Serviços de Redes - Camada_de_Transporte PROTOCOLOS TCP E UDP

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CAMADA DE TRANSPORTE 
PROTOCOLOS TCP E UDP 
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA – UNATEC 
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REDES DE COMPUTADORES 
Disciplina de Serviços de Redes – 2013 
Guilherme Rodrigues Pereira 
Serviços de Redes – Redes de Computadores 
Introdução (Camada de Transporte) 
 As redes de dados e a Internet suportam a rede humana através do 
fornecimento de comunicação contínua e confiável entre pessoas a múltiplos 
serviços como e-mail, web, mensagens instantâneas, entre outros. 
 
 Dados de cada uma dessas aplicações são empacotadas, transportadas e 
entregues ao servidor daemon apropriado ou aplicação no dispositivo de 
destino. 
 
 Os processos descritos na camada de Transporte do modelo OSI aceitam dados 
da Camada de Aplicação e os preparam para endereçamento na camada de 
Rede. A camada de Transporte é responsável pela transferência fim-a-fim geral 
de dados de aplicação. 
Serviços de Redes – Redes de Computadores 
Introdução (Camada de Transporte) 
Serviços de Redes – Redes de Computadores 
Propósito da camada de transporte 
 A camada de Transporte proporciona a segmentação de dados e o controle 
necessário para reagrupar esses segmentos em fluxos de comunicação. Suas 
responsabilidades primárias para realizar isto são: 
- Rastrear a comunicação individual entre as aplicações nos hosts de origem e destino. 
- Segmentar dados e gerenciar cada segmento. 
- Reagrupar os segmentos em fluxos de dados de aplicação. 
- Identificar as diferentes aplicações. 
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Propósito da camada de transporte (detalhes) 
 Rastreamento de Conversações Individuais: 
- Qualquer host pode ter múltiplas aplicações que se comunicam através da rede. Cada 
uma destas aplicações irá se comunicar com uma ou mais aplicações em hosts 
remotos. É responsabilidade da camada de Transporte manter fluxos múltiplos de 
comunicação entre estas aplicações. 
 
 Segmentação de Dados: 
- Como cada aplicação cria um fluxo de dados para ser enviado a uma aplicação 
remota, estes dados devem ser preparados para serem enviados através do meio em 
segmentos gerenciáveis. Os protocolos de camada de Transporte descrevem serviços 
que segmentam estes dados a partir da camada de Aplicação. Isto inclui o 
encapsulamento necessário em cada lado do segmento. Cada segmento de dados de 
aplicação requer a adição de cabeçalhos da camada de Transporte para indicar a qual 
comunicação (circuito virtual) ele está associado. 
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 Reagrupamento de Segmentos: 
- No host de destino, cada segmento de dados pode ser direcionado para a aplicação 
apropriada. Em adição a isso, estes segmentos de dados individuais também precisam 
ser reconstruídos em um fluxo completo de dados que seja útil para a camada de 
Aplicação. Os protocolos da camada de Transporte descrevem como a informação do 
cabeçalho da camada de Transporte é usada para reagrupar os segmentos de dados 
em fluxos a serem passados para a camada de Aplicação. 
Propósito da camada de transporte (detalhes) 
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Propósito da camada de transporte (detalhes) 
 Identificação das Aplicações: 
- Para passar os fluxos de dados para as aplicações apropriadas, a camada de Transporte 
deve identificar a aplicação de destino. Para realizar isso, a camada de Transporte 
designa à aplicação um identificador (número de porta). 
- A camada de Transporte é o link entre a camada de Aplicação e a camada de rede. Esta 
camada aceita dados de diferentes conversações e os passa para as camadas inferiores 
como segmentos gerenciáveis que podem ser finalmente multiplexados no meio. 
- As aplicações não precisam saber dos detalhes operacionais da rede em uso. As 
aplicações geram dados que são enviados de uma aplicação a outra, sem considerar o 
tipo de host de destino, o tipo de meio sobre o qual o dado deve trafegar, o caminho 
tomado pelo dado, o congestionamento em um link, ou o tamanho da rede. Da mesma 
forma, as camadas inferiores não possuem conhecimento sobre a existência de 
múltiplas aplicações. 
- A camada de transporte organiza os segmentos recebidos antes de entregá-los à 
aplicação apropriada. 
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Propósito da camada de transporte 
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Propósito da camada de transporte 
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Controle das conversações 
 Segmentação e Reagrupamento - A maioria das redes tem uma limitação da 
quantidade de dados que podem ser incluídos em uma única PDU (Protocol 
Data Unit). A camada de Transporte divide os dados da aplicação em blocos de 
dados. No destino, a camada de Transporte reagrupa os dados antes de enviá-
los à aplicação ou serviço de destino. 
 
 Multiplexação de Conversação - Podem haver muitas aplicações ou serviços 
sendo executados em cada host na rede. Para cada aplicação ou serviço temos 
uma porta atribuída para que a camada de Transporte possa determinar qual 
aplicação ou serviço devemos acessar. 
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Controle das conversações 
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Necessidades de cada aplicação 
 “Protocolos diferentes precisam de métodos de entrega diferentes!” 
 
