Redes de Computadores_TCP IP

Instrutora de Nível Superior ROSA B. CHAVES/ LICENCIADA EM INFORMÁTICA

CURSO TÉCNICO EM INFORMÁTICAFundamento s de Comunicação de Computadores

Protocolos de ComunicaçãoProtocolos são implementações reais das regras conceituais definidas no modelo de referência OSI. Alguns protocolos e conjuntos de protocolos já existiam antes que modelo OSI fosse publicado.

Os protocolos são os principais responsáveis em organizar a forma como as informações serão trocadas na rede. Eles ditam as regras e todas as máquinas na rede precisam utilizar o mesmo protocolo, caso contrário elas não poderão trocar informações com protocolos diferentes.

Protocolos de ComunicaçãoQuando falamos de protocolos é preciso levar em consideração três premissas :1. Alguns protocolos trabalham em mais de uma camada

do modelo OSI; exemplo X.25;2. A camada em que o protocolo trabalha descreve a sua

função;3. Muitos protocolos podem trabalhar em conjunto, o que

denominamos de pilha de protocolos ou Protocol Stack

Protocolos de ComunicaçãoHá muitos tipos de diferentes de protocolos. Cada um tem as suas vantagens e desvantagens, possuem os seu propósitos e podem realizar tarefas diferentes.

Pilha de protocolos são um conjunto de protocolos cada qual atuando particularmente em uma camada do modelo OSI.

Protocolos de ComunicaçãoCada camada do modelo OSI há um protocolo fazendo uma determinada tarefa, contudo existem três espécies de protocolos que cobrem as principais tarefas de rede. São eles:

a) Protocolos de Aplicação;b) Protocolos de transporte;c) Protocolos de rede.

Protocolos de Comunicação

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Física

Protocolos de Aplicação

Protocolos de Transporte

Protocolos de Rede

Figura1. Ilustra as espécies de protocolosMODELO OSI

Protocolos de AplicaçãoOperam nas camadas sessão, apresentação e aplicação, fornecem interação e troca de dados entre aplicações. Os mais conhecidos são: 1) APPC – Advanced Program-to-Program Communication, Protocolo

SNA da IBM;2) FTP – File Transfer Protocol , Protocolo de troca de arquivos;3) SNMP – Simple Network Management Protocol, Protocolo de

Monitoramento e configuração de equipamentos em rede;4) TELNET – Protocolo para efetuar conexão e abertura de sessão

em computadores remoto;

Protocolos de TransporteOperam nas camadas transporte. Estabelecem sessões de comunicação entre computadores e garantem que os dados sejam transportados de uma maneira confiável. Os mais conhecidos são:1) TCP – Transmission Control Protocol, Protocolo de controle de

transmissão que garante a entrega dos dados em sequência;2) SPX – parte do protocolo IPX/SPX para dados sequenciais. Foi

criado pela Novell, baseado em um projeto da Xerox no final dos anos 70.

Protocolos de RedeOperam nas camadas física, enlace e rede. São responsáveis por informações de endereçamento e roteamento, verificação de erro e requisição de retransmissão. Os mais conhecidos são:

1) IP – Internet Protocol , Protocolo de roteamento de pacotes;2) IPX – Sequencial Packet Exchange, protocolo Netware/Novell

para roteamento de pacotes;

Partes de um Protocolos1. Cabeçalho – início do pacote e contém um grupo de

importante de parâmetros tais como o endereço de origem e de destino e as informações de tempo e sincronização;

2. Dados – contém os dados originais que estão sendo transmitidos;

3. Trailer – marca o fim do pacote e tipicamente contém informações de verificação de erros;

Partes de um ProtocolosMuitos serviços de endereçamento, verificação de erros, retransmissão e reconhecimento são associados com as redes e acontecem nas camadas de REDE e de TRANSPORTE do modelo OSI. Os conjuntos de protocolos são frequentemente referidos por seus protocolos de transporte e de rede. No TCP/IP, por exemplo, o TCP é um protocolo da camada de transporte e o IP é um protocolo da camada de REDE.

Modelo TCP/IP

Modelo Protocolo TCP/IPAtualmente é o mais utilizado em redes locais. Isso se deve basicamente à popularização da Internet. É o padrão aberto técnico e histórico da internet.

