Fundamentos • O protocolo TCP/IP atualmente é o protocolo mais

Fundamentos
• O protocolo TCP/IP atualmente é o protocolo mais utilizado em redes
locais. Isso se deve 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 pensando em redes grandes
e de longa distância, onde pode haver vários caminhos para o dado atingir o
computador receptor.
• A arquitetura do TCP/IP é mostrada na figura abaixo. Como você pode
observar ele é um protocolo de 4 camadas.
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Link de Dados
Física
Aplicação
OSI
Transporte
Internet
Interface com a rede
TCP/IP
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Fundamentos
• O TCP/IP é, na realidade, um conjunto de protocolos. Os mais conhecidos
dão justamente o nome desse conjunto: TCP (Transmission Control
Protocol, Protocolo de Controle de Tranferência) e IP (Internet Protocol),
que operam nas camadas Transporte e Internet, respectivamente.
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Camada Aplicação
• Esta camada equivale às camadas 5,6 e 7 do modelo OSI e faz a
comunicação entre os aplicativos e o protocolo de transporte. Existem
vários protocolos que operam na camada de aplicação. Os mais conhecidos
são HTTP (Hypertext Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer
Protocol), o FTP (File Transfer protocol), o SNMP (Simple NetWork
Management Protocol), o DNS (Domain Name System) e o Telnet.
• Dessa forma, quando um programa cliente de e-mail quer baixar os e-mails
que estão armazenados no servidor de e-mail, ele irá efetuar esse pedido
para a camada de aplicação do TCP/IP, sendo atendido pelo protocolo
SMTP. Quando você entra um endereço www em seu browser para
visualizar uma página na Internet, o seu browser irá comunicar-se com a
camada de aplicação do TCP/IP, sendo 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 21 (para transmissão de informações de controle).
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Camada de Transporte
• Esta camada é responsável por pegar os dados enviados pela camada de
aplicação e tranformá-los em pacotes, a serem repassados para a camada de
Internet.
• Nesta camada operam dois protocolos: o já falado TCP e o UDP (User
Datagram Protocol).Ao contrário do TCP, este segundo protocolo não
verifica se o dado chegou ou não ao destino.
• Na recepção de dados, a camada de transporte pega os pacotes passados
pela camada Internet e trata de colocá-los em ordem e verificar se todos
chegaram corretamente.
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Camada de Internet
• A camada de Internet do modelo TCP/IP é equivalente à camada 3 (Rede)
do modelo OSI. Assim, todas as explicações dadas sobre essa camada são
100% válidas para a camada de Internet do TCP/IP.
• Há vários protocolos que podem operar nessa camada: IP, ICMP, ARP e
RARP.
• 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 é responsável pelo roteamento de pacotes, isto é, adiciona ao
datagrama informações sobre o caminho que ele deverá percorrer.
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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.
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Endereçamento IP
• Como foi visto anteriormente, o protocolo TCP/IP é roteável, isto é, ele foi
criado pensando-se na interligação de diversas redes – onde podemos ter
diversos caminhos interligando o transmissor e o receptor -, culminando na
rede mundial que hoje conhecemos por Internet. Por isso, ele utiliza um
esquema de endereçamento lógico chamado endereçamento IP. Em uma
rede TCP/IP cada dispositivo conectado em rede necessita usar pelo menos
um endereço IP. Esse endereço permite identificar o dispositivo e a rede na
qual ele pertence.
• As redes são interligadas através de dispositivos chamados roteadores.
Quando um computador da rede 1 quer enviar um dado para um
computador da rede 2, ele envia o pacote de dados ao roteador 1, que fica
responsável por encaminhar esse pacote ao computador de destino. No caso
de um computador da rede 1 querer enviar um pacote de dados para um
computador da rede 3, ele envia o pacote ao roteador 1, que então se
encarregará de entregar esse pacote ao computador de destino na rede 3.
Observe a figura:
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Endereçamento IP
8
Endereçamento IP
• Esse esquema de entrega de pacotes é feito facilmente pelo roteador porque
os pacotes de dados possuem o endereço IP do computador de destino.
Nesse endereço IP há a informação de qual a rede onde o pacote deve ser
entregue. Por esse motivo, quando o computador da rede 1 quer falar com o
computador da rede 3, o roteador 1 sabe que aquele pacote de dados não é
para a rede 2, pois no endereço IP de destino há a informação de que o
pacote deve ser entregue à rede 3. Então o roteador 1 envia o pacote
diretamente ao roteador 2, sem perder tempo tentando entregá-lo a todos os
computadores existentes na rede 2 para então verificar que o pacote não era
para aquela rede.
