1. Elementos do Modelo Genérico
LUZERNA
Fonte
Gera o sinal a ser transmitido.
Redes de Computadores Transmissor
Conexões de Redes Converte os dados em sinais que podem ser transmitidos.
Sistema de Transmissão
Transmite os dados.
Receptor
Converte o sinal transmitido novamente em dados.
Destino
Obtém os dados transmitidos.
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4
Sistema de Comunicação Exemplos de Comunicação
Qualquer sistema de comunicação é Identifique as entidades nos seguintes
caracterizado pela existência de um emissor modelos de comunicação:
e de um receptor. Conversa telefônica.
Recepção de Rádio.
Recepção de TV.
Professor em uma sala de aula.
E-mail
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2 5
Modelo Genérico de Redes de Comunicação
Comunicação
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3 6

2. Redes de Computadores Importância das redes
Importâ
Serviços que têm modificado o
Até pouco tempo a existência de PC ligados
comportamento da sociedade
em rede, não era uma solução muito usual.
Comércio Eletrônico;
No entanto e quase de repente a situação
Conferência Eletrônica;
modificou-se, permitindo a muita gente
aceder a uma rede. Isto lançou alguma Vídeo-Conferência;
confusão e perplexidade quanto a conceitos Telemedicina;
como: Compartilhamento de recursos;
Rapidez de comunicação.
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7 10
O uso das redes
O que é exatamente uma rede de Compartilhar recursos de hardware e de
computadores? software;
Aumentar a confiabilidade do sistema;
e Propiciar a escalabilidade em termos de
carga e desempenho;
O que se pode fazer com ela ? Diminuir o custo com servidores;
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8 11
Definições O uso das redes
Rede de computadores: conjunto de Propiciar um meio de comunicação:
sistemas autônomos, interconectados e Para acesso à informações remotas,
cooperantes; Entre pessoas,
Para diversão interativa.
Sistema distribuído: a rede que dá suporte,
Questões sociais:
isto é, a existência de diversos
Assuntos nos grupos de discussão;
computadores, é transparente para o
Responsabilidade pelo material divulgado;
usuário. Privacidade na correspondência no ambiente de
trabalho.
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9 12

3. Estrutura genérica Entidades
Camada: conjunto de entidades
Entidades representando as camadas
correspondentes em sistemas distintos são
denominadas entidades pares ou processos
pares.
Conjunto de computadores interligados, funcionando Sistema Aberto A Sistema Aberto B Sistema Aberto C
individualmente ou de forma cooperativa, permitindo a Camada (N) Protocolo (N) Protocolo (N)
troca de informações ou a execução de tarefas em modo
compartilhado. Entidades (N)
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13 16
Infra-estrutura de uma rede Definições Gerais
transportar dados de um computador para outro
Cada camada oferece serviços à camada
formada por um conjunto de hardware, software e superior
meio de comunicação:
Hardware – equipamentos
Cada camada assume a comunicação com a
Software – programas camada par em outro sistema
Meio de comunicação – cabos, fibra óptica, rádio,
microondas, etc.
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14 17
Organização do software Serviço
Conjunto de operações que uma camada é
capaz de oferecer à camada imediatamente
superior no mesmo sistema
Cada camada n comunica-se diretamente
com as camadas n+1 e n-1
Camada de Aplicação Camada de Aplicação
interfaces bem definidas permitem mudanças na
forma de implementação do serviço sem afetar o
funcionamento da arquitetura;
nas interfaces a comunicação é realizada
Camada Física Camada Física
através de SAPs (pontos de acesso ao serviço).
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15 18

4. Pontos de Acesso ao Serviço Protocolo
Conjunto de regras que especificam os
Camada aspectos da realização do serviço ou o
N+1
significado das informações sendo
SAP N
trocadas entre entidades pares da mesma
Interface entre
as camadas
camada em sistemas distintos
Camada n e n+1 Cada camada n comunica-se com a
N
camada par em outra máquina
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19 22
Serviço Protocolo
comunicações entre camadas pares em
sistemas distintos - comunicação
Sistema A horizontal
CAMADA N+1 conjunto de regras e convenções para gerir
Interface
Operações Primitivas esta comunicação
das
Solicitação e Indicação
camadas
de Serviços unidades de dados de protocolo (PDU)
n e n+1
CAMADA N são trocadas entre entidades pares
comunicação real realizada através do
nível mais baixo
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20 23
Serviço Protocolo
Objetivo de cada camada n: oferecer serviços a
camada superior (n+1) e utilizar-se dos serviços da
camada inferior (n-1)
Isenta a camada superior dos detalhes de como o
serviço é implementado Sistema A Sistema B
Protocolo N
Camada n fornecedora do serviço n CAMADA N
CAMADA N
usuária do serviço n-1
COMUNICAÇÃO VIRTUAL
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21 24

