Modelo TCP/IP
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O documento descreve a história e funcionamento do modelo TCP/IP, protocolo padrão da Internet. O TCP/IP surgiu no departamento de defesa americano na década de 1960 e evoluiu da ARPANet, primeira rede de computadores baseada em comutação de pacotes. O TCP/IP é composto por protocolos organizados em camadas que provém comunicação confiável entre redes.
Modelo TCP/IP
- 1. Modelo TCP/IP Professor: Alberto Felipe Friedrichs Barros
- 2. O padrão técnico da Internet é o modelo TCP/IP. Surgiu por volta de 1960, desenvolvido pelo Departamento de Defesa Americano, com o intuito de preservar a integridade dos dados, sem que os mesmos fossem interceptados por inimigos principalmente em épocas de guerra.
- 3. A ARPANet (Advanced Research Projects Agency Network) foi a primeira rede operacional de computadores baseada na técnica de comutação de pacotes, e pode ser considerada a rede precursora da Internet atual. Nasceu com o objetivo de conectar as bases militares e os departamentos de pesquisa do governo americano.
- 4. A ARPANet surgiu como uma rede que permaneceria intacta caso um dos servidores perdesse a conexão, e para isso, ela necessitava de protocolos que assegurassem tais funcionalidades trazendo confiabilidade, flexibilidade e que fosse fácil de implementar. Foi desenvolvida então, na Universidade de Berkeley na Califórnia, a arquitetura TCP/IP. Permitindo em 1968 ligar universidades a bases militares.
- 5. Para permitir que várias redes se conectassem de maneira uniforme evitando problemas e conflitos, foi definida em 1974 uma arquitetura de referência, que ficou conhecida como Modelo de Referência TCP/IP. Quatro versões do TCP/IP foram desenvolvidas na época. A migração da ARPANET para TCP/IP foi oficialmente completada em 1983.
- 6. Ao contrário das tecnologias de rede proprietárias, o TCP/IP foi projetado como um padrão ABERTO. Isto queria dizer que qualquer pessoa tinha a liberdade de usar o TCP/IP. Isto ajudou muito no rápido desenvolvimento do TCP/IP como padrão.
- 7. TCP/IP foi criado com um objetivo militar para responder a diversos critérios, entre os quais: fracionamento das mensagens em pacotes, utilização de um sistema de endereços, encaminhamento dos dados na rede (roteamento) e o controle dos erros da transmissão de dados.
- 8. O TCP/IP é um conjunto ou pilha de protocolos é divididos em 4 camadas. Seu nome vem de dois dos principais protocolos utilizados: o TCP (Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Protocolo de Internet). Aplicação Transporte Internet Acesso a rede
- 9. Os principais objetivos da criação do Protocolo TCP/IP foram: • Obter um protocolo que fosse compatível com todos os tipos de redes; • Que fosse interoperável entre todos os fabricantes; • Possuísse uma comunicação robusta (confiável e com baixo índice de falhas); • Escalonável (passível de ser colocada em níveis ou etapas); • Que suportasse o crescimento das redes de uma forma segura e confiável; • E que fosse dinâmico e de fácil configuração.
- 11. Faz a comunicação entre os programas e a camada de transporte. Os protolocos mais utilizados são: HTTP: protocolo de transferência de hipertexto e SMTP: protocolo para transferencia de e-mail. Camada de Aplicação
- 12. A camada de aplicação se comunica com a camada de transporte através de uma porta; Portas são numeradas e as aplicações utilizam sempre a mesma porta; SMTP porta 25 e HTTP porta 80. Programa de e-mail SMTP TCP Camada de Aplicação Camada de Transporte SMTP Porta 25
- 14. • Responsável pela integridade dos dados; • Resolução de problemas de confiabilidade (dados que chegaram ao destino); • Determina para qual aplicativo os dados serão enviados; • Recebe os dados da camada de aplicação e os converte para pacotes; • Dois protocolos: TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol). Camada de Transporte
- 15. • Orientado à conexão. Entrega Garantida; • É garantida a ordem de recebimento das mensagens, transmissão sequencial; • Pesado, devido à elevada informação no cabeçalho das mensagens; TCP:
- 16. Ele foi projetado para fornecer o serviço de transferência confiável entre redes com topologias, largura de banda, tamanho de pacotes, atrasos, entre outras configurações distintas. Portanto o objetivo do TCP é fornecer um serviço confiável em uma rede não confiável.
- 17. SOURCE PORT: Porta origem da mensagem DESTINATION PORT: Porta destino da mensagem SEQUENCE NUMBER: Número de sequência dos dados transmitidos. ACKNOWLEDGE NUMBER: Número do reconhecimento dos dados recebidos. WINDOW: Por meio deste valor, o TCP pode realizar um controle adequando de fluxo para evitar a sobrecarga do receptor. OPTIONS: Negociação do MSS (Maximum Segment Size) que o TCP pode transmitir. calculado com base no MTU FLAGS: São formados por seis bits, URG, ACK, PSH, RST, SYN e FIN que significam: URG "bit de Urgência": indica que o segmento contém dados urgentes que devem ser lidos com prioridade pela aplicação. ACK "bit de Reconhecimento": indica que está carregando um reconhecimento válido. PSH "bit de PUSH": solicita a transmissão rápida dos dados enviados, mesmo que contenha um número baixo de bytes. RST "bit de RESET": Informa o destino que a ligação foi abortada neste sentido pela origem. SYN "bit de Sincronismo": Informa que este é um dos dois primeiros segmentos de estabelecimento da conexão. FIN "bit de Terminação": Indica que este pacote é um dos pacotes de finalização da ligação.
