Protocolos e Interconectividade

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MODELO OSI
Para satisfazer requerimentos de clientes para a capacidade de computação remota, fabricantes de computadores de grande porte desenvolveram uma variedade de arquiteturas de redes. Algumas destas arquiteturas definem o inter-relacionamento de fornecedores de hardware e software, em particular, para permitir o fluxo de comunicações através da rede para fabricantes de computadores em geral. 
Com a finalidade de padronizar o desenvolvimento de produtos para redes de comunicação de dados, foi elaborado um modelo aberto, que teve como referência o OSI - Open System Interconnection pela ISO (International Organization for Standardization). 
Este modelo estabelece sete camadas para as funções de comunicação de dados:
Camada de Aplicação
A camada de aplicação dentro do processo de comunicação é representada pelo usuário final para o modelo OSI. Ou seja, baseado em pedidos de um usuário da rede. Esta camada seleciona serviços a serem fornecidos por funções das camadas mais baixas. 
Esta camada deve providenciar todos os serviços diretamente relacionados aos usuários. 
Alguns destes serviços são:
Identificação da intenção das partes envolvidas na comunicação e sua disponibilidade e autenticidade
estabelecimento de autoridade para comunicar-se
acordo sobre o mecanismo de privacidade
determinação da metodologia de alocação de custo
determinação de recursos adequados para prover uma qualidade de serviços aceitável
sincronização de cooperação para aplicações
seleção da disciplina de diálogo
responsabilidade da recuperação de erros de estabelecimento
acordo na validação de dados
transferência de informações
A intercomunicação entre entidades de aplicação ocorre de acordo com protocolos específicos. Estes protocolos podem ser de três categorias:
Administração do sistema
Este protocolo refere-se à administração dos vários recursos e seus estados através dos níveis da "arquitetura OSI”. Algumas funções deste tipo de protocolo são:
administração da ativação/desativação
monitoração
controle de erros
recuperação
Somente a administração de atividades que implicam comunicações entre entidades remotas é considerada neste tipo de protocolo, outras atividades de administração do sistema local estão fora do ambiente OSI. 
Administração das aplicações
Este protocolo refere-se à administração dos processos de aplicação. Os protocolos deste tipo incluem:
inicialização/manutenção de processos de aplicação
encerramento de processos de aplicação
controle de acesso
recuperação de deadlock
Aplicação do usuário
Estes protocolos habilitam RJE (Remote Job Entry) e acesso a arquivos. Protocolos adicionais deste tipo podem ser criados para suportar aplicações específicas, tais como transferência eletrônica de fundos, correio eletrônico, etc.
Camada de Apresentação
Esta camada é responsável pela representação da informação para entidades de aplicação, comunicando-se em um determinado caminho, e preservar o sentido em determinado espaço de tempo resolvendo diferenças de sintaxe. Para esses objetivos, esta camada pode prover as seguintes funções:
transformação de dados
formatação de dados
sintaxe de seleção.
Camada de Sessão
O objetivo desta camada é prover os mecanismos necessários para organizar e sincronizar o diálogo e o gerenciamento da troca de dados entre entidades de apresentação. Para tal, a camada de sessão entre duas entidades de apresentação é o suporte para ordenar a troca de dados. Como suporte a esses objetivos, a camada de sessão providencia os seguintes serviços para a camada de apresentação:
estabelecimento de conexão de sessão
liberação de conexão de sessão
troca normal de dados
gerenciamento de interação
reporte de condições de exceção
mecanismos para sincronização de conexão de sessão
Camada de Transporte
Esta camada existe para realizar a transferência transparente de dados entre entidades em sessão. Protocolos de transporte são empregados para estabelecimento, manutenção e liberação de conexões de transporte que representam um caminho duplo para os dados entre dois endereços de transporte. O modelo OSI define três fases de operação dentro da camada de transporte:
Fase de estabelecimento
O objetivo desta fase é o estabelecimento de conexões entre funções de serviços das camadas mais altas. A qualidade dos serviços de conexão pode ser negociada durante esta fase. Os serviços providenciados incluem:
seleção de serviços de rede, como funções de parâmetros, por exemplo: throughput, ajuste do tempo de transmissão e características de erros.