5. Características das redes locais
Caracterí
Geografia limitada: Interligam computadores de
uma sala, prédio ou conjunto de prédios;
Redes Locais, de Oferecem taxas tipicamente maiores que as
Longa Distância e WAN: 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps;
Metropolitanas A distância curta permite estabelecer o tempo
máximo de retardo nas transmissões. A
transferência de dados é muito maior.
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28
Redes locais de computadores Características das redes locais
Caracterí
LAN’s
LAN’
Área de abrangência é menor.
São redes utilizadas na interconexão de
Geralmente estão sob a administração de
equipamentos processadores com a finalidade
uma única instituição ou pessoa.
de troca de dados. Tais redes são
denominadas locais por cobrirem apenas uma Geralmente usam redes de difusão.
área limitada (10 Km no máximo, quando Algumas técnicas de comutação estão
passam a ser denominadas MANs). disponíveis.
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26 29
Redes locais de computadores Exemplo 1 de uma Rede Local
LAN’s
LAN’
As LANs são utilizadas para conectar
estações, servidores, periféricos e outros
dispositivos que possuam capacidade de
processamento em uma casa, escritório,
escola e edifícios próximos.
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27 30

6. Exemplo 2 de uma rede local Rede de longa distância
distâ
WAN
Empresas geralmente contratam ou alugam
canais de acordo com as suas necessidades;
O compartilhamento da infra-estrutura barateia
seu custo. Envolvem grandes áreas geográficas.
Podem cruzar redes públicas.
A velocidade é menor do que em redes locais.
São mais complexas.
Podem se basear em técnicas de comutação
(troca) de circuito, de pacotes ou mensagens.
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31 34
Rede de longa distância
distâ Arquitetura de uma rede WAN
WAN
Interligam computadores em cidades,
países e até continentes distintos;
Geralmente são redes públicas ou de
grandes companhias que prestam
serviços (Brasil-Telecom);
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32 35
Rede de longa distância
distâ Rede WAN - Múltiplas rotas entre
WAN estações A e C
estações
Oferecem taxas típicas mais baixas que as
redes locais: 9600bps, 64Kbps, 1.5Mbps 2Mbps,
34 Mbps, 155 Mbps;
Envolvem infra-estrutura dispendiosa: fios,
cabos, centrais comutadoras, cabos
submarinos, sistemas de rádio terrestre ou de
satélite;
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33 36

7. Aplicações de redes WAN Redes metropolitanas MAN
Infra-estrutura da rede mundial: Internet; Sua utilização é para distâncias intermediárias,
Comércio eletrônico e marketing; tais como escritórios ou prédios em uma mesma
Correio eletrônico; cidade ou em um campus universitário.
Interligação de Universidades e centros de Nesse caso, redes comutadas (WAN) não
pesquisa; apresentam uma boa relação custo/benefício.
Interligação das filiais de uma empresa; Oferecem uma possibilidade de crescimento
Novas aplicações baseadas em serviços estruturado.
integrados. Ex.: telemedicina.
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37 40
Exemplo1 de Redes WAN Características das redes MAN
Caracterí
Utilizam tecnologias semelhantes às LAN’s;
São otimizadas para distâncias intermediárias;
Apresentam um tempo de retardo e taxa de
erros um pouco maiores que as LAN’s;
Otimizam a relação custo/benefício: oferecem
taxas superiores às das WAN’s, por custos
semelhantes ao das LAN’s.
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38 41
Exemplo 2 de Rede WAN Aplicações das redes MAN
Aplicações
Interligação entre as LAN’s nos escritórios de
uma empresa, e a WAN nas centrais de
comutação.
Interligação de LAN’s com uma distância que
cobre uma cidade, ou campus.
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39 42

8. Exemplo de rede MAN - prédios
pré Topologias de Rede
na mesma cidade ou campus
A topologia da rede é um nome dado ao
arranjo dos cabos usados para interconectar
os clientes e servidores.
A topologia refere-se ao "layout físico" e
ao meio de conexão dos dispositivos na
rede, ou seja, como estes estão conectados.
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43 46
Exemplo LAN, MAN e WAN: Topologias de Rede
As conexões físicas entre os distintos nós de
uma rede formam um grafo que define sua
topologia. Da topologia dependem vários
fatores na rede, como a Operação,
Manutenção, Facilidade de expansão e
Facilidade de detecção de nós com falha.
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44 47
Topologias de Rede
Uma topologia organiza os enlaces entre os
TOPOLOGIAS DE REDES elementos comunicantes.
Ligações ponto-a-ponto: existe uma ligação direta
entre duas entidades comunicantes.
Ligações multiponto: mais do que dois
dispositivos compartilham o mesmo meio de
transmissão.
Têm influência no desempenho, expansão e
confiabilidade da rede.
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48

