protocolos osi tcp ip 2009 10 09

� O modelo OSI é usado para entender como os protocolosde rede funcionam.

� Quando as redes de computadores sugiram, as soluçõeseram, na maioria das vezes, proprietárias, isto é, umadeterminada tecnologia só era suportada por seudeterminada tecnologia só era suportada por seufabricante. Não havia a possibilidade de se misturarsoluções de fabricantes diferentes. Dessa forma, ummesmo fabricante era responsável por construirpraticamente tudo na rede.

2Gestão de Redes - Fernando de Sá

� Quando nós enviamos um e-mail do nosso computador, oprograma de e-mail (chamado cliente de e-mail) envia osdados (nosso e-mail) para a pilha de protocolos, (que fazuma porção de coisas), e envia esses dados para o meiode transmissão da rede (por cabo ou o ar, no caso de redes

Protocolo é a linguagem usada para transmitir dadospela rede. Para que dois computadores possamcomunicar devem usar o mesmo protocolo, - a mesmalinguagem.

de transmissão da rede (por cabo ou o ar, no caso de redessem fio). No computador do outro lado (o servidor de e-mail) os dados (nosso e-mail) são processados e enviadospara o programa servidor de e-mail.

� A pilha de protocolos faz uma porção de coisas e o papeldo modelo OSI é padronizar a ordem em que a pilha deprotocolos faz essas coisas. Dois protocolos diferentespodem ser incompatíveis, mas se eles seguirem o modeloOSI, ambos farão as coisas na mesma ordem.


� Para facilitar a interligação de sistemas de computadores, aISO (International Standards Organization) desenvolveu ummodelo de referência chamado OSI (Open Systems

ISO

International Standards Organization

OSI

Open Systems Interconnection

modelo de referência chamado OSI (Open SystemsInterconnection) para que os fabricantes pudessem criarprotocolos a partir deste modelo. ISO é o nome da empresae OSI é o nome do modelo de referência para odesenvolvimento de protocolos.


� O modelo OSI é dividido em sete camadas. O estudo destemodelo é extremamente didáctico, pois através delepodemos entender como deveria ser um “protocolo ideal”,bem como facilita muito a comparação do funcionamentode protocolos criados por diferentes empresas.

� Este modelo consiste em: cada camada é responsável poralgum tipo de processamento e cada camada apenas podecomunicar com a camada imediatamente inferior ousuperior. Por exemplo, a camada 6 só poderá comunicarcom as camadas 7 e 5, e nunca directamente com acamada 1.


� Quando o computador está a transmitir dados para a rede,uma dada camada recebe dados da camada superior,acrescenta informações de controle pelas quais ela sejaresponsável e passa os dados para a camadaimediatamente inferior.

� Quando o computador está a receber dados, dá-se oprocesso inverso: uma dada camada recebe dados dacamada inferior, processa os dados recebidos removendoinformações de controle pelas quais ela seja responsável epassa os dados para a camada imediatamente superior.


� O importante é saber que cada camada adiciona (quandoo computador estiver a transmitir) ou remove (quando ocomputador estiver a receber) informações de controle desua responsabilidade.

� Na figura a seguir podemos ver uma ilustração do modelo� Na figura a seguir podemos ver uma ilustração do modelode referência OSI. Os programas comunicam-se apenascom a camada 7, a camada de Aplicação, enquanto que acamada “abaixo” da camada 1 é o meio de transmissão darede (por exemplo, cabo ou ar, no caso de redes sem fio). Ocabeamento de rede é às vezes referido como “camada 0”.


� Aplicação: Essas são as camadasmais altas que colocam os dados noformato usado pelo programa.

� Transporte: Esta camada éresponsável por pegar os dadosrecebidos da rede e transformá-los emum formato compreensível pelo

As 7 camadas do modelo OSI

As sete camadas podem seragrupadas em três grupos:Aplicação, Transporte e Rede,com se vê na figura.

um formato compreensível peloprograma. Quando seu computadorestá transmitindo dados, esta camadapega os dados e os divide em váriospacotes para serem transmitidos pelarede. Quando seu computador estárecebendo dados, esta camada pegaos pacotes recebidos e os coloca emordem.

� Rede: As camadas deste grupo sãocamadas de baixo nível que lidamcom a transmissão e recepção dosdados da rede.


