O mínimo que você precisa pra mexer com redes

Foi-se o tempo em que operar redes era uma função específica de profissionais de TI.
Hoje em dia a maioria dos usuários de internet possui uma pequena rede em casa. Então a instrução básica em redes deveria ser do conhecimento de todos.

Mas toda vez que você procura alguma coisa sobre isso vem toda uma conversa de números binários e uns cálculos que pra maioria não faz nenhum sentido.
Não me entendam mal, quem tem curiosidade ou deseja se aprofundar no assunto deve estudar essa parte, deve entender completamente o assunto.
Mas na prática, no dia-a-dia, acaba sendo indiferente, desde que você entenda os limites do endereçamento.

Aliás, pra grande parte das operações em redes e servidores o conhecimento aprofundado se torna indiferente. Se não fosse verdade o mercado de TI seria ainda mais carente de profissionais. O conhecimento só faz diferença mesmo quando as coisas dão errado, quando é preciso analisar e resolver um problema .

Assim como no post sobre DNS, vou tentar manter o mínimo de tecnicidade neste post, permitindo a compreensão para o máximo de pessoas possível.
A ideia é dar uma visão geral básica antes de eu começar a criar tutoriais e textos mais técnicos. Acredite, saber o mínimo antes de começar a estudar um determinado assunto pode ser uma verdadeira alavanca no entendimento e aprendizado.

No post sobre o funcionamento da internet eu já havia adiantado que o IP é o identificador de computadores e equipamentos conectados a internet, é o endereço desses equipamentos, e por isso deve ser único, ou seja, não pode se repetir. Mas vamos dar um passo antes do IP e entender o que é uma rede.

O que é uma rede?

Podemos, de forma simplificada, dizer que uma rede é um conjunto de equipamentos conectados de forma que consigam “se falar”.
Por “falar” quero dizer que os equipamentos serão capazes de trocar informação entre si. Essa troca de informação acontece através do envio de pacotes da origem para o destino.
Esses pacotes possuem as informações necessárias para fazer, por exemplo, a transferência de arquivos entre duas máquinas.

Claro que transferência de arquivos é só uma das atividades que podemos fazer em rede. Através da rede podemos imprimir em uma impressora que não está diretamente conectada em nosso dispositivo, podemos executar programas, interagir com jogos e por aí vai.

O Endereço IP

O IP é como o número de um documento, ele segue um padrão determinado e, como um número, possui um conjunto limitado de combinações.
Desde os primórdios da internet trabalhamos com o IP em sua versão 4. Existe, atualmente, um segundo “tipo” de IP que é a versão 6, falaremos dele em outro post.

Na versão 4 utilizamos um conjunto de 4 números, cada conjunto é chamado de octeto.
O formato é algo como X.Y.W.Z o ponto é o carácter que separa os octetos. Os valores de X,Y,W e Z podem variar entre 0 e 255, ou seja, temos um “número” que varia entre 0.0.0.0 a 255.255.255.255. Um endereço IP vai ser uma combinação dessas possibilidades.

Até aqui nada demais, mas não podia ser tão fácil assim, não é?

Existe uma separação entre como podemos usar os endereços. Alguns são reservados para um tipo específico de serviço, alguns reservados para redes locais (ou redes privadas) e uma outra parte reservada para uso geral na internet.

Vamos começar com as redes privadas, que vão interessar mais neste momento.
Rede privada é qualquer rede que não está publicamente disponível na internet. Ou seja a partir da internet eu não tenho como acessar diretamente essa rede.
É o caso das redes residenciais e corporativas. O seu computador/celular pode acessar a internet (explicaremos mais a frente) mas a internet não acessa o seu computador diretamente a partir do IP que está configurado nele.
Existem 3 conjuntos exclusivos para redes privadas, são eles:

• 10.0.0.0 até 10.255.255.255
• 172.16.0.0 até 172.31.255.255
• 192.168.0.0 até 192.168.255.255

Nenhum endereço IP fora desses conjuntos deveriam ser utilizados para fazer uma rede privada, se estiver usando está ERRADO!

Limitando o tamanho da rede

Existe ainda mais um detalhe na especificação do IP que é a máscara de subrede.
Em poucas palavras a máscara define o tamanho da rede, ou seja, determina qual o intervalo numérico entre o primeiro e o ultimo IP disponível na rede.

Em redes privadas de tamanho pequeno e médio a máscara mais comum é 255.255.255.0 ou 24 bits.
Na prática isso quer dizer que só o último octeto do IP pode ser alterado.
Se o IP é X.Y.W.Z teremos X, Y e W sempre iguais para qualquer IP desta rede e Z podendo variar entre 0 e 255 e, neste caso, só podemos utilizar IPs entre 1 e 254.
No IPv4 o primeiro e o ultimo IP da máscara calculada tem uso reservado, no caso da máscara de 24 bits o primeiro é o 0 e o último é o 255.
Para expressar IP e máscara juntos usaremos uma / para separar, ou seja 192.168.0.0/255.255.255.0 ou 192.168.0.0/24. É assim que calculamos o CIDR, como eh chamado o conjunto rede e mascara de subrede.

