Modelo TCP/IP

Você agora vai conhecer a origem da rede mundial de computadores, a internet, e os protocolos que compõem o modelo TCP/IP. Podemos começar? Então vamos lá!

A internet

Em maio de 1969, foi instalado na Universidade da Califórnia, em Los Angeles, o primeiro nó de uma rede de computadores chamada Arpanet. Idealizada por Joseph Carl Robnett Licklider, a pedido da Agência de Pesquisa de Projetos Avançados (Arpa) do Departamento de Defesa Norte-americano, a Arpanet foi a primeira rede a utilizar a tecnologia de comutação de pacotes para comunicação entre computadores.

Em dezembro de 1970, a Arpanet já contava com mais de uma dezena de nós (Fig. 6.1) completamente independentes e em que, ao contrário das redes da época, a queda de um nó não prejudicava a conectividade entre os demais. Esta característica única justificava o investimento militar no projeto por proporcionar a continuidade das comunicações mesmo na perda de um ou mais nós.

Estabelecidas as comunicações entre os nós, a atenção dos usuários da Arpanet se voltou para o desenvolvimento das aplicações entre servidores. Surgiu então o Protocolo de Controle de Rede (NCP) e a partir daí vários outros nós foram adicionados à rede, a grande maioria de universidades americanas. Em 1972, foi anunciada a primeira aplicação da Arpanet: o correio eletrônico que revolucionou a comunicação entre pesquisadores das universidades e dos grupos de trabalho conectados à rede, permitindo a troca, armazenamento e pesquisa de mensagens.

Porém, o protocolo NCP apresentava algumas limitações que impediam o desenvolvimento de aplicações que necessitassem de garantia de entrega do pacote e controle de erros. Outra limitação desse protocolo era a falta de um mecanismo para endereçar diretamente os nós da rede. Em 1973 pesquisadores da Universidade de Stanford apresentaram a primeira versão do Protocolo de Controle de Transporte/Protocolo Inter-redes (TCP/IP), que iria revolucionar as comunicações no mundo.

A primeira consequência da implantação do protocolo TCP/IP na Arpanet foi a desmilitarização da rede que foi dividida em Milnet, exclusiva das forças armadas e Arpanet para fins acadêmicos e de pesquisa e que, posteriormente, recebeu o nome de internet. Hoje, a internet é coordenada pelo Conselho de Atividades da Internet, o IAB (http://www.iab.org/iab), juntamente com a Força Tarefa de Pesquisa da Internet, a IRTF (http://irtf.org/) e tem mais de dois bilhões de usuários conectados.

A grande contribuição da Arpanet para o desenvolvimento das redes de computadores foi, sem dúvida, o conjunto de protocolos TCP/IP que você vai estudar na próxima seção. 

O Modelo TCP/IP

Embora tenha uma estrutura em camadas, o modelo TCP/IP surgiu antes do modelo OSI e, portanto, não foi desenhado respeitando a mesma sequência de camadas e suas as funções.

O modelo TCP/IP pode ser definido como um conjunto ou pilha de protocolos que permite a interconexão de redes de tipos diferentes em pequena, média e grande escala.

O modelo TCP/IP conta com quatro camadas: aplicação, transporte inter-rede e acesso à rede. É possível fazer correspondência entre as camadas do modelo OSI e do modelo TCP/IP (Fig. 6.3) com base nos serviços comuns fornecidos por elas. Com exceção da camada de acesso à rede, que corresponde às duas primeiras camadas do modelo OSI, cada camada do modelo TCP/IP define um conjunto de protocolos para controle e gerenciamento do fluxo de dados entre dois nós na rede. Você vai agora conhecer os principais protocolos de cada camada e suas funções. Pronto(a)? Então vamos lá!

• Camada de inter-rede – Esta camada corresponde exatamente à camada de rede do modelo OSI e é responsável pelo endereçamento lógico, necessário para identificação única das máquinas na rede, pelo estabelecimento da rota do pacote e da interface com a camada de acesso à rede. 