• É assim que as redes baseadas no protocolo TCP/IP funcionam. Elas têm
um ponto de saída da rede, também chamado gateway, que é para onde vão
todos os pacotes de dados recebidos e que não são para aquela rede. As
redes subsequentes vão, por sua vez, enviando o pacote aos seus gateways
até que o pacote atinja a rede de destino.
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Endereçamento IP
• Como dissemos, isso é possível porque o endereço IP possui basicamente
duas partes: uma que indica a rede e outra que indica o dispositivo (um
computador por exemplo).
Identificação da rede
Identificação da máquina
• O endereço IP é um número de 32 bits, representado em decimal em forma
de quatro números de oito bits separados por um ponto, no formato a.b.c.d.
Assim, o menor endereço IP possível é 0.0.0.0 e o maior, 255.255.255.255.
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Endereçamento IP
• Cada dispositivo de uma rede TCP/IP precisa ter um endereço IP único,
para que o pacote de dados consiga ser entregue corretamente. Por isso,
você não pode simplesmente usar em sua rede qualquer endereço IP que
você quiser. Você terá de obrigatoriamente usar endereços que não estejam
sendo usados por nenhum outro computador da rede.
• Para facilitar a distribuição dos endereços IP, foram especificadas cinco
classes de endereços IP, como mostra a figura:
Classe A
0
Identificação da
rede (7 bits)
Classe B
10
Identificação da rede (14
bits)
Identificação da máquina (24 bits)
Identificação da máquina (16 bits)
11
Endereçamento IP
Identificação da rede (21 bits)
Classe C
110
Classe D
1110
Endereçamento Multicast
Classe E
1111
Reservado para o futuro
Identificação da máquina (8 bits)
• Como você pode reparar, há alguns bits fixos no início de cada classe de
endereço IP. Isso faz com que cada classe de endereço IP seja dividida
conforme mostra a tabela a seguir:
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Endereçamento IP
Classe
Endereço mais baixo Endereço mais alto
A
1.0.0.0
126.0.0.0
B
128.1.0.0
191.255.0.0
C
192.0.1.0
223.255.255.0
D
224.0.0.0
239.255.255.255
E
240.0.0.0
255.255.255.254
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Endereçamento IP
• Classe A: O primeiro número identifica a rede, os demais três números
indicam a máquina. Cada endereço classe A consegue endereçar até
16.777.216 máquinas.
• Classe B: Os dois primeiros números identificam a rede, os dois demais
indicam a máquina. Esse tipo de endereço consegue endereçar até 65.536
máquinas.
• Classe C: Os três primeiros números identificam a rede, o último número indica
a máquina. Com isso, consegue endereçar até 256 máquinas.
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Endereçamento IP
• Para que você entenda melhor essa classificação, vamos explicar primeiro os
endereços de classe C. Nesse tipo de endereço IP, os três primeiros números
indicam a rede e o último número indica a máquina. Se você for usar um
endereço IP classe C em sua rede, você poderá ter, pelo menos teoricamente,
até 256 dispositivos conectados em sua rede (de 0 a 255). Na verdade, você
poderá ter até 254 dispositivos, já que os endereços 0 e 255 são reservados,
como veremos adiante. Se você precisar de mais endereços IP, você precisará
ter acesso a mais um endereço classe C, ou mesmo pleitear um endereço
classe B, caso sua rede seja realmente muito grande (com um endereço classe
B é possível endereçar até 65.536 máquinas diferentes, sem descontar os
endereços reservados).
• Ou seja, a escolha do tipo de classe de endereçamento (A, B ou C) é feita com
base no tamanho de sua rede. As redes locais em sua esmagadora maioria
utilizam endereços de classe C.
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Endereçamento IP
• O sistema de redes que forma a estrutura básica da internet é chamado
backbone.Para que sua rede esteja conectada à Internet, ela terá de estar
conectada ao backbone de alguma forma, seja diretamente, seja indiretamente,
através de uma outra rede que esteja conectada ao backbone. Por exemplo, no
Brasil, um dos backbones existentes é o da Embratel. Dessa forma, se você
quiser que sua rede esteja conectada à Internet, ela deverá estar conectada
diretamente à rede da Embratel ou indiretamente, conectando a sua rede a uma
outra rede que possua essa conexão.
•Existem alguns endereços que são conhecidos como “endereços mágicos”, que
são endereços Ips reservados para redes privadas. Assim, você pode montar
sua rede TCP/IP baseada nesses endereços que não gerará conflito com os
endereços IP da Internet, pois os roteadores da Internet reconhecem esses
endereços como sendo de uma rede particular e não repassam os pedidos de
pacotes que façam referência a esses endereços para o resto da Internet.
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Endereçamento IP
• Esses endereços especiais (reservados para redes privadas) são os
seguintes:
• Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255
• Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255
• Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
• Ou seja, se você pretende montar uma rede TCP/IP particular, sem estar
conectada ao backbone da Internet, baseada em um endereço classe C ,
poderá usar o endereço 192.168.0.0. A figura mostra o exemplo de uma rede
TCP/IP com cinco computadores usando esse endereçamento. Como você
pode ver, cada máquina possuirá o seu próprio endereço IP.