Existem outras máscaras que podem limitar de formas diferentes o range de IPs, mas se eu não sei exatamente como calcular isso (por que não quero me aprofundar no assunto) como vou saber o que fazer?
A resposta é simples, Netmask Calculator. Existem dúzias por aí na internet, e no linux você pode usar o comando ipcalc (se você está usando uma distribuição baseada no debian pode instalar com apt-get install ipcalc).

Vamos tomar como exemplo o site https://www.subnet-calculator.com/cidr.php. Se você precisa configurar um equipamento com o primeiro IP do CIDR 192.168.36.16/29, basta preencher na calculadora e terá como resultado:

Como sabemos que no IPv4 o primeiro e ultimo IP do CIDR são reservados, logo o primeiro IP disponível será 192.168.36.17 e também obteremos a informação de que 29 bits pode ser escrito como 255.255.255.248.
Da mesma forma se você sabe que o equipamento possui o IP 10.10.45.38 com máscara 255.255.255.192 e você quer saber o CIDR a que pertence teremos:

Ou seja, 255.255.255.192 é uma máscara de 26 bits e o CIDR deste IP é 10.10.45.0/26, sabemos ainda que os IPs utilizáveis vão de 1 a 62.

Vamos ainda avaliar um exemplo de uma máscara menor que 24 bits, por exemplo 20 bits. Se você tem o CIDR 172.16.0.0/20, qual será o range de IPs disponíveis?

Descobrimos que /20 é 255.255.240.0 e que podemos utilizar 4094 IPs nesta máscara. Note que agora podemos alterar o valor do terceiro e do quarto octetos, sendo que o terceiro pode variar entre 0 e 15 e o quarto entre 0 e 255.

Acho que deu pra entender como a máscara de subrede determina o intervalo de IPs disponíveis em uma rede.

Pra completar o assunto da máscara de subrede é importante falar que equipamentos conectados em uma rede com IPs dentro de um mesmo CIDR não precisam de nenhuma configuração adicional para se comunicarem. Isso acontece por que toda vez que um dispositivo precisa falar com outro na mesma rede ele simplesmente “grita” pra rede inteira perguntando quem é o IP desejado.

E a internet?

Se você compreendeu até aqui e está ligando os pontos com os posts anteriores pode estar se perguntando, mas e a internet? Como meu computador que tem um IP privado (que não pode ser acessado a partir da internet) consegue se comunicar com ela? Como o computador sabe como direcionar as requisições para o destino correto?

Os IPs publicos da internet seguem as mesmas regras de CIDR que apresentamos até agora, só muda os endereços disponíveis para isso, que não estarão na mesma faixa dos IPs privadores.

Nós já sabemos que dentro do mesmo CIDR os dispositivos conseguem se comunicar diretamente, mas se estamos falando em IPs de CIDRs diferentes precisamos de um equipamento específico capaz de fazer o roteamento entre essas redes.

Então quando você contrata uma conexão de internet de um provedor ele instala na sua casa um modem. Este modem além de estabelecer a conexão com a internet também faz o papel de roteador. Um roteador wifi, também é capaz de fazer esse roteamento.

Aqui vem o “pulo do gato”. O roteador pode dotado de uma funcionalidade chamada NAT, do inglês network address translation, ou tradução de endereço de rede.
Como você é uma pessoa esperta já pode ter concluído que o acesso a internet a partir da rede privada acontece com o roteador fazendo um “mapeamento”, ou o caso uma tradução, do seu endereço privado para o endereço público que o provedor te forneceu. E é assim que uma rede privada consegue acessar a internet.

Através do NAT o roteador registra as solicitações, traduz o endereço de origem para o IP público e quando chega a resposta ele encaminha para o equipamento que a originou.

E agora? Pra onde seguir?

Se ficou tudo claro como eu queria que ficasse você pode começar procurando qual o endereço IP do seu roteador wifi, ou do seu computador ou celular, e começar a ir mapeamento como funciona a rede da sua casa. Minha intenção aqui era explicar o básico do básico para um entendimento mínimo.

Nos próximos posts vamos falar um pouco mais sobre tudo isso, e vamos começar ver na prática essas configurações dentro do meu cluster.
Uma das ideias do post é reconstruir passo a passo o cluster e mostrar tudo que configurei, explicando o objetivo de cada configuração e quem sabe algumas vídeo-aulas apresentando esses conceitos e configurações diretamente nos sistemas operacionais linux e windows. Pretendo ainda explicar o funcionamento básico da virtualização e dos conteiners e mostrar na prática como tudo isso pode ser utilizado.

Se ficou alguma dúvida deixa um comentário que me ajudará a melhorar o texto e responderei com o maior prazer!

Meu muito obrigado a quem teve a paciência de chegar até aqui, nos vemos na próxima!