Protocolo de Rede

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Protocolo de Rede
Um protocolo é um método standard que permite a comunicação entre processos (que se executam eventualmente em diferentes máquinas), isto é, um conjunto de regras e procedimentos a respeitar para emitir e receber dados numa rede. Existem vários, de acordo com o que se espera da comunicação. Certos protocolos, por exemplo, serão especializados na troca de arquivos com o FTP, outros poderão servir para gerir simplesmente o estado da transmissão e os erros, é o caso do protocolo ICMP
Na Internet, os protocolos utilizados fazem parte de uma sequência de protocolos, quer dizer, de um conjunto de protocolos. Esta sequência de protocolos chama-se TCP/IP.
Esta contém, designadamente, os seguintes protocolos:
HTTP, FTP, ARP, ICMP, IP, TCP, UDP, SMTP, Telnet, NNTP
Os Protocolos classificam-se geralmente em duas categorias, orientado a conexão e não orientado a conexão
Os protocolos orientados a conexão: É uma comunicação mais complexa que estabelece conexão antes de transmitir os dados. Para isso existe uma negociação inicial antes de iniciar a transmissão. Tipicamente a comunicação orientada a conexão também são confiáveis, pois os pacotes são controlados quanto a sequência/ordem e perda, além de ser feito controle de fluxo. Um exemplo, é o protocolo TCP na Camada de Transporte. Outro exemplo, é o protocolo X.25 na Camada de Rede. Esse tipo de conexão é usado em aplicações que necessitem de confiabilidade, como a Web, FTP e E-mail, entre outras.
Os protocolos não orientados a conexão: É uma comunicação mais simples. Não existe negociação inicial, simplesmente os pacotes são transmitidos da origem para o destino, sem fazer uma conexão formal antes. Tipicamente NÃO são confiáveis, pois não é feito controle de sequência/ordem, nem de perda, nem de integridade dos pacotes. Também não sendo viável fazer controle de fluxo. Ou seja, é um tipo de conexão extremamente simples, tendo como exemplo o protocolo UDP na camada de Transporte e o protocolo IP na camada de Rede. Esse tipo de conexão é usado em aplicações de tempo real, como VoIP e videoconferência.
Modelo ISO/OSI
ISO - (International Organization for Standardization), A Organização Internacional para Padronização, popularmente conhecida como ISO é uma entidade que atualmente congrega os grémios de padronização/normalização de 170 países.
OSI - (Open Systems Interconnection), Camadas OSI ou Interconexão de Sistemas Abertos.
Esta arquitetura é um modelo que divide as redes de computadores em sete camadas, de forma a se obter camadas de abstração. Cada protocolo implementa uma funcionalidade assinalada a uma determinada camada.
1 - Camada Física
2 - Camada de Enlace ou Ligação de Dados
3 - Camada de Rede
4 - Camada de Transporte
5 - Camada de Sessão
6 - Camada de Apresentação
7 - Camada de Aplicação
Camadas
1 - Camada Física
A camada física define as características técnicas dos dispositivos elétricos e ópticos (fios, conectores, voltagens, taxa de dados, hubs e tranceivers) do sistema. Ela contém os equipamentos de cabeamento ou outros canais de comunicação que se comunicam diretamente com o controlador da interface de rede. Preocupa-se, portanto, em permitir uma comunicação bastante simples e confiável, na maioria dos casos com controle de erros básico:
Move bits (ou bytes, conforme a unidade de transmissão) através de um meio de transmissão.
Define as características elétricas e mecânicas do meio, taxa de transferência dos bits, tensões etc.
Controle de acesso ao meio.
Controle da quantidade e velocidade de transmissão de informações na rede.
Não é função do nível físico tratar problemas como erros de transmissão, esses são tratados pelas outras camadas do modelo OSI.
2 - Camada de Enlace ou Ligação de Dados
A camada de ligação de dados também é conhecida como camada de enlace ou link de dados. Esta camada detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico. É responsável pela transmissão e recepção (delimitação) de quadros e pelo controle de fluxo. Ela também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.
Exemplo de protocolos nesta camada: PPP, LAPB (do X.25),NetBios.
Na Rede Ethernet cada placa de rede possui um endereço físico, que deve ser único na rede.
