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Resumo

O objetivo deste trabalho é divulgar as principais características do conjunto de protocolos denominados por TCP/IP. O trabalho envolve os itens: abordagem histórica, comparação entre os modelos de camada TCP/IP e o de referência ISO/OSI, breve introdução ao endereçamento IP, suas classes, subredes e finalmente a descrição dos principais protocolos e suas aplicações.

Gostaria de agradecer aos futuros engenheiros, porém já profissionais, Carlil Gibran Fonseca de Macedo e Nilton Costa Braga pelas longas discussões, fundamentais para a melhor compreensão do tema, e pela revisão final do texto.

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1. HISTÓRICO3
2. MODELO DE REFERÊNCIA ISO/OSI4
3. MODELO TCP/IP6
4. ENDEREÇAMENTO IP E CLASSES7
5. SUBREDES8
5.1. MÁSCARA DE SUBREDES9
6. PROTOCOLOS E AP LICAÇÕES10
6.1. PROTOCOLO INTERNET - IP10
6.2. ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL - ARP12
6.3. INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL - ICMP13
6.4. TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL - TCP14
6.5. USER DATAGRAM PROTOCOL - UDP14
6.6. PROTOCOLOS DA CAMADA DE APLICAÇÃO15
6.6.1. File Transfer Protocol - FTP15
6.6.2. Trivial File Transfer Protocol - TFTP16
6.6.3. Telnet16
6.6.4. Simple Network Management Protocol - SNMP16
6.7. OUTROS PROTOCOLOS E APLICAÇÕES17
7. CONCLUSÃO17
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1. Histórico

Nos anos 60, o principal setor estratégico americano, Department of

Defense – DoD se interessou em um protocolo que estava sendo desenvolvido/utilizado pelas universidades para interligação dos seus sistemas computacionais e que utilizava a tecnologia de chaveamento de pacotes. O interesse do DoD estava no desejo de manter a comunicação entre os diversos sistemas espalhados pelo mundo, no caso de um desastre nuclear. O problema maior estava na compatibilidade entre os sistemas computacionais de diferentes fabricantes que possuíam diferentes sistemas operacionais, topologias e protocolos. A integração e compartilhamento dos dados passou a ser um problema de difícil resolução.

Foi atribuído assim à Advanced Research Projects Agency – ARPA a tarefa de encontrar uma solução para este problema de tratar com diferentes equipamentos e diferentes características computacionais. Foi feita então uma aliança entre universidades e fabricantes para o desenvolvimento de padrões de comunicação. Esta aliança especificou e construiu uma rede de teste de quatro nós, chamada ARPANET, e que acabou sendo a origem da Internet hoje.

No final dos anos 70, esta rede inicial evoluiu, teve seu protocolo principal desenvolvido e transformado na base para o TCP/IP (Transmition

Control Protocol / Internet Protocol). A aceitação mundial do conjunto de protocolos TCP/IP deveu-se principalmente a versão UNIX de Berkeley que além de incluir estes protocolos, colocava-os em uma situação de domínio público, onde qualquer organização, através de sua equipe técnica poderia modificá-los e assim garantir seu desenvolvimento.

Dentre as várias organizações e comitês que participaram deste desenvolvimento e divulgação, podemos destacar Internet Engineering Task Force – IETF (http://w.ietf.org) cuja principal função atual é a manutenção e apoio aos padrões da Internet e TCP/IP principalmente através da série de documentos Request for Comments - RFC. Estes documentos descrevem as diversas tecnologias envolvidas e servem de base para as novas tecnologias que deverão manter a compatibilidade com as anteriores dentro do possível.

Em resumo, o maior trunfo do TCP/IP é o fato destes protocolos apresentarem a interoperabilidade de comunicação entre todos os tipos de hardware e todos os tipos de sistemas operacionais. Sendo assim, o impacto positivo da comunicação computacional aumenta com o número de tipos computadores que participam da grande rede Internet.

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2. Modelo de Referência ISO/OSI

Dentro deste cenário de grande variedade de sistemas operacionais,

CPUs, interfaces de rede, tecnologias e várias outras variáveis, e a necessidade de interconexão entre os diversos sistemas computacionais, em 1977, a

International Organization for Standardization – ISO, criou um sub-comitê para o desenvolvimento de padrões de comunicação para promover a interoperabilidade entre as diversas plataformas. Foi então desenvolvido o modelo de referência Open Systems Interconnection – OSI.

É importante observar que o modelo OSI é simplesmente um modelo que especifica as funções a serem implementadas pelos diversos fabricantes em suas redes. Este modelo não detalha como estas funções devem ser implementadas, deixando isto para que cada empresa/organização tenha liberdade para desenvolver.

O comitê ISO assumiu o método “dividir para conquistar”, dividindo o processo complexo de comunicação em pequenas sub-tarefas (camadas), de maneira que os problemas passem a ser mais fáceis de tratar e as sub-tarefas melhor otimizadas. O modelo ISO/OSI é constituído por sete camadas, descritas sucintamente a seguir de cima para baixo:

7 Aplicação Esta camada funciona como uma interface de ligação entre os processos de comunicação de rede e as aplicações utilizadas pelo usuário.

6 Apresentação Aqui os dados são convertidos e garantidos em um formato universal.

5 Sessão Estabelece e encerra os enlaces de comunicação.

4 Transporte Efetua os processos de sequenciamento e, em alguns casos, confirmação de recebimento dos pacotes de dados.

3 Rede O roteamento dos dados através da rede é implementado aqui.

2 Enlace Aqui a informação é formatada em quadros (frames). Um quadro representa a exata estrutura dos dados fisicamente transmitidos através do fio ou outro meio.

