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TCP/IP

Março 2015

O que significa TCP/IP?

O TCP/IP é uma sequência de protocolos. A sigla TCP/IP significa “Transmission Control Protocol/Internet Protocol” e pronuncia-se “T-C-P-I-P”. Provém dos nomes dos dois protocolos essenciais da sequência de protocolos, os protocolos TCP e IP).

O TCP/IP representa, de certa maneira, o conjunto das regras de comunicação na Internet e baseia-se na noção de endereçamento IP, isto é, o facto de fornecer um endereço IP a cada máquina da rede a fim de poder encaminhar pacotes de dados. Já que a sequência de protocolos TCP/IP foi criada no início com um objectivo militar, foi concebida para responder a diversos critérios, entre os quais :




O conhecimento do conjunto dos protocolos TCP/IP não é essencial para um simples utilizador, assim como o telespectador não precisa de conhecer o funcionamento da sua televisão, nem as redes audiovisuais. Contudo, o seu conhecimento é necessário para as pessoas que desejam administrar ou manter uma rede TCP/IP.

Diferença entre standard e aplicação

O TCP/IP agrupa globalmente duas noções:

  • A noção de standard : o TCP/IP representa a forma como as comunicações se efectuam numa rede.
  • A noção de aplicação : a denominação TCP/IP é frequentemente aplicada também aos softwares baseados no protocolo TCP/IP. O TCP/IP é, com efeito, um modelo no qual os criadores de aplicações rede se apoiam. As aplicações são assim aplicações do protocolo TCP/IP.

O TCP/IP é um modelo em camadas

Para poder aplicar o modelo TCP/IP a qualquer máquina, isto é, independentemente do sistema de exploração, o sistema de protocolos TCP/IP foi decomposto em vários módulos que efectuam cada um uma tarefa precisa. Além disso, estes módulos efectuam estas tarefas uns após os outros numa ordem precisa, temos então um sistema estratificado, é a razão pela qual se fala de modelo em camadas.

O termo "camada" é utilizado para evocar o facto de os dados que transitam na rede atravessarem vários níveis de protocolos. Assim, os dados (pacotes de informações) que circulam na rede são tratados sucessicamente por camada, que acrescenta um elemento de informação (chamado cabeçalho) e depois são transmitidos à camada seguinte.

O modelo TCP/IP é muito próximo do modelo OSI (exemplar comportando 7 camadas) que foi criado pela organização internacional dos standards (ISO, organização internacional de normalização) a fim de normalizar as comunicações entre computadores.

Apresentação do modelo OSI

OSI significa Open Systems Interconnection, que se pode traduzir por "Interconexão de Sistemas Abertos". Este modelo foi implementado pela ISO para aplicar um standard de comunicações entre os computadores de uma rede, isto é, as regras que gerem as comunicações entre computadores. Com efeito, no início das redes cada construtor tinha um sistema próprio (fala-se de "sistema proprietário"). Assim, coexistiam numerosas redes incompatíveis . É a razão pela qual o estabelecimento de uma norma foi necessário.

O papel do modelo OSI consiste em estandardizar a comunicação entre as máquinas para que diferentes construtores possam criar produtos (software ou materiais) compatíveis (mesmo se respeitam pouco escrupulosamente o modelo OSI).

O interesse de um sistema em camadas

O objectivo de um sistema em camadas é separar o problema em diferentes partes (as camadas) de acordo com o seu nível de abstracção.

Cada camada do modelo comunica com uma camada adjacente (a de cima ou a de baixo). Cada camada utiliza assim os serviços das camadas inferiores e fornece os seus às de nível superior.

O modelo OSI

O modelo OSI é um modelo que comporta 7 camadas, enquanto o modelo TCP/IP comporta apenas 4. Na realidade, o modelo TCP/IP foi desenvolvido mais ou menos ao mesmo tempo que o modelo OSI, é a razão pela qual se inspira nela, mas não é totalmente conforme às especificações do modelo OSI. As camadas do modelo OSI são as seguintes :


NívelAntigo modelo Novo modelo
Nível 7 <tdNível Aplicação
Nível 6 <tdNível Apresentação
Nível 5 <tdNível Sessão
Nível 4 <tdNível Messagem
Nível 3 <tdNível Pacote
Nível 2 <tdNível Trama
Nível 1 <tdNível Físico


 

  • A camada física define a forma como os dados são convertidos fisicamente em sinais numéricos nos meios de comunicação (impulsos eléctricos, modulação da luz, etc.).
  • A camada ligação dados define o interface com a placa de rede e a partilha dos meios de transmissão.
  • A camada rede permite gerir o endereçamento e o encaminhamento dos dados, quer dizer o seu encaminhamento através da rede.
  • A camada transporte está encarregada do transporte dos dados, o seu corte em pacotes e a gestão dos eventuais erros de transmissão.
  • A camada sessão define a abertura e o fim das sessões de comunicação entre as máquinas da rede.
  • A camada apresentação define o formato dos dados manipulados pelo nível aplicativo (a sua representação, eventualmente a sua compressão e a sua codificação) independentemente do sistema.
  • A camada aplicação assegura o interface com as aplicações. Trata-se do nível mais próximo possível dos utilizadores, gerido directamente pelos softwares.