� Camada 7 – Aplicação: A camadade aplicação faz a interface entre oprograma que está enviando ourecebendo dados e a pilha deprotocolos. Quando nós estamos abaixar ou a enviar e-mails, o nossoprograma de e-mail entra em

Por exemplo, se o programa está ausar um código de página diferentedo ASCII, esta camada é aresponsável por traduzir o dadorecebido para o padrão ASCII. Estacamada também pode ser usadapara comprimir e/ou criptografar os

Em baixo explica-se cada camada do modelo OSI. Nos exemplosestamos a assumir que o computador está a enviar dados pelarede – por exemplo, nós estamos a enviar um e-mail através donosso programa de e-mail.

programa de e-mail entra emcontacto com esta camada.

� Camada 6 – Apresentação:Chamada camada de Tradução,esta camada converte o formato dodado recebido pela camada deAplicação num formato comum aser usado pela pilha de protocolos.

para comprimir e/ou criptografar osdados. A compressão dos dadosaumenta o desempenho da rede, jáque menos dados serão enviadospara a camada inferior (camada 5).Se for utilizado algum esquema decriptografia, os seus dadoscircularão criptografados entre ascamadas 5 e 1 e serãodescriptografadas apenas nacamada 6 no computador dedestino.


� Camada 5 – Sessão: Esta camadapermite que dois programas emcomputadores diferentes estabeleçamuma sessão de comunicação. Nestasessão, esses dois programas definemcomo será feita a transmissão dos dadose coloca marcações nos dados que estãoa ser transmitidos. Se porventura a redefalhar, os dois computadores reiniciam atransmissão dos dados a partir da últimamarcação recebida em vez deretransmitir todos os dados novamente.Por exemplo, nós estamos a baixar e-mails de um servidor de e-mails e a redefalha. Quando a rede voltar a estaroperacional, a nossa tarefa continuará do

A camada de Transporte é responsávelpor pegar os dados enviados pelacamada de Sessão e dividi-los empacotes que serão transmitidos pelarede. No computador receptor, a camadade Transporte é responsável por pegarnos pacotes recebidos da camada deRede e remontar o dado original paraenviá-lo à camada de Sessão. Isso incluicontrole de fluxo (colocar os pacotesrecebidos em ordem, caso eles tenhamchegado fora de ordem) e correcção deerros, tipicamente enviando para otransmissor uma informação dereconhecimento (acknowledge),informando que o pacote foi recebidooperacional, a nossa tarefa continuará do

ponto em que parou, não sendonecessário reiniciá-la. Mas nem todos osprotocolos implementam esta função.

� Camada 4 – Transporte: Nas redes decomputadores os dados são divididos emvários pacotes. Quando nós estamos atransferir um arquivo grande, estearquivo é dividido em vários pequenospacotes. No computador receptor, essespacotes são organizados para formar oarquivo originalmente transmitido.

informando que o pacote foi recebidocom sucesso. A camada de Transportesepara as camadas de nível de Aplicação(camadas 5 a 7) das camadas de nívelRede (camadas de 1 a 3). As camadasde Rede estão preocupadas com amaneira com que os dados serãotransmitidos e recebidos pela rede, maisespecificamente com os pacotes sãotransmitidos pela rede, enquanto que ascamadas de Aplicação estãopreocupadas com os dados contidos nospacotes, ou seja, estão preocupadascom os dados propriamente ditos. Acamada 4, Transporte, faz a ligação entreesses dois grupos


� Camada 3 – Rede: Esta camada éresponsável pelo endereçamentodos pacotes, convertendoendereços lógicos em endereçosfísicos, de forma que os pacotesconsigam chegar correctamente aodestino. Essa camada tambémdetermina a rota que os pacotesirão seguir para atingir o destino,levando em consideração factorescomo condições de tráfego da redee prioridades.

� Camada 2 – Link de Dados:(também chamada camada de

O quadro criado por esta camada éenviado para a camada Física, queconverte esse quadro em sinaiseléctricos (ou sinaiselectromagnéticos, se nósestivermos a usar uma rede semfio) para serem enviados através docabo de rede. Quando o receptorrecebe um quadro, a sua camadade Link de Dados confere se odado chegou íntegro, refazendo asoma de verificação (CRC). Se osdados estiverem O.K., ele enviauma confirmação de recebimento

Camada 2 – Link de Dados:(também chamada camada deEnlace) pega nos pacotes de dadosrecebidos da camada de rede etransforma-os em quadros queserão transferidos pela rede,adicionando informações como oendereço da placa de rede deorigem, o endereço da placa derede de destino, dados de controle,os dados em si e uma soma deverificação, também conhecidacomo CRC.

uma confirmação de recebimento(chamada acknowledge ousimplesmente ack). Caso essaconfirmação não seja recebida, acamada Link de Dados dotransmissor reenvia o quadro, jáque ele não chegou até o receptorou então chegou com os dadoscorrompidos.


