Solicitation
Router Advertisement
Redirect

10 – MAC Address

Media Access Control Address
Sigla: MAC
Categoria: Ethernet / Redes
Nível: 🟢 Básico
O que é?
É um identificador utilizado na camada de enlace para identificar uma interface de rede em tecnologias como Ethernet.
Exemplo
00:1A:2B:3C:4D:5E

IP x MAC

Uma maneira simples de entender:

IP
↓
Identificação lógica MAC
↓
Identificação na camada de enlace

11 – Porta

Sigla: —
Categoria: TCP / UDP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Uma porta identifica, dentro de uma comunicação TCP ou UDP, o serviço ou processo ao qual o tráfego está associado.
Exemplo
10.10.10.10:5060

Aqui:

10.10.10.10 = IP 5060 = porta

Telecom
Exemplo clássico:

SIP UDP/TCP 5060


SIP/TLS TCP 5061


RTP UDP portas definidas pela negociação da mídia

12 – Socket

Sigla: —
Categoria: TCP/IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
Um socket representa um endpoint de comunicação utilizado por uma aplicação.
Na prática
IP + Porta + Protocolo
Exemplo
10.19.68.133:5060/UDP

Por que isso é importante?

Quando você investiga uma aplicação Telecom, muitas vezes não basta saber:

“O IP responde?”

Você precisa saber:

“A porta e o protocolo utilizados pela aplicação estão acessíveis?”

13 – Subnet

Sub-rede
Sigla: —
Categoria: Endereçamento IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Uma subnet é uma divisão lógica de um espaço de endereçamento IP.

Exemplo:

192.168.1.0/24

Normalmente representa:

Rede: 192.168.1.0
Hosts: 192.168.1.x
Na prática
Subnets permitem organizar redes por:

localização;
função;
equipamento;
serviço;
segurança;
tráfego.

14 – Subnet Mask

Sigla: Máscara de sub-rede
Categoria: IPv4
Nível: 🟢 Básico
O que é?
A máscara determina qual parte do endereço IPv4 representa a rede e qual parte pode ser utilizada para identificar hosts.
Exemplo
IP: 192.168.1.10
Máscara: 255.255.255.0

Equivalente:

192.168.1.10/24

15 – CIDR

Classless Inter-Domain Routing
Sigla: CIDR
Categoria: Endereçamento / Roteamento
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
CIDR é uma forma de representar e organizar blocos de endereços IP utilizando um prefixo, como:

192.168.1.0/24

O /24 indica o tamanho do prefixo de rede.
O CIDR também está relacionado à agregação de rotas e à utilização mais eficiente do espaço de endereçamento. 
Exemplo
/24
/25
/26
/27
/28
/29
/30

16 – GATEWAY

Gateway / Default Gateway
Sigla: —
Categoria: Redes IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Gateway é um dispositivo ou função que permite comunicação entre redes ou domínios diferentes.
O default gateway é o próximo salto normalmente utilizado quando o destino não pertence à rede local.
Exemplo
PC 192.168.1.10
Gateway 192.168.1.1
Destino 8.8.8.8

O PC envia o tráfego para:

192.168.1.1

17 – Routing

Roteamento
Sigla: —
Categoria: Redes IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
É o processo de determinar por qual caminho um pacote deve ser encaminhado para alcançar determinada rede ou destino.
Na prática
Quando um técnico executa:

traceroute

ele está tentando visualizar elementos do caminho percorrido até determinado destino.
Exemplo
Rede A
↓
Router 1
↓
Router 2
↓
Router 3
↓
Rede B

18 – Routing Table

Tabela de roteamento
Sigla: —
Categoria: Routing
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É a estrutura que contém informações utilizadas por um equipamento para decidir para onde encaminhar pacotes.
Exemplo
Destino Next Hop
10.10.10.0/24 192.168.1.1
10.20.0.0/16 192.168.1.2
0.0.0.0/0 192.168.1.254

O que investigar?

Quando existe:

IP responde localmente

mas:

destino remoto não responde

a tabela de roteamento é um dos primeiros pontos a verificar.

19 – Next Hop

Sigla: —
Categoria: Routing
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É o próximo equipamento ou endereço para o qual um pacote deve ser encaminhado em determinada rota.
Exemplo
Destino: 10.20.30.0/24
Next Hop: 10.10.10.1

O roteador sabe:

“Para chegar à rede 10.20.30.0/24, envie para 10.10.10.1.”

20 – Private IP

Endereço IP privado
Sigla: —
Categoria: IPv4
Nível: 🟢 Básico
O que é?
São endereços reservados para uso em redes privadas e que não são utilizados diretamente como endereços públicos globais na Internet.

Os principais blocos definidos pela RFC 1918 são:

10.0.0.0/8
172.16.0.0/12
192.168.0.0/16

Exemplo

10.19.68.133

Você pode encontrar endereços privados em:

SBC;
TAS;
AS;
servidores;
equipamentos de gerenciamento;
redes internas;
interfaces de equipamentos.