 Determinadas aplicações precisam de confiabilidade na entrega dos dados ao 
destino, onde pequenos atrasos são aceitáveis para realizar a garantia da 
entrega, outras, precisam de maior velocidade de forma que a retransmissão de 
algum segmento perdido inviabilize a comunicação. 
 
 Desta forma, temos os protocolos TCP e UDP para atender as diferentes 
necessidades. 
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Necessidades de cada aplicação 
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Protocolo TCP 
 O TCP é um protocolo orientado à conexão (circuito virtual), descrito na RFC 
793. O TCP causa sobrecarga adicional para adicionar funções. As funções 
adicionais especificadas pelo TCP são as ditas entrega ordenada, entrega 
confiável e controle de fluxo. Cada segmento TCP tem 20 bytes de overhead 
(cabeçalho) que encapsula o dado da camada de Aplicação, enquanto que o 
segmento UDP tem apenas 8 bytes. 
 
 As principais aplicações que usam TCP são: 
- Navegadores web (HTTP) 
- E-mail (SMTP, POP, IMAP) 
- FTP 
- SSH 
- TELNET 
- RDP 
 
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Protocolo UDP 
 O UDP é um protocolo simples e sem conexão, descrito na RFC 768. Ele tem a 
vantagem de fornecer uma entrega de dados de baixa sobrecarga. Os 
segmentos de comunicação em UDP são chamados datagramas. Estes 
datagramas são enviados como o "melhor esforço" por este protocolo da 
camada de Transporte. 
 
 As principais aplicações que usam UDP incluem: 
- Domain Name System (DNS) 
- Simple Network Management Protocol (SNMP) 
- Protocolo de Configuração Dinâmica de Host (DHCP) 
- Routing Information Protocol (RIP) 
- Trivial File Transfer Protocol (TFTP) 
- Jogos On-line. 
- Vídeo em Streaming 
- Voz Sobre IP (VOIP) 
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Cabeçalho dos Protocolos TCP e UDP 
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Endereçamento de porta 
 Para diferenciar os segmentos e datagramas de cada aplicação, o TCP e o UDP 
têm campos de cabeçalho que podem identificar unicamente essas aplicações. 
Estes identificadores únicos são os números de porta. 
 
 No cliente, uma porta aleatória acima de 1024 é designada para estabelecer a 
conexão (open ativo). 
 
 No servidor, temos portas específicas abertas para cada serviço (open passivo). 
 
 Por exemplo, uma solicitação de página HTTP sendo enviada a um servidor web 
(porta 80) sendo executado em um hostcom um endereço de IPv4 Camada 3 
192.168.1.20 seria destinado ao SOCKET 192.168.1.20:80. 
 
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Endereçamento de porta 
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Endereçamento de porta 
 A Internet Assigned Numbers Authority (IANA) designa números de porta. A 
IANA é um órgão de padrões responsável pela designação de vários padrões de 
endereçamento. 
 
 Uma lista atual de números de porta pode ser encontrada em 
http://www.iana.org/assignments/port-numbers. 
 
 Também podemos acessar o arquivo “services” no Windows ou Linux para 
visualizar esta listagem de portas. 
- Windows: Arquivo “services” em “C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\”. 
- Linux: Arquivo “services” no diretório “/etc”. 
 
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Endereçamento de porta 
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Endereçamento de porta 
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Segmentação e Reagrupamento 
 No TCP, cada cabeçalho de segmento contém um número sequencial. Este 
número sequencial permite que a camada de Transporte no host de destino 
reagrupe estes segmentos na ordem em que eles foram transmitidos. Isso 
assegura que as aplicações de destino tenham os dados na sequencia exata 
enviada pelo remetente. 
 
 Embora os serviços que usam UDP também rastreiem as conversações entre as 
aplicações, eles não estão preocupados com a ordem que a informação foi 
transmitida, ou na manutenção de uma conexão. Não existe número sequencial 
no cabeçalho UDP. O UDP é um esquema mais simples e gera menos overhead 
do que o TCP, resultando em uma transferência mais rápida. 
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Segmentação e Reagrupamento 
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Segmentação e Reagrupamento 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Campos de cabeçalho do segmento TCP 
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Solicitação TCP 
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Solicitação TCP 
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Three Way Handshake 
 Quando dois hosts se comunicam usando o TCP, uma conexão é estabelecida 
antes que os dados possam ser trocados (circuito virtual). Depois da 
comunicação ter sido completada, as sessões são fechadas e a conexão é 
encerrada. Os mecanismos de conexão e sessão habilitam a função de 
confiabilidade do TCP. 
 