gerenciamento de conexões de transporte para conexões de camadas mais baixas
estabelecimento de tamanho apropriado para pacotes de dados
seleções de funções empregadas na transferência de dados
transporte de dados de camadas mais altas
Fase de transferência
Esses serviços têm como objetivo a transferência de dados de acordo com a qualidade dos serviços descritos na fase de estabelecimento. Os serviços providenciados incluem:
blocagem
concatenação
segmentação
multiplexação de conexões providenciadas pelas camadas mais baixas
controle de fluxo em uma sessão orientada fim a fim
manutenção de uma unidade de dados retida da camada de sessão
manutenção de conexão entre duas funções de transporte atuando entre duas entidades em conversação
detecção de erros para: perda, danos, duplicação, ou desordem nas unidades de dados
recuperação de erros de endereços detectados por esta camada ou assinalados pelas camadas mais baixas
transporte de dados que empregam mecanismos normais de controle de fluxo
Fase de terminação
Esses serviços permitem encerrar uma sessão terminando a conexão, sendo notificadas ambas as partes. Esses serviços incluem:
notificação da razão do encerramento
identificação da conexão terminada
informações adicionais como requerido
Camada de Rede
A função básica desta camada é providenciar a transferência transparente de todos os dados submetidos pelo nível de transporte. A estrutura e conteúdo detalhados dos dados submetidos serão determinados exclusivamente pelas camadas acima da camada de rede. O propósito é permitir que as camadas mais altas tenham independência para rotear e comutar considerações associadas com o estabelecimento e operação de uma conexão. O estabelecimento, manutenção e terminação de conexões das entidades comunicando-se são inclusos nos serviços executados por esta camada. Essas funções e serviços são:
endereçamento da rede e identificação do ponto final
multiplexação da rede de conexões acima das conexões da camada de enlace providenciadas pela próxima camada mais alta
segmentação e/ou blocagem para facilitar a transferência de dados
serviços de seleção quando diferentes serviços estão disponíveis
seleção da qualidade de serviços baseados em parâmetros como: erros residuais, disponibilidade, confiabilidade, fluxo de tráfego, tempo gasto no estabelecimento da conexão e no trânsito
detecção e recuperação de erros para atingir a qualidade de serviços desejada
notificação de erros para as camadas acima quando a qualidade dos serviços não pode ser mantida
entrega seqüenciada de dados, se disponível, para uma implementação em particular
controle de fluxo, isto é, suporte de indicadores de controle do fluxo providenciados pela camada de transporte
transferência de dados como um serviço opcional
rearranjo de conexão quando ocorre perda de rota de retorno de dados e notificação para o usuário
serviços de terminação quando solicitados por parte do usuário
Camada de Enlace
A camada de enlace providencia maneiras funcionais e procedimentos para estabelecimento, manutenção e liberação de enlaces de dados entre as entidades da rede. Os objetivos são providenciar a transmissão de dados para a camada de rede e detectar, e possivelmente corrigir erros que possam ocorrer no meio físico. As características funcionais desta camada são:
conexão dos enlaces, ativação e desativação. Estas funções incluem o uso de facilidades multiponto físico para suportarconexões entre funções da camada de rede
mapeamento de unidades de dados para a camada de rede dentro das unidades do protocolo de enlace para transmissão
multiplexação de um enlace de comunicação para várias conexões físicas
delimitação de unidades de transmissão para protocolos de comunicação
detecção, notificação e recuperação de erros
identificação e troca de parâmetros entre duas partes do enlace
Camada Física
A camada física provê características físicas, elétricas, funcionais e procedimentos para ativar, manter e desativar conexões entre duas partes. Uma entidade de dados de serviço neste nível consiste em um bit em transmissão serial e de n bits em transmissão paralela. 
