Endereçamento IPv4
Um endereço IPv4 é formado por 32 bits, organizados em 4 octetos decimais (ex.: 192.168.0.1). Por conta do esgotamento desse espaço de endereçamento, o IPv6 (128 bits) vem sendo adotado gradualmente.
Faixas especiais de IP (o que NÃO é roteável na internet pública)
Endereços fora dessas faixas (ex.: 8.8.8.8, 200.23.16.5) são IPs públicos, roteáveis livremente na internet.
DHCP
Quando um host entra em uma rede sem configuração prévia, ele envia uma mensagem em Broadcast solicitando parâmetros de rede. O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) é o serviço que responde a essa solicitação, atribuindo dinamicamente IP, máscara, gateway e DNS ao cliente, evitando configuração manual em cada máquina.
ARP (Address Resolution Protocol)
Antes de enviar um quadro dentro da rede local, um host só conhece o IP de destino. O ARP resolve esse problema enviando uma pergunta em broadcast ("quem tem este IP?") para descobrir o MAC correspondente, guardando o resultado em cache — é o elo entre a camada de Rede (endereço lógico) e a de Enlace (endereço físico).
NAT (Network Address Translation)
Técnica que permite que múltiplos hosts de uma rede privada compartilhem um único IP público ao acessar a internet — o roteador de borda "traduz" os endereços privados para o IP público na saída, e vice-versa na volta. Isso poupa o estoque limitado de IPv4.
TTL e ICMP
O campo TTL (Time to Live) de um pacote IP é decrementado a cada roteador (salto) percorrido. Quando chega a zero, o pacote é descartado e o roteador envia uma mensagem ICMP "Time Exceeded" de volta à origem — mecanismo que evita que um pacote fique circulando indefinidamente pela rede em caso de loop de roteamento.
ICMP na prática: ping e traceroute
Além de gerar mensagens de erro (como o "Time Exceeded" do TTL), o ICMP é o protocolo usado diretamente pelos comandos ping e traceroute/tracert: o ping envia mensagens Echo Request e aguarda o Echo Reply para medir conectividade e latência; o traceroute usa TTLs crescentes justamente para forçar respostas ICMP de cada roteador no caminho até o destino.
Sistemas Autônomos (AS) e roteamento de borda: BGP × OSPF
Um Sistema Autônomo (AS) é um conjunto de redes sob uma única administração — por exemplo, toda a malha de uma grande operadora nacional de telecomunicações. A comunicação de rotas entre Sistemas Autônomos distintos (ou seja, entre grandes redes/provedores, incluindo a própria Internet) é feita pelo BGP (Border Gateway Protocol), um protocolo de roteamento de borda (Exterior Gateway Protocol). O BGP também pode ser usado internamente (iBGP) em redes corporativas muito grandes.
Já o roteamento dentro de uma rede/AS costuma usar protocolos internos como o OSPF (Open Shortest Path First), do tipo estado de enlace (link-state), que calcula o caminho mais curto entre os roteadores usando o algoritmo de Dijkstra sobre um mapa completo da topologia da rede.