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Comunicando-se Pela Rede
Cada vez mais, são as redes que nos conectam. As pessoas utilizam a comunicação on-line de todos os lugares. A tecnologia eficiente e confiável permite que as redes estejam disponíveis quando e onde precisamos delas. Assim como nossa rede humana continua a se expandir, a plataforma que nos conecta e suporta também deve crescer.
Ao invés de desenvolver sistemas únicos e separados para fornecer cada novo serviço, a indústria de redes, como um todo, desenvolveu meios para analisar a plataforma existente e aprimorá-la de maneira crescente. Isso garante que as comunicações existentes sejam mantidas enquanto novos serviços tecnologicamente seguros e de custo efetivo são introduzidos.
Neste curso, o foco será nesses aspectos de rede de informações:
Os dispositivos que constituem a rede O meio físico ou a mídia que conecta os dispositivos As mensagens que são transmitidas pela rede As regras e os processos que regem as comunicações de rede As ferramentas e comandos para a construção e manutenção de redes
O uso de modelos geralmente aceitos que descrevem funções de rede é crucial para o estudo de redes. Esses modelos fornecem uma estrutura para o entendimento das redes atuais e facilita o desenvolvimento de novas tecnologias para suportar futuras necessida- des de comunicação.
Neste curso, utilizamos esses modelos, bem como ferramentas elaboradas para analisar e simular a funcionalidade de rede. Duas das ferramentas que o permitirão construir e interagir com redes simuladas são o software Packet Tracer 4.1 e o Wireshark^1 analisador de protocolo^2 de rede.
Este capítulo o prepara para:
Descrever a estrutura de uma rede, incluindo os dispositivos e meios necessários para a comunicação com êxito. Explicar a função de protocolos em comunicação de rede. Explicar as vantagens de se usar um modelo em camadas^3 para descrever a funcionalidade de rede. Descrever o papel de cada camada em dois modelos de rede reconhecidos: O modelo TCP/IP e o modelo OSI. Descrever a importância de se endereçar e nomear esquemas em comunicações de rede.
(^1) Aplicação de sniffing de pacotes usadas na análise e correção de erros na rede. O programa captura pacotes na placa de rede e decodifica o conteúdo do pacote para facilitar a leitura. (^2) Conjunto de regras que rege a comunicação (^3) Modelo em que consiste em várias camadas que permitem o desenvolvimento e explicação de tecnologia a ser feita em base modular. Isso permite interoperabilidade em diferentes tecnologias e entre diferentes camadas.
2 .0.1 INTRODUÇÃO AO CAPÍTULO
A comunicação se inicia com uma mensagem, ou informação, que deve ser enviada de um indivíduo ou dispositivo a outro. As pessoas trocam ideias usando vários métodos de comunicação diferentes. Todos esses métodos possuem três elementos em comum. O primeiro desses elementos é a origem da mensagem, ou remetente. Remetentes de mensagem são pessoas, ou dispositivos eletrônicos, que precisam enviar uma mensagem a outros indivíduos ou dispositivos. O segundo elemento de uma comunicação é o destino, ou receptor, da mensagem. O destino recebe a mensagem e a interpreta. Um terceiro elemento, chamado de canal^4 , consiste do meio físico (mídia) que fornece o caminho sobre o qual a mensagem pode viajar da origem ao destino.
Considere, por exemplo, o desejo de se comunicar usando palavras, figuras e sons. Cada uma dessas mensagens pode ser enviada por uma rede de dados ou de informação, primeiro, conver- tendo-as em dígitos binários, ou bits. Esses bits são, então, codificados em um sinal que pode ser transmitido pelo meio físico (mídia) adequado. Em redes de computadores, o meio físico, ou mídia, é geralmente um tipo de cabo, ou transmissão sem fio.
Em teoria, uma única comunicação, tal como um vídeo ou uma mensagem de e-mail, poderia ser enviada por uma rede de uma origem a um destino como um fluxo de bits massivo e contínuo. Se as mensagens fossem realmente transmitidas dessa maneira, isso significaria que nenhum outro dispositivo seria capaz de enviar mensagens na mesma rede enquanto essa transferência de dados estivesse em progresso. Esses grandes fluxos de dados resultariam em atrasos consideráveis. Além disso, se um link na infraestrutura de rede falhar durante a transmissão, toda a mensagem seria perdida e teria de ser retransmitida por completo.