Em redes do padrão IEEE 802, e outras não IEEE 802 como a FDDI, esta camada é dividida em outras duas camadas: Controle de ligação lógica (LLC), que fornece uma interface para camada superior (rede), e Controle de acesso ao meio físico (MAC), que acessa diretamente o meio físico e controla a transmissão de dados.
3 - Camada de Rede
A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos (IP) em endereços físicos (MAC) , de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades.
Essa camada é usada quando a rede possui mais de um segmento e, com isso, há mais de um caminho para um pacote de dados percorrer da origem ao destino.
Funções da Camada:
Movimenta pacotes a partir de sua fonte original até seu destino através de um ou mais enlaces.
Define como dispositivos de rede descobrem uns aos outros e como os pacotes são roteados até seu destino final.
4 - Camada de Transporte
A camada de transporte é responsável por usar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos para a Camada de Rede. No receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de Rede, remontar o dado original e assim enviá-lo à camada de Sessão.
Isso inclui controle de fluxo, ordenação dos pacotes e a correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de recebimento, informando que o pacote foi recebido com sucesso.
A camada de transporte separa as camadas de nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas de 1 a 3). A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos e determina a classe de serviço necessária como orientada a conexão e com controle de erro e serviço de confirmação, sem conexões e nem confiabilidade.
O objetivo final da camada de transporte é proporcionar serviço eficiente, confiável e de baixo custo. O hardware e/ou software dentro da camada de transporte e que faz o serviço é denominado entidade de transporte.
5 - Camada de Sessão
A camada de sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que serão transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.
Disponibiliza serviços como pontos de controles periódicos a partir dos quais a comunicação pode ser restabelecida em caso de pane na rede.
Abre portas para que várias aplicações possam escalonar o uso da rede e aproveitar melhor o tempo de uso. Por exemplo, um browser quando for fazer o download de várias imagens pode requisitá-las juntas para que a conexão não fique desocupada numa só imagem.
6 - Camada de Apresentação
A camada de Apresentação, também chamada camada de Tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão de caracteres (código de página) quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia.
Os dados recebidos da camada sete são comprimidos, e a camada 6 do dispositivo receptor fica responsável por descomprimir esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, já que haverá menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 7 foram"encolhidos" e enviados à camada 5.
Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de criptografia neste nível, sendo que os dados só serão decodificados na camada 6 do dispositivo receptor.
Ela trabalha transformando os dados em um formato no qual a camada de aplicação possa aceitar.
7 - Camada de Aplicação
A camada de aplicação é responsável por identificar e estabelecer a aplicação (programa) o qual será utilizado entre a máquina destinatária e o usuário como também disponibiliza os recursos (protocolo) para que tal comunicação aconteça. Por exemplo, ao solicitar a recepção de e-mail através do aplicativo de e-mail, este entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando tal solicitação (POP3, IMAP). Tudo nesta camada é direcionado aos aplicativos. Alguns protocolos utilizados nesta camada são:
HTTP, SMTP, FTP, SSH, RTP, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping
TCP/IP e quais as suas camadas
O TCP/IP atualmente é o protocolo mais usado em redes locais. Isso deve-se basicamente à popularização da Internet, a rede mundial de computadores, já que esse protocolo foi criado para ser usado na Internet.
Uma das grandes vantagens do TCP/IP em relação a outros protocolos existentes é que ele é roteável, isto é, foi criado pensado em grandes redes e de longa distância, onde pode haver vários caminhos para o pacote atingir o computador receptor.
Outro facto que tornou o TCP/IP popular é que ele possui uma arquitetura aberta e qualquer fabricante pode adotar a sua própria versão do TCP/IP no seu sistema operacional, sem a necessidade de pagamento de direitos de autor. Com isso, todos os fabricantes de sistemas operacionais acabaram por adotar o TCP/IP, transformando-o em um protocolo universal, possibilitando que todos os sistemas possam comunicar entre si sem dificuldade.
Na figura seguinte, pode ver a arquitetura do TCP/IP, como é possível verificar é um protocolo de quatro camadas.
Camada de Aplicação – Esta camada faz a comunicação entre os aplicativos e o protocolo de transporte. Existem vários protocolos que operam na camada de aplicação. Os mais conhecidos são o HTTP, SMTP, FTP, SNMP, DNS e o Telnet.