 Os Bits de controle no cabeçalho TCP indicam o progresso e o status da conexão 
(Three Way Handshake, ou handshake triplo): 
- Determina que o dispositivo de destino está presente na rede; 
- Verifica se o dispositivo de destino tem um serviço ativo e está aceitando solicitações 
no número de porta que o cliente deseja se conectar; 
- Informa o dispositivo de destino que o cliente de origem pretende estabelecer uma 
sessão de comunicação na porta especificada. 
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Three Way Handshake 
 Para entender o processo, é importante examinar os vários valores que os dois 
hosts trocam. Dentro do cabeçalho TCP, existem seis campos de 1 bit que 
contêm a informação de controle usada para gerenciar os processos TCP. Esses 
campos são: 
- URG – Indicador de urgência (atualmente não é aplicado); 
- ACK – Acknowledgement (Campo de confirmação); 
- PSH – Função Push; 
- RST – Restabelecer a conexão; 
- SYN – Sincronizar números de sequência (Pedido para iniciar uma conexão); 
- FIN – Não há mais dados do remetente (Pedido para finalizar uma conexão); 
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Three Way Handshake 
 Estes campos são referidos 
como “flags”, porque cada 
campo possui apenas 1 bit, 
portanto, tem apenas dois 
valores: 1 ou 0. 
 
 Quando um valor de bit é 
definido como 1, a “flag” 
está ativada. 
 
 Estas “flags” possibilitam 
iniciar ou encerrar uma 
conexão (circuito virtual); 
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Three Way Handshake – Estabelecendo conexão 
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Three Way Handshake – Estabelecendo conexão 
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Three Way Handshake – Estabelecendo conexão 
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Three Way Handshake – Finalizando conexão 
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Three Way Handshake – Finalizando conexão 
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Three Way Handshake – Finalizando conexão 
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Three Way Handshake – Finalizando conexão 
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Janelamento – Confirmação da entrega de dados 
 Uma das funções do TCP é assegurar que cada segmento atinja o seu destino. Os 
serviços TCP no host de destino confirmam os dados que ele recebeu para a 
aplicação de origem. 
 
 O número de sequência do cabeçalho do segmento e o número de confirmação 
são usados juntamente para confirmar o recebimento dos bytes de dados 
contidos nos segmentos. O número de sequência é o número relativo de bytes 
que foram transmitidos nessa sessão +1 (que é o número do próximo byte 
esperado). 
 
 O TCP usa o número de confirmação em segmentos enviados de volta à origem 
para indicar o próximo byte que o receptor espera receber nessa sessão. Isto é 
chamado de confirmação esperada. 
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Janelamento – Confirmação da entrega de dados 
 A quantidade de dados que a origem pode transmitir antes que uma 
confirmação seja recebida é chamada de tamanho da janela. O Tamanho de 
Janela é um campo no cabeçalho TCP que habilita o gerenciamento de dados 
perdidos e controle de fluxo. 
 
 O tamanho de janela inicial é determinado durante a inicialização da sessão 
através do Three Way Handshake (e ajustado a cada confirmação através do RTT 
– Round Trip Time). 
 
 O mecanismo de feedback do TCP ajusta a taxa efetiva de transmissão de dados 
até o fluxo máximo que a rede e o dispositivo de destino podem suportar sem 
perda. O TCP tenta gerenciar a taxa de transmissão de modo que todos os dados 
sejam recebidos e as retransmissões sejam minimizadas. 
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Janelamento – Confirmação da entrega de dados 
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Janelamento – Confirmação da entrega de dados 
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Janelamento – Confirmação da entrega de dados 
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TCP State Machine – Estados TCP 
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Protocolo UDP 
 O UDP é um protocolo simples que fornece as funções básicas da camada de 
Transporte. Ele possui overhead muito mais baixo do que o TCP, já que não é 
orientado à conexão e não fornece mecanismos de retransmissão, 
sequenciamento e controle de fluxo sofisticados. 
 
 Isto não significa que asaplicações que usam UDP sejam de baixa qualidade ou 
confiabilidade. Isto simplesmente significa que estas funções não são 
fornecidas pelo protocolo da camada de Transporte e devem ser 
implementadas em outros locais se houver necessidade (Aplicação). 
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Protocolo UDP 
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Protocolo UDP 
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Comparativo entre os protocolos TCP e UDP 
 Basicamente, as diferenças entre os Protocolos da camada de transporte (TCP 
e UDP), são: 
- A garantia de entrega através do “Ack” (Acknowledgement) e retransmissão (caso 
ocorra perda de segmentos); 
- Protocolo orientado a conexão. 
 
 Ambas características são do Protocolo TCP, portanto, não temos garantia de 
entrega e o estabelecimento de um “circuito virtual” (VC) com o protocolo 
UDP. 
 
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Comparativo entre os protocolos TCP e UDP 
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Referências 
 CISCO CCNA Network Academy; 
 
 TANENBAUM, Andrews S., Redes de Computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: 
Elsevier, 2003. 
 
 COMER, Douglas E., Interligação em Rede com TCP/IP - Volume I - Princípios, 
protocolos e arquitetura - Tradução da Quinta Edição. Rio de Janeiro: CAMPUS, 
2002. 
 
 CASTRO, Bruno Roberto Viana. Serviços de Rede. (Slides para aula expositiva); 
 
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Serviços de Redes – Redes de Computadores Slide 60 
Curso Superior de Tecnologia em Redes de Computadores 
Disciplina de Serviços de Redes 
Professor: Guilherme Rodrigues Pereira 
 
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