Uma melhor abordagem seria dividir os dados em pedaços menores e mais gerenciáveis para o envio através da rede. Essa divisão do fluxo de dados em pedaços menores é chamada de segmentação. Segmentar mensagens gera dois benefícios primários.
Primeiro, ao se enviar pedaços ou partes individuais menores da origem ao destino, várias conversas diferentes podem ser intercaladas na rede. O processo utilizado para intercalar os pedaços de conversas separadas na rede é chamado de multiplexação^5.
Segundo, a segmentação pode aumentar a confiabilidade das comunicações de rede. Os pedaços separados de cada mensagem não precisam viajar o mesmo caminho pela rede da origem ao destino. Se um caminho específico se tornar congestionado com tráfego de dados ou falhar, pedaços individuais da mensagem ainda podem ser direcionados ao destino usando caminhos alternativos. Se uma parte da mensagem falhar ao ser enviada ao destino, somente as partes perdidas precisam ser retransmitidas.
(^4) O meio usado para transportar informações do remetente para o receptor. (^5) Processo em que múltiplos fluxos de dados digitais são combinados em um sinal.
O termo rede neste curso irá se referir a redes de da- dos ou de informação capa- zes de transmitir vários ti- pos de comunicações dife- rentes, incluindo dados de computador, voz interativa, vídeo e produtos de entre- tenimento.
2 .1.1 OS ELEMENTOS DA COMUNICAÇÃO
2. 1 .2 COMUNICANDO AS MENSAGENS
O caminho que uma mensagem faz da origem ao destino pode ser tão simples quanto um único cabo conectando um computador a outro ou tão complexo quanto uma rede que literalmente atravessa o globo. Essa infraestrutura de rede é a plataforma que suporta a nossa rede humana. Ela fornece um canal estável e confiável sobre o qual nossas comunicações podem ocorrer.
Dispositivos e meio físico (mídia) são os elementos físicos ou hardware da rede. O hardware é geralmente os componentes visíveis da plataforma de rede, tais como um laptop, um PC, um switch^6 , ou os cabos usados para conectar os dispositivos. Ocasionalmente, alguns componentes podem não ser tão visíveis. No caso do meio físico sem fio, as mensagens são transmitidas pelo ar com a utilização de frequência de rádio invisível ou ondas infravermelhas.
Serviços e processos são os programas de comunicação, chamados de software, que são executados nos dispositivos conectados à rede. Um serviço de rede fornece informação em resposta a uma solicitação. Serviços incluem muitas das aplicações de rede comuns que as pessoas usam todos os dias, como serviços de hospedagem de e-mail e serviços de hospedagem na Internet. Os processos fornecem a funcionalidade que direciona e move as mensagens pela rede. Os processos são menos óbvios para nós, mas são cruciais para a operação de rede.
Redes usam dispositivos, meios físicos e serviços, são eles:
Dispositivos
(^6) 1) Dispositivo de rede que filtra, encaminha e inunda quadros com base no endereço de destino de cada quadro. O switch opera na camada de alcance de dados do modelo OSI. 2) Termo genérico aplicado a um dispositivo eletrônico ou mecânico que permite estabelecer conexão conforme necessário e termina-la quando não há mais sessão para suportar.
2. 1 .3 COMPONENTES DA REDE
Meios Físicos
Serviços
Os dispositivos de rede que as pessoas são mais familiarizadas são chamados de dispositivos finais^7. Esses dispositivos formam a interface entre a rede humana e a rede de comunicação.
Alguns exemplos de dispositivos finais são:
Computadores (estações de trabalho, laptops, servidores de arquivo, servidores Web) Impressoras de rede Telefones VoIP Câmeras de segurança Dispositivos móveis (tais como scanners de códigos de barras sem fio, PDAs)
No contexto de rede, dispositivos finais são mencionados como hosts. Um dispositivo host pode ser tanto a origem ou o destino de uma mensagem transmitida pela rede. Para distinguir um host de outro, cada host em uma rede é identificado por um endereço. Quando um host inicia a comunicação, ele usa o endereço do host de destino para especificar onde a mensagem deve ser enviada.