9. ANEL BARRAMENTO
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49 52
ANEL BARRAMENTO
• Se uma estação pára, todas param; • Todas as estações se ligam a um mesmo
• Unidirecionais ou seja Sentido único de meio de transmissão;
transmissão; • Interfaces são passivas – falhas não
• As mensagens circulam por todo o anel até causam a parada total do sistema.
serem retiradas pelo nó de destino ou • Bastante comum nas redes locais.
retornarem à origem. • Baseadas no sistema de difusão
• Ligações ponto-a-ponto. (propagação).
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50 53
Comutação por Pacotes BARRAMENTO
Na comutação por mensagens não existe um • Cada estação conectada à barra pode
caminho físico exclusivo entre emissor e ouvir as outras estações.
receptor. Mensagens são roteadas por
pontos intermediários (roteadores).
• Deve existir um mecanismo de controle
de acesso à barra.
Comutação por pacotes é semelhante à
comutação por mensagens, mas as unidades • Em algumas arquiteturas a falha de uma
de dados são menores. estação não causará a parada da rede.
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51 54

10. ESTRELA
Arquitetura de Redes
HUB
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55
ESTRELA Arquiteturas de Redes
• Monitoramento centralizado o nó central Quando as redes de computadores surgiram,
pode ser um concentrador ou um chaveador as soluções eram, na maioria das vezes,
(switch, hub);
; proprietárias, isto é, uma determinada
• Mais tolerante a falhas; tecnologia só era suportada por seu
• Cada nó é interligado à um nó central
nó nó fabricante. Não havia a possibilidade de se
(mestre), através do qual todas as
atravé misturar soluções de fabricantes diferentes.
mensagens devem passar.
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56 59
ESTRELA Modelo OSI
• Falhas no nó central ocasionarão a Para facilitar o processo de padronização e obter
parada da rede. interconectividade entre máquinas de diferentes
• Expansão limitada à capacidade do nó sistemas operacionais, a Organização
central. Internacional de Padronização - ISO aprovou, no
início dos anos 80, um modelo de referência para
permitir a comunicação entre máquinas
heterogêneas, denominado OSI (Open Systems
Interconnection).
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57 60

11. Modelo OSI Grupos do Modelo OSI
Esse modelo serve de base para qualquer A camada de transporte é responsável por
tipo de rede, seja de curta, média ou longa pegar os dados recebidos pela rede e
distância. repassá-los para as camadas de aplicação de
uma forma compreensível, isto é, ela pega os
pacotes de dados e transforma-os em dados
quase prontos para serem usados pela
aplicação.
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61 64
Composto de 7 Camadas Grupos do Modelo OSI
As camadas de aplicação, que são camadas
de alto nível, colocam o dado recebido em um
padrão que seja compreensível pelo programa
(aplicação) que fará uso desses dados.
- Enlace
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62 65
Grupos do Modelo OSI Encapsulamento
As camadas do modelo OSI podem ser
Na transmissão de um dado, cada camada
divididas em três grupos: aplicação, transporte
pega as informações passadas pela camada
e rede. As camadas de rede se preocupam
superior, acrescenta informações pelas quais
com a transmissão e recepção dos dados
ela seja responsável e passa os dados para
através da rede e, portanto, são camadas de
baixo nível. a camada imediatamente inferior. Esse
processo é conhecido como
encapsulamento.
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63 66

12. Exemplo Comunicação Arquitetura OSI
Um usuário que pede para o seu programa de
e-mail baixar os seus e-mails, na verdade está Quando uma camada de transporte
fazendo com que o seu programa de e-mail transmissora, por exemplo, obtém uma
inicie uma transmissão de dados com a mensagem da camada de sessão, ela anexa
camada 7 – Aplicação – do protocolo usado, um cabeçalho de transporte e o envia à
pedindo para baixar os e-mails do servidor de
camada de transporte de recepção.Trata-se
e-mails.
apenas de um detalhe técnico o fato de que
ela na verdade deve transferir a mensagem
para a camada de rede de sua própria
máquina.
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67 70
Exemplo Diferença de Quadros e Pacotes
Essa camada processa esse pedido, Um quadro é um conjunto de dados enviado
acrescenta informações de sua competência, através da rede, de forma mais “bruta” ou,
e passa os dados para a camada melhor dizendo, de mais baixo nível. Dentro
imediatamente inferior, a camada 6
(Apresentação). Esse processo continua até a de um quadro encontramos informações de
camada 1 (Física) enviar o quadro de dados endereçamento físico, como, por exemplo, o
para o cabeamento da rede, quando, então endereço real de uma placa de rede. Logo,
atingirá o dispositivo receptor, que fará o um quadro está associado às camadas mais
processo inverso, até a sua aplicação – no baixas (1 e 2) do modelo OSI.
nosso exemplo, um programa servidor de e-
mail.
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68 71
Comunicação Arquitetura OSI Diferença de Quadros e Pacotes
Transmissão Recepção
DADOS
Um pacote de dados se refere a um conjunto
Aplicação Aplicação
AH DADOS
de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do
Apresentação PH DADOS Apresentação modelo OSI. No pacote há informações de
Sessão SH DADOS Sessão
endereçamento virtual. Por exemplo, a
camada 4 cria um pacote de dados para ser
Transporte TH DADOS Transporte
enviado pela rede e a camada 2 divide esse
Rede NH DADOS Rede pacote em vários quadros que serão
Enlace LH DADOS Enlace
efetivamente enviados através do cabo da
rede. Um pacote, portanto, contém a
Física BITS Física informação proveniente de vários quadros.
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69 72

