Qual é a ordem correta das camadas do modelo TCP IP da camada superior até a camada inferior?

TCP/IP � um acr�nimo para o termo Transmission Control Protocol/Internet Protocol Suite, dois dos mais importantes protocolos que conformam a pilha de protocolos usados na Internet. O protocolo IP, base da estrutura de comunica��o da Internet � um protocolo baseado no paradigma de chaveamento de pacotes (packet-switching).

Os protocolos TCP/IP podem ser utilizados sobre qualquer estrutura de rede, seja ela simples como uma liga��o ponto-a-ponto ou uma rede de pacotes complexa. Como exemplo, pode-se empregar estruturas de rede como Ethernet, Token-Ring, FDDI, PPP, ATM, X.25, Frame-Relay, barramentos SCSI, enlaces de sat�lite, liga��es telef�nicas discadas e v�rias outras.

A arquitetura TCP/IP, assim como a OSI, realiza a divis�o de fun��es do sistema de comunica��o em estruturas de camadas.

Camada de Enlace:

A camada de enlace � respons�vel pelo envio de datagramas constru�dos pela camada de Rede. Esta camada realiza tamb�m o mapeamento entre um endere�o de identifica��o do n�vel de rede para um endere�o f�sico ou l�gico.

Os protocolos deste n�vel possuem um esquema de identifica��o das m�quinas interligadas por este protocolo. Por exemplo, cada m�quina situada em uma rede Ethernet, Token-Ring ou FDDI possui um identificador �nico chamado endere�o MAC ou endere�o f�sico que permite distinguir uma m�quina de outra, possibilitando o envio de mensagens espec�ficas para cada uma delas. Tais rede s�o chamadas redes locais de computadores.

Camada de Rede (ou Inter-Rede):

Esta camada realiza a comunica��o entre m�quinas vizinhas atrav�s do protocolo IP. Para identificar cada m�quina e a pr�pria rede onde essas est�o situadas, � definido um identificador, chamado endere�o IP, que � independente de outras formas de endere�amento que possam existir nos n�veis inferiores. No caso de existir endere�amento nos n�veis inferiores � realizado um mapeamento para possibilitar a convers�o de um endere�o IP em um endere�o deste n�vel.

Dentre os v�rios protocolos existentes nesta camada, tais como o ICMP e o IGMP, o protocolo IP � o mais importante pois implementa a fun��o mais importante desta camada que � a pr�pria comunica��o inter-redes. Para isto ele realiza a fun��o de roteamento que consiste no transporte de mensagens entre redes e na decis�o de qual rota uma mensagem deve seguir atrav�s da estrutura de rede para chegar ao destino.

O protocolo IP utiliza a pr�pria estrutura de rede dos n�veis inferiores para entregar uma mensagem destinada a uma m�quina que est� situada na mesma rede que a m�quina origem. Por outro lado, para enviar mensagem para m�quinas situadas em redes distintas, ele utiliza a fun��o de roteamento IP. Isto ocorre atrav�s do envio da mensagem para uma m�quina que executa a fun��o de roteador. Esta, por sua vez, repassa a mensagem para o destino ou a repassa para outros roteadores at� chegar no destino.

Camada de Transporte:

Esta camada re�ne os protocolos que realizam as fun��es de transporte de dados fim-a-fim, ou seja, considerando apenas a origem e o destino da comunica��o, sem se preocupar com os elementos intermedi�rios. A camada de transporte possui dois protocolos que s�o o UDP (User Datagram Protocol) e TCP (Transmission Control Protocol).

O protocolo UDP realiza apenas a multiplexa��o para que v�rias aplica��es possam acessar o sistema de comunica��o de forma coerente.

O protocolo TCP realiza, al�m da multiplexa��o, uma s�rie de fun��es para tornar a comunica��o entre origem e destino mais confi�vel. S�o responsabilidades desse protocolo: o controle de fluxo, o controle de erro, a sequencia��o e a multiplexa��o de mensagens.

Camada de Aplica��o:

A camada de aplica��o re�ne os protocolos que fornecem servi�os de comunica��o ao sistema ou ao usu�rio. Pode-se separar os protocolos de aplica��o em protocolos de servi�os b�sicos ou protocolos de servi�os para o usu�rio:

Protocolos de servi�os b�sicos, que fornecem servi�os para atender as pr�prias necessidades do sistema de comunica��o TCP/IP: DNS, BOOTP, DHCP.