Em redes modernas, um host pode agir como um cliente^8 , um servidor, ou ambos. O software instalado no host determina qual papel ele desempenha na rede.
Servidores são hosts que têm software instalado que os permitem fornecer informações e serviços, como e-mail ou páginas web, a outros hosts na rede.
Clientes são hosts que têm software instalado que os permite solicitar e exibir as informações obtidas do servidor.
(^7) Um dispositivo como um dispositivo desktop ou móvel que é usado por um usuário final. (^8) Cliente é um sistema de computadores que acessa um serviço ou um outro computador, remotamente acessando a rede.
2.1.4 DISPOSITIVOS FINAIS E SEU PAPEL NA REDE
A codificação^11 de sinal que deve ocorrer para a mensagem ser transmitida é diferente para cada tipo de meio físico. Em fios metálicos, os dados são codificados em pulsos elétricos que correspondem a padrões específicos. Transmissões de fibra óptica contam com pulsos de luz, dentro de cadeias de luz infravermelha ou visível. Em transmissão sem fio, padrões de ondas eletromagnéticas repre- sentam os vários valores de bit.
Diferentes tipos de meio físico de rede possuem diferentes características e benefícios. Nem todos os meios físicos de rede possuem as mesmas características e são adequados para o mesmo propósito. Critérios para a escolha de um meio físico de rede são:
A distância que o meio físico consegue transmitir um sinal com êxito. O ambiente no qual o meio físico deve ser instalado. A quantidade de dados e a velocidade na qual deve ser transmitido. O custo do meio físico e da instalação.
As infraestruturas de rede podem variar muito em termos de:
Tamanho da área coberta Número de usuários conectados Número e tipos de serviços disponíveis
Uma rede individual geralmente se espalha por uma única área geográfica, fornecendo serviços e aplicações a pessoas dentro de uma estrutura organizacional comum, tal como um único negócio, campus ou região. Esse tipo de rede é chamado de Rede Local (LAN)^12. Uma LAN é geralmente administrada por uma única organização. O controle administrativo que rege as políticas de segurança e controle de acesso são executados no nível de rede.
(^11) Processo de transformar dados em outra forma. Codificação de linha é o processo pelo qual as informações de uma fonte são convertidas em símbolos a serem comunicados. (^12) O termo Rede Local (LAN) se refere a uma rede local ou a um grupo de redes locais interconectadas que estão sob o mesmo controle administrativo. No início das redes de computadores, as LANs eram definidas como pequenas redes que existiam em uma única localização física. Embora as LANs possam ser uma única rede local instalada em uma casa ou em um pequeno escritório, a definição de LAN evoluiu para incluir redes locais interconectadas, consistindo em muitas centenas de hots, instalados em vários prédios e locais.
2 .2.1 REDES DE ÁREA LOCAL (LAN)
Quando uma empresa ou organização possui locais que são separados por grandes distâncias geográficas, pode ser necessário usar um provedor de telecomunicações (TSP) para interconectar as LANs em diferentes locais. Provedores de telecomunicações operam grandes redes regionais que podem se espalhar a longas distâncias. Tradicionalmente, os ISPs transportavam comunicações de voz e dados em redes separadas. Progressivamente, esses provedores estão oferecendo serviços de rede de informação convergida a seus assinantes.
Organizações individuais geralmente alugam conexões através de uma rede de provedor de telecomunicações. Essas redes que conectam LANs em locais separados geograficamente são chamadas de Redes de Longa Distância (WANs). Embora a organização man- tenha todas as políticas e administração das LANs em todos os pontos finais da conexão, as políticas dentro da rede do provedor de comunicações são controladas pelo ISP.
As WANs utilizam dispositivos de rede projetados especificamente para fazer as interconexões entre LANs. Por causa da impor- tância desses dispositivos à rede, configurar, instalar e manter esses dispositivos são habilidades essenciais à função da rede de uma organização.
