TEMA 2 - Versão para impressão - Modelo de Referência TCP_IP

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Modelo de
Referência
TCP/IP
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Apresentação 
Fonte: https://goo.gl/UtH565
Na unidade anterior, você estudou o Modelo de
Referência OSI/ISO e as questões associadas à sua
organização em camadas. Nesta unidade, você estudará
o TCP/IP. Ele é o modelo em uso na Internet,
desenvolvido para a resolução do problema de conectar
redes com diferentes tecnologias de maneira simples.
Você verá a razão pela qual este Modelo é o que se
utiliza na prática. Com isso, nos encaminhamos a uma
questão importante, que é compreender o funcionamento
das tecnologias de rede, permitindo que você possa
decidir qual a melhor opção frente à determinada
demanda.
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Desafio 
O Problema dos dois exércitos  (Adaptado
de STALLINGS, 2000)
Dois exércitos azuis estão dispostos em lados opostos de
uma colina, preparando um ataque ao exército vermelho,
localizado no vale. O exército vermelho pode derrotar cada
um dos exércitos azuis separadamente, mas não pode atacá-
los simultaneamente. Os exércitos azuis se comunicam por
meio de um sistema não confiável: um soldado a pé. O
comandante de um dos exércitos azuis deseja atacar ao
amanhecer. O problema é: a mensagem pode ser enviada,
mas ele não terá certeza de que o outro comandante a
recebeu. Ele pode solicitar uma confirmação de recebimento,
mas esta também pode não chegar. Existe algum protocolo
que os exércitos azuis poderiam utilizar para vencer?
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Conteúdo 
O Modelo TCP/IP
O surgimento do Modelo de Referência TCP/IP deu-se de maneira
bem diferente do OSI/ISO. Existia nos EUA uma rede de pesquisa
criada pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos,
denominada Advanced Research Projects Agency Network
(ARPANET). Nesta rede, foram sendo aos poucos incluídos órgãos
públicos, universidades e centros de pesquisa. Com a utilização de
diferentes tecnologias de transmissão por rádio e satélite, vários
problemas afloraram. Resolveu-se então criar uma arquitetura de
referência, a qual posteriormente foi denominada TCP/IP, em razão
de dois de seus principais protocolos: o  Transmission Control
Protocol (TCP) e o Internet Protocol (IP).
Um item importante considerado durante a sua concepção levava
em conta aspectos militares. Temia-se utilizar uma rede que
pudesse ser destruída facilmente em caso de guerra. Surgiu então
uma arquitetura flexível, que permitia a comunicação entre dois
pontos, mesmo que alguns elementos intermediários fossem
destruídos. Esta arquitetura deveria ainda suportar aplicações
diversas, que pudessem lidar com transmissão de dados e de voz.
Ao iniciarmos nossos estudos neste modelo, é conveniente
esclarecermos alguns termos. O termo TCP/IP refere-se ao Modelo
de Referência composto por várias camadas, o qual você estudará
mais adiante. O termo TCP refere-se ao protocolo da Camada de
Transporte e o IP refere-se ao protocolo da Camada de Rede, que
estudaremos nesta unidade.
Os padrões do TCP/IP não são ditados por organismos
internacionais, como por exemplo, a ISO. O Modelo é mantido por
um comitê de pesquisadores denominado  Internet Activity
Board  (IAB), que é tanto um comitê do  Internet Engineering Task
Force  (IETF), quanto um corpo consultivo da  Internet
Society  (ISOC). O IAB supervisiona as atividades do IETF e o
processo de criação de padrões da Internet, que é feito por meio
de  Request for Comments  (RFCs). Um RFC é o caminho para
que um protocolo se torne um padrão da Internet.
Os RFCs são organizados em duas subséries:  For Your
Information  (FYI) – em que os vários tópicos da Internet são
apresentados fornecendo uma visão geral sobre um dado
assunto;  Standard  (STD) – em que se especificam os padrões da
Internet. Antes da publicação, é feito um rascunho (Draft),
disponível para que a comunidade da Internet possa oferecer
sugestões e comentários por seis meses.
