Redes na prática: IP, DNS e portas

1. A ideia geral

Uma rede é um conjunto de dispositivos que trocam dados. A internet é uma rede de redes: a da sua casa se liga à do seu provedor, que se liga a outras, até chegar ao servidor do site que você quer abrir.

Para uma mensagem chegar ao destino, três perguntas precisam de resposta:

• Qual é o endereço da máquina? É o endereço IP.
• Como descubro o endereço a partir de um nome, como wikipedia.org? É o DNS.
• Com qual programa daquela máquina eu quero falar? É a porta.

Os dados viajam em pedaços chamados pacotes. Cada pacote leva o endereço de origem e o de destino, e os roteadores pelo caminho decidem para onde mandá-lo, como numa rede de correios.

2. Endereço IP: privado e público

Um endereço IPv4 tem quatro números de 0 a 255 separados por pontos, como 192.168.0.15. Descubra o seu:

2: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> ...
    inet 192.168.0.15/24 brd 192.168.0.255 scope global dynamic wlan0

Esse é o seu IP privado, que só vale dentro da sua rede. Três faixas são reservadas para redes privadas, e você vai vê-las o tempo todo:

• 10.0.0.0 a 10.255.255.255
• 172.16.0.0 a 172.31.255.255
• 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Na nuvem, as máquinas também recebem IPs dessas faixas dentro da rede privada do projeto. Já o IP público é o endereço com que a sua rede aparece na internet. Para ver o seu:

curl https://ifconfig.me

No PowerShell do Windows, digite curl.exe em vez de curl, porque curl sozinho chama outro comando.

O /24 depois do IP é a máscara, escrita no formato CIDR. Ele diz quantos bits (os zeros e uns que formam o endereço) identificam a rede. Num /24, os três primeiros números são a rede (192.168.0) e o último identifica cada aparelho, o que dá até 254 aparelhos. Você vai encontrar essa notação ao criar redes na nuvem.

O endereço 127.0.0.1, também chamado de localhost, é sempre a própria máquina. É o que você usa para testar um site rodando no seu computador.

3. Roteador, DHCP e NAT

O roteador da sua casa faz três trabalhos ao mesmo tempo:

• DHCP: quando um aparelho entra na rede, o roteador entrega a ele um IP privado, a máscara, o endereço do próprio roteador (o gateway, a saída para a internet) e os servidores de DNS. É por isso que você não configura nada à mão.
• Roteamento: tudo que não é da rede local vai para o gateway, que manda para o provedor.
• NAT: todos os aparelhos da casa saem para a internet com o mesmo IP público. O roteador anota quem pediu o quê e devolve cada resposta para o aparelho certo.

Para ver o gateway: no Linux, ip route (linha que começa com default via); no Windows, ipconfig (linha Gateway Padrão); no Mac, netstat -rn | grep default.

4. IPv4 e IPv6

O IPv4 permite cerca de 4,3 bilhões de endereços, e eles se esgotaram. O NAT foi um dos jeitos de contornar o problema. A solução definitiva é o IPv6, com endereços bem mais longos, escritos em hexadecimal (com os algarismos de 0 a 9 e as letras de a a f) e separados por dois-pontos, como 2001:db8::1.

Hoje as duas versões convivem, e muitos provedores já entregam os dois tipos de endereço. Rode ip address no Linux, ifconfig no Mac ou ipconfig no Windows e procure um endereço com dois-pontos.

5. Testar se uma máquina responde

O ping manda pequenos pacotes para uma máquina e mede quanto tempo a resposta leva. No Linux e no Mac, ele não para sozinho: o -c 4 manda só 4 pacotes. No Windows, ele já para depois de 4: digite só ping wikipedia.org, sem o -c 4.

ping -c 4 wikipedia.org

64 bytes from text-lb.eqiad.wikimedia.org (208.80.154.224): icmp_seq=1 ttl=56 time=18.2 ms
...
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss

• time: o tempo de ida e volta, em milissegundos. Quanto menor, melhor.
• packet loss: quantos pacotes se perderam. Acima de 0% de forma constante indica problema na rede.

Um ping sem resposta nem sempre quer dizer que a máquina está fora do ar: muitos servidores bloqueiam ping por segurança. Para ver o caminho que os pacotes fazem, use traceroute wikipedia.org no Linux e no Mac ou tracert wikipedia.org no Windows. Cada linha é um roteador pelo caminho. Em algumas distribuições Linux, como o Ubuntu, é preciso instalar antes o pacote traceroute.

6. DNS: os nomes da internet

Ninguém decora IPs. O DNS é o sistema que traduz nomes em endereços. Quando você digita um endereço no navegador, o computador pergunta a um servidor de DNS (normalmente o do provedor ou um público, como o 1.1.1.1 da Cloudflare e o 8.8.8.8 do Google), que descobre a resposta e a guarda por um tempo em cache (uma memória temporária, para não precisar perguntar de novo).

nslookup wikipedia.org

O nslookup funciona no Linux, no Mac e no Windows. No Linux e no Mac existe também o dig, que mostra mais detalhes:

dig +short wikipedia.org

Os tipos de registro mais comuns

dig +short MX gmail.com

Cada registro tem um TTL, o tempo em segundos que ele pode ficar em cache. É por isso que, quando alguém muda o DNS de um site, a mudança pode levar de minutos a horas para chegar a todo mundo.

7. Portas e protocolos

Uma máquina pode rodar vários serviços ao mesmo tempo: um site, um banco de dados, um acesso remoto. A porta, um número de 0 a 65535, diz com qual deles você quer falar. Se o IP é o endereço do prédio, a porta é o número do apartamento.

Os dados viajam principalmente por dois protocolos de transporte. O TCP confirma a entrega e reenvia o que se perdeu; é usado em sites, e-mail e SSH. O UDP manda sem confirmar e é mais rápido; é usado em chamadas de vídeo, jogos e na maioria das consultas de DNS. O HTTP/3, versão mais nova do protocolo da web, roda sobre o QUIC, que usa UDP.

Para ver quais portas estão esperando conexões no seu Linux:

ss -tuln

No Mac e no Windows, o equivalente é netstat -an. Um firewall é o que decide quais portas aceitam conexões de fora. Na nuvem, ele aparece como regras de firewall ou grupos de segurança, e um serviço que "não responde" muitas vezes é só uma porta bloqueada.

8. Investigar "a internet caiu"

Quando algo não carrega, teste de dentro para fora. Cada passo elimina uma possibilidade:

1. Tenho IP? Rode ip -4 address ou ipconfig. Se o endereço começar com 169.254, o computador não conseguiu IP do DHCP: o problema está no Wi-Fi, no cabo ou no roteador.
2. Chego no roteador? Faça ping no IP do gateway.
3. Chego na internet? Faça ping -c 4 1.1.1.1 (no Windows, ping 1.1.1.1). Se funcionar, a conexão está de pé.
4. O DNS funciona? Rode nslookup wikipedia.org. Se o ping por IP funciona e o nome não resolve, o problema é DNS.
5. O serviço responde? Rode curl -I https://wikipedia.org (no PowerShell, curl.exe). Se tudo acima funciona e só um site falha, o problema provavelmente é no site, não em você.

Esse raciocínio, de testar camada por camada, é o mesmo que times de infraestrutura e SRE (engenharia de confiabilidade) usam para investigar incidentes em produção, o sistema real que os clientes usam.

9. Missão final

nslookup wikipedia.org 1.1.1.1

nslookup wikipedia.org 8.8.8.8

nslookup -type=MX gmail.com