- 18. Em uma conexão TCP, antes do processo da aplicação enviar dados ao destinatário é preciso estabelecer uma conexão, ou seja, o remetente e destinatário precisam trocar alguns segmentos preliminares para acordar sobre parâmetros de transferência. Pelo fato do estabelecimento de conexão ser necessário, dizemos que o TCP é orientado à conexão. Essa conexão é estabelecida com um procedimento “Handshake” (em português "aperto de mãos", ou seja, fase de estabelecimento do acordo) de 3 passos (three-way handshake)
- 22. • Sem conexão. Entrega não garantida; • Protocolo Leve, devido à pouca informação no cabeçalho; • Usado para aplicações do tipo streaming de vídeo ou voz onde se possa perder alguns dados sem comprometer a recepção da informação. O controle de erros pode ser utilizado na aplicação. UDP
- 23. A estrutura do pacote udp, consiste em um cabeçalho de 8 bytes, sendo quatro campos de 2 bytes cada. Os campos que representam o número da porta da fonte e do destino servem para que a camada de transporte entregue o segmento para o processo da aplicação correta. O campo do comprimento informa o tamanho total do segmento UDP, incluindo os 8 bytes do cabeçalho. Já o checksum, ou soma de verificação, serve para o receptor verificar se ocorreu algum erro com o segmento.
- 24. Em uma transmissão, os dados atravessam cada uma das camadas da máquina emissora. E, em cada camada, uma informação é acrescentada ao pacote de dados, trata-se de um cabeçalho, um conjunto de informações que garantem a transmissão. Na máquina receptora, durante a passagem em cada camada, o cabeçalho é lido e excluído. Assim, no momento da recepção, a mensagem fica no seu estado original.O pacote de dados muda de aspecto no processo da transmissão, porque ele recebe um cabeçalho e as denominações se alteram de acordo com as camadas: o pacote de dados é chamado de dados na camada de Aplicação. Depois disso, a mensagem é encapsulada como pacote na camada de Transporte. Em seguida, depois do segmento ser encapsulado na camada de Internet, ele leva o nome de datagrama.
- 25. PDU Dados Dados Cabeçalho TCP/UDP Camada de Aplicação Camada de Transporte Pacote
- 26. Cada computador é identificado com um endereço único chamado IP. Em uma rede local se o computador A deseja enviar dados para o computador B ele precisa saber apenas o endereço Mac do computador B. O Problema é em uma rede global. Solução: endereço IP para identificação do computador de origem e destino encontrado por meio de roteadores que estabelece a melhor rota entre origem e destino. Camada de Internet
- 29. VERSION: Informa qual a versão do protocolo IP que está a ser utilizado. Pode ser o IPv4 ou Ipv6. HEADER LENGTH : Informa qual o comprimento do cabeçalho IP, grupos de 4 bytes. TIME-TO-LIVE : Este valor é decrementado a cada 1 segundo que o pacote passa na rede e a cada router pelo qual ele passa. Serve para limitar a duração do pacote IP a circular na rede. Este valor serve para evitar que um pacote caia num ciclo e se encontre a circular eternamente entre routers. Quando atingir o valor nulo, o pacote IP é descartado. PROTOCOL: Informa qual o protocolo de mais alto-nível que está a ser carregado no campo de dados. O IP pode carregar mensagens UDP, TCP, ICMP, etc. HEADER CHECKSUM: Valor que ajuda a garantir a integridade do cabeçalho do pacote IP SOURCE ADDRESS : Endereço IP do host de origem do pacote IP DESTINATION ADDRESS: Endereço IP do host de destino do pacote IP
- 30. Dados Dados Cabeçalho TCP/UDP Dados Cabeçalho TCP/UDP Cabeçalho IP Camada de Aplicação Camada de Transporte Camada de Internet Datagrama (até 65.535 bytes)
- 31. • Camada de abstração de hardware tem como principal função à interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, PPP e SLIP). • Esta camada lida com todos os componentes, tanto físico como lógico, que são necessários para fazer um link físico. Isso inclui os detalhes da tecnologia de redes, inclusive todos os detalhes nas camadas física e de enlace do OSI. Camada de Acesso a rede
- 32. • Envia os quadros da camada de rede de um dispositivo para outro; Processo controlado pelo driver da placa de rede; • Interface para as diversas tecnologias de rede (Ethernet, Tokeng Ring, FDDI) Camada de Acesso a rede
- 33. Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a camada de controle de acesso ao meio. Seu funcionamento parte do princípio de todos os computadores compartilharem uma mesma linha, isto significa que, quando uma linha estiver em uso, nenhum outro computador poderá enviar informações até que a linha esteja livre. Ethernet
- 34. Token ring é um protocolo de redes que opera na camada física (ligação de dados) e de enlace do modelo OSI dependendo da sua aplicação. Utilizado na topologia em anel em que as estações devem aguardar a sua recepção para transmitir. A transmissão dá-se durante uma pequena janela de tempo, e apenas por quem detém o token Token ring
- 37. OSI X TCP/IP - Semelhanças • Ambos têm camadas. • Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços diferentes. • Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis. • Resposta para os problemas de interoperabilidade em redes.
- 38. OSI X TCP/IP – Diferenças • O TCP/IP combina os aspectos das camadas de aplicação,apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação e combina as camadas física e de enlace do OSI na camada de acesso à rede. • O modelo OSI é tido apenas como referência enquanto o TCP-IP é o modelo aplicado, junto aos protocolos de cada camada, na maioria das redes de computadores, inclusive na INTERNET. • Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos. O modelo OSI é usado como guia para o entendimento do processo de comunicação.
- 39. Como o Modelo OSI descreve o TCP/IP 39 Acesso a Rede
- 40. Obrigado!