O que é camada de rede TCP IP?

07 Fev 2019 · Networking

Depois de termos apresentado o modelo de referência OSI, vamos hoje conhecer melhor a arquitetura protocolar usada atualmente na Internet, a arquitetura TCP/IP. Esta arquitetura conseguiu atingir os objetivos inicialmente estabelecidos para o modelo OSI da OSI. Esses objetivos consistiam na independência ao nível dos fabricantes de equipamentos, universalidade e também o facto de ser uma arquitetura aberta.

A arquitetura de comunicação TCP/IP inclui um conjunto de protocolos de suporte à transmissão de dados.

O que é camada de rede TCP IP?

Tal como o modelo de referência OSI, a arquitetura protocolar TCP/IP é também representada por camadas só que é composta por apenas quatro níveis ou camadas, em vez das sete camadas preconizadas pelo modelo OSI da ISO. As camadas definidas pela arquitetura protocolar TCP/IP são: Camada de Acesso à Rede, Camada de Rede, Camada de Transporte e Camada de Aplicação.

A imagem seguinte mostra uma correspondência entre a arquitetura de referência OSI da ISO e também a arquitetura protocolar TCP/IP.

O que é camada de rede TCP IP?

  • Camada de Acesso à Rede – agrega funções da camada física e da camada de ligação de dados presentes no modelo OSI. Esta camada lida com o hardware da interface de rede, com a estrutura das frames, com o endereçamento físico, com o controlo de acesso à rede e com a utilização do meio físico para comunicação. Destaque ainda para o facto de proceder ao encapsulamento dos pacotes IP em frames e a tradução de endereços lógicos de rede em endereços físicos (ex. tradução de endereços IP em endereços Ethernet, através do protocolo ARP – Address Resolution Protocol);
  • Camada Rede – Também designado de nível de internet, é aqui que se posiciona o protocolo IP (Internet Protocol), que funciona em modo de ausência de ligação. Este nível é responsável pela circulação dos pacotes, sendo a decisão de encaminhamento tomada com base no endereço de destino. Neste nível pode também ser realizada a fragmentação e a reassemblagem de pacotes.
  • Camada de Transporte – Neste nível é onde é realizada a comunicação fim-a-fim. Na camada de transporte destacam-se os protocolos UDP (User Datagram Protocol) e TCP (Transmission Control Protocol). O TCP é o protocolo mais usado isto porque fornece garantia na entrega de todos os pacotes entre um PC emissor e um PC recetor. No estabelecimento de ligação entre emissor e recetor existe um "pré-acordo" denominado de Three Way Handshake (SYN, SYN-ACK, ACK). O UDP é um protocolo mais simples e por si só não fornece garantia na entrega dos pacotes. No entanto, esse processo de garantia de dados pode ser simplesmente realizado pela aplicação em si e não pelo protocolo.
  • Camada de aplicação – Neste nível encontram-se os serviços que dão suporte a processos de aplicação. Dentro dos vários protocolos de aplicação, alguns dos exemplos são o Telnet (protocolo de terminal virtual), HTTP (protocolo de hipertexto/hipermédia), DNS (diretório de nomes), FTP (Transferência de ficheiros), entre outros.

Referências:

  • Introdução às Redes de Telecomunicações
  • TCP/IP Teoria e Prática

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O que é camada de rede TCP IP?
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Autor: Pedro Pinto

Tags: OSITCP/IP

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A comunicação 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). 

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 objetivo militar, foi concebida para responder a diversos critérios, entre os quais :

·        O fracionamento das mensagens em pacotes;

·        A utilização de um sistema de endereços;

·        O encaminhamento dos dados na rede (routage);

·        O controlo dos erros de transmissão de dados

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 efetuam 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 sucessivamente 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.

·        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 : 

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,…)

Principais os protocolos que fazem parte da sequência TCP/IP : 

·        Couche Application TCP ou UDP

·        Couche Internet IP, ARP, RARP

·        Couche Accès réseau FDDI, 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 recetora, aquando da passagem em cada camada, o cabeçalho é lido e seguidamente suprimido. Assim, no momento da receção, 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:

·        O protocolo IP

·        O protocolo ARP

·        O protocolo ICMP

·        O protocoloRARP

·        Le protocolo IGMP

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 :

·        TCP, um protocolo orientado para a conexão que assegura o controlo dos erros

·        UDP, um protocolo não orientado para a conexão cujo controlo de erros é arcaico


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

O que é a camada TCP IP?

TCP/IP significa protocolo de controle de transmissão/protocolo da internet (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP é um conjunto de regras padronizadas que permitem que os computadores se comuniquem em uma rede como a internet.

Quais são as camadas de rede TCP IP?

O modelo TCP/IP quando comparado com o modelo OSI, tem duas camadas que se formam a partir da fusão de algumas camadas do modelo OSI, elas são: as camadas de Aplicação (Aplicação, Apresentação e Sessão) e Acesso à Rede (Ligação de dados e Física).

Qual é a função da camada de rede?

A camada de rede é responsável pelo encaminhamento dos dados através da interligação de redes, endereçamento de pacotes de dados, e conversão de endereços lógicos (IP) em endereços físicos ou MAC.