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Protocolos e Comunicação | Introdução www.cenes.com.br | 1 DISCIPLINA Protocolos e Comunicação CONTEÚDO Camada de Transporte e Camada de Aplicação Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Introdução www.cenes.com.br | 2 A Faculdade Focus se responsabiliza pelos vícios do produto no que concerne à sua edição (apresentação a fim de possibilitar ao consumidor bem manuseá-lo e lê-lo). A instituição, nem os autores, assumem qualquer responsabilidade por eventuais danos ou perdas a pessoa ou bens, decorrentes do uso da presente obra. É proibida a reprodução total ou parcial de qualquer forma ou por qualquer meio, eletrônico ou mecânico, inclusive através de processos xerográficos, fotocópia e gravação, sem permissão por escrito do autor e do editor. 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Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 http://www.faculdadefocus.com.br/ mailto:tutoria@faculdadefocus.com.br http://www.faculdadefocus.com.br/ Protocolos e Comunicação | Introdução www.cenes.com.br | 3 Sumário Sumário ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1 Introdução --------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2 Camadas do Modelo OSI -------------------------------------------------------------------------------- 4 2.1 Camada de Transporte ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.1.1 Os Protocolos da Camada de Transporte ------------------------------------------------------------------------------------- 9 2.2 Camada de Aplicação ------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 2.2.1 Os Protocolos de Aplicação ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 3 Conclusão --------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 4 Referências Bibliográficas ------------------------------------------------------------------------------ 14 Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Introdução www.cenes.com.br | 4 1 Introdução Nesta unidade estudaremos preceitos relativos à camada de transporte e a camada de aplicação, ambas integrantes do chamado modelo OSI. Assim, será abordado seus respectivos itens, de maneira mais específica. Será elencado a camada de transporte, a qual possui como principal objetivo realizar a comunicação fim a fim. Em seguida, evidenciaremos a sua utilidade e quais protocolos são utilizados por ela, bem como, a relevância e uso dos protocolos UDP, TCP e SCTP. Ademais, será explicado a respeito da camada de aplicação, a qual é responsável por permitir que as aplicações do computador possam acessar a rede, também será elencado os protocolos de aplicação. 2 Camadas do Modelo OSI A temática deste material será a camada de transporte e a camada de aplicação, ambas fazem parte do MODELO OSI (o qual possui especificamente 7 camadas), o percurso, portanto passará pela camada 4 (transporte) e 7 (aplicação). Nos primórdios da computação e da construção das estruturas de redes, que visavam conectar computadores. As empresas desenvolviam suas tecnologias sem nenhum tipo de padronização, tornando seus usuários “reféns” de determinadas marcas, serviços e tecnologias, o que tornava altíssimo o custo com infraestrutura, sem contar a impossibilidade de conectar equipamentos de fabricantes diferentes, pois, cada um detinha sua própria tecnologia e não havia interesse no compartilhamento de patentes. Com isso, ficou evidente que não havia nenhuma forma de padronização de arquitetura para interligar as redes. Neste sentido, recorremos ao que destaca Peterson e Davie (2013), segundo os autores uma das primeiras organizações a definir um modo de conectar computadores foi a ISO. Chamada de arquitetura Open Systems Interconnection (OSI), definiu uma partição das funcionalidades da rede em sete níveis (ou camadas), assim, um ou mais protocolos implementam a funcionalidade atribuída a cada camada de acordo com os autores. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 5 A ISO (International Organization for Standardization) foi a responsável por desenvolver o modelo OSI lá em meados dos anos 1980. Com a padronização feita pela ISO, houve uma base formal e sólida e, previamente estabelecida para que, fabricantes de hardware e software, viessem a criar protocolos já padronizados utilizando este Modelo. Abaixo incluímos o esquema criado pelos autores para exemplificar o funcionamento do modelo OSI, porém, a estrutura da primeira camada, a física, está na base do esquema, portanto, as camadas acima, cada vez mais próximas do usuário, demonstram como o modelo foi pensando e estruturado. Figura 1- O modelo OSI de sete camadas. Fonte: Peterson e Davie (2013, p.36) Sendo assim, começaram a surgir os protocolos a serem empregados sob o modelo