13. Camada de Aplicação Camada de Apresentação
Aplicação
A camada de aplicação faz a interface os dados recebidos da camada 7 foram
Apresentação
entre o protocolo de comunicação e o “encolhidos” e enviados à camada 5. Para
aplicativo que pediu ou receberá a Sessão aumentar a segurança, pode-se usar algum
informação através da rede. Por Transporte esquema de criptografia neste nível, sendo
exemplo, se você quiser baixar o seu Rede
que os dados só serão decodificados na
e-mail com seu aplicativo de e-mail, camada 6 do dispositivo receptor.
Enlace
ele entrará em contato com a camada
de Aplicação do protocolo de rede Física
efetuando este pedido.
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73 76
Camada de Apresentação Camada de Sessão
Aplicação Aplicação
A camada de Apresentação converte A camada de sessão permite que duas
Apresentação Apresentação
o formato do dado recebido pela aplicações em computadores diferentes
camada de Aplicação em um formato Sessão estabeleçam uma sessão de Sessão
comum a ser usado na transmissão Transporte comunicação. Nesta sessão, essas Transporte
desse dado, ou seja, um formato Rede
aplicações definem como será feita a Rede
entendido pelo protocolo usado. transmissão de dados e coloca
Enlace Enlace
Pode ter outros usos, como marcações nos dados que estão sendo
compressão de dados e criptografia. Física transmitidos. Física
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74 77
Camada de Apresentação Camada de Sessão
A compressão de dados pega os dados Se porventura a rede falhar, os
recebidos da camada sete e os comprime computadores reiniciam a transmissão dos
(como se fosse .zip) e a camada 6 do dados a partir da última marcação recebida
dispositivo receptor fica responsável por pelo computador receptor.
descompactar esses dados. A transmissão Por exemplo, você está baixando e-mails de
dos dados torna-se mais rápida, já que um servidor de e-mails e a rede falha.
haverá menos dados a serem transmitidos Quando a rede voltar a estar operacional, a
sua tarefa continuará do ponto em que
parou, não sendo necessário reiniciá-la.
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75 78

14. Camada de Transporte Camada de Rede
Aplicação Aplicação
A camada de Transporte é responsável por A camada de rede está relacionada à
pegar os dados enviados pela camada de Apresentação
transferência de pacotes da origem Apresentação
Sessão e dividi-los em pacotes que serão Sessão para o destino. Para que se chegue Sessão
transmitidos pela rede, ou, melhor dizendo,
repassados para a camada de Rede. Transporte ao destino, são necessários vários Transporte
No receptor, a camada de Transporte é Rede
passos em roteadores intermediários Rede
responsável por pegar os pacotes recebidos ao longo do percurso.
Enlace Enlace
da camada de Rede e remontar o dado
original para enviá-lo à camada de Sessão. Física Física
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79 82
Camada de Transporte Camada de Rede
Isso inclui controle de fluxo (colocar os Essa função contrasta claramente com a da
pacotes recebidos em ordem, caso eles camada de enlace de dados, que tem o
tenham chegado fora de ordem) e correção objetivo mais modesto de apenas mover
de erros, tipicamente enviando para o quadros da extremidade de um fio até a
transmissor uma informação de outra. Portanto, a camada de rede é a
reconhecimento (acknowledge), informando camada mais baixa que lida com a
que o pacote foi recebido com sucesso. transmissão fim a fim.
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80 83
Camada de Transporte Camada de Rede
as camadas de 1 a 3 estão preocupadas com a Para atingir seus objetivos, a camada de
maneira com que os dados serão transmitidos e rede deve conhecer a topologia da sub-rede
recebidos pela rede, mais especificamente com os
de comunicações (ou seja, o conjunto de
quadros transmitidos pela rede.
todos os roteadores) e escolher os caminhos
as camadas de 5 a 7 estão preocupadas com os
dados contidos nos pacotes de dados, para serem
mais apropriados através dela. A camada de
enviados ou recebidos para a aplicação rede também deve ter o cuidado de escolher
responsável pelos dados. A camada 4, Transporte, rotas que evitem sobrecarregar algumas das
faz a ligação entre esses dois grupos. linhas de comunicação e roteadores,
deixando outras ociosas.
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81 84