As funções dentro deste nível são:
ativação e desativação da conexão física entre duas entidades do nível de ligação de dados, inclusive concatenação e circuitos de dados quando solicitado pelo nível de ligação
transmissão de unidades de dados de serviço (bits), que pode ser executada de modo síncrono ou assíncrono
controle de erros
MODELO TCP/IP
O modelo TCP/IP é constituído basicamente por duas (02) camadas: a camada de rede e a camada de transporte. Tanto a camada de aplicação quanto à camada de interface de rede não possuem uma norma definida, devendo a camada de aplicação utilizar serviços da camada de transporte, a ser definida adiante, e a camada de interface de rede prover a interface dos diversos tipos de rede com o protocolo (promovendo em conseqüência a interoperação entre as diversas arquiteturas de rede — Ethernet, Token Ring, ATM,etc).
Camada de Interface de Rede
Também chamada camada de abstração de hardware, tem como função principal à interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, sistema de conexão ponto-a-ponto SLIP,etc.). Como há uma grande variedade de tecnologias de rede, que utilizam diferentes velocidades, protocolos, meios transmissão, etc. , esta camada não é normatizada pelo modelo, o que provê uma das grandes virtudes do modelo TCP/IP: a possibilidade de interconexão e interoperação de redes heterogêneas.
Camada de Rede (IP)
A camada de rede é a primeira (normatizada) do modelo. Também conhecida como camada Internet, é responsável pelo endereçamento, roteamento dos pacotes, controle de envio e recepção (erros, bufferização, fragmentação, seqüência, reconhecimento, etc.).
Dentre os protocolos da Camada de Rede, destaca-se inicialmente o IP (Internet Protocol), além do ARP, ICMP, RARP e dos protocolos de roteamento (RIP ,IGP, OSPF, Hello, EGP e GGP). A camada de rede é uma camada não orientada à conexão, portanto se comunica através de datagramas.
Camada de Transporte
A camada de transporte é uma camada fim-a-fim, isto é, uma entidade desta camada só se comunica com a sua entidade-par do host destinatário. É nesta camada que se faz o controle da conversação entre as aplicações intercomunicadas da rede.
A camada de transporte utiliza dois protocolos: o TCP e o UDP. O primeiro é orientado à conexão e o segundo é não orientado à conexão. Ambos os protocolos podem servir a mais de uma aplicação simultaneamente. 
O acesso das aplicações à camada de transporte é feito através de portas que recebem um número inteiro para cada tipo de aplicação, podendo também tais portas ser criadas ao passo em que novas necessidades vão surgindo com o desenvolvimento de novas aplicações.
A maneira como a camada de transporte transmite dados das várias aplicações simultâneas é por intermédio da multiplexação, onde várias mensagens são repassadas para a camada de rede (especificamente ao protocolo IP) que se encarregará de empacotá-las e mandar para uma ou mais interface de rede. Chegando ao destinatário o protocolo IP repassa para a camada de transporte que demultiplexa para as portas (aplicações) específicas.
Camada de Aplicação
É formada pelos protocolos utilizados pelas diversas aplicações do modelo TCP/IP. Esta camada não possui um padrão comum. O padrão estabelece-se para cada aplicação. Isto é, o FTP possui seu próprio protocolo, o TELNET possui o seu próprio, bem como o SNMP, GOPHER, DNS, etc.
É na camada de aplicação que se estabelece o tratamento das diferenças entre representação de formato de dados. O endereçamento da aplicação na rede é provido através da utilização de portas para comunicação com a camada de transporte. Para cada aplicação existe uma porta predeterminada.
COMPARAÇÃO ENTRE OS MODELOS OSI E TCP / IP
A primeira diferença entre as arquiteturas OSI e TCP está no número de camadas, enquanto no modelo OSI são definidas 7 camadas, no TCP são apenas 4. Os níveis físicos, de enlace e aspectos do nível de rede do OSI, relativos a transmissão de dados em uma única rede, não são abordados no TCP, que agrupa todos esses serviços na camada de internet, o TCP limita-se apenas a definir uma interface entre os níveis de internet. O serviço de rede relativa à conexão de redes distintas é implementado pelo protocolo IP na arquitetura TCP. No nível de transporte, o TCP/IP oferece duas escolhas: o TCP e o UDP. Tais protocolos equivalem aos protocolos orientados e não orientados a conexão no nível de transporte do modelo OSI. Por fim, as camadas de sessão e apresentação no modelo OSI são implementadas em cada aplicação de modo particular na camada de aplicação na arquitetura TCP/IP. Na arquitetura OSI, definindo-se as camadas de sessão, apresentação e alguns serviços genéricos no nível de aplicação, é mais razoável, no sentido em que permite uma maior reutilização de esforços durante o desenvolvimento de aplicações distribuídas.