O TCP/IP possui ainda outras diferenças importantes em relação
ao Modelo OSI. Foi basicamente a primeira solução que se utilizava
somente de protocolos abertos, ou seja, não proprietários. Este
talvez tenha sido um dos principais fatores de sua ampla aceitação
como padrão.
Sua finalidade era propor uma arquitetura simples e funcional, para
a conexão de sistemas abertos. Por isso possui uma quantidade
menor de camadas. Enquanto o Modelo OSI possui sete camadas,
o TCP/IP possui quatro ou cinco, dependendo do autor
considerado. Consideraremos aqui quatro Camadas: de Aplicação,
de Transporte, de Rede, e de Interface de Rede.
No TCP/IP não existem as Camadas de Sessão e Apresentação.
Em nome da simplicidade elas foram excluídas, uma vez que são
pouco usadas na prática. A Camada de Aplicação corresponde às
Camadas de Aplicação, Sessão e Apresentação do OSI. As
Camadas de Transporte e de Rede exercem funções similares tanto
no Modelo OSI quanto no TCP/IP. A Camada de Interface de Rede
equivale às Camadas de Enlace e Física do OSI.
Figura 1 – Modelos OSI/ISO e TCP/IP: Equivalência entre as
Camadas.
http://www.rfc-editor.org/
http://www.rfc-editor.org/
http://www.rfc-editor.org/
No TCP/IP, as informações ou dados do usuário são passados de
uma camada a outra, e cada uma inclui seus dados de controle
(cabeçalho). Assim, os dados, ao serem entregues na camada de
aplicação, recebem algumas informações a serem lidas pela
camada de aplicação no destino. O mesmo acontece a cada
camada por onde o dado passa, na qual cada camada adicionará
suas informações de controle.
Na ilustração seguinte, podemos ver o efeito sobre os dados do
usuário, ao serem transferidos de uma camada a outra. Pode-se
perceber o  overhead  (processamento ou armazenamento em
excesso) causado por cada uma destas camadas, refletindo-se na
quantidade de dados a serem transferidos pela rede.
Figura 2 – Resumo da Arquitetura TCP/IP.
Camada de Interface de Rede
A Camada de Interface de Rede não é especificada no Modelo de
Referência TCP/IP. Somente se especifica que deve haver um
protocolo que permita o envio dos pacotes da Camada de Rede.
O que se convenciona, na prática, é considerar a Camada de
Interface de Rede como o nível mais baixo na arquitetura TCP/IP.
Assim, esta Camada fornece o serviço de entrega de dados entre
máquinas diretamente conectadas; permite a implantação do
TCP/IP sobre qualquer hardware de rede ou sistema de
comunicação de dados; recebe datagramas IP da Camada de Rede
e os transmite sobre a tecnologia de rede física disponível. Para
isso, efetua o encapsulamento de datagramas IP em quadros na
rede, inclusive recorrendo à fragmentação destes quando
necessário.
A Camada de Interface de Rede faz ainda um mapeamento de
endereços lógicos – convertendo endereços da Camada de Rede
em endereços físicos compreensíveis aos equipamentos. Exemplo:
em uma rede Ethernet, converte endereços IP (lógicos) em
endereços MAC (físicos), os quais podem ser compreendidos pelas
interfaces de rede.
Pode-se fazer uma analogia com a camada de enlace do modelo
OSI/ISO.
Considerações Adicionais sobre o Modelo
TCP/IP
A década de 1980 foi dominada por discussões relacionadas ao
OSI. A crença geral era de que esse modelo iria prevalecer sobre o
modelo proprietário IBM SNA, modelos de fabricantes diversos, e
mesmo sobre o TCP/IP.
Todavia, verificou-se que, a partir da década de 1990, o TCP/IP se
estabeleceu como o modelo mais aceito pelas mais diversas
soluções comerciais, o que pode ser atribuído a vários fatores. O
primeiro é que, durante a década de 1980, duas possibilidades se
destacavam: o OSI e o TCP/IP. O OSI era tido como uma solução
proposta, sobretudo, por ministérios de telecomunicações na
Europa, carregando o estigma de ser um padrão que nunca ficava
pronto. O TCP/IP, por outro lado, já estava pronto e se sobressaiu
por estar em praticamente todas as solicitações do Departamento
de Defesa dos EUA, durante a década de 1990. O fato de o
Departamento de Defesa ser um grande contratantede software, à
época, foi decisivo, segundo vários autores.
O TCP/IP, contudo, não é perfeito, apresentando vários problemas.
Uma primeira questão, considerada por vários livros da área, diz
respeito à falta de diferenciação clara entre o que seja serviço,
interface e protocolo. A segunda é que a Camada de Interface de
Rede não é, na realidade, uma Camada de Rede, no sentido estrito
de uma hierarquia de camadas. Ela é considerada, por muitos,
como uma camada intermediária entre a Camada de Rede e a de
Enlace. Além disso, não é feita a distinção entre a Camada de
Enlace e a Física. Fica então uma lacuna sobre o que realmente
está a seguir da Camada de Rede.
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Dica do Professor 
Nesta unidade, você estudou o Modelo de Referência
TCP/IP, criado pelo Departamento de Defesa dos EUA e
mantido hoje pelo IAB. O qual visa permitir a
interoperabilidade entre redes de diferentes fabricantes,
inclusive com tecnologias distintas. É definido por meio
de RFCs, padrões que norteiam desde a organização em
camadas até cada um dos protocolos utilizados nelas.
Nas próximas unidades, você verá com mais detalhes o
funcionamento de cada uma dessas camadas, os
protocolos e as tecnologias mais utilizadas. Conhecerá os
meios físicos – comunicação por fio e sem fio, inclusive
via satélite e celular. Estudará como é efetuado o controle
de acesso e fluxo do enlace (link). Verá, ainda, as
principais tecnologias de redes em uso atualmente,
inclusive as sem fio, como por exemplo: Wi-Fi, Bluetooth e
WiMAX. Avaliará ainda como é feito o encaminhamento
de pacotes ao longo da Internet. Por último, estudará o
funcionamento dos principais serviços que possibilitam
os mais diversos usos das redes e da Internet.
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Na Prática 
"Prezado(a) estudante,
Esta seção é composta por atividades que
objetivam consolidar a sua aprendizagem
quanto aos conteúdos estudados e
discutidos. Caso alguma dessas
atividades seja avaliativa, seu (sua)
professor (a) indicará no Plano de Ensino
e lhe orientará quanto aos critérios e
formas de apresentação e de envio."
Bom Trabalho!
1. O modelo TCP/IP possui menos camadas que o
OSI/ISO. Quais funções foram incorporadas por
quais camadas? Faz alguma diferença tê-las
incorporado?
2. Quais tipos de transporte são providos pelo TCP/IP?
Quais as vantagens e desvantagens de cada um?
Qual utilizaria nos tipos de serviços mais comuns
atualmente, tais como aplicações web, streaming de
áudio, streaming de vídeo, mensagens, chamadas de
áudio e chamadas de áudio com vídeo. Explique,
justifique.
Atividade 

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Saiba Mais 
Para ampliar seu conhecimento a respeito desse assunto,
veja abaixo a(s) sugestão(ões) do professor:
Consulte as seguintes RFCs:
RFC 1180 – TCP/IP Tutorial. Avalie o conteúdo da
RFC. Verifique a figura 1, no item da RFC, como está
representada a estrutura em camadas do modelo.
Procure associar cada componente dessa figura ao
conteúdo estudado.
A RFC 0793 (STD 0007) e a RFC 0768 (STD 0006)
  tratam, respectivamente, dos protocolos TCP e
UDP. Compare o conteúdo dos cabeçalhos de cada
um, verificando o item 3.1 (RFC 0793) e a RFC 0768.
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1180.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1180.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1180.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc793.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc793.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc793.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc768.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc768.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc768.txt
ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc768.txt
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