15. Camada de Enlace de Dados Move bits (ou bytes, conforme a unidade de
transmissão) através de um meio físico.
Camada que detecta e, opcionalmente, Aplicação
Define as características elétricas e mecânicas
corrige erros que possam acontecer no Apresentação do meio, taxa de transferência dos bits,
nível físico. Responsável pela voltagens, etc...
Sessão
transmissão e recepção (delimitação)
Confirmação e retransmissão de quadros.
de quadros e pelo controle de fluxo. Transporte
Controle da quantidade e velocidade de
Estabelece um protocolo de Rede
transmissão de informações na rede.
comunicação entre sistemas Enlace
diretamente conectados. O Física
endereçamento é físico, embutido na
interface de rede.
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85 88
Camada de Enlace de Dados Arquitetura TCP/IP - Internet
Exemplo de protocolos nesta camada: Token O protocolo TCP/IP atualmente é o protocolo
Ring, PPP, LAPB (do X.25), NetBios. mais usado em redes de computadores. Isso
se deve basicamente à popularização da
Também está inserida no modelo TCP/IP
Internet.
(apesar de TCP/IP não ser baseado nas
Uma das grandes vantagens do TCP/IP em
especificações do modelo OSI).
relação a outros protocolos existentes é que
ele é roteável, isto é, foi criado pensando em
redes grandes e de longa distância, onde
pode haver vários caminhos para o dado
atingir o computador receptor.
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86 89
Camada Física Arquitetura TCP/IP - Internet
Aplicação
Esta camada está diretamente ligada Outro fato que tornou o TCP/IP popular é que
ao equipamento de cabeamento ou Apresentação
ele possui arquitetura aberta e qualquer
outro canal de comunicação, e é Sessão fabricante pode adotar a sua própria versão
aquela que se comunica diretamente do TCP/IP em seu sistema operacional.
Transporte
com o controlador da interface de
rede. Preocupa-se, portanto, em Rede Com isso, todos os fabricantes de sistemas
permitir uma comunicação bastante Enlace
operacionais acabaram adotando o TCP/IP,
simples e confiável, na maioria dos transformando-o em um protocolo universal,
casos com controle de erros básico, Física
possibilitando que todos os sistemas possam
como por exemplo: comunicar-se entre si sem dificuldade.
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87 90

16. Arquitetura TCP/IP - Internet Exemplo
Dessa forma, quando um programa cliente de
e-mail quer baixar os e-mails que estão
armazenados no servidor de e-mail, ele irá
efetuar esse pedido para a camada de
aplicação do TCP/IP, sendo atendido pelo
protocolo SMTP. Quando você entra um
endereço www em seu browser para
visualizar uma página na Internet, o seu
browser irá comunicar-se com a camada de
aplicação do TCP/IP, sendo atendido pelo
protocolo HTTP. E assim por diante.
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91 94
Comparação entre OSI e TCP/IP Camada de Aplicação
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92 95
Camada de Aplicação Camada de Transporte
Esta camada equivale às camadas 5, 6 e 7 A camada de transporte do TCP/IP é
Aplicação Aplicação
do modelo OSI e faz a comunicação entre um equivalente direto da camada de
os aplicativos e o protocolo de transporte.
Transporte transporte (camada 4) do modelo OSI. Transporte
Existem vários protocolos que operam na
camada de aplicação. Os mais conhecidos Transporte
Internet
Esta camada é responsável por pegar Transporte
Internet
são o HTTP (HyperText Transfer Protocol), os dados enviados pela camada de
Interface com Interface com
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), o a Rede aplicação e transformá-los em a Rede
FTP (File Transfer Protocol), o SNMP pacotes, a serem repassados para a
(Simple Network Management Protocol), o camada de Internet.
DNS (Domain Name System) e o Telnet.
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93 96

17. Camada de Transporte Camada de Transporte
Nesta camada operam dois protocolos: TCP Isso é possível graças ao uso do
(Transmission Control Protocol) e o UDP conceito de portas, já que dentro do
(User Datagram Protocol). Ao contrário do pacote há a informação da porta de
TCP, este segundo protocolo não verifica se
origem e de destino do dado. Ao
o dado chegou ou não ao destino. Por esse
motivo, o protocolo mais usado na receber três pacotes, por exemplo, o
transmissão de dados é o TCP, enquanto primeiro pode ser de e-mail, o segundo
que o UDP é tipicamente usado na de www e o terceiro, de FTP.
transmissão de informações de controle.
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97 100
Camada de Transporte Camada de Internet
Na recepção de dados, a camada de A camada de Internet do modelo Aplicação
transporte pega os pacotes passados pela TCP/IP é equivalente à camada 3
camada Internet e trata de colocá-los em (Rede) do modelo OSI. Transporte
ordem e verificar se todos chegaram Há vários protocolos que podem Transporte
Internet
corretamente. operar nessa camada: IP (Internet
Protocol), ICMP (Internet Control Interface com
a Rede
Message Protocol), ARP (Address
Resolution Protocol) e RARP
(Reverse Address Resolution
Protocol).
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98 101
Camada de Transporte Camada de Internet
Utiliza um esquema de multiplexação, onde é Na transmissão de um dado de programa, o
possível transmitir “simultaneamente” dados pacote de dados recebido da camada TCP é
das mais diferentes aplicações, vários dividido em pacotes chamados datagramas.
programas poderão estar comunicando-se Os datagramas são enviados para a camada
com a rede ao mesmo tempo, mas os de interface com a rede, onde são
pacotes gerados serão enviados à rede de transmitidos pelo cabeamento da rede
forma intercalada, não sendo preciso através de quadros. Esta camada não
terminar um tipo de aplicação de rede para verifica se os datagramas chegaram ao
então começar outra. destino, isto é feito pelo TCP .
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99 102