� Camada 1 – Física: Esta camada pega nos quadros enviadospela camada de Link de Dados e transforma-os em sinaiscompatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos.Se o meio for eléctrico, essa camada converte os 0s e 1s dosquadros em sinais eléctricos a serem transmitidos pelo cabo; se omeio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e1s dos quadros em sinais luminosos; se uma rede sem fio forusada, então os 0s e 1s são convertidos em sinaiselectromagnéticos; e assim por diante. No caso da recepção deum quadro, a camada física converte os sinais do cabo em 0s e 1se envia essas informações para a camada de Link de Dados, quee envia essas informações para a camada de Link de Dados, quemontará o quadro e verificará se ele foi recebido correctamente.


� Cada camada comunica-se apenas com a camadaimediatamente acima e/ou abaixo dela. Quando ocomputador está a transmitir dados, o fluxo da informaçãoé do programa para a rede (isto é, o caminho de dados é decima para baixo), portanto os programas comunicam-secom a camada 7, que por sua vez se comunica com a

Funcionamento

com a camada 7, que por sua vez se comunica com acamada 6 e assim por diante. Quando o computador está areceber dados, o fluxo da informação é da rede para oprograma (isto é, o caminho de dados é de baixo paracima), portanto a rede comunica-se com a camada 1, quepor sua vez se comunica com a camada 2 e assim pordiante.


� Na transmissão de dados, cada camada pega asinformações passadas pela camada superior, acrescentainformações de controle e passa os dados para a camadaimediatamente inferior. Na recepção de dados o processoinverso acontece: cada camada remove informações decontrole e passa para a camada imediatamente superior.controle e passa para a camada imediatamente superior.

� Cada camada entende apenas as informações decontrole da sua responsabilidade. Quando umacamada recebe dados da camada superior ela nãoentende as informações de controle adicionadas pelacamada superior, portanto ela trata os dados mais asinformações de controle como se tudo fosse um únicopacote de dados.

Gestão de Redes - Fernando de Sá 14

� Dessa forma, na transmissão de dados para a rede acamada 7 pega os dados enviados pelo programa eadiciona informações de controle e envia este novo pacoteformado pelo dado original mais suas informações decontrole para a camada inferior. A camada 6 adicionarásuas próprias informações de controle ao pacote recebidosuas próprias informações de controle ao pacote recebidoda camada superior e envia o novo pacote para a camada5, agora contendo o dado original, informações de controleadicionadas pela camada 7 mais informações de controleadicionadas pela camada 6 e assim por diante. Narecepção dos dados o processo feito é ao inverso: cadacamada removerá as informações de controle da suaresponsabilidade.


Na figura seguinte ilustramosesta ideia, onde podemos verum computador a enviardados para a rede. Cadanúmero adicionado ao dadooriginal representa asinformações de controleadicionadas por cadaadicionadas por cadacamada. Cada camada tratao pacote recebido da camadasuperior como se ele fosseum pacote único, nãodiferenciando o dado originaldas informações de controleadicionadas pelas camadassuperiores.


� Podemos ainda dizer que cada camada nocomputador transmissor comunica-sedirectamente com a mesma camada nocomputador receptor. Por exemplo, a camada4 no computador transmissor comunica-se4 no computador transmissor comunica-sedirectamente com a camada 4 no computadorreceptor. Dizemos isso porque asinformações de controle adicionadas por cadacamada só podem ser interpretadas pelamesma camada no computador receptor.


�É muito interessante notar que o TCP/IP(provavelmente o protocolo de rede maisusado actualmente), podendo fazer umausado actualmente), podendocorrelação entre o protocolo TCP/IP e omodelo de referência OSI. Isto ajuda-nos aentender tanto o modelo de referência OSIcomo o protocolo TCP/IP.


� O TCP/IP, tem apenasquatro camadas edessa forma algumascamadas do protocolo

Nesta figura podemos ver uma correlação entre o modelo de referência OSI e o protocolo TCP/IP.

camadas do protocoloTCP/IP representammais de uma camadado modelo OSI.