Protocolos de servi�os para o usu�rio: FTP, HTTP, Telnet, SMTP, POP3, IMAP, TFTP, NFS, NIS, LPR, LPD, ICQ, RealAudio, Gopher, Archie, Finger, SNMP e outros.

Origem: Wikilivros, livros abertos por um mundo aberto.

Segundo Kurose, "a Internet é um sistema extremamente complicado e que possui muitos componentes."[1]. Para que um sistema tão complexo possa permitir a comunicação de usuários, independente da plataforma de Software utilizada, ou meio físico de transmissão, ou mesmo de hardware usado, foi necessário criar padrões e regras. Com isso, surgiram os protocolos de rede. Segundo definição da CISCO, "um protocolo é uma descrição formal de um conjunto de regras e convenções que governam a maneira de comunicação entre os dispositivos em uma rede."[2]

Camada de Enlace (CE)[editar | editar código-fonte]

Para que duas máquinas se comuniquem, é necessário haver um certo grau de cooperação. "Em vez de implementar a lógica para isso como um único módulo, a tarefa é dividida em subtarefas, cada qual implementada separadamente."[3]. Então desenvolveu-se a arquitetura da Internet em camadas. A modularização facilita o entendimento das funções e também a detecção de erros. Cada camada tem características próprias.

Assim, surgiu a pilha de protocolos da Internet (ou pilha TCP/IP), que é formada pelos protocolos que regem a comunicação na Internet. Nessa arquitetura em forma de pilha, as camadas inferiores fornecem serviços às camadas superiores, de forma que estas não precisem saber o funcionamento de uma camada inferior, apenas conhecer os seus serviços. Na pilha TCP/IP, o TCP é o principal protocolo da camada de transporte, enquanto que o IP é o responsável pela camada de redes.

Um exemplo típico da relação entre esses protocolos é a comunicação entre duas pessoas. Uma pessoa pensa em algo para falar e "processa" o que quer dizer. O cerébro ordena a movimentação das cordas vocais, e depois da boca. O ar é o responsável por enviar a mensagem até os ouvidos de outra pessoa. A mensagem é então levada ao cérebro, processada, e essa segunda pessoa é capaz de compreender o que foi dito pela primeira. Para o outro responder, é feito o mesmo processo realizado pela primeira pessoa.

As regras para redes, ou protocolos, são criadas e mantidas por diferentes organizações e comitês, como: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American National Standards Institute (ANSI), Telecommunications Industry Association (TIA), Electronic Industries Alliance (EIA) e International Telecommunications Union (ITU), anteriormente conhecida como Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT).

Modelos OSI e TCP/IP[editar | editar código-fonte]

Quando a Internet surgiu, não existia ainda um modelo padrão para suas aplicações, ela simplesmente "funcionava". Então, criaram o modelo OSI (Open Systems Interconnection - Interconexão de Sistemas Abertos), que descreve toda a comunicação em 7 camadas: Aplicação, Apresentação, Sessão, Transporte, Rede, Enlace de Dados e Física. Esse modelo descreve e separa cada parte da comunicação, porém, trata-se de um modelo complexo, que não é realmente implementado pela Internet. Surgiu então o modelo para descrevê-la, o modelo TCP/IP, baseado em seus dois principais protocolos (o TCP e o IP). O modelo TCP/IP em si não é muito utilizado, mas é mais próximo à realidade da comunicação na grande rede mundial.

Será explicado aqui as camadas do modelo TCP/IP, com algumas adições, fornando o modelo Híbrido, pois este une a didática de um lado, e a utilização prática da internet do outro.

TCP/IP[editar | editar código-fonte]

A pilha TCP/IP é formada por quatro camadas. Este modelo apresenta uma solução prática ao modelo OSI que nunca chegou a ser implementado. As camadas que formam o TCP/IP são:

Aplicação[editar | editar código-fonte]

Na camada superior, a Aplicação, funcionam os serviços que são diretamente fornecidos ao usuário da Internet. Nesta camada funcionam protocolos como HTTP, DNS, DHCP, MSN Messenger e outros. É implementada simplesmente por software. Sua principal funcionalidade é padronizar a forma com que os programas consigam conversar entre si, definindo regras que devem ser obedecidas por todos os softwares que implementem tal serviço.