18. Camada de Internet
Esta camada é responsável pelo roteamento Endereçamento IP
de pacotes, isto é, adiciona ao datagrama
informações sobre o caminho que ele deverá
percorrer.
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103
Camada de Interface com a Rede Endereçamento IP
O protocolo TCP/IP é roteável, onde podemos
Esta camada, que é equivalente às Aplicação ter diversos caminhos interligando o
camadas 1 e 2 do modelo OSI, é transmissor e o receptor.
responsável por enviar o datagrama Transporte
Por isso, ele utiliza um esquema de
recebido pela camada de Internet em Transporte
Internet endereçamento lógico chamado
forma de um quadro através da rede. endereçamento IP. Em uma rede TCP/IP cada
Interface com
a Rede dispositivo conectado em rede necessita usar
pelo menos um endereçamento IP. Esse
endereçamento permite identificar o dispositivo
e a rede na qual ele pertence.
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104 107
O que é um Endereço IP
Camada de
Interface com a
Rede
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105 108

19. Endereçamento IP Pacote ou Datagrama IP
O endereço IP é um número de 32 bits,
representado em decimal em forma de quatro
números de oito bits separados por um ponto. CABEÇALHO DADOS
O menor endereço de IP possível é 0.0.0.0 e o
maior, 255.255.255.255.
Com oito bits podemos representar até 256
números (28), de 0 a 255. Uma rede TCP/IP É importante saber que existe um endereço
pode ter até 4.294.967.296 endereços IP de origem e destino contido no cabeçalho de
(2564), ou seja, esse número de dispositivos um pacote IP.
conectados a ela (alguns endereços são
reservados e não podem ser usados).
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Endereçamento IP Formato de um Pacote ou
Endereçamento de rede e host. Datagrama IP
O endereçamento de rede é visto como se fosse
o CEP de uma determinada cidade ou
logradouro. Endereço de rede é o CEP da rede.
O endereço de host é como se fosse o endereço
do usuário ou o número da casa do usuário.
De forma semelhante, no IP, existe uma forma
de identificar a rede e o host.
Outra analogia é o sistema de números
telefônicos.
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Endereçamento de Rede e Host Campos do Pacote IP
versão - versão de IP usada atualmente (4 bits)
tamanho do cabeçalho IP (HLEN) - tamanho do
cabeçalho do pacote em palavras de 32 bits (4 bits)
tipo de serviço - nível de importância que foi
atribuído por um determinado protocolo de camada
superior (8 bits)
tamanho total - especifica o tamanho total do pacote
IP, incluindo dados e cabeçalho, em bytes (16 bits)
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20. Campos do Pacote IP Como conseguir um Endereço
IP?
identificação - número inteiro que identifica o Se você faz uso de um serviço provido por
datagrama atual (16 bits)
uma prestadora de serviços de Internet, ela
flags - um campo de 3 bits onde os dois bits de
ordem inferior controlam a fragmentação: um bit irá lhe fornecer endereços IP de acordo com
especificando se o pacote pode ser fragmentado e a sua necessidade e da faixa que ele tem à
o segundo especificando se o pacote é o último sua disposição.
fragmento em uma série de pacotes fragmentados
(3 bits) Você pode contatar um órgão central
deslocamento de fragmento - o campo que é usado responsável pela distribuição de endereços
para ajudar a juntar fragmentos de datagramas (16 IPs de redes. A alocação para as máquinas é
bits) feita pelo administrador da rede.
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Campos do Pacote IP Endereçamento IP
Quando um computador da rede 1 quer enviar um
time-to-live - mantém um contador que diminui dado para um computador da rede 2, ele envia o
gradualmente, por incrementos, até zero, momento
em que o datagrama é descartado, evitando que os pacote de dados ao roteador 1, que fica responsável
pacotes permaneçam infinitamente em loop (8 bits) por encaminhar esse pacote ao computador de
protocolo - indica que protocolo de camada superior destino.
receberá os pacotes de entrada depois que o
processamento do IP tiver sido concluído (8 bits)
checksum do cabeçalho - ajuda a assegurar a
integridade do cabeçalho IP (16 bits)
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Campos do Pacote IP Endereçamento IP
endereço de origem - especifica o nó de envio (32 No caso de um computador da rede 1 querer
bits)
endereço de destino - especifica o nó de enviar um pacote de dados para um computador
recebimento (32 bits) da rede 3, ele envia o pacote ao roteador 1, que
opções - permite que o IP suporte várias opções,
como segurança (tamanho variável) então repassará esse pacote diretamente ao
dados - contêm informações de camada superior roteador 2, que então se encarregará de
(tamanho variável, máximo de 64 Kb)
enchimento - zeros adicionais são adicionados a entregar esse pacote ao computador de destino
esse campo para assegurar que o cabeçalho IP na rede 3.
seja sempre um múltiplo de 32 bits
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21. Endereçamento IP Endereçamento IP
É assim que as redes baseadas no protocolo Na tabela a seguir podemos reparar, que há
TCP/IP funcionam. Elas têm um ponto de alguns bits fixos no início de cada classe de
saída da rede, também chamado gateway, endereço IP. Isso faz com que cada classe
que é para onde vão todos os pacotes de de endereços IP seja dividida.
dados recebidos e que não são para aquela
rede. As redes subseqüentes vão, por sua
vez, enviando o pacote aos seus gateways
até que o pacote atinja a rede de destino.
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Endereçamento IP Endereçamento IP
Isso é possível porque o endereço IP possui
basicamente duas partes: uma que indica a
rede e outra que indica o dispositivo (um
computador, por exemplo), como na figura
abaixo:
Alguns endereços não constam nessa tabela pois são
de uso reservado, por exemplo os endereços 127.x.x.x
(que são usados com a finalidade de testar a rede).
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Endereçamento IP Endereçamento IP - Classes
Cada dispositivo de uma rede TCP/IP precisa Em redes usamos somente os endereços IP
ter um endereço IP único, para que o pacote das classes A, B e C. A escolha do tipo de
de dados consiga ser entregue corretamente. classe de endereçamento (A, B ou C) é feita