21 – Public IP

Endereço IP público
Sigla: —
Categoria: IPv4 / IPv6
Nível: 🟢 Básico
O que é?
É um endereço utilizado em um contexto de endereçamento globalmente roteável, sujeito às políticas de alocação e roteamento da Internet.
Exemplo
Rede interna
↓
NAT
↓
IP público
↓
Internet

22 – NAT

Network Address Translation
Sigla: NAT
Categoria: Redes IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
NAT realiza tradução entre endereços IP.
Uma forma comum permite que endereços privados sejam traduzidos para endereços utilizados externamente.
O RFC 3022 descreve NAT tradicional e também o NAPT, que pode traduzir endereços juntamente com portas TCP/UDP.
Na prática
NAT é especialmente importante em VoIP porque pode interferir com:

SIP;
SDP;
RTP;
endereços privados;
portas de mídia;
sinalização.
Exemplo
Interno
192.168.1.10:50000
↓
NAT
↓
200.10.20.30:40001
↓
Internet

23 – NAPT/NAT

Network Address and Port Translation
Sigla: NAPT / PAT
Categoria: NAT
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É uma forma de tradução que considera tanto o endereço IP quanto as portas TCP/UDP.
Exemplo
192.168.1.10:5060
↓
203.0.113.10:40001

Outra sessão pode utilizar:

192.168.1.20:5060
↓
203.0.113.10:40002

Assim vários dispositivos podem compartilhar um endereço externo utilizando diferentes portas.

24 – MTU

Maximum Transmission Unit
Sigla: MTU
Categoria: Redes IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
MTU representa o tamanho máximo de uma unidade de dados que pode ser transportada por determinado enlace sem fragmentação nesse contexto específico.
Na prática
Por que interessa para Telecom?

MTU inadequada pode causar problemas em:

SIP;
RTP;
VPN;
túneis;
MPLS;
IPv6;
aplicações específicas.

Sintomas:

pacotes que não chegam;
:conexões parcialmente funcionais;
aplicações que funcionam com mensagens pequenas, mas falham com maiores;
problemas de PMTUD.
Exemplo
Ethernet:

MTU 1500 bytes

25 – Fragmentação

Sigla: —
Categoria: IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É o processo pelo qual um pacote IP pode ser dividido em unidades menores para atravessar um caminho que não suporta o tamanho original, conforme as regras aplicáveis à versão do IP e ao contexto.

Atenção!!!
IPv4 e IPv6 tratam fragmentação de maneira diferente.

26 – DNS

Domain Name System
Sigla: DNS
Categoria: Serviços IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
DNS é o sistema utilizado para associar nomes de domínio a informações como endereços IP e outros registros.
A arquitetura do DNS foi originalmente descrita nos RFCs 1034 e 1035 e evoluiu através de diversos documentos posteriores. 
Na prática
DNS pode ser utilizado em:

serviços SIP;
resolução de servidores;
infraestrutura;
aplicações;
descoberta de serviços.
Exemplo
Em vez de memorizar:

203.0.113.10

podemos utilizar:

servidor.exemplo.com

27 – FQDN

Fully Qualified Domain Name
Sigla: FQDN
Categoria: DNS
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É um nome de domínio que identifica uma posição completa dentro da hierarquia DNS.
Na prática
Pode aparecer em:

SIP
URI
DNS
SBC
Proxy
TAS
AS
Exemplo
sip01.exemplo.com

28 – DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol
Sigla: DHCP
Categoria: Serviços IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
DHCP permite que dispositivos obtenham parâmetros de configuração de rede automaticamente. O RFC 2131 descreve seu funcionamento e os parâmetros que podem ser fornecidos ao cliente. 
Exemplo
Um dispositivo entra na rede e recebe:

IP: 192.168.1.50
Máscara: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.1.1
DNS: 192.168.1.10

29 – Broadcast

Sigla: —
Categoria: IPv4 / Ethernet
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Broadcast é uma comunicação destinada a todos os dispositivos de determinado domínio de broadcast.

Exemplo IPv4:

192.168.1.255

em uma rede /24 tradicional.

Atenção!!!
IPv6 não utiliza broadcast da mesma forma que IPv4; utiliza mecanismos como multicast.

30 – Multicast

Sigla: —
Categoria: IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
Multicast permite enviar um fluxo de dados para um grupo de receptores interessados.

Em vez de enviar:

Servidor → Cliente 1
Servidor → Cliente 2
Servidor → Cliente 3
Servidor → Cliente 4

pode existir:

┌→ Cliente 1
Servidor ────┼→ Cliente 2
├→ Cliente 3
└→ Cliente 4

Telecom
É relevante em determinados serviços de distribuição, vídeo, sinalização e arquiteturas de rede.

31 – Unicast

Sigla: —
Categoria: IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Comunicação de:

1 → 1

Um remetente envia dados para um destinatário específico.
É o modelo predominante em grande parte das comunicações IP tradicionais.

32 – Anycast

Sigla: —
Categoria: IP
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
Anycast permite que o mesmo endereço seja associado a múltiplos pontos, com o roteamento direcionando o tráfego para uma instância apropriada conforme a arquitetura de roteamento.