O modelo TCP/IP


O modelo TCP/IP, inspirado no modelo OSI, retoma a abordagem modular (utilização de módulos ou de camadas) mas contém unicamente quatro :



<thModèle OSI/th>
Camada Aplicação

<tdCouche Transport

<tdCouche Réseau
Camada Acesso rede



Como se pode observar, as camadas do modelo TCP/IP têm tarefas muito mais diversas que as camadas do modelo OSI, já que certas camadas do modelo TCP/IP correspondem à várias camadas do modelo OSI.


Os papéis das diferentes camadas são os seguintes :

  • Camada Acesso rede : especifica a forma sob a qual os dados devem ser encaminhados independentemente do tipo de rede utilizado
  • Camada Internet : é encarregada fornecer o pacote de dados (datagrama)
  • Camada Transporte : assegura o encaminhamento dos dados, assim como os mecanismos que permitem conhecer o estado da transmissão
  • Camada Aplicação : engloba as aplicações standard da rede (Telnet, SMTP, FTP,…)

Eis principais os protocolos que fazem parte da sequência TCP/IP :


Couche Application
TCP</a> ou UDP
Couche Internet
IP</a>, ARP, RARP
Couche Accès réseau
FDDI</a>, PPP, Ethernet, Anneau à jeton (Token ring)

Encapsulação dos dados

Aquando de uma transmissão, os dados atravessam cada uma das camadas a nível da máquina emissora. A cada camada, uma informação é acrescentada ao pacote de dados, trata-se de um cabeçalho, conjunto de informações que garante a transmissão. A nível da máquina receptora, aquando da passagem em cada camada, o cabeçalho é lido e seguidamente suprimido. Assim, no momento da recepção, a mensagem está no seu estado original…




A cada nível, o pacote de dados muda de aspecto, porque lhe é acrescentado um cabeçalho, assim as denominações alteram-se de acordo com as camadas:

  • O pacote de dados chama-se mensagem a nível da camada Aplicação
  • A mensagem é de seguida encapsulada sob a forma de segmento na camada Transporte
  • O segmento, uma vez encapsulado na camada Internet, toma o nome de datagrama
  • Por último, fala-se de trama a nível da camada Acesso rede

A camada Acesso rede

A camada acesso rede é a primeira camada da pilha TCP/IP, oferece as capacidades de aceder a uma rede física qualquer que ela seja, isto é, os meios a implementar a fim de transmitir dados através de uma rede.
Assim, a camada acesso rede contém todas as especificações relativas à transmissão de dados numa rede física, quer se trate de rede local (Anel com ficha - token - ring, ethernet, FDDI), conexão com uma linha telefónica ou qualquer tipo de ligação a uma rede. Assegura as noções seguintes :

  • Encaminhamento dos dados na ligação
  • Coordenação da transmissão de dados (sincronização)
  • Formato dos dados
  • Conversão dos sinais (analógico/numérico)
  • Controlo dos erros à chegada



Felizmente, todas as especificações são transparentes aos olhos do utilizador, porque o conjunto destas tarefas é realizado pelo sistema de exploração, assim como as drivers do material que permite a conexão à rede (ex: driver de placa rede).

A camada Internet

A camada Internet é a camada “mais importante” (todas têm a sua importância) porque é ela que define os datagramas, e que gere as noções de endereçamento IP.
Permite o encaminhamento dos datagramas (pacotes de dados) para máquinas distantes, bem como a gestão da sua fragmentação e a sua montagem à recepção.

A camada Internet contém 5 protocolos:


Os três primeiros protocolos são os protocolos mais importantes desta camada…

A camada Transporte


Os protocolos das camadas precedentes permitiam enviar informações de uma máquina a outra. A camada transporte permite a aplicações que trabalham em máquinas distantes comunicar. O problema consiste em identificar estas aplicações.
Com efeito, de acordo com a máquina e o seu sistema de exploração, a aplicação poderá ser um programa, uma tarefa, um processo…
Além disso, a denominação da aplicação pode variar de um sistema para outro, é a razão pela qual um sistema de número foi criado para se poder associar um tipo de aplicação a um tipo de dado, estes identificadores tomam o nome de portas.

A camada transporte contém dois protocolos que permitem a duas aplicações trocar dados, independentemente do tipo de rede seguido (quer dizer, independentemente das camadas inferiores…). São os protocolos seguintes :


A camada Aplicação

A camada aplicação é a camada situada no topo das camadas de protocolos TCP/IP. Esta contém as aplicações de rede que permitem comunicar graças às camadas inferiores.
Os softwares desta camada comunicam graças a um dos dois protocolos da camada inferior (a camada transporte) quer dizer TCP ou UDP.

As aplicações desta camada são de diferentes tipos, mas a maior parte é serviços de rede, ou seja, aplicações fornecidas ao utilizador para assegurar o interface com o sistema de exploração. Pode-se classificá-lo de acordo com os serviços que oferecem :

  • Os serviços de gestão (transferência) de ficheiro e impressão
  • Os serviços de conexão à rede
  • Os serviços de conexão à distância
  • Os utilitários Internet diversos
Para uma leitura offline, é possível baixar gratuitamente este artigo no formato PDF:
Tcp-ip.pdf

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