LANs e WANs são bastante úteis a organizações individuais. Elas conectam os usuários dentro da organização. Elas permitem muitas formas de comunicação incluindo troca de e-mails, treinamento corporativo e outros compartilhamentos de recursos.
Embora haja benefícios no uso de uma LAN ou WAN, a maioria de nós precisa se comunicar com um recurso em outra rede, fora de nossa organização local.
Exemplos desse tipo de comunicação incluem:
Envio de um e-mail a um amigo em outro país Acesso a notícias ou produtos em um site Obtenção de um arquivo do computador de um vizinho Envio de mensagem instantânea para um parente em outra cidade Acompanhamento do jogo de um time favorito em um celular
Redes Interconectadas
Uma malha global de redes interconectadas (internetworks) atendem essas necessidades de comunicação humana. Algumas dessas re- des interconectadas são de propriedade de grandes organizações públicas e privadas, tais como agências governamentais ou empresas industriais, e são reservadas a seu uso exclusivo. A rede interconectada mais conhecida e amplamente utilizada e publicamente acessível é a Internet.
A Internet é criada por uma interconexão de redes pertencentes a Provedores de Internet (ISPs). Essas redes de ISPs conectam- se umas com as outras para fornecer acesso a milhões de usuários por todo o mundo. Garantir uma comunicação efetiva por essa infra- estrutura diversa exige a aplicação de tecnologias e protocolos consistentes e comumente reconhecidos, bem como a cooperação de muitas agências de administração de rede.
2. 2 .2 REDES DE LONGA DISTÂNCIA
2 .2.3 A INTERNET – UMA REDE DE REDES
Toda comunicação, face-a-face ou por uma rede, é regida por regras pré-determinadas chamadas de protocolos. Esses protocolos são específicos às características da conversação. Em nossa comunicação pessoal diária, as regras que utilizamos para nos comunicarmos através de um meio, como uma ligação telefônica, não são necessariamente as mesmas que os protocolos usam, tais como enviar uma carta.
Pense como várias regras ou protocolos diferentes regem todos os métodos diferentes de comunicação que existem no mundo hoje.
A comunicação com sucesso entre hosts em uma rede exige a interação de muitos protocolos diferentes. Um grupo de proto- colos inter-relacionados necessário para desempenhar uma função de comunicação é chamado de conjunto de aplicações de protoco- los^15. Esses protocolos são implementados em software e hardware que são carregados em cada host e dispositivo de rede.
Uma das melhores formas de se visualizar como todos os protocolos interagem em um host específico é visualizá-lo como uma pilha. Uma pilha de protocolo mostra como os protocolos individuais dentro do conjunto são implementados no host. Os protocolos são visualizados como uma hierarquia de camadas, com cada nível de serviço superior dependendo da funcionalidade definida pelos proto- colos mostrados nos níveis inferiores. As camadas inferiores da pilha são relacionadas ao movimento de dados pela rede e fornecimento de serviços às camadas superiores, que são focadas no conteúdo da mensagem sendo enviada e na interface de usuário.
Usando camadas para descrever a comunicação
Por exemplo, considere duas pessoas se comunicando face-a-face. Como mostra a figura, podemos usar três camadas para descrever esta atividade. Na camada inferior, a camada física, temos duas pessoas, cada uma com uma voz que pode pronunciar palavras em voz alta. Na segunda camada, a camada das regras, temos um acordo para falar em uma língua comum. Na camada superior, a camada do conteúdo, temos as palavras realmente faladas – o conteúdo da comunicação.
Se fôssemos testemunhar essa conversa, não veríamos realmente as "camadas" flutuando no espaço. É importante entender que o uso de camadas é um modelo e, como tal, fornece um caminho para quebrar convenientemente uma tarefa complexa em partes e descrever como elas funcionam.
(^15) Conjunto de protocolo de comunicação que implementa a pilha de protocolo sobre qual rede opera.