Comparação

Unicast
1 → 1

Multicast
1 → muitos

Anycast 1 → uma instância entre várias possíveis

33 – Packet

Pacote IP
Sigla: —
Categoria: IP
Nível: 🟢 Básico
O que é?
É a unidade de dados transportada na camada IP.

Um pacote possui, entre outras informações:

Origem
Destino
TTL/Hop Limit
Protocolo
Dados
Exemplo
┌───────────────────────────────┐
│ IP Header │
├───────────────────────────────┤
│ TCP / UDP / ICMP │
├───────────────────────────────┤
│ Dados │
└───────────────────────────────┘

34 – Frame

Quadro
Sigla: —
Categoria: Ethernet
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Frame é a unidade de dados associada à camada de enlace, como Ethernet.

Uma simplificação útil:

Aplicação
↓
TCP/UDP
↓
IP Packet
↓
Ethernet Frame
↓
Bits

Isso é extremamente útil para entender capturas no Wireshark.

35 – Payload

Sigla: —
Categoria: Protocolos
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Payload é a parte de dados transportada dentro de determinada estrutura de protocolo.

Por exemplo:

Ethernet
└── IP
└── UDP
└── RTP
└── Payload de áudio

36 – TTL

Time To Live
Sigla: TTL
Categoria: IPv4
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
TTL limita quantos saltos um pacote IPv4 pode atravessar antes de ser descartado.
Na prática
Cada roteador normalmente reduz o TTL.

Exemplo:

TTL 64
↓
Router
↓
TTL 63
↓
Router
↓
TTL 62

Por que importa?

É fundamental para entender:

traceroute
loops de roteamento
pacotes descartados

37 – HOP

Sigla: —
Categoria: Routing
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Um hop representa uma etapa de encaminhamento entre dispositivos de camada 3.
Exemplo
PC
↓
Router 1 ← 1º hop
↓
Router 2 ← 2º hop
↓
Router 3 ← 3º hop
↓
Servidor

38 – LOP de Roteamento

Sigla: —
Categoria: Routing
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É uma situação na qual pacotes ficam sendo encaminhados repetidamente entre dispositivos sem alcançar o destino.
Exemplo
Router A
↓
Router B
↓
Router C
↓
Router A
↓
Router B
…

O TTL eventualmente chega a zero e o pacote é descartado.

39 – TRACEROUTE

Sigla: —
Categoria: Troubleshooting
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Ferramenta utilizada para investigar o caminho percorrido por pacotes até determinado destino.
Na prática
É útil para investigar:

rota;
latência;
hops;
possíveis pontos de falha;
caminhos inesperados.

Atenção!!!
Um hop que não responde a traceroute não significa necessariamente que o tráfego não esteja passando por ele.
Exemplo
traceroute 10.19.68.133

ou:

tracert 10.19.68.133

40 – Latência

Sigla: —
Categoria: Performance
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Latência é o tempo necessário para que uma informação percorra determinado caminho ou para que uma operação de comunicação produza uma resposta.

Telecom

É especialmente importante para:

voz;
vídeo;
aplicações interativas;
sinalização;
controle.

41 – RTT

Round Trip Time
Sigla: RTT
Categoria: Performance
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
É o tempo de ida e volta entre origem e destino.

Origem
↓
Destino
↓
Origem
Exemplo
RTT = 20 ms

significa aproximadamente 20 ms para o ciclo completo naquele teste.

42 – JITTER

Sigla: —
Categoria: Performance / Voz
Nível: 🔵 Intermediário
O que é?
Jitter representa variações no tempo de chegada dos pacotes.

Imagine:

Pacote 1 → 10 ms
Pacote 2 → 11 ms
Pacote 3 → 40 ms
Pacote 4 → 12 ms

Existe variação significativa.

Telecom

Jitter é especialmente importante para:

RTP;
voz;
vídeo;
aplicações em tempo real.

43 – Packet Loss

Perda de pacotes
Sigla: —
Categoria: Performance
Nível: 🟢 Básico
O que é?
Ocorre quando pacotes enviados não chegam ao destino.
Na prática
Pode causar:

áudio picotado;
perda de mídia;
retransmissões TCP;
degradação de aplicações.
Exemplo
100 pacotes enviados
98 recebidos
2 perdidos
Packet Loss = 2%

44 – ROUTE

Rota
Sigla: —
Categoria: Routing
Nível: 🟢 Básico
O que é?
É uma informação que indica como alcançar determinado destino.
Exemplo
10.20.0.0/16
via
10.10.10.1

45 – DEFAULT ROUTE

Rota padrão
Sigla: —
Categoria: Routing
Nível: 🟢 Básico
O que é?
a rota utilizada quando nenhuma rota mais específica corresponde ao destino.

Em IPv4:

0.0.0.0/0

Em IPv6:

::/0
Na prática
Pode ser entendida como:

“Se eu não souber especificamente para onde mandar, envie para este próximo gateway.”
Rolar para cima