Os protocolos da camada inter-rede são:

• Protocolo IP – É responsável pela determinação do caminho que o pacote deve percorrer a partir do nó de origem até o destino, atravessando numerosas redes. Graças ao protocolo IP você pode navegar na internet nos locais mais distantes do planeta. Mas não é só isso! O protocolo IP faz a montagem de um pacote especial chamado de datagrama que recebe os dados da camada de transporte e os despacha para a camada de acesso à rede e vice-versa. E, finalmente, a atribuição do endereço lógico é também uma função do protocolo IP que conta com a ajuda de outros protocolos da camada inter-rede para dar conta de tanto trabalho. Confira a seguir os principais auxiliares do protocolo IP. 
• Protocolo ARP – Quando o protocolo IP monta o datagrama, ele precisa informar à camada de acesso à rede o endereço físico ou endereço da interface de rede do nó de destino. Nesse momento, o protocolo ARP entra em ação para resolver o endereço físico do nó de destino.
• Protocolo ICMP – Este protocolo tem uma função muito importante. Ele informa através de mensagens ao nó remetente os erros enfrentados pelo datagrama durante a rota. Permite também testar a conectividade entre dois nós da rede.  

Hora da reflexão. Procure imaginar um pacote sendo transmitido. Quais os problemas que podem ocorrer durante a rota? Faça uma lista das possíveis mensagens que o protocolo ICMP reportaria. 

Vamos conferir o seu juízo. Um problema frequente é o extravio do pacote, ou seja, o remetente não tem a confirmação da entrega por falta de conectividade (o computador remoto pode estar desligado) ou falha nos dispositivos de encaminhamento (roteadores). O ICMP geraria a mensagem “destino inacessível”. Outro problema comum acontece quando o endereço IP de destino está incorreto ou os roteadores não têm informação suficiente para determinar a rota. Nesse caso, o ICMP geraria a mensagem “destino inalcançável”.

Essas são duas possíveis ocorrências que o ICMP reportaria. Acertou? Se afirmativo, parabéns! Se não acertou, não se preocupe! Você agora aprendeu como diagnosticar dois problemas na rede usando o protocolo ICMP. Vamos em frente! Para a próxima camada.

• Camada de transporte – É responsável por fornecer um transporte confiável para as mensagens que chegam da camada de aplicação. É como enviar uma carta registrada, ou seja, com garantia de entrega. A camada de transporte faz conexões entre as aplicações dos nós usando o endereço de porta que você vai conhecer com detalhes mais adiante. Essa camada também controla o fluxo de dados na rede de acordo com a vazão de dados disponível no circuito, evitando congestionamentos. Vamos conhecer agora os principais protocolos dessa camada.

1. Protocolo TCP – É o protocolo mais importante do modelo. Ele garante a entrega dos dados mesmo que os pacotes cheguem fora de ordem usando um identificador que deve ser conferido no destino. Diferentemente do protocolo IP que endereça máquinas e dispositivos através do endereço lógico, o protocolo de transporte TCP endereça aplicações através do endereço de porta permitindo a um servidor atender a várias solicitações usando um único endereço lógico. É usado principalmente em aplicações de transferência de arquivos.
2. Protocolo UDP – É um protocolo de transporte bastante simples. Não garante a entrega do pacote como o TCP, o que o torna bastante eficiente em redes confiáveis, com baixa perda de pacotes. É usado principalmente para transporte de voz e vídeo na rede.

• Camada de aplicação – Esta camada é equivalente às três últimas camadas do modelo OSI: sessão, apresentação e aplicação. Aqui, estão as aplicações nativas e os serviços de rede do TCP/IP. Você vai conhecer alguns deles. 

- Serviço de WEB – Transferência de arquivos de texto e gráficos através do Protocolo de Transferência de Hipertexto – HTTP. 

– Serviço de correio – Transferência de mensagens de correio eletrônico entre servidores usando o Protocolo de Transferência de Correio Simples – SMTP. 

– Serviço de arquivo – Transferência de arquivos entre máquinas usando o Protocolo de Transferência de Arquivos – FTP. 

– Configuração automática de endereço IP – Fornece endereço lógico automaticamente na rede para máquinas. Evita erros de configuração manual de endereço. Usa o Protocolo de Configuração Dinâmica de Máquinas – DHCP. 

– Serviço de nomes de domínio – Traduz nomes de domínio em endereços lógicos. Muito útil para navegação na WEB. Quando você digita no seu navegador www.ifro.edu.br, a sua máquina faz uma consulta ao servidor de nomes de domínio (DNS) que retorna o endereço IP do servidor de WEB do Ifro (201.45.226.220). Muito cômodo não acha? Imagine se você tivesse que decorar todos os endereços IP dos sites que você visita?

 

ATIVIDADE DE FIXAÇÃO (TURMA 01)

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