1 Física Define a conexão física entre o sistema computacional e a rede. Especifica o conector, a pinagem, níveis de tensão, dimensões físicas, características mecânicas e elétricas, etc.

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Cada camada se comunica com sua semelhante em outro computador. Quando a informação é passada de uma camada para outra inferior, um cabeçalho é adicionado aos dados para indicar de onde a informação vem e para onde vai. O bloco de cabeçalho+dados de uma camada é o dado da próxima camada. Observe a figura abaixo que esquematiza isto.

A unidade de informação muda de nome ao longo das camadas de maneira que podemos saber sobre qual camada se está referindo pelo nome destas unidades. A tabela abaixo relaciona os diversos nomes destas unidades de informação ao longo das camadas:

7 Aplicação Mensagem 4 Transporte Segmento 3 Rede Datagrama 2 Enlace Quadro/Frame

1 Física Bit

Antes do desenvolvimento do modelo de camadas ISO/OSI, o DoD definiu seu próprio modelo de rede conhecido como modelo DoD de rede ou também modelo Internet de rede. Posteriormente este modelo passou a ser conhecido como modelo de camadas TCP/IP, que será descrito a seguir.

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3. Modelo TCP/IP

O modelo de camadas ISO/OSI acabou se tornando apenas uma base para praticamente todos os protocolos desenvolvidos pela indústria. Cada desenvolvedor tem uma arquitetura que difere em detalhes as vezes fundamentais no seu desenvolvimento. Sendo assim, é de se esperar uma variação nas descrições do conjunto de protocolos TCP/IP. Apresentaremos a seguir a comparação entre duas possíveis interpretações, esquerda e direita do modelo base ISO/OSI ao centro:

Na figura acima, vemos que a tabela da esquerda apresenta os principais protocolos distribuídos pelas diversas camadas, enquanto que na tabela da direita as funções são o destaque.

Na tabela da esquerda vemos que o TCP/IP não faz distinção entre as camadas superiores. As três camadas superiores são estritamente equivalentes aos protocolos de processos da Internet. Os processos possuem o nome do próprio protocolo utilizado porém é importante não confundir o protocolo em si com a aplicação que geralmente apresenta uma interface com usuário amigável para utilização do protocolo.

No modelo ISO/OSI, a camada de transporte (4) é responsável pela liberação dos dados para o destino. No modelo Internet (TCP/IP) isto é feito pelos protocolos “ponto a ponto” TCP e UDP que serão descritos posteriormente.

Por fim, o protocolo IP é o responsável pela conexão entre os sistemas que estão se comunicando. Basicamente este protocolo se relaciona com a camada de rede (3) do modelo ISO/OSI. Este protocolo é o responsável principal do movimento da informação na rede. É nesta camada/protocolo que a informação é fragmentada no sistema fonte e reagrupada no sistema alvo. Cada um destes fragmentos podem ter caminhos diferentes pela rede de forma que os fragmentos podem chegar fora de ordem. Se, por exemplo, o

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fragmento posterior chegar antes do anterior, o protocolo IP no sistema destino reagrupa os pacotes na seqüência correta.

Na tabela de direita consideramos o TCP/IP como sendo constituído por 4 camadas apenas. A camada superior, camada de aplicação/processo é responsável por permitir que aplicações possam se comunicar através de hardware e software de diferentes sistemas operacionais e plataformas. Muitas vezes este processo é chamado de cliente-servidor. A aplicação cliente em geral está em um equipamento mais simples e com uma boa interface com usuário. Esta aplicação envia requisições à aplicação servidor que normalmente está em uma plataforma mais robusta e que tem capacidade para atender várias requisições diferentes de clientes diferentes.

A camada que segue, camada de Transporte ou “Ponto a Ponto”, tem a função principal de começar e terminar uma conexão e ainda controlar o fluxo de dados e de efetuar processos de correção e verificação de erros.

A camada de rede é a responsável pelo roteamento.

Comparativamente ela corresponde no modelo ISO/OSI a camada de Rede (3) e parte da camada Enlace (2). Esta camada é usada para atribuir endereço de rede (IP) ao sistema e rotear a informação para a rede correta. Tem ainda a função de ligação entre as camadas superiores e os protocolos de hardware. Em essência podemos afirmar que sem esta camada, as aplicações teriam que ser desenvolvidas para cada tipo de arquitetura de rede como por exemplo Ethernet ou Token Ring.

A primeira camada, camada Física, não é definida pelo TCP/IP, porém é nítida sua importância em relação à parte física da mídia de comunicação, de

bits, de quadros, de endereços MAC, etc

4. Endereçamento IP e Classes

Como visto anteriormente, a camada do protocolo IP ou protocolo

Internet, define um endereço de identificação único e através deste endereço executa serviços de roteamento que basicamente definem o caminho disponível naquele momento para comunicação entre a fonte e o destino.

O protocolo Internet (IP) necessita da atribuição de um endereço

Internet (endereço IP) organizado em 4 octetos (bytes). Estes octetos definem um único endereço dividido em uma parte que representa a rede a qual pertence o endereço, em alguns casos a subrede também, e por fim a representação particular daquele sistema na rede.

Alguns endereços possuem significado especial:

??Endereço 0: Significa a própria rede ou sistema. O endereço 0.0.0.35 referencia a estação 35 da rede local. O endereço

127.0.0.0 referencia a estação em análise. O endereço

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152.84.40.0 referencia a subrede 40 inteira da rede local do CBPF que pode ser representada por 152.84.0.0.

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