Por isso, não podemos usar qualquer com base no tamanho da sua rede. As redes
endereço IP. É obrigatório usar endereços locais em sua esmagadora maioria utilizam
que não estejam sendo usados por nenhum endereços de classe C.
outro computador da rede.
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22. Endereçamento IP - Classes Endereços IPs Reservados
Classe A: O primeiro número identifica a Esses endereços especiais (reservados para
rede, os demais três números indicam a redes privadas) são os seguintes:
máquina. Cada endereço classe A consegue
endereçar até 16.777.216 máquinas. Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255
Classe B: Os dois primeiros números Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255
identificam a rede, os dois demais indicam a Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
máquina. Esse tipo de endereço consegue
endereçar até 65.536 máquinas.
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Endereçamento IP - Classes Endereços IPs Reservados
Classe C: Os três primeiros números O endereço 0 (zero) indica “rede”, Assim, o
endereço 192.168.0.0 indica a rede que usa
identificam a rede, o último número identifica a endereços que comecem por 192.168.0. Como
máquina. Com isso, consegue endereçar até esse endereço é classe C, somente o último byte é
256 máquinas. usado para endereçar as máquinas presentes na
os três primeiros números indicam a rede e o rede, por isso os três primeiros números são fixos e
só o último varia.
último número indica a máquina. Se você for usar
um endereço IP classe C em sua rede, você Já o endereço 255 é reservado para broadcast, o
ato de enviar um mesmo pacote de dados para
poderá ter, pelo menos teoricamente, até 256 mais de uma máquina ao mesmo tempo. Um pacote
dispositivos conectados em sua rede (de 0 a 255). de dados de broadcast é recebido por todas as
máquinas da rede.
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Endereçamento IP - Backbones Máquinas Em Uma Mesma Rede
O sistema de redes que forma a estrutura básica da Rede 192.168.0.0
Internet é chamado backbone. Para que a sua rede
esteja conectada à Internet, ela terá de estar
conectada ao backbone de alguma forma.
Por exemplo: no Brasil, um dos backbones
existentes é o da Embratel, se você quiser que sua
rede esteja conectada à Internet, ela deverá estar
conectada diretamente à rede Embratel ou 192.168.10.1 192.168.20.1 192.168.30.1 192.168.40.1
192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.0.3 192.168.0.4
indiretamente, conectando a sua rede a uma outra
rede que possua essa conexão.
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23. Máscara de rede Sub-Redes
A máscara é formada por 32 bits no mesmo formato
que o endereçamento IP e cada bit 1 da máscara Rede Local: 32 endereços IP (de
informa a parte do endereço IP que é usada para o 200.123.123.1 a 200.123.123.31, máscara
endereçamento da rede e cada bit 0 informa a parte do 255.255.255.224)
endereço IP que é usada para o endereçamento das
máquinas. As máscaras padrões são: Rede 1: 32 endereços IP (de 200.123.123.32
Classe A: 255.0.0.0
a 200.123.123.63, máscara
Classe B: 255.255.0.0
255.255.255.224)
Classe C: 255.255.255.0 Rede 2: 64 endereços IP (de 200.123.123.64
O valor da máscara é a diferença entre 256 e o número a 200.123.123.127, máscara
de IPs disponíveis na sub-rede em questão. Deve-se 255.255.255.192)
levar em conta os endereços 0 e 255, apesar de eles Rede 3: 128 endereços IP (de
não poderem ser usados para o endereçamento de 200.123.123.128 a 200.123.123.255,
máquinas. máscara 255.255.255.128)
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Classes de Máscaras
Octeto 01 Octeto 02 Octeto 03 Octeto 04 Máscara
11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0
11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0
200.123.123.3
11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0
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Sub-Redes Sub-Redes
A máscara é usada fora de seus valores Nesse caso configuramos os roteadores em uma
padrão quando há a necessidade de máscara fora do padrão, para que ele não precise
segmentação da rede. No exemplo a seguir, enviar pacotes desnecessariamente para redes que
não é a de destino do pacote.
recebemos somente um endereço IP da
Por exemplo, a configuração da figura anterior, um
classe C (200.123.123.0), mas pretendemos pacote destinado ao endereço 200.123.123.200 será
usar esses endereços para distribuí-los em recusado pelos roteadores 2 e 3, mas aceito pelo
quatro redes: roteador 4, que irá transmiti-lo para a rede 3. Se a
uma rede local e três redes situadas em máscara de rede não fosse usada, os roteadores 2 e
outros locais, sendo a nossa necessidade a 3 enviariam esse pacote desnecessariamente para as
redes 1 e 2, congestionando essas redes sem
seguinte: necessidade – já que o destino encontra-se na rede 3.
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24. Como a Rede é Vista Exemplo de Sub-Rede
Externamente Para nosso número de rede Classe C de
Externamente as sub-redes são 192.168.1.0, estas são algumas das
transparentes e a rede é vista como uma opções de sub-rede que você tem:
coisa só. As sub-redes são divisões internas. Hosts Mascara
126 255.255.255.128 11111111.11111111.11111111.10000000
62 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000
30 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000
14 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000
6 255.255.255.248 11111111.11111111.11111111.11111000
2 255.255.255.252 11111111.11111111.11111111.11111100
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Sub-Redes IPv6
A máscara de rede é o que executa Trabalho:
toda a “mágica” local da divisão de uma
rede IP em sub-redes.
Pesquise sobre o IPv6
para as três classes de redes IP, as O que é? e como funciona;
máscaras de rede padronizadas são: Formato;
Classe A (8 bits de rede) : 255.0.0.0 Diferenças com relação ao IPv4;
Classe B (16 bits de rede): 255.255.0.0 Melhorias com relação ao IPv4;
Classe C (24 bits de rede): 255.255.255.0 Prós e Contras;
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140 143
Exemplo de Sub-Rede
Para endereço Classe C, este deverá ser o
resultado numa máscara de rede de Protocolos
11111111.11111111.11111111.00000000
255 .255 .255 .0
11111111.11111111.11111111.10000000
255 .255 .255 .128
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141