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Endereçamento IP
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Endereçamento IP
• O Endereço 0 indica “rede”. Assim, o endereço 192.168.0.0 indica a rede que
usa endereço que comecem por 192.168.0. Como esse endereço é classe C,
somente o último byte é usado para endereçar as máquinas presentes na rede,
por isso os três primeiros números são fixos e só o último varia. Já o endereço
10.0.0.0, por ser da classe A, indica a rede que usa endereços que comecem
por 10, pois no endereçamento classe A somente o primeiro byte indica a rede,
os três bytes seguintes são usados para o endereçamento das máquinas
presentes na rede.
• Já o endereço 255 é reservado para broadcast, o ato de enviar um mesmo
pacote de dados para mais de uma máquina ao mesmo tempo. Um pacote de
dados de broadcast é recebido por todas as máquinas da rede.
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Endereçamento IP
• Protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, Protocolo de
Configuração Dinâmica de Máquinas). Um servidor DHCP distribui para os
computadores clientes um IP válido na Internet assim que um computador
cliente pede. Dessa forma, se um micro da rede interna pedir uma página www
da Internet, o servidor DHCP fornece um endereço IP público válido para ele
poder se conectar à Internet. Assim que essa máquina terminar de carregar
a´página www solicitada, o o servidor DHCP “toma” esse endereço IP de volta.
Se o usuário desse cliente continuar navegando, o servidor poderá dar o mesmo
endereço IP ou mesmo dar um outro endereço IP.
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Máscara de Rede
• Um termo que você encontrará com facilidade ao configurar redes baseadas
no protocolo TCP/IP é a máscara de rede. A máscara é formada por 32 bits no
mesmo formato que o endereçamento IP e cada bit 1 da máscara informa a
parte do endereço IP que é usada para o endereçamento da rede e cada bit 0
informa a parte do endereço IP que é usada para o endereçamento das
máquinas. Dessa forma, as máscaras padrões são:
• Classe A: 255.0.0.0
• Classe B: 255.255.0.0
• Classe C: 255.255.255.0
• O valor 255 equivale a um grupo de oito bits (byte) com todos os seus bits em
1.
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ARP (Address Resolution Protocol)
• O protocolo ARP é responsável por fazer a conversão entre os endereços Ips e
os endereços MAC da rede. Em uma rede grande, os pacotes TCP/IP são
encaminhados até a rede de destino através dos roteadores. Atingindo a rede
para a qual o pacote deve ser entregue, já que no pacote há somente o
endereço IP de destino e não o endereço da placa de rede.
• O ARP funciona mandado primeiramente uma mensagem de broadcast para a
rede perguntando, a todas as máquinas, qual responde pelo endereço IP para o
qual pretende-se transmitir um pacote. Então, a máquina que corresponde a tal
endereço responde identificando-se e informando o seu endereço MAC para
que a transmissão de dados entre essas máquinas possa ser estabelecida.
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RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
• O protocolo RARP permite que uma máquina descubra um endereço IP
através de um endereço MAC, fazendo o inverso do que o protocolo ARP faz.
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DNS (Domain Name System)
• Nós vimos que todas as máquinas em uma rede TCP/IP possui um endereço
IP. Acontece que os endereços IP não são tão fáceis de ser recordados quanto
nomes. Por isso, foi criado o sistema DNS, que permite dar nome a endereços
IP, facilitando a localização de máquinas por nós, humanos.
• Os servidores DNS possuem duas funções: converter endereços nominais em
endereços IP e vice-versa.
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BackBone
• Em português, significa "espinha dorsal". São conexões de altíssima
velocidade que interligam todo o planeta. Os backbones são mantidos pelos
governos ou por grandes companhias de telecomunicações (chamadas
"carriers"). Sistemas de menor porte (pertencentes a provedores, empresas,
etc.) conectam-se à Internet por meio dos backbones (como ramificações de um
galho mais grosso numa árvore). Há backbones dos mais diversos tipos: pode
ser um cabo de fibra óptica de alta capacidade pendurado em postes ou
correndo sob o solo, pode ser um cabo submarino cruzando oceanos, pode ser
uma conexão de microondas entre duas antenas, pode ser um link via satélite,
entre outros.
• Por isso, não imagine um backbone como um fio que vai de um ponto a outro
do mundo!
•Dados podem ser transmitidos "pelo ar", entre antenas, entre satélites, etc. Eles
não precisam necessariamente de um meio físico (um fio, por exemplo) para ser
transmitidos -- embora fibras ópticas constituam a maior parte dos backbones.
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