2 .3.1 REGRAS QUE REGEM A COMUNICAÇÃO
No nível humano, algumas regras de comunicação são formais e outras são simplesmente entendidas, ou implícitas, com base em cos- tume e prática. Para que os dispositivos se comuniquem com sucesso, um conjunto de aplicações^16 de protocolos de rede deve descrever exigências e interações precisas.
Conjuntos de protocolo de rede descrevem processos tais como:
O formato ou estrutura da mensagem O método pelo qual os dispositivos de rede compartilham informações sobre rotas com outras redes Como e quando mensagens de erro e de sistema são passadas entre dispositivos A configuração e término das sessões de transferência de dados
Protocolos individuais em um conjunto de protocolos podem ser específicos de um fornecedor e proprietários. Proprietário, neste contexto, significa que uma empresa ou fornecedor controla a definição do protocolo e como ele funciona. Alguns protocolos proprietários podem ser usados por diferentes organizações com permissão do proprietário. Outros podem somente ser implementados em equipamentos fabricados pelo fornecedor proprietário.
Formato
(^16) Grupo de componentes que trabalham em cooperação. O TCP/IP é um exemplo de conjunto de aplicação de protocolo. Os protocolos envolvidos no TCP/IP trabalham juntos para promover comunicação entre redes de computadores.
2 .3.2 PROTOCOLO DE REDE
Frequentemente, muitos dos protocolos que compõem um conjunto de protocolo referenciam outros protocolos amplamente utilizados ou padrões de indústria. Um padrão é um processo ou protocolo que foi endossado pela indústria de rede e ratificado por uma organi- zação de padrões, tal como o Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)^17 ou o Internet Engineering Task Force (IETF)^18.
O uso de padrões no desenvolvimento e implementação de protocolos garante que os produtos de diferentes fabricantes pos- sam trabalhar em conjunto para comunicações eficientes. Se um protocolo não for rigidamente observado por um fabricante específico, seu equipamento ou software pode não ser capaz de se comunicar com sucesso com produtos feitos por outros fabricantes.
Em comunicação de dados, por exemplo, se um lado de uma conversa está usando um protocolo para administrar uma comu- nicação de via única e o outro lado está considerando um protocolo descrevendo comunicação de via dupla, com toda probabilidade, nenhuma informação será trocada.
Um exemplo do uso de um conjunto de protocolos em comunicação de rede é a interação entre um servidor web^19 e um navegador^20. Essa interação utiliza um número de protocolos e padrões no processo de troca de informação entre eles. Os diferentes protocolos trabalham em conjunto para garantir que as mensagens sejam recebidas e entendidas por ambas as partes. Exemplos desses protocolos são:
Protocolo de Aplicação
Protocolo HTTP^21 é um protocolo comum que rege a maneira como um servidor e um cliente web interagem. O HTTP define o conteúdo e formato das solicitações e respostas trocadas entre o cliente e o servidor. Tanto o software do cliente quanto o software do servidor web implementam HTTP como parte da aplicação. O protocolo HTTP conta com outros protocolos para controlar como as mensagens são transportadas entre o cliente e o servidor
(^17) Instituto de Engenharia Elétrica e Eletrônica, organização internacional sem fins lucrativos para avançar a tecnologia relacionada a eletricidade. Tem mais de 360 mil membros em mais de 175 países. (^18) É composta de mais de 80 grupos de trabalho responsáveis pelo desenvolvimento de padrões para a Internet. A IETF opera sob a orientação da ISOC. (^19) Servidor que responsa a solicitações HTTP e responde com dados de resposta HHTP. Um servidor Web também mantem a estrutura de diretório dos sites e suas imagens associadas, bem como outros arquivos de mídia. (^20) Aplicação cliente de hipertexto baseado em interface gráfica do usuário, como o Internet Explore, Mosaic e Netspace Navigator, usados para acessar documentos com hipertextos e outros serviços localizados em inúmeros servidores remotos na WWW e Internet. (^21) O protocolo HTTP é o método usado para transferir ou apresentar resultados na Internet. Seu objetivo original era fornecer um modo de publicar e recuperar páginas HTML.