Foi criado a partir da necessidade de se obter uma rede com alta disponibilidade capaz de automaticamente se reconfigurar e encontrar caminhos alternativos (rotas) caso um ou mais nós da rede saíssem do ar.

Modelo Protocolo TCP/IPUma das grandes vantagens do TCP/IP é a possibilidade de ser utilizado tanto em redes locais e como em redes de longa distância, além disso o TCP/IP se adapta a sub-redes de diferentes tecnologias físicas e diferentes velocidades, tornando transparente para o usuário o acesso a essas redes.

Modelo Protocolo TCP/IP

De acordo com Moraes (2010, p. 127), Hoje apenas no Brasil a internet tem dez milhões de usuários, ou seja, dez milhões de usuários TCP/IP. Isso coloca o protocolo na liderança entre todos os protocolos de rede utilizados.

Modelo Protocolo TCP/IPO modelo TCP/IP é dividido em camadas, os protocolos das várias camadas são denominados pilha de protocolos. Cada camada interage somente com as camadas acima e abaixo.

Vejamos no Quadro 2.1 o modelo de referência TCP/IP.

Modelo Protocolo TCP/IP

Modelo Protocolo TCP/IPO nome TCP/IP vem dos nomes dos protocolos mais utilizados deste modelo de referência, sendo eles, o Internet Protocol ou Protocolo de Internet, mais conhecido como IP. E o Transmission Control Protocol ou Protocolo de Controle de Transmissão, usualmente chamado de TCP.

Pontos fortes do Modelo TCP/IP1) Protocolo não orientado a conexão – permite que um pacote siga caminhos distintos na rede, garantindo mais flexibilidade e redundância;

2) Política de best effort – é baseado no melhor esforço. Isso quer dizer que o TCP/IP faz o melhor esforço para entregar os pacotes, no entanto se houver uma paralisação da rede ou mesmo um congestionamento, alguns pacotes podem não ser entregues pela rede de pacotes;

3) Fragmentação – o IP possui a capacidade de fragmentação, ou seja, pacotes grandes podem ser fragmentos para facilitar o transporte das informações em rede em que os protocolos de enlace trabalhem com tamanhos menores do que o pacote IP, como o Ethernet 1.500 bytes contra até 65.000 bytes do pacote IP.

Atividade RelacionadaSegue, no link abaixo, Uma reportagem demonstrando como funciona a internet.

http://olhardigital.uol.com.br/produtos/central_de_videos/como-a-internet-Funciona,

Faça um breve resumo do entendimento adquirido.

Modelo OSI x TCP/IP

O TCP/IP foi um protocolo criado para atender às necessidades da rede ARPA, além disso ele é anterior ao nascimento do Modelo OSI no início dos anos 80. Sendo assim, ele não implementa todas as camadas do Modelo OSI. O TCP/IP possui quatro camadas.Segue no Quadro 2.2, a comparação do modelo TCP/IP com modelo OSI.

Modelo OSI x TCP/IP

AS CamadasAs camadas dos protocolos têm como função analisar os dados e dividi-los em processos. Comparando as camadas do modelo OSI com o TCP/IP, podemos ver a diferença e a fusão das camadas:

APLICAÇÃOA camada de aplicação é a mais próxima do usuário. Os programas utilizam os protocolos da camada de aplicação, de acordo com sua finalidade, bate-papo, videoconferência, e-mail, etc. Ela contém muitos protocolos que asseguram uma comunicação bem-sucedida entre a heterogeneidade da internet.Essa camada possui muitos protocolos que não são mais utilizados. A dinâmica dessa camada é muito grande; são criados vários protocolos para suprir a necessidade do tráfego na rede; consequentemente, diversos protocolos deixam de ser utilizados.

APLICAÇÃO

APLICAÇÃO

APLICAÇÃOPara acessar a internet é necessário um browser ou navegador; podemos utilizar o Mozilla, Internet Explorer, Google, Safári, etc. As páginas da web são requisitadas por meio do protocolo HTTP ao digitar a URL no navegador.Os programas se comunicam com a camada de Aplicação. A Uniform Resource Locator ou Localizador Padrão de Recursos, URL. Normalmente é um link de uma página na internet, por exemplo, http://www. Fiema.org.br A URL; também pode indicar o caminho em uma rede.