CONTROLE DE DETECÇÃO DE COLISÃO
"Existiam dois padrões de placas de rede, as 10/10 e as 10/100. As placas 10/10 transmitiam a apenas 10 megabits por segundo, enquanto as 10/100 podem tanto transmitir a 100 (caso conectadas a outras placas e hubs 10/100) quanto a 10 (se conectada a placas 10/10).
Esta velocidade, é dividida entre todos os micros da rede. Se estiverem sendo feitas duas transferências de arquivos ao mesmo tempo por exemplo, cada transferência ficará com metade da velocidade"
As placas Ethernet não permitem a comunicação de duas ou mais estações ao mesmo tempo, ou seja, há a colisão, IEEE 802.3 (CSMA/CD), a não ser no caso do 100 BaseT full duplex, mas no caso de envio e resposta. Inclusive no 100 BaseT normal o cabeamento é o mesmo: 4 fios. Como fica esta contradição?"
Todos os sistemas operacionais atuais são multitarefa, ou seja, podem rodar vários aplicativos "ao mesmo tempo". Porém, geralmente usamos apenas um processador por PC, também parece uma contradição não é? Na verdade os programas não são exatamente "processados ao mesmo tempo", mas como a mudança é muito rápida, a impressão do usuário é essa.
No caso das redes temos algo parecido. Várias estações podem transmitir arquivos ao mesmo tempo, dividindo a velocidade permitida pela rede, o que não pode acontecer é duas estações transmitirem seus pacotes ao mesmo tempo.
Acontece algo parecido com os programas num sistema multitarefa: a estação A envia um pacote de dados, a estação B envia outro, A estação Z envia mais um, a estação A transmite um novo pacote e assim por diante. Como cada pacote tem poucas centenas de bytes, este chaveamento é muito rápido, dando a impressão de que tudo está sendo transmitido ao mesmo tempo.
Nas redes Ethernet, existe o famoso problema de colisão de pacotes, que acontece sempre que duas estações tentam transmitir dados ao mesmo tempo. Antes de transmitir seu pacote, a estação "escuta" o cabo, para verificar se outra estação já está transmitindo. Caso o cabo esteja ocupado ela espera, caso esteja livre ela transmite.
Como o sinal demora algum tempo para atingir todas as estações, existe uma possibilidade considerável de que outra estação "escute" o cabo antes do sinal chegar até ela, pensa que o cabo está livre e também transmite dados. 
Neste caso os dados colidirão em algum ponto do cabo. A estação que estiver mais próxima, a primeira a detectar a colisão, emitirá umsinal de alta freqüência que anula todos os sinais que estiverem trafegando através do cabo e alerta as demais estações sobre o problema.
Ao receberem o sinal, todas as estações param de transmitir dados por um período de tempo aleatório. Com isto, os dados voltam a ser transmitidos, um pacote por vez. 
Como apenas uma estação pode falar de cada vez, antes de transmitir dados a estação irá "ouvir" o cabo. Se perceber que nenhuma estação está transmitindo, enviará seu pacote, caso contrário, esperará até que o cabo esteja livre. Este processo é chamado de "Carrier Sense" ou sensor mensageiro. 
Mas, caso duas estações ouçam o cabo ao mesmo tempo ambas perceberão que o cabo está livre e acabarão enviando seus pacotes ao mesmo tempo. Teremos então uma colisão de dados. 
Dois pacotes sendo enviados ao mesmo tempo geram um sinal elétrico mais forte, que pode ser facilmente percebido pelas placas de rede. A primeira estação que perceber esta colisão irradiará para toda a rede um sinal especial de alta freqüência que cancelará todos os outros sinais que estejam trafegando através do cabo e alertará as demais placas que ocorreu uma colisão. 