25. ARP (Address Resolution Protocol)
(Address Protocol) RARP (Reverse Address
As redes baseadas no protocolo TCP/IP baseiam-se Resolution Protocol)
inteiramente em um endereço virtual, chamado As máquinas que não tenham disco rígido, ou seja,
endereçamento IP, já as placas de rede das máquinas estações que usem o recurso de boot remoto, que
conectadas à rede operam com o esquema de consiste em carregar o sistema operacional através
endereçamento MAC. da própria rede em vez de carregá-lo através do disco
rígido da máquina, não têm como saber o seu
O protocolo ARP é responsável por fazer a conversão
endereço IP e, portanto, não têm como iniciarem uma
entre os endereços IPs e os endereços MAC da rede. comunicação de rede usando o protocolo TCP/IP.
Atingindo a rede de destino, o protocolo ARP entra em Em redes TCP/IP com esse tipo de máquinas haverá
ação para detectar o endereço da placa de rede para o a necessidade de ser criado um servidor RARP. Esse
qual o pacote deve ser entregue, já que no pacote há servidor armazenará uma tabela contendo os
somente o endereço IP de destino e não o endereço endereços MAC das placas de rede presentes na
da placa da rede. rede e os seus respectivos endereços IP.
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ARP (Address Resolution IP (Internet Protocol)
Protocol)
O ARP funciona mandando primeiramente uma O protocolo IP pega os dados enviados pela
mensagem de broadcast para a rede perguntando, camada de transporte (pelo protocolo TCP ou UDP)
e envia para a camada física. Na camada IP, os
a todas as máquinas, qual responde pelo endereço dados são empacotados em datagramas. Na
IP para o qual pretende-se transmitir um pacote. camada física, os datagramas serão empacotados
Então, a máquina que corresponde a tal endereço em quadros.
responde, identificando-se e informando o seu O protocolo IP é um protocolo não orientado à
endereço MAC para que a transmissão de dados conexão, isto é, ele não verifica se o datagrama
entre essas máquinas possa ser estabelecida. chegou ou não ao destino. Isso é feito pelo
protocolo TCP, que pega os datagramas que estão
chegando e os coloca em ordem, pedindo uma
retransmissão dos datagramas que estejam
faltando.
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RARP (Reverse Address IP (Internet Protocol)
Resolution Protocol)
O protocolo RARP permite que uma máquina A principal função do IP é o roteamento, ou
descubra um endereço IP através de um seja, adicionar mecanismos para que o
endereço MAC, fazendo o inverso do que o datagrama chegue o mais rapidamente
protocolo ARP faz. possível ao seu destino. Isso é feito com o
auxílio dos roteadores da rede, que
Quando ligamos um computador, ele não escolhem os caminhos mais rápidos entre a
sabe qual é o seu endereço IP. Essa origem e o destino.
informação estará gravada em algