6. Redes de computadores, protocolos TCP/IP e interoperabilidade

Conceitos de redes, modelos OSI e TCP/IP, endereçamento IPv4 e IPv6, protocolos, diagnóstico e interoperabilidade de sistemas no setor público.

Redes, TCP/IP e interoperabilidade

Mapa de decisão

Alcance e acesso → enlace (trecho de comunicação direta) → endereço e rota → transporte → serviço → significado e autorização. Comunicação local, Internet, Web e permissão são coisas diferentes: uma LAN pode funcionar sem Internet; uma WAN pode ser privada; intranet restringe acesso e extranet permite acesso externo autorizado a parte dela.

AlcancePANLANMANWAN
Área típicapessoalprédio/campuscidaderegiões/países

Do sinal ao destino

FunçãoDecide com base emUnidade / camada OSI típica
hubrepete sinais, sem escolher destinatáriobits / 1
switchaprende porta e encaminha por endereço MACquadro / 2
roteadorescolhe próximo salto pela rota e endereço IPpacote / 3
ponto de acessoliga dispositivos Wi-Fi à rede local, usualmente como ponteenlace / 2
firewallpermite ou bloqueia tráfego conforme políticadepende da implementação

O mesmo aparelho pode reunir funções distintas. Topologia estrela liga dispositivos a um centro; barramento, a um cabo principal; anel, a um circuito; malha, a múltiplas interligações. A topologia física pode diferir da circulação lógica. Ethernet clássica, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet indicam 10, 100 e 1.000 megabits por segundo nominais, sem garantir taxa útil.

Modelo OSI (7 camadas)Modelo TCP/IP (4 camadas)Papel
Aplicação, Apresentação, SessãoAplicaçãoserviços, representação e diálogo
TransporteTransporteprocessos, portas, entrega
RedeInternetendereço e rota
Enlace, FísicaAcesso à redequadros e sinais no trecho

Encapsulamento: dados → segmento TCP ou datagrama UDP → pacote IP → quadro → bits. Um MAC identifica interface no enlace; IP identifica destino lógico; porta identifica serviço/processo no protocolo de transporte. Um socket é o ponto de comunicação formado por endereço IP e porta no contexto desse transporte.

Endereçar, dividir, encaminhar

IPv4 tem 32 bits, quatro octetos de 0 a 255. O prefixo /p indica os bits de rede; numa sub-rede convencional há 2^(32-p) endereços e 2^(32-p)-2 hosts usuais, descontando rede e broadcast (endereço de envio coletivo da sub-rede). Para 1.000 hosts, dez bits de host dão 1.022 utilizáveis: /22, máscara 255.255.252.0. Exceções: /31 usa ambos endereços em enlace ponto a ponto; /32 identifica um endereço.

PrefixoMáscaraBloco / hosts usuais
/24255.255.255.0256 / 254
/26255.255.255.19264 / 62
/27255.255.255.22432 / 30
/29255.255.255.2488 / 6

Cálculo de bloco: alinhe o endereço a um múltiplo do tamanho do bloco no octeto variável; primeiro é rede, último é broadcast, intermediários são hosts. Em 192.168.10.64/26, rede .64, hosts .65–.126, broadcast .127. O gateway (roteador usado para sair da rede) deve ser endereço alcançável de host, jamais broadcast. Classe histórica não substitui o prefixo informado.

Faixa IPv4Uso
10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16privado; nem todo 172.x.x.x é privado
127.0.0.0/8loopback: próprio dispositivo
169.254.0.0/16link-local: apenas enlace; no Windows, APIPA sugere falha de configuração automática
0.0.0.0não especificado; rota padrão 0.0.0.0/0 é outro uso

No mesmo prefixo, o quadro vai ao destino local; fora dele, ao MAC do próximo roteador (gateway), enquanto o pacote conserva o IP remoto, ressalvada tradução. ARP descobre IPv4 → MAC no enlace, sem consultar o servidor distante. Entre rotas compatíveis prevalece o prefixo mais específico; rota estática é configurada, dinâmica pode ser aprendida/atualizada por protocolo. NAT traduz endereço; NAPT/PAT traduz também portas para distinguir comunicações. Nenhum deles substitui filtragem, configuração automática ou criptografia.

Configuração, nomes e versão 6

PerguntaMecanismo
Como obter endereço, máscara, gateway e servidores?DHCP; negociação inicial DHCPv4 DORA; concessão tem prazo. Reserva associa cliente a endereço estável sob administração do servidor; exclusão retira endereços da distribuição automática.
Que dados pertencem a um nome?DNS: A → IPv4, AAAA → IPv6, CNAME → apelido do nome canônico, MX → correio, NS → servidor autoritativo, PTR → nome em consulta reversa. Usa UDP ou TCP 53 convencionalmente.
Qual vizinho recebe o quadro?ARP no IPv4; descoberta de vizinhos no IPv6.