Sendo avisadas de que a colisão ocorreu, as duas placas "faladoras" esperarão um número aleatório de milessegundos antes de tentarem transmitir novamente. Este processo é chamado de TBEB "truncated exponencial backof". Inicialmente as placas escolherão entre 1 ou 2, se houver outra colisão escolherão entre 1 e 4, em seguida entre 1 e 8 milessegundos, sempre dobrando os números possíveis até que consigam transmitir os dados. Apesar de as placas poderem fazer até 16 tentativas antes de desistirem, normalmente os dados são transmitidos no máximo na 3º tentativa.
Veja que apesar de não causarem perda ou corrupção de dados, as colisões causam uma grande perda de tempo, resultando na diminuição do desempenho da rede. Quanto maior for o número de estações, maior será a quantidade de colisões e menor será o desempenho da rede. Por isso existe o limite de 30 micros por segmento numa rede de cabo coaxial, e é recomendável usar bridges para diminuir o tráfego na rede caso estejamos usando topologia em estrela, com vários hubs interligados (e muitas estações).
Outro fator que contribui para as colisões é o comprimento do cabo. Quanto maior for o cabo (isso tanto para cabos de par trançado quanto coaxial) mais fraco chegará o sinal e será mais difícil para a placa de rede escutar o cabo antes de enviar seus pacotes, sendo maior a possibilidade de erro. 
Usar poucas estações por segmento e usar cabos mais curtos do que as distâncias máximas permitidas, reduzem o número de colisões e aumentam o desempenho da rede. O ideal no caso de uma rede com mais de 20 ou 30 micros, é dividir a rede em dois ou mais segmentos usando bridges, pois como vimos anteriormente, isto servirá para dividir o tráfego na rede.
Veja que todo este controle é feito pelas placas de rede Ethernet. Não tem nada a ver com o sistema operacional de rede ou com os protocolos de rede usados.
PROTOCOLO IP
O protocolo IP define a unidade básica de transmissão, que é o pacote IP. Neste pacote são colocadas as informações relevantes para o envio deste pacote até o destino. 
O pacote IP possui o formato descrito abaixo:
Os campos mais importantes são descritos abaixo: 
VERSION - Informa a versão do protocolo IP sendo carregado. Atualmente a versão de IP é 6
HEADER LENGTH - Informa o tamanho do header IP em grupos de 4 bytes 
TYPE OF SERVICE - Informa como o pacote deve ser tratado, de acordo com sua prioridade e o tipo de serviço desejado como Baixo Retardo, Alta Capacidade de Banda ou Alta Confiabilidade. Normalmente este campo não é utilizado na Internet 
IDENTIFICATION - Identifica o pacote IP unicamente entre os outros transmitidos pela máquina. Este campo é usado para identificar o pacote IP no caso de haver fragmentação em múltiplos datagramas 
FLAGS (3 bits) - um bit (MF - More Fragments) identifica se este datagrama é o último fragmento de um pacote IP ou se existem mais. Outro bit (DNF - Do Not Fragment) informa aos roteadores no caminho se a aplicação exige que os pacotes não sejam fragmentados. 
FRAGMENT OFFSET - Informa o posicionamento do fragmento em relação ao pacote IP do qual faz parte. 
TIME-TO-LIVE - Este valor é decrementado a cada 1 segundo que o pacote passa na rede e a cada roteador pelo que ele passa. Serve para limitar a duração do pacote IP e evitar que um pacote seja roteador eternamente na Internet como resultado de um loop de roteamento. 
PROTOCOL - Informa que protocolo de mais alto-nível está sendo carregado no campo de dados. O IP pode carregar mensagens UDP, TCP, ICMP, e várias outras. 
HEADER CHECKSUM - Valor que ajuda a garantir a integridade do cabeçalho do pacote IP 
SOURCE ADDRESS - Endereço IP da máquina origem do pacote IP 
DESTINATION ADDRESS - Endereço IP da máquina destino do pacote IP 
OPTIONS - Opções com informações adicionais para o protocolo IP. Consiste de um byte com a identificação da opção e uma quantidade de bytes variáveis com as informações específicas. Um pacote IP pode transportar várias opções simultaneamente. 