Transporte[editar | editar código-fonte]

A camada seguinte é responsável por criar uma comunicação fim-a-fim, ou seja, ela faz uma conexão virtual entre a origem e o destino. Os principais protocolos dessa camada são o TCP (Transmission Control Protocol - Protocolo de Controle de Transmissão) e o UDP (User Datagram Protocol - protocolo de datagramas do usuário).

O TCP (descrito na RFC 793) provê uma transmissão confiável, garantindo que o que foi mandado chegue ao destino, como o uso de pacotes ACK(confirmação) e janelamento. O TCP garante que os dados são entregues livres de erro, em sequência e sem perdas ou duplicação. O lema do TCP é "transmitir com segurança". Portanto, esse protocolo é mais usado em aplicações em que é necessária a garantia de entrega dos pacotes de forma ordenada e sem erros, como acessos a páginas WEB, por exemplo.

O UDP (descrito na RFC 768) corresponde a um protocolo não orientado a conexão, sem confiabilidade, já que não há garantia de recebimento de pacotes, quer dizer, o UDP não implementa nenhum mecanismo de controle de congestionamento, de fluxo ou de erros. Geralmente é utilizado por aplicações que necessitam de velocidade (o UDP é um protocolo bastante leve) e dispensam a confirmação de que as informações foram recebidas (como videoconferências).

Essa camada trabalha com endereçamento baseado em portas. Cada serviço fornecido pela camada de aplicação possui um endereço de porta, e a camada de transporte faz a conexão entre porta de origem e porta de destino. Segundo Tanenbaum: "A Camada de Transporte não é simplesmente outra camada. Ela é o núcleo de toda hierarquia de protocolos...Sem a camada de transporte, todo o conceito de protocolos em camada faria pouco sentido."(Andrew S. Tanenbaum, Redes de Computadores). Nessa camada, os dados vindos da camada de Aplicação são agrupados em segmentos.

A figura TCP Header mostra as partes do cabeçalho TCP. Esta exibição é apenas uma representação esquemática. Na analogia com a realidade, deve-se considerar uma disposição horizontal, com a segunda linha após a primeira e, assim sucessivamente, até a última.

• Source port / Destination port: parte que identifica as portas das camadas de aplicação da origem e do destino.
• Sequence number: normalmente especifica o número assinalado para o primeiro byte de dados na mensagem corrente. Na fase de estabelecimento de uma conexão, pode ser usado como uma identificação da transmissão.
• Acknowledgment number: contém o número sequencial do próximo byte de dados que o dispositivo de origem espera receber.
• Data offset: o número de palavras de 32 bits do cabeçalho TCP.
• Reserved: reservado para uso futuro.
• Flags: usado para uma variedade de informações de controle, como SYN e ACK para estabelecer conexão e FIN para terminar.
• Window: especifica o tamanho da parte de memória (buffer) disponível para os dados a receber.
• Checksum: verificação da integridade do cabeçalho.
• Urgent pointer: aponta para o primeiro byte urgente de dados no pacote.
• Options: especifica várias opções do TCP.
• Data: contém cabeçalho e dados da camada superior, isto é, a de aplicação. O seu comprimento é variável, podendo ser bem mais que os 32 bits indicados na tabela.

Inter-Redes[editar | editar código-fonte]

A camada de Redes está relacionada com o transporte dos pacotes da origem até o destino. Quando se fala nisso, se fala em roteadores, que são os responsáveis por esse trabalho. Eles não devem conhecer a localização de cada endereço na rede de ip em redes de comunicação curta. Os protocolos tcp/ip dessa camada não podem garantir que pacotes possam ser roteados pela rede, ou seja, protocolos que contenham endereçamento de origem e destino (IP, IPX/SPX, etc.) e protocolos que conheçam a rede e os respectivos endereços nela (RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, etc.), além de utilizarem algoritmos de roteamento para determinar o caminho de menor custo. O principal protocolo dessa camada é o IP (Internet Protocol). Nessa camada, os segmentos da camada superior (transporte) são agrupados em datagramas.