2 .3.3 CONJUNTOS DE PROTOCOLOS E PADRÕES DE INDÚSTRIA
2 .3.4 A INTERPRETAÇÃO DE PROTOCOLOS
Protocolo de Transporte:
Protocolo TCP (Transmission Control Protocol)^22 é o protocolo de transporte que gerencia as conversas individuais entre servidores e clientes web. O TCP divide as mensagens HTTP em pedaços menores, chamados de segmentos, a serem enviados ao cliente de destino. Ele também é responsável por controlar o tamanho e a frequência nos quais as mensagens são trocadas entre o servidor e o cliente.
Protocolo de Rede
O protocolo de rede mais comum é o Protocolo IP (Internet Protocol)^23. O IP é responsável por retirar os segmentos formatados do TCP, encapsulando-os em pacotes, atribuindo os endereços adequados e selecionando o melhor caminho para o host de destino.
Protocolos de Acesso à Rede
Os protocolos de acesso a rede descrevem duas funções básicas, gerenciamento de enlace de dados e a transmissão física de dados no meio físico. Protocolos de gerenciamento de enlace de dados removem os pacotes IP e os formatam para serem transmitidos pelo meio físico. Os padrões e protocolos para o meio físico controlam como os sinais são enviados pelo meio e como eles são interpretados pelos clientes receptores. Transceivers nas placas de interface de rede implementam os padrões adequados para o meio físico que está sendo usado.
Os protocolos de rede descrevem as funções que ocorrem durante as comunicações de rede. No exemplo da conversa face-a-face, um protocolo de comunicação deve determinar de que modo sinalizar que a conversa está completa, o remetente deve permanecer em silêncio por dois segundos. No entanto, esse protocolo não especifica como o remetente deve permanecer em silêncio nesses dois se- gundos.
Protocolos geralmente não descrevem como realizar uma função específica. Por descrever somente quais funções são neces- sárias de uma regra de comunicação específica mas não como elas devem ser executadas, a implementação de um protocolo específico pode ser independente de tecnologia.
Olhando para o exemplo do servidor web, o HTTP não especifica qual idioma de programação é usado para criar o navegador, qual software de servidor web deve ser usado para atender as páginas da Internet, em qual sistema operacional o software é executado, ou as exigências de hardware necessárias para exibir o navegador. Ele também não descreve como o servidor deve detectar erros, em- bora não descreva o que o servidor deve fazer se acontecer um erro.
Isso significa que um computador – e outros dispositivos, como celulares ou PDAs – podem acessar uma página web armaze- nada em qualquer tipo do servidor web que utiliza qualquer sistema operacional de qualquer local na Internet.
(^22) O TCP é o protocolo usado com base na maioria dos serviços na Internet. É usado em conjunto com o protocolo IP. Ele permite comunicação confiável, assegurando que pacotes cheguem a seus destinos pretendidos. (^23) Protocolo de camada de rede na pilha TCP/IP que oferece um serviço de redes interconectadas sem conexão. O IP tem características que permitem endereçar, especificar o tipo de serviço, fragmentar e retomar, além de garantir a segurança. Documentado no RFC 971.
2 .3.5 PROTOCOLOS DE TECNOLOGIAS INDEPENDENTE
interface da rede humana com a rede de dados. O modelo TCP/IP é um modelo de protocolo porque descreve as funções que ocorrem em cada camada de protocolos dentro do conjunto TCP/IP.
Um modelo de referência fornece uma referência comum para uma consistente manutenção dentro de todos os tipos de pro- tocolos de rede e serviços. Um modelo de referência não tem a intenção de ser uma especificação de implementação ou de fornecer em nível suficiente de detalhe para definir de maneira precisa os serviços da arquitetura de rede. O principal propósito de um modelo de referência é o de auxiliar em um entendimento mais claro das funções e processos envolvidos.
O modelo de referência OSI é o modelo de referência de rede mais amplamente conhecido. Ele é usado para a elaboração de rede de dados, especificações de operação e resolução de problemas.
Embora os modelos TCP/IP e OSI sejam os modelos básicos usados ao se discutir funcionalidades de rede, os projetistas de protocolos de rede, serviços ou dispositivos, podem criar seus próprios modelos para representar seus produtos. Essencialmente, os projetistas precisam se comunicar com a indústria relacionando seu produto ou serviço com o modelo OSI ou com o modelo TCP/IP, ou com ambos.