Opções IP 
O formato das opções IP é descrito no quadro abaixo: 
As opções IP que podem ser utilizadas são: 
	Classe
	Código
	Composição
	Descrição
	0
	0
	--
	Fim da Lista de Opções
	0
	1
	--
	Nenhuma Operação
	0
	3
	variável
	LOOSE SOURCE ROUTING
	0
	7
	Variável
	RECORD ROUTE
	0
	9
	Variável
	STRICT SOURCE ROUTING
	2
	4
	variável
	INTERNET TIMESTAMP
As opções IP são utilizadas basicamente como forma de verificação e monitoração de uma rede IP. As opções que especificam a rota até o destino não são utilizadas normalmente pois o IP é baseado na técnica de Next-Hop routing. Ainda assim, estes mecanismos são pouco utilizados como ferramenta de testes e verificação, sendo raros os programas que os implementam. 
Fragmentação 
Um pacote IP pode ter um tamanho de até 64 Kbytes. Entretanto o nível de rede geralmente tem um tamanho máximo menor que 64K. Por exemplo, uma rede Ethernet pode transmitir uma mensagem de até 1500 bytes. Este valor é chamado de MTU - Maximum Transmission Unit - para este tipo de rede. A camada IP deve então ser capaz de dividir um pacote IP maior que 1500 bytes em diversos fragmentos de até 1500 bytes cada um. 
A fragmentação do pacote IP pode ocorrer na máquina origem ou em algum roteador que possua uma rede com MTU menor que o tamanho do pacote IP sendo roteado. Note que durante o percurso até o destino, um fragmento pode ser novamente fragmentado se o MTU da rede seguinte for ainda menor que o tamanho do fragmento. A remontagem do pacote só é realizada pela máquina destino, baseado nas informações de FRAGMENT OFFSET e bit MF. A perda de um fragmento inutiliza o datagrama inteiro. 
O campo FRAGMENT OFFSET identifica a posição em Bytes do fragmento face ao pacote IP completo conforme pode ser visto na figura abaixo. 
A figura abaixo mostra a fragmentação de um pacote quando este passa para uma rede com MTU menor que o tamanho do pacote IP. 
 
Resumidamente pode – se concluir o protocolo IP como:
Não confiável: entrega não garantida, sem controle de sequenciamento, não detecta erros nem informa o transmissor.
Orientado a pacote - "connectionless": cada pacote é tratado independentemente dos outros.
"Bem intencionado": os pacotes só são descartados quando todos os recursos são exauridos.
Unidade básica: datagrama - que é quebrado em fragmentos para se adequar ao MTU do hardware.  
Time-to-live: Cada datagrama tem um campo que diz que após determinado tempo o datagrama pode ser descartado. Cada gateway decrementa 1 ao recebê-lo e a cada segundo. TTL = 0 , datagrama é retornado.
O endereçamento IP
Distribuídos pelo SRI-NIC.
Representados em notação decimal.
Intervalo de 0.0.0.0 a 255.255.255.255.
Máscara separa parte "rede" da parte "máquina" e segue o mesmo padrão numérico do número IP.
Endereço de rede e de máquina com valor 0 são inválidos.
127.0.0.0 é reservadopara teste de loopback.
Qualquer porção do endereço formada por 1's é considerada um broadcast.
Importante lembrar que:
Como os endereços IP codificam a rede e a máquina dentro da rede, eles não especificam uma máquina, mas sim uma conexão á rede.
Problema: se uma máquina muda de uma rede para outra o seu endereço IP deve mudar.
O endereço IP broadcast é mapeado ao broadcast do hardware. 
ARP e o ICMP
Dois outros protocolos na família TCP/IP tem importantes funções, embora essas funções não estejam diretamente relacionadas com a transmissão de dados: ARP (Address Resolution Protocol, ou Protocolo de Resolução de endereços) e ICMP (Internet Control Message Protocol, ou Protocolo de Controle de Mensagens da Internet). O ARP e o ICMP são protocolos de manutenção que mantêm a estrutura do IP e usualmente são invisíveis aos usuários e às aplicações.