Host/Rede[editar | editar código-fonte]

O modelo de referência TCP/IP não define muito bem essa camada, somente deve ser garantido que os pacotes IP trafeguem de algum modo, independentemente do protocolo e do meio físico, até o destino.

Por isso, para explicar essa parte, costuma-se usar o modelo híbrido de referência, que é composto pelas camadas: Aplicação, Transporte, Rede, Enlace de Dados e Física.

Enlace de Dados[editar | editar código-fonte]

A camada de Enlace é responsável por dar acesso ao meio físico de comunicação. Como é uma camada bem próxima à transferência de bits, ela também fornece correção de erros, através da Checagem Cíclica de Redunância (CRC - Cyclic Redundancy Checksum). Também é responsável por fazer o controle do fluxo de bits, de forma que o receptor possa receber os dados a uma velocidade que possa processar. Essa camada trata as topologias de rede e engloba dispositivos como Switch, placas de rede, interfaces, etc. Os pacotes de dados, nessa camada, são denominados quadros. Exemplos de protocolos da camada de enlace são o Ethernet e o PPP, e é nessa camada onde são adicionados cabeçalhos e trailers MAC. Isso permite que seja feita a análise do MAC Address em um dado aplicativo. Uma breve descrição a respeito do MAC Address é feita abaixo.

Endereço MAC (MAC Address)[editar | editar código-fonte]

O endereço MAC (Media Access Control) é o endereço físico único de uma interface de rede. Todos os dispositivos que estão conectados à rede local Ethernet, possuem interfaces endereçadas: estações de trabalho, impressoras, roteadores e switches, etc. O IEEE controla o espaço de endereçamento Ethernet e distribui faixas de endereços aos fabricantes. Cada faixa consiste de um identificador de 24 bits (3 primeiros dos 6 bytes - pares hexadecimais), chamado “Organizationally Unique Identifier” (OUI). Cada fabricante adquire um ou mais OUIs e produz interfaces de rede cujos endereços são compostos do seu OUI concatenado com um número de 24 bits ( 3 últimos bytes) que identifica a interface. Apesar de ser único, praticamente todo hardware hoje permite a alteração do endereço MAC. Isso acontece devido ao fato de as interfaces de rede terem o MAC gravado em memória ROM, a qual é depois copiada para a RAM, com a inicialização da placa de rede, o que abre brechas para sua modificação. Tal modificação é conhecida como MAC spoofing, uma técnica em que se altera o endereço MAC, muitas vezes para fins maliciosos ilegais.

Física[editar | editar código-fonte]

Em uma rede, uma informação é controlada, manipulada e processada por um agente específico, e sinais são a materialização dessas informações. O meio onde esses sinais se propagam pode ser descrito pela camada Física. Resumidamente, essa camada inclui o elemento condutor e os parâmentos que definem a transmissão. Muitas vezes chamada de PHY, essa é a camada que conecta um dispositivo de link ao meio de transmissão, onde os dados realmente trafegam. A camada física trata da distância máxima dos cabos (por exemplo, no caso do UTP onde são 100m), de conectores físicos (tipo BNC do coaxial ou RJ45 do UTP), dos pulsos elétricos (no caso de cabo metálico) ou pulsos de luz (no caso da fibra ótica). Na transmissão de qualquer tipo de sinal, pode-se usar cabos par-trançado, cabos coaxiais, fibras-ópticas ou até mesmo o ar (wireless). O papel dessa camada, portanto, é apenas permitir que os dados saiam do transmissor e cheguem ao receptor, não provendo nenhum serviço de segurança, nem integridade.

Referências[editar | editar código-fonte]

1. ↑ James F. Kurose e Keith W. Ross, Redes de Computadores e a Internet - Uma abordagem Top-Down
2. ↑ Currículo online CISCO CCNA 3.0
3. ↑ Willian Stallings, Redes e Sistemas de Comunicação de Dados

Qual a ordem correta das camadas do modelo TCP IP?

Qual a ordem correta das camadas de uma aplicação?

Quantas são as camadas do modelo TCP IP?

Quais são as 7 camadas de rede?

Quais são os protocolos de TCP IP?