APLICAÇÃO• A camada de aplicação comunica-se com a camada de transporte

através de uma porta. As portas são numeradas e as aplicações padrão usam sempre uma mesma porta. Por exemplo, o protocolo SMTP utiliza sempre a porta 25, o protocolo HTTP utiliza sempre a porta 80 e o FTP as portas 20 e 21.

• O uso de um número de porta permite ao protocolo de transporte (tipicamente o TCP) saber qual é o tipo de conteúdo do pacote de dados (por exemplo, saber que o dado que ele está transportando é um e-mail). Assim, ao receber um pacote destinado à porta 25, o protocolo TCP irá entregá-lo ao protocolo que estiver conectado a esta porta, tipicamente o SMTP, que por sua vez entregará o dado à aplicação que o solicitou (o programa de e-mail).

APLICAÇÃOFUNCIONAMENTO

APLICAÇÃOA Internet Assigned Numbers Authory ou Autoridade de Atribuição de Números da Internet (IANA) é responsável pela coordenação global do DNS raiz, endereçamento IP, e os protocolos da internet (IANA, 2011).A IANA é responsável por endereçar os protocolos da internet. Seguem, no Quadro 2.4, alguns protocolos e suas respectivas portas de comunicação.

APLICAÇÃO

TRANSPORTENa transmissão de dados, a camada de transporte é responsável por pegar os dados passados pela camada de aplicação e transformá-los em pacotes. O TCP (Transmission Control Protocol, Protocolo de Controle da Transmissão) é o protocolo mais usado na camada de Transporte.

TRANSPORTENa recepção de dados, o protocolo TCP pega os pacotes passados pela camada Internet e trata de colocá-los em ordem, já que os pacotes podem chegar ao destino fora de ordem, confere se os dados dentro dos pacotes estão íntegros e envia um sinal de confirmação chamado “acknowledge” (“ack”) ao transmissor, avisando que o pacote foi recebido corretamente e que os dados estão íntegros. Se nenhum sinal de confirmação (acknowledge) for recebido (ou porque o dado não chegou ao destino ou porque o TCP descobriu que o dado estava corrompido), o transmissor enviará novamente o pacote perdido.

TRANSPORTE• É fim a fim• Dois Protocolos foram definidos

• UDP (User Datagrama Protocol)• Não orientado a conexão• A entrega imediata é mais importante que a entrega precisa.

• Exe.: Voz e Video.

• TCP (Transmission Control Protocol)• É orientando a conexão (confiável)• Faz controle de fluxo

TRANSPORTEDurante a transmissão de dados, tanto o UDP quanto o TCP receberão os dados passados da camada de Aplicação e adicionarão a esses dados um cabeçalho. Na recepção de dados, o cabeçalho será removido antes de os dados serem enviados para a porta apropriada.

TRANSPORTENeste cabeçalho estão várias informações de controle, em particular o número da porta de origem, o número da porta de destino, um número de sequência (para a confirmação de recebimento e mecanismos de reordenamento usado pelo TCP) e uma soma de verificação (chamada checksum ou CRC, que é um cálculo usado para verificar se o dado foi recebido intacto no destino). O cabeçalho UDP tem 8 bytes, enquanto que o cabeçalho TCP tem entre 20 e 24 bytes (dependendo se o campo opções estiver sendo ou não usado).

TRANSPORTE

TRANSPORTE

Network Interface

IP

TCP UDP

FTP

HTTPSMTP

DNS

DNS

SNMP

TFTP

RIPAplicação

Transporte

Internet

Interface

com a Rede

INTERNETEm redes TCP/IP cada computador é identificado com um endereço virtual único, chamado endereço IP. A camada Internet é responsável por adicionar um cabeçalho ao pacote de dados recebidos da camada de Transporte onde, entre outros dados de controle, será adicionado também o endereço IP de origem e o endereço IP de destino – isto é, o endereço IP do computador que está enviando os dados e o endereço IP do computador que deverá recebê-los.

INTERNETHá vários protocolos que operam na camada Internet: IP (Internet Protocol, Protocolo de Internet), ICMP (Internet Control Message Protocol, Protocolo de Controle de Mensagens Internet), ARP (Address Resolution Protocol, Protocolo de Resolução de Endereços) e RARP (Reverse Address Resolution Protocol, Protocolo de Resolução de Endereços Reversos). Os pacotes de dados são enviados usando o protocolo IP, e por isso que explicaremos o seu funcionamento.

INTERNETCada datagrama IP pode ter um tamanho máximo de 65.535 bytes, incluindo seu cabeçalho, que pode usar 20 ou 24 bytes, dependendo se um campo chamado “opções” for usado ou não. Dessa forma os datagramas IP podem transportar até 65.515 ou 65.511 bytes de dados. Se o pacote de dados recebidos da camada de Transporte for maior do que 65.515 ou 65.511 bytes, o protocolo IP fragmentará os pacotes em quantos datagramas forem necessários.

INTERNET

INTERFACE COM A REDEOs datagramas gerados na camada Internet serão passados para a camada Interface com a Rede, durante a transmissão de dados, ou a camada de Interface com a Rede pegará os dados da rede e os enviará para a camada de Internet, na recepção dos dados.Esta camada é definida pelo tipo de rede física a qual seu computador está conectado. Quase sempre seu computador estará conectado a uma rede Ethernet (redes sem fio também são redes Ethernet).

INTERFACE COM A REDEExistem diversas tecnologias de rede que estão na camada host/rede. Atualmente, a maioria dos computadores utiliza a rede ethernet, a qual está disponível em diferentes velocidades.

INTERFACE COM A REDEO que são redes ethernet? Ethernet é o nome dado a uma tecnologia de comutação de pacotes Local Area Network ou Rede de Área local (LAN). Desenvolvida pela Xerox PARC no início da década de 1970, a tecnologia atual é conhecida como ethernet par trançado, pois permite que um computador se comunique utilizando fios de cobre convencionais, semelhantes aos fios utilizados para conectar telefones (COMER, 2006, p. 11).

INTERFACE COM A REDEO Ethernet tem três camadas: LLC (Controle do Link Lógico), MAC (Controle de Acesso ao Meio) e Física. O LLC e o MAC correspondem, juntas, a segunda camada do modelo de referência OSI. Você pode ver a arquitetura do Ethernet na Figura 6.

INTERFACE COM A REDEA camada LLC adiciona um cabeçalho de 3 ou 5 bytes e seus datagrama tem um tamanho total máximo de 1.500 bytes, deixando um máximo de 1.497 ou 1.492 bytes para dados. A camada MAC adiciona um cabeçalho de 22 bytes e um CRC (soma dos dados para identificação de erros) de 4 bytes ao final do datagrama recebido da camada LLC, formando o quadro Ethernet. Portanto, o tamanho máximo de um quadro Ethernet é de 1.526 bytes.

INTERFACE COM A REDEDispositivos de rede que fazem parte da camada rede: Cabo par trançado; Placa de rede Ethernet; Placa de rede sem fio; Switch; Roteador wireless.

Hora da Atividade• Quais são as camadas da pilha de protocolo TCP/IP.• O que é TCP?• Como as camadas do modelo TCP/IP se comunicam?• Qual é a principal diferença entre o modelo TCP/IP e o modelo OSI?• Qual é a função da camada de aplicação?• Quais os números das portas dos HTTP, FTP e SMTP para se

comunicarem com o protocolo TCP?• Qual a função do IP?• O que é UDP?• Cite exemplos de aplicações que podem de utilizar UDP.• Qual é a função da camada host/rede?

INFORMAÇÕES DE PESQUISAPara obter uma lista completa dos protocolos e suas respectivas portas, consulte o site: http://www.iana.org/assignments/port-numbers.

INFORMAÇÕES DE PESQUISAPara entender o melhor funcionamento dos protocolos do modelo de referência TCP/IP, segue o link de um vídeo produzido pela Medialab, com o nome ‘Guerreiros da Informação.’http://www.youtube.com/watch?v=R5POcUkIlAc. Esse vídeo explica quais protocolos, normalmente, são envolvidos no acesso do usuário em um site.Observação:Após assistir ao vídeo descreva dois protocolos que não foram estudados nesta aula.