Os cabeçalhos do IP contém tanto o endereço IP da origem quanto do destino, mas o endereço do hardware também tem de ser conhecido. O IP obtém um endereço de hardware de um determinado sistema difundindo pela rede um pacote especial de requisição (um pacote ARP de requisição) contendo o endereço IP do sistema com o qual está tentando se comunicar. Todos os nós da rede local que tiverem o ARP habilitado detectam essa difusão, e o sistema que tem o número de IP em questão envia um pacote (do tipo ARP reply, ou resposta ARP) contendo seu endereço de hardware para o computador que o solicitou. O endereço de hardware e o endereço IP do computador estão é armazenado no cache do ARP para uso futuro. Como a resposta ARP também é feita na forma de difusão, é normal que outros nós usem essa informação para atualizar seus caches ARP.
O ICMP permite que 2 nós em uma rede IP compartilhem o status do IP (protocolo) e informação de erros. Esta informação pode ser usada por protocolos de alto nível para tratar problemas de transmissão ou para administradores de rede para detectar problemas na rede. Embora estejam encapsulados em pacotes IP, o ICMP não é considerado um protocolo de alto nível (ele é necessário em toda implementação do TCP/IP). O utilitário ping faz uso do ICMP para determinar se um certo endereço IP na rede está operacional. Isto é útil para diagnosticar problemas em redes IP ou falhas em gateways.
ICMP
Internet Control Message Protocol.
ICMP permite que gateways enviem mensagem de erro ou de controle para outros gateways ou máquinas.  
Provê comunicação entre o protocolo Internet (IP) em uma máquina e o IP em outra.
Muitas vezes não ajuda a localizar onde está o erro, pois ele responde apenas à máquina que originou o pacote errôneo e o erro pode estar em algum gateway no caminho.
Pode ser perdido como qualquer outro pacote IP.
PING : pacote ICMP do tipo "echo request" e "echo reply " .
Determinação da rota que datagramas IP seguem de um computador a outro.
Baseado sobre os protocolos UDP e ICMP.
Modificação do campo TTL .
Pontos intermediários: ICMP Time Exceeded.
Destino: ICMP Port Unreachable.
RARP
Um computador que não tem um disco permanece deve contatar um servidor ou mais servidores para encontrar seu endereço IP antes de poder se comunicar usando TCP/IP.
O mecanismo RARP fornece o endereço de físico de hardware da máquina para identificar o processador requisitor e manda a requisição RARP por broadcast. Os servidores da rede recebem a mensagem, olham na tabela de mapeamento e retornam ao requisitor. Quando o requisitor recebe seu endereço IP na memória ele não necessita usar RARP até ele rebootar. 
O computador manda uma mensagem RARP especificando ele mesmo como destino.
As máquinas autorizadas a usar o serviço RARP respondem para A.
O que é um Hub ?
Também conhecido como “repetidor” ou “concentrador”, sua função primária é receber e enviar sinais entre os nós conectados a ele. Em uma LAN, um hub é o centro de uma rede Ethernet em estrela. Um hub pode ser ativo ou passivo. Sua capacidade de gerenciamento isola os nós no caso de uma ruptura na rede.
Qual a função do Switch ?
O switch é um componente fundamental para a expansão de redes, como a combinação de um bridge e um hub, porque ele divide uma grande rede em segmentos menores. A adição de um switch sempre melhora a velocidade de uma rede que ficou atolada e super usada, além de ajudar a eliminar os erros da rede.
O que é um Roteador ?
Um dispositivo de rede complexo, usado para conectar duas ou mais redes entre si. Um roteador lê as informações enviadas ao longo da rede e determina o seu destino correto.
BIBLIOGRAFIA
Site: http://www.ufc.br/rmav/treina/m_osi.htm
Arquiteturas de Redes de Computadores OSI e TCP/IP - BRISA - Organização e coordenação
Tereza Cristina Melo de Brito Carvalho - Makron Books – 1994.
http://www.guiadohardware.net/dicas/2001/05/1105.asp
http://www.napoles.hpg.ig.com.br/tutorial/tcpip-160.html
http://www.napoles.hpg.ig.com.br/tutorial/tcpip-90.html
http://www.vanquish.com.br/site/020608
http://pucmgmt.metropoa.tche.br/mgmt/ip/rarp.htm
http://www.zfredes.com.br/hp/pages/faq.html
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