IPv6 tem 128 bits, oito grupos hexadecimais de 16 bits. Omita zeros à esquerda de cada grupo; :: comprime uma sequência de grupos inteiramente nulos uma única vez. Validade de escrita difere da forma canônica: esta usa minúsculas, comprime a maior sequência (a primeira em empate) e não comprime um grupo zero isolado. ::1 é loopback; :: é não especificado; fe80::/10 é link-local. Não usa broadcast nem ARP; o NDP, apoiado em ICMPv6, descobre vizinhos e roteadores. SLAAC usa anúncios de roteador; DHCPv6 pode coexistir e não fornece o roteador padrão nem reproduz DORA.

Transporte, serviços e portas

ProtocoloLembrete de decisão
TCPconexão SYN → SYN-ACK → ACK; confirmações, sequência e retransmissão oferecem fluxo ordenado, sujeito a falha definitiva; controle de fluxo e congestionamento são diferentes
UDPdatagramas sem garantia própria de entrega, ordem ou retransmissão; aplicações podem acrescentar confiabilidade
ICMPcontrole/diagnóstico; ping não testa porta TCP/UDP
HTTP/HTTPSpedido/resposta; HTTPS protege canal com TLS, não garante conteúdo honesto ou autorização correta; HTTP/3 usa QUIC sobre UDP
SMTP / IMAP / POP3envio e transferência / acesso sincronizado no servidor / obtenção, com permanência de cópia conforme configuração
FTP / FTPS / SFTPcontrole e dados separados / FTP protegido por TLS / protocolo distinto sobre SSH

Portas de referência: DNS 53; DHCPv4 67 servidor/68 cliente, UDP; HTTP 80; HTTPS 443; SMTP 25 entre servidores e 587 para submissão; IMAP 143/993 protegido; POP3 110/995 protegido; FTP 21 controle (dados no ativo clássico a partir de 20; passivo negociado); SSH/SFTP 22. Uma porta convencional não prova serviço ativo.

Em HTTP, GET obtém, HEAD retorna metadados sem corpo, POST submete para processamento, PUT cria/substitui recurso-alvo, DELETE solicita remoção. Métodos seguros como GET/HEAD não solicitam mudança de estado como finalidade; “seguro” aqui não significa criptografado. Códigos úteis: 200 sucesso, 201 criado, 204 sem corpo, 301/302 redirecionamento, 304 cópia temporária em cache validada, 400 pedido inválido, 401 credencial exigida, 403 recusado, 404 ausente, 405 método não permitido, 500 erro interno, 502/504 resposta inválida/tempo excedido no intermediário, 503 indisponível.

Diagnóstico: indício não é conclusão

Se…Confira…
169.254.x.x sem gatewayconcessão DHCP / APIPA
endereço funciona, nome nãoDNS com nslookup; ipconfig /flushdns limpa apenas cache local
rede local funciona, remoto nãomáscara, gateway e rota com ipconfig /all, netstat -r
ping responde, aplicação nãoprocesso/porta e firewall com netstat -ano; ping usa ICMP
tracert mostra *salto não respondeu à sondagem; não prova que parou de encaminhar

arp -a mostra associações IPv4–MAC. ipconfig /release libera concessão DHCPv4 e pode cortar a conexão; /renew solicita renovação. Silêncio em ping pode decorrer de bloqueio a eco.

Interoperabilidade pública

DimensãoPergunta
técnicasistemas conectam e processam formatos/protocolos?
semânticacódigos e unidades significam a mesma coisa?
organizacionalprocessos, responsáveis e acordos se alinham?

Uma API é contrato de operações; REST é estilo arquitetural de interação com recursos; HTTP transporta pedidos; JSON/XML representam dados; OpenAPI descreve interface HTTP. Um formato comum não iguala significados, e HTTP com JSON não implica REST.

e-PING organiza padrões no Executivo federal; sua referência de 2018 apresenta três dimensões acima. Integrantes do SISP observam a adoção nas aquisições/atualizações; demais Poderes e entes podem adotá-la, sem obrigação automática. Análise jurídica é indispensável, mas não é uma quarta dimensão oficial daquela versão. A Lei nº 14.129/2021 tem âmbito federativo condicionado à adoção por ato próprio para demais entes; finalidade, competência, sigilo e proteção de dados limitam o compartilhamento mesmo quando a integração técnica funciona.