� Como se mostrou anteriormente,o TCP/IP não é o nome de umprotocolo específico, mas o nomede uma pilha de protocolos. Cadaprotocolo individual usado napilha de protocolos TCP/IPtrabalha em uma camadadiferente. Por exemplo, o TCP é

Por exemplo, quando nós envia-mos e-mails o nosso programade e-mail comunica-se com oprotocolo SMTP localizado nacamada de Aplicação. Emseguida este protocolo, apósprocessar os e-mails recebidosdo nosso programa de e-mail,

diferente. Por exemplo, o TCP éum protocolo que trabalha nacamada de Transporte, enquantoque o IP é um protocolo quetrabalha na camada de Rede.

� É possível ter mais de umprotocolo em cada camada. Elesnão entrarão em conflito porquecada protocolo desempenha umatarefa diferente.

do nosso programa de e-mail,envia-os para a camada inferior,a camada de Transporte. Lá osdados serão processados peloprotocolo TCP. Quando nósacedemos a uma página daInternet, o nosso navegadortambém se comunicará com acamada de Aplicação, mas destavez usando um protocolodiferente, HTTP, já que este é oprotocolo responsável porprocessador paginas da Internet.


� Aplicação: Como nósmencionamos, os programascomunicam-se com estacamada. Vários protocolosdiferentes podem ser usados

As 4 camadas do modelo TCP/IP

As quatro camadas são:Aplicação, Transporte e Rede,Interface com a Rede, com sevê na figura.

diferentes podem ser usadosnesta camada, dependendodo programa que nosestivermos a usar. Os maisconhecidos são HTTP(navegação Web), SMTP(para envio de e-mails),POP3 (para o recebimento dee-mails) e o FTP (paratransferência de arquivos).


� Transporte: Tudo o quedissemos sobre a camada deTransporte do modelo dereferência OSI é válido para acamada de TransporteTCP/IP. Dois protocolosdiferentes podem ser usados

O TCP é usado paratransmitir dados do usuário(como páginas da Web e e-mails) enquanto que o UDP émais usado para transmitirdados de controle.

diferentes podem ser usadosnesta camada, TCP(Transmission ControlProtocol) e UDP (UserDatagram Protocol). Oprimeiro usa o esquema deconfirmação de recebimento,enquanto que o UDP nãousa.

� Rede: Tudo o que dissemossobre a camada de Rede domodelo de referência OSI éválido para a camada deRede do TCP/IP. Váriosprotocolos podem ser usadosnesta camada e o maiscomum deles é o protocolo IP.


� Interface com a Rede: Esta camada é responsável porenviar os dados para o meio de transmissão. O que hádentro desta camada dependerá do seu tipo de rede. Senos estamos a usar uma rede Ethernet (o tipo mais comum)encontraremos as três camadas do Ethernet (LLC, MAC eencontraremos as três camadas do Ethernet (LLC, MAC eFísica – LLC significa Controle do Link Lógico e MACsignifica Controle de Acesso ao Meio) dentro desta camadado TCP/IP. A camada Física da rede Ethernet correspondeà camada Física do modelo de referência OSI, enquantoque as outras duas camadas (LLC e MAC) correspondem àcamada de Link de Dados do modelo OSI.


� O protocolo HTTPS é utilizado, em regra, quando se deseja evitarque a informação transmitida entre o cliente e o servidor sejavisualizada por terceiros, como por exemplo no caso de comprasonline. A existência na barra de tarefas (normalmente do ladodireito) de um cadeado demonstra a certificação de página segura

HTTPS

HyperText Transfer Protocol Secure

direito) de um cadeado demonstra a certificação de página segura(SSL).

� HTTPS é uma implementação do protocolo HTTP sobre umacamada SSL ou do TLS. Essa camada adicional permite queos dados sejam transmitidos através de uma conexãocriptografada e que se verifique a autenticidade do servidor edo cliente através de certificados digitais. A porta TCP usadapor norma para o protocolo HTTPS é a 443.


� Nas URLs dos sites o início ficaria 'https://'. Geralmente osnavegadores mais actuais indicam um site seguro, geralmenteatravés das barras de endereço que ficam verde. Consultamos aajuda do nosso navegador para mais informações de como eleavisa sobre sites seguros.

� O exemplo de conexão via HTTPS são os próprios sites da Wikimedia Foundation, onde é possível acessar e editar o conteúdo dos sites através de uma conexão segura. Através da URL https://secure.wikimedia.org/wikipedia/pt/wiki/Página_principal é possível editar a wikipédia em língua portuguesa.


� (SMTP) é o protocolo padrão para envio de e-mails através daInternet.

� SMTP é um protocolo relativamente simples, baseado em textosimples, onde um ou vários destinatários de uma mensagem sãoespecificados (e, na maioria dos casos, validados) sendo, depois,a mensagem transferida. É bastante fácil testar um servidor SMTPusando o programa telnet.

