O protocolo TCP/IP

“The Master of the Network“, ou “O Mestre das Redes“

O TCP/IP (também chamado de pilha de protocolos TCP/IP) é um conjunto de protocolos de comunicação. Seu nome vem de dois protocolos: o TCP (Transmission Control Protocol — Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol — Protocolo de Internet, ou ainda, protocolo de interconexão). Esses são dois dos protocolos mais importantes utilizados na internetwork, ou internet.

Além de serem muito utilizados na estrutura de redes internet, os protocolos TCP/IP também são capazes de serem utilizados sobre muitas estruturas de redes, seja ela simples como uma ligação ponto a ponto ou complexa como Token-Ring, FDDI, PPP, ATM, X.25, enlaces de satélites e muitas outras.

O protocolo TCP/IP nasceu em 1969, no mesmo ano da criação do UNIX, “pai de todos os sistemas operacionais”, que na época se chamava “Unics”, talvez você nem saiba, mas o sistema operacional que roda no caixa eletrônico onde você saca dinheiro, por exemplo, provavelmente é um do tipo Unix.

Resumidamente, o modelo é o que podemos chamar de uma “solução prática para problemas de transmissão de dados”, o TCP realiza o handshake entre os dispositivos de rede para estabelecer um socket.

O socket permanece aberto durante a comunicação, a fonte TCP converte os dados em pacotes(packages) e envia para o destino TCP que executa o reconhecimento para a entrega bem-sucedida dos pacotes. Caso ocorra o “drop” de um pacote no caminho, a origem TCP reenvia o pacote. A camada IP é responsável por enviar e receber os dados para o destino correto.

O modelo TCP/IP é baseado em 4 níveis: Host/rede; Inter-rede/Internet; Transporte; e Aplicação, de acordo com o Request For Comments (RFC) 1122, Instituição responsável por documentos técnicos e organizacionais sobre a Internet.

Porém existe uma grande controvérsia, pois de acordo com o RFC 1392 que foi escrito em Janeiro de 1993 com intuito de ser um glossário (mini dicionário) de termos utilizados nesse mundo de redes e internet. Esse RFC quando trata do termo camada (Layer) diz claramente que o modelo TPC/IP tem 5 camadas.

Essa é uma discussão para depois, vamos continuar com a explicação TCP/IP.

Aplicação

A camada de aplicação é a camada mais “alta” do conjunto de protocolos TCP/IP. A camada aplicação é responsável por receber as solicitações iniciadas no nível das aplicações, a camada de aplicação usa diferentes protocolos para completar as solicitações para diferentes programas. Alguns dos protocolos usados ​​pela camada de aplicativo incluem o protocolo de transferência de hipertexto (HTTP), protocolo de transferência de arquivo (FTP) e SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Transporte

A camada de aplicação envia os dados para a camada inferior, isto é, a camada de transporte. A camada de transporte converte os dados em pacotes de dados e envia para o dispositivo de destino. A camada de transporte usa o protocolo de controle de transmissão (TCP) e o protocolo de datagrama de usuário (UDP). O TCP é usado para comunicação confiável enquanto o UDP é usado onde a confiabilidade é menos importante.

Internet

Os pacotes de dados da camada de transporte viajam até a camada de rede. Diferentes protocolos operam na camada de rede, incluindo o Protocolo da Internet (IP), o Protocolo de Mensagens de Controle da Internet (ICMP) e o Protocolo de Resolução de Endereços (ARP). Na camada de rede, um cabeçalho chamado cabeçalho IP é adicionado ao pacote de dados. O cabeçalho IP contém o endereço IP de origem e destino. O pacote é enviado para o destino através de um roteador. O roteador contém uma tabela

contendo endereços IP de hosts diferentes, incluindo os dispositivos de gateway (outros roteadores). O roteador verifica se o endereço IP de destino corresponde ao endereço IP salvo na tabela. Se o roteador não conseguir localizar o endereço IP de destino, ele enviará os pacotes de dados para o outro dispositivo roteador. O processo continua até que o pacote chegue ao destino.

Host/Rede

A camada de enlace de dados é subdividida em três camadas: Logic Link Control, MAC e Physical Layer (Camada física). O Logic Link Control (LLC) possui as informações sobre o protocolo usado pela camada de rede. A LLC, na extremidade receptora, ajuda a decidir a entrega do pacote de dados ao protocolo correspondente na camada de rede de destino. A camada MAC adiciona o endereço MAC de origem e destino aos quadros de dados. A camada física converte os quadros de dados em um formato que pode ser transmitido pela rede. Por exemplo, a camada física converte os quadros de dados em sinais elétricos se o caminho estiver conectado. Da mesma forma, os quadros de dados são convertidos em ondas eletromagnéticas para o meio de comunicação sem fio (wireless). As camadas acima mencionadas funcionam inversamente no final do recebimento. Os sinais elétricos ou ondas eletromagnéticas são convertidos novamente em quadros de dados, os cabeçalhos são removidos dos pacotes; finalmente, os pacotes são reagrupados em dados completos.

Alguns exemplos de camadas e protocolos.

Aplicação (Application)

DNS, FTP, HTTP, IMAP, POP3, SMTP, SSH, Telnet, SSL, …

Transporte (Transport)

TCP, UDP, …

Internet (Network)

IP (IPv4, IPv6), ICMP, ARP, …

Host/Rede (Data Link)

802.3 (Ethernet), 802.11 (Wi-Fi), PPP, …

Benefícios do TCP/IP

Embora esse conjunto de protocolos seja bastante pesado, o que exige muita memória e hardware para ser executado, ele ainda é o melhor conjunto de protocolos para ser utilizado em uma rede de internet. Ao longo dos anos os desenvolvedores de sistemas operacionais e processadores evoluíram muito para que seus componentes pudessem suportar a execução desse importante protocolo.

1. Padronização

Todos os sistemas operacionais modernos oferecem suporte para o TCP/IP, e a grande maioria das redes atuais se fundamenta em TCP/IP para maior parte do seu tráfego.

2. Interconectividade

TCP/IP permite a conexão de sistemas não similares, muitos utilitários padrões de conectividade estão disponíveis para acessar e transferir dados entre esses sistemas não similares.

3. Roteamento

O mais interessante sobre o TCP/IP é que ele se adapta até mesmo as tecnologias mais antigas. Isso quer dizer que através desse protocolo é possível conectar tecnologias antigas e modernas à internet. Para que isso seja possível o TCP/IP utiliza protocolos como o Point to Point Protocol (PPP).

4. Internet

É através da suíte de protocolos TCP/IP que obtemos acesso a Internet. As redes locais distribuem servidores de acesso a Internet (proxy servers) e os hosts locais se conectam a estes servidores para obter o acesso a Internet. Este acesso só pode ser conseguido se os computadores estiverem configurados para utilizar TCP/IP.