OSI. Cada camada do modelo é responsável por executar duas tarefas e operações, e Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 6 possui uma interface viabilizadora para que as camadas se comuniquem entre si. Na figura apresentada por Peterson e Davie (2013, p.36) podemos visualizar a estrutura de maneira muito clara e precisa. É importante ressaltar que o modelo OSI não é o único a ser utilizado para entender e organizar as redes de computadores. Também temos a organização das redes através de pilhas de protocolos da internet, fazendo com que, neste modelo, tenhamos apenas 5 camadas. Abaixo, destacamos o esquema proposto pelo autor Jim F. Kurose (2013, p.37). Figura 2- A Pilha De Protocolos Da Internet E O Modelo De Referência OSI Fonte: Jim F. Kurose (2013, p.37). Em consonância, Marçula (2019) compreende que o modelo OSI/ISO indica que todosos computadores que estão conectados à rede devem possuir uma pilha de protocolos, um “sobre” o outro. Isto é, há uma ordem para que os protocolos atuem no processo de comunicação. Ademais, são esses protocolos que irão executar as diferentes funções propostas pelo modelo OSI. Portanto, para que ocorra a comunicação entre os computadores, é necessário que possuam as mesmas camadas, pois devem trocar informações durante o processo de comunicação. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 7 Por exemplo, quando uma mensagem é enviada para outro computador, por intermédio da rede, a mensagem deverá percorrer por todas as camadas do modelo de cima para baixo (há uma comunicação adjacente entre as camadas). A mensagem é transmitida por um meio de comunicação, chegando ao computador de destino, percorrendo as mesmas camadas, mas agora de baixo para cima, de maneira que ocorra comunicação também entre as camadas correspondentes do computador de origem e de destino (MARÇULA, 2019). 2.1 Camada de Transporte A camada de transporte garante a transferência de dados, de maneira confiável, entre a origem e o destino, independente de qual rede física é utilizada no momento, é a camada principal dentro da pilha dos protocolos (MARÇULA, 2019). Em consonância, Forouzan (2010) compreende que a camada de transporte é a responsável pela comunicação entre processos finais de uma mensagem inteira. Uma outra função importante da camada de transporte é a de garantir que as mensagens cheguem ao destino sem erros, pois se uma mensagem não chega ao destino ou apresenta problemas, a camada de transporte cuida do processo de aviso ao remetente, solicitando que seja enviado novamente, detectando e corrigindo os erros. Ou seja, a função básica dessa camada é a de aceitar dados da camada de aplicação, dividi-los em unidades menores em caso de necessidade e passá-los para a camada de rede. Também é responsabilidade dessa camada o controle de fluxo e de congestionamento. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 8 Segundo Marçula (2019) a diferença principal entre a camada de transporte e a camada de rede é que a camada de transporte está inteiramente dentro do computador do usuário, e de rede está nos roteadores e normalmente pertencente a concessionárias de serviços de comunicação. O autor Forouzan (2010) da continuidade e entende que a camada de transporte garante a integridade e a ordem de entrega de mensagens controlando o fluxo de dados e os erros na transmissão. Já a camada de rede gerencie a entrega mensagens individuais da origem até seu destino, isto é, não pressupõe que exista qualquer relacionamento entre as mensagens, tratando de maneira independente, como se cada um pertencessem a uma mensagem distinta. Em conformidade com Forouzan (2010) um protocolo de camada de transporte poderá ser dividido em duas categorias principais, sendo: • Sem conexão (connectionless). Um protocolo de camada de transporte sem conexão trata de cada segmento de maneira independente e o entrega à camada de transporte na máquina destinatária. • Orientado a conexão (connection-oriented). Um protocolo de camada de transporte orientada a conexão estabelece uma conexão virtual com a camada de transporte da máquina destinatária antes de iniciar a transferência dos pacotes de dados. Após todos os dados serem transferidos, a conexão é encerrada. Observe que em uma camada de transporte, geralmente a mensagem é dividida em segmentos de dados. Portanto, o protocolo sem conexão, como o UDP, trata cada segmento independentemente. Já um protocolo orientado a conexão, como o TCP e o SCTP, cria um relacionamento entre os segmentos recebidos e enviados através de números de sequência. Veremos os protocolos da camada de transporte a seguir. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 9 2.1.1 Os Protocolos da Camada de Transporte 2.1.1.1 Protocolo de datagrama de usuário – UDP Segundo Forouzan (2010) este é um protocolo de transporte sem conexão e é considerado não confiável. Assim, ele é um protocolo que não realiza controle adicional aos serviços de entrega do IP, com exceção ao implementar a comunicação entre processos, em vez de comunicação entre hosts. Da mesma maneira, a verificação de erros também é implementada de maneira muito limitada. Contudo, mesmo com todas as desvantagens existem algumas vantagens, por exemplo, o UDP é um protocolo muito simples com um mínimo de overhead. Portanto, se um processo quiser enviar uma pequena mensagem e não se preocupar muito com a confiabilidade, o UDP é uma excelente opção, pois enviar uma pequena mensagem através do UDP exige menor interação entre o emissor e o receptor do que quando é utilizado o TCP ou o SCTP. 2.1.1.2 Protocolo de controle de transmissão – TCP O segundo protocolo da camada de transporte é denominado TCP (Transmission Control Protocol), assim como o UDP, este é um protocolo de comunicação entre processos finais, ou seja, programa a programa. Portanto, o TCP, bem como o UDP, utiliza números de portas. Entretanto, Forouzan (2010) ressalta que diferentemente do UDP, o TCP é um protocolo que é orientado a conexão e é confiável. Portanto, ele acrescenta funcionalidades aos serviços IP orientação a conexão e confiabilidade. Para a transmissão de dados, o TCP cria uma conexão virtual entre dois processos TCPs. Além disso, o TCP implementa mecanismos de controle de fluxo e de erros na camada de transporte. 2.1.1.3 Protocolo de transmissão de controle de fluxo – SCTP O SCTP (Stream Control Transmission Protocol) é um protocolo de camada de transporte novo, o qual é orientado a mensagens e é confiável. O SCTP surgiu especificamente, em sua maior parte, para atender aos requisitos das novas aplicações Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 10 de Internet recentemente introduzidas. De acordo com Forouzan (2010), as novas aplicações, como o IUA (ISDN sobre IP), M2UA e M3UA (sinalização de telefonia), H.248 (media gateway control), H.323 (telefonia IP) e SIP (telefonia IP), necessitam de serviços de transporte mais sofisticados que o TCP é capaz de fornecer, assim surgiu o SCTP que consegue oferecer maior desempenho e confiabilidade. Figura 3- Comparação Entre UDP, TCP, e SCTP. Fonte: Núcleo Editorial Focus 2.2 Camada de Aplicação Marçula (2019) ressalta que esta camada é a responsável por permitir que as aplicações do computador possam acessar a rede. É nessa camada que ficam os Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 11 protocolos ligados às aplicações utilizadas pelos usuários, por exemplo: bancos de dados, sistemas operacionais, correio eletrônico etc. Isto é, a camada de aplicação permite, ao usuário final, acesso aos recursos da rede, portanto, é a que está mais próxima do usuário. É comum ser dito que visualmente está em contato com o usuário, provendo interfaces e suportando serviços como: • acesso à web (HTTP); • transferência de arquivos (FTP); • serviço de nomes (DNS); • serviço de correio eletrônico (SMTP, POP, IMAP). A respeito da camada de aplicação, Torres (2018) ressalta que esta camada realiza a interface entre a pilha de protocolos e o aplicativo que pediu ou receberá a informação através da rede. Por exemplo, se você quiser baixaro e-mail com seu aplicativo, ele entrará em contato com a camada de aplicação da pilha de protocolos de rede sendo usada, efetuando este pedido. Desenvolvendo um pouco mais o exemplo apresentado, Torres (2013) complementa que é esta camada que “conversa” com os programas instalados em seu computador. Por exemplo, ao clicar em seu programa de e-mail para baixar e-mails ou ao entrar no endereço de um site em seu browser como: Chrome, Internet Explorer, Firefox etc. O programa realiza um pedido a camada da pilha TCP/IP. É esta camada que prepara o pedido e/ou dados e os envia para a camada inferior, transporte. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Camadas do Modelo OSI www.cenes.com.br | 12 Existem diversos protocolos operando nesta camada, sendo cada um responsável por um tipo específico de serviço. No caso de abrir um site em um browser, dois protocolos são usados, o DNS (Domain Name System, sistema de nome de domínio), para verificar qual é o endereço IP que corresponde ao endereço entrado, e o HTTP (HyperText Transfer Protocol, protocolo de transferência hipertexto), para transferir os dados do site até o seu computador. Enquanto, no caso do programa de e-mail, ele efetuará o pedido ao protocolo responsável pelo serviço de e-mails, o qual é chamado de SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, protocolo simples de transferência de correio). Um outro exemplo é ao acessar um site da internet, normalmente se utiliza o protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol) entre o navegador (cliente) e o site que se está acessando (servidor), com isso, as duas aplicações devem conhecer a codificação utilizada na comunicação. Assim como o HTTP, existem outros protocolos, como SMTP para envio de e-mails e DNS para resolução de nomes. Portanto, aprofundaremos a seguir os protocolos, os elencaremos e entenderemos o que são e qual a sua proximidade do usuário na rede. 2.2.1 Os Protocolos de Aplicação Os protocolos da camada de aplicação especificam as informações de formato e de controle necessários para várias funções comuns de comunicação na Internet. Basicamente, a camada de aplicação define o formato dos dados que são trocados pelas aplicações em uma rede. Existem diversos protocolos que operam na camada de aplicação, como por exemplo: • O SNMP- este é um protocolo simples de gerenciamento de rede. • O SSH (Secure SHell, terminal seguro)- possui a função de permitir aos usuários e desenvolvedores realizarem modificação em sites e servidores utilizando conexão simples. • Protocolo DNS- este é um protocolo que resolve nomes de Internet em endereços IP. • Telnet- este protocolo é utilizado para fornecer acesso remoto a dispositivos de rede e servidores. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Conclusão www.cenes.com.br | 13 • SMTP - este protocolo transfere anexos de e-mail e mensagens. • Protocolo DHCP – este é um protocolo utilizado para atribuir um endereço IP, a máscara de sub-rede, o gateway padrão e endereços de servidores DNS a um host. • Protocolo HTTP (HTTP) – é utilizado para transferir arquivos que compõem as páginas Web da World Wide Web. • Protocolo FTP – seu nome traz sua função “File Transfer Protocol”, protocolo de transferência de arquivos, ou seja, é um protocolo utilizado para transferência interativa de arquivos entre sistemas. • Protocolo TFTP - é utilizado para a transferência de arquivos ativa sem conexão. • Protocolo bootstrap (BOOTP) - é um precursor do protocolo DHCP. O BOOTP é um protocolo de rede utilizado para obter informações de endereço IP durante a inicialização. • Protocolo POP – é utilizado por clientes de e-mail para recuperar e-mail de um servidor remoto. • Protocolo IMAP – é um outro protocolo para a recuperação de e-mail. Portanto, os protocolos da camada de aplicação são utilizados pelos dispositivos origem e destino durante a sessão de comunicação. Assim, para que a comunicação obtenha sucesso, os protocolos da camada de aplicação implementados nos hosts de origem e destino devem corresponder. 3 Conclusão Nesta unidade estudamos a camada de transporte e a camada de aplicação, ambas fazem parte do modelo OSI. Foi possível compreender as camadas de transporte e de aplicação, identificando suas utilidades, sendo a utilidade da camada de transporte a comunicação fim a fim, e no caso da camada de aplicação, o papel de disponibilizar os meios para acessar o ambiente de comunicação. Em seguida, abordamos os seus respectivos itens, de maneira específica. A camada de transporte possui diversos protocolos, como: UDP, TCP e SCTP. Ademais, a camada de Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Referências Bibliográficas www.cenes.com.br | 14 aplicação também possui vastos protocolos, basicamente houve a compreensão do que são e a sua proximidade do usuário na rede. 4 Referências Bibliográficas FOROUZAN, B. A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. Porto Alegre, Grupo A, 2010. KUROSE, James F. Redes de computadores e a Internet: uma abordagem top- down/James F. Kurose, Keith W. Ross; tradução Daniel Vieira; revisão técnica Wagner Luiz Zucchi. – 6. ed. – São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013. MARÇULA, M. Informática: conceitos e aplicações / Marcelo Marçula, Pio Armando Benini Filho. – 5 ed. – São Paulo: Érica, 2019 PETERSON, Larry L. Redes de computadores: uma abordagem de sistemas / Larry L. Peterson e Bruce S. Davie; [tradução de Multinet Produtos]. - Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. TORRES, Gabriel. Redes de Computadores. 2ª ed. Rev. Atual. - Rio de Janeiro: Clube do Hardware, 2018. Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Protocolos e Comunicação | Referências Bibliográficas www.cenes.com.br | 15 Licensed to Francisco José Pereira - kargel.francisco@gmail.com - 037.521.219-12 Sumário 1 Introdução 2 Camadas do Modelo OSI 2.1 Camada de Transporte 2.1.1 Os Protocolos da Camada de Transporte 2.1.1.1 Protocolo de datagrama de usuário – UDP 2.1.1.2 Protocolo de controle de transmissão – TCP 2.1.1.3 Protocolo de transmissão de controle de fluxo – SCTP 2.2 Camada de Aplicação 2.2.1 Os Protocolos de Aplicação 3 Conclusão 4 Referências Bibliográficas