Quando um programa cliente de e-mail quer descarregar os e-mails que estão armazenados no servidor de e-mail, ele irá efetuar esse pedido para a camada de aplicação do TCP/IP, onde é atendido pelo protocolo SMTP. Quando você entra num endereço www no seu browser para visualizar uma página da internet, o seu browser irá comunicar com a camada de aplicação do TCP/IP, onde é atendido pelo protocolo HTTP. E assim por diante.
A camada de aplicação comunica-se com a camada de transporte através de uma porta. As portas são numeradas e as aplicações padrão usam sempre uma mesma porta. Por exemplo, o protocolo SMTP utiliza sempre a porta 25, o protocolo HTTP utiliza sempre a porta 80 e o FTP as portas 20 (para a transmissão de dados) e a 21 (para transmissão de informações de controle).
O uso de um número de porta permite ao protocolo de transporte (tipicamente o TCP) saber qual é o tipo de conteúdo do pacote de dados (por exemplo, saber que o dado que ele está a transportar é um e-mail) e no receptor, saber para qual protocolo de aplicação ele deverá entregar o pacote de dados, já que, como estamos a ver, existem inúmeros. Assim ao receber um pacote destinado à porta 25, o protocolo TCP irá entregá-lo ao protocolo que estiver conectado a esta porta, tipicamente o SMTP, que por sua vez entregará o dado à aplicação que o solicitou (o cliente de e-mail).
Camada de Transporte – Esta camada é responsável por captar os dados enviados pela camada de aplicação e transformá-los em pacotes, a serem repassados para a camada de Internet.
No protocolo TCP/IP a camada de transporte utiliza um esquema de multiplexação, onde é possível transmitir simultaneamente dados das mais diferentes aplicações. Na verdade, ocorre o conceito de intercalamento de pacotes; vários programas poderão estar a comunicar com a rede ao mesmo tempo, mas os pacotes gerados serão enviados à rede de forma intercalada, não sendo preciso terminar um tipo de aplicação de rede para então começar outra. Isso é possível graças ao uso do conceito de portas, explicado na camada de aplicação, já que dentro do pacote há a informação da porta de origem e de destino do dado.
Nesta camada operam dois protoclos: o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol). Ao contrário do TCP, este segundo protocolo não verifica se o dado chegou ou não ao destino. Por esse motivo, o protocolo mais usado na transmissão de dados é o TCP, enquanto que o UDP é tipicamente usado na transmissão de informações de controle.
Na recepção de dados, a camada de transporte capta os pacotes passados pela camada Internet e trata de colocá-los em ordem e verificar se todos chegaram corretamente. Além disso, o protocolo IP, que é o protocolo mais conhecido da camada de Internet, não verifica se o pacote de dados enviado chegou ou não ao destino; é o protocolo de transporte (o TCP) que, ao remontar a ordem dos pacotes recebidos, verifica se está a faltar algum, pedindo, então, uma retransmissão do pacote que não chegou.
Camada de Internet – Há vários protocolos que podem operar nesta camada: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), ARP (Address Resolution Protocol) e RARP (Reverse Address Resolution Protocol).
Na transmissão de um dado de programa, o pacote de dados recebidos da camada TCP é dividido em pacotes chamados datagramas. Os datagramas são enviados para a camada de interface com a rede, onde são transmitidos pelo cabeamento da rede através de quadros. Esta camada não verifica se os datagramas chegaram ao destino, isto é feito pelo TCP.
Esta camada é responsável pelo roteamento de pacotes, isto é, adiciona ao datagrama informações sobre o caminho que ele deverá percorrer.
Camada de Interface com a Rede – Esta camada é responsável por enviar o datagrama recebido pela camada de Internet em forma de um quadro através da rede.
Tem como principal função, a interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, etc.) e transmitir os datagramas pelo meio físico, tem a função de encontrar o caminho mais curto e confiável.
UNIVAG – CENTRO UNIVERSITÁRIO
CURSO SUPERIOR TECNOLÓGICO EM ANÁLISE E DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS
	
Disciplina Ambiente de Redes
Prof. Aislan Honorato de Moraes
Trabalho Protocolo de Rede
Thiago Fernando Procorio
Várzea Grande
2015