O primeiro modelo de protocolo de camadas para comunicações de rede foi criado no início dos anos 70 e é chamado de modelo da Internet. Ele define quatro categorias de funções que devem ocorrer para que as comunicações tenham êxito. A arquitetura do conjunto de protocolo TCP/IP segue a estrutura deste modelo. Por causa disso, o modelo da Internet é comumente chamado de modelo TCP/IP.
A maioria dos modelos de protocolo descreve uma pilha de protocolo específica de um fornecedor. No entanto, uma vez que o modelo TCP/IP é um padrão aberto, uma empresa não controla a definição do modelo. As definições do padrão e dos protocolos TCP/IP são discutidas em um fórum público e definidas em um conjunto de documentos publicamente disponíveis. Esses documentos são cha- mados de Requests for Comments (RFCs). Eles contêm a especificação formal de protocolos de comunicação de dados e recursos que descrevem o uso dos protocolos.
As RFCs também contêm documentos técnicos e organizacionais sobre a Internet, incluindo as especificações técnicas e docu- mentos de política produzidos pela Internet Engineering Task Force (IETF).
2 .4.3 O MODELO TCP/IP
O modelo TCP/IP descreve a funcionalidade dos protocolos que compõem o conjunto de protocolo TCP/IP. Esses protocolos, que são implementados nos hosts de origem e destino, interagem para fornecer entrega de aplicações fim-a-fim por uma rede.
Um processo de comunicação completo inclui os seguintes passos:
- Criação de dados na camada de aplicação do dispositivo final de origem
- Segmentação e encapsulamento^24 de dados à medida que estes passam pela pilha de protocolo no dispositivo final de origem
- Geração dos dados no meio físico na camada de acesso à rede da pilha
- Transporte dos dados através da rede, que consiste de meio físico e quaisquer dispositivos intermediários
- Recepção dos dados na camada de acesso à rede do dispositivo final de destino
- Desencapsulamento e remontagem dos dados à medida que estes passam na pilha no dispositivo de destino
- Transferência desses dados à aplicação de destino na camada de Aplicação do dispositivo final de destino
(^24) Empacotamento de dados em determinado cabeçalho de protocolo
2 .4.4 O PROCESSO DE COMUNICAÇÃO
A seguir, o pacote IP é enviado ao protocolo Ethernet da camada de Acesso à Rede, onde é encapsulado dentro de um cabeçalho de quadro^27 e trailer^28. Cada cabeçalho de quadro contém um endereço físico^29 de origem e de destino. O endereço físico identifica unica- mente os dispositivos na rede local. O trailer contém informações de verificação de erros. Finalmente, os bits são codificados no meio Ethernet pela NIC.
Inicialmente, o modelo OSI foi elaborado pela International Organization for Standardization (ISO)^30 para fornecer uma estrutura na qual se pudesse construir um conjunto de protocolos de sistemas aberto. A visão foi a de que este conjunto de protocolos seria usado para desenvolver uma rede internacional que não seria dependente de sistemas proprietários.
Infelizmente, a velocidade na qual a Internet baseada em TCP/IP foi adotada, e a frequência na qual se expandia, causaram atraso no desenvolvimento e aceitação do Conjunto de Protocolo OSI. Embora poucos protocolos desenvolvidos usando as especificações OSI estejam em uso abundante hoje, o modelo OSI de sete camadas fez grandes contribuições ao desenvolvimento de outros protocolos e produtos para todos os tipos de novas redes.
Como um modelo de referência, o modelo OSI fornece uma lista extensiva de funções e serviços que podem ocorrer em cada camada. Ele também descreve a interação de cada camada com as camadas diretamente acima e abaixo dela. Embora o conteúdo deste curso seja estruturado em torno do Modelo OSI, o foco de discussão será os protocolos identificados na pilha de protocolo TCP/IP.
Note que considerando que as camadas do modelo TCP/IP sejam mencionadas somente pelo nome, as sete camadas do modelo OSI são mais frequentemente chamadas por número do que por nome.