SMTP

Simple Mail Transfer Protocol

usando o programa telnet.

� Este protocolo corre sobre a porta 25 numa rede TCP. A resoluçãoDNS de um servidor SMTP de um dado domínio é possibilitadapor sua entrada MX (Mail eXchange).

� A utilização em massa do SMTP remonta aos anos 80. Na alturaera um complemento ao UUCP, que era mais adequado paratransferências de correio electrónico entre máquinas sem ligaçãopermanente. Por outro lado, o desempenho do SMTP aumenta seas máquinas envolvidas, emissor e receptor, se encontraremligadas permanentemente


� O Sendmail foi um dos primeiros (se não o primeiro) agente detransporte de email a implementar SMTP. Em 2001, havia, pelomenos, cerca de 50 programas que implementavam SMTP comocliente (emissor) ou servidor (receptor). Outros servidores SMTPmuito conhecidos são: exim, Postfix, Qmail, e Microsoft ExchangeServer.Server.

� Dada a especificação inicial, que contemplava apenas texto ASCII,este protocolo não é ideal para a transferência de arquivos(também chamados de ficheiros). Alguns standards foramdesenvolvidos para permitir a transferência de ficheiros emformato binário através de texto simples, como o caso do MIME.Hoje em dia quase todos os servidores SMTP suportam aextensão 8BITMIME.


� O SMTP é um protocolo de envio apenas, o que significa que elenão permite que um usuário descarregue as mensagens de umservidor. Para isso, é necessário um cliente de email com suporteao protocolo POP3 ou IMAP, que é o caso da maioria dos clientesactuais.


� É um protocolo utilizado no acesso remoto a uma caixa de correio electrónico. Ele está definido no RFC 1225 e permite que todas as mensagens contidas numa caixa de correio electrónico possam ser transferidas sequencialmente para um computador local. Lá, o utilizador pode ler as mensagens recebidas, apagá-las, responder-lhes, armazena-las, …

POP3

Post Office Protocol

lhes, armazena-las, …

� O funcionamento do protocolo POP3 diz-se off-line, uma vez que é o processo suportado se baseia nas seguintes etapas:

� É estabelecida uma ligação TCP entre a aplicação cliente de e-mail (User Agent - UA) e o servidor onde está a caixa de correio(Messsage Transfer Agent - MTA)

� O utilizador autentica-se;


� Todas as mensagens existentes na caixa de correio são

transferidas sequencialmente para o computador local;� As mensagens são apagadas da caixa de correio (opcionalmente,

o protocolo pode ser configurado para que as mensagens nãosejam apagadas da caixa de correio); Se esta opção não forutilizada, deve utilizar sempre o mesmo computador para ler ocorreio electrónico, para poder manter um arquivo das suasmensagens.

� A ligação com o servidor é terminada;� A ligação com o servidor é terminada;� O utilizador pode agora ler e processar as suas mensagens (off-

line).� A característica off-line do protocolo POP3 é particularmente útil

para utilizadores que se ligam à Internet através de redes públicascomutadas, em que o custo da ligação é proporcional ao tempo deligação (ex: a rede telefónica convencional ou a rede RDIS). Como POP3, a ligação apenas precisa de estar activa durante atransferência das mensagens, e a leitura e processamento dasmensagens pode depois ser efectuada com a ligação inactiva.


� FTP (Protocolo de Transferência de Arquivos), é uma formabastante rápida e versátil de transferir arquivos (tambémconhecidos como ficheiros), sendo uma das mais usadas nainternet.

� Pode referir-se tanto ao protocolo quanto ao programa queimplementa este protocolo (Servidor FTP, neste caso,tradicionalmente aparece em letras minúsculas, por influência do

FTP

File Transfer Protocol

tradicionalmente aparece em letras minúsculas, por influência doprograma de transferência de arquivos do Unix).

� A transferência de dados em redes de computadores envolvenormalmente transferência de arquivos e acesso a sistemas dearquivos remotos (com a mesma interface usada nos arquivoslocais). O FTP (RFC 959) é baseado no TCP, mas é anterior àpilha de protocolos TCP/IP, sendo posteriormente adaptado para oTCP/IP. É o padrão da pilha TCP/IP para transferir arquivos, é umprotocolo genérico independente de hardware e do sistemaoperacional e transfere arquivos por livre arbítrio, tendo em contarestrições de acesso e propriedades dos mesmos.


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