Resumo das Camadas
7 – Aplicação
A camada de Aplicação fornece os meios para conectividade ponto-a-ponto entre indivíduos na rede humana usando rede de dados.
6 – Apresentação
A camada de Apresentação fornece uma reapresentação comum dos dados transferidos entre serviços da camada de Aplicação.
5 – Sessão
A camada de Sessão fornece serviços à camada de Apresentação para organizar seu diálogo para gerenciar a troca de dados.
(^27) A PDU da camada dois que foi codificada por um protocolo de camada de enlace para transmissão digital. Alguns tipos diferentes de quadros são os quadros Ethernet e PPP. (^28) Informação de controle anexada ados dados quando estes são encapsulados para transmissão pela rede. (^29) Endereço de camada do enlace de dados, por exemplo, um endereço MAC. (^30) Organização Internacional de Padronização, composta de representantes de várias organizações nacionais de padronização. Também chamada ISO. Há muitas normas ISO que abrangem várias indústrias, de normas de qualidade a norma de segurança da informação.
2 .4.7 O MODELO OSI
4 – Transporte
A camada de Transporte define os serviços para segmentar, transferir e reunir os dados para comunicações individuais entre dispositivos finais.
3 – Rede
A camada de Rede fornece serviços para trocar pedaços individuais de dados através da rede entre dispositivos finais identifi- cados.
2 – Enlace de Dados
Os protocolos de Enlace de Dados descrevem métodos para trocar quadros de dados entre dispositivos através de um meio físico comum.
1 – Física
Os protocolos da camada Física descrevem os meios mecânicos, elétricos, funcionais e procedimentais para ativar, manter e desativar conexões físicas para transmissão de bits para e/ou a partir de um dispositivo de rede.
Os protocolos que compõem o conjunto de protocolo TCP/IP podem ser descritos em termos do modelo de referência OSI. No modelo OSI, a camada de Acesso à Rede e a camada de Aplicação do modelo TCP/IP são, posteriormente, divididas para descrever funções discretas que precisam ocorrer nessas camadas.
Na Camada de Acesso à Rede, o conjunto de protocolo TCP/IP não especifica quais protocolos usar ao se transmitir sobre um meio físico; ele descreve somente a transmissão da Camada de Internet aos protocolos de rede físicos. As Camadas OSI 1 e 2 discutem os procedimentos necessários para se acessar o meio físico para se enviar dados por uma rede.
Os paralelos chave entre os dois modelos de rede ocorrem nas Camadas 3 e 4 do modelo OSI. A Camada 3 do Modelo OSI, a camada de Rede, é usada quase que universalmente para discutir e documentar a cadeia de processos que ocorrem em todas as redes de dados para endereçar e rotear mensagens através de uma rede. O protocolo IP é o protocolo do conjunto TCP/IP que inclui a funcio- nalidade descrita na Camada 3.
A Camada 4, a camada de Transporte do modelo OSI, é frequentemente usada para descrever serviços gerais ou funções que gerenciam conversas individuais entre hosts de origem e destino. Essas funções incluem reconhecimento, recuperação de erros^31 r e sequenciamento. Nessa camada, os protocolos TCP/IP, o protocolo TCP e o protocolo UDP^32 fornecem a funcionalidade necessária.
A camada de Aplicação TCP/IP inclui um número de protocolos que fornecem funcionalidade específica a uma variedade de aplicações de usuário final. As Camadas 5, 6 e 7 do modelo OSI são usadas como referências para desenvolvedores e fornecedores de software para produzir produtos que precisam acessar redes para comunicações.
(^31) Procedimento que permite a um usuário recuperar erros, como falha do sistema ou do processo de transferência. (^32) Protocolo sem conexão da camada de transporte da pilha de protocolos Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). O UDP é um protocolo simples que troca datagramas sem reconhecimento e garantia de entrega, e exige que erros de processamento e retransmissão sejam resolvidos por outros protocolos. O UDP é definido na RFC 768.
2 .4.8 COMPARANDO O MODELO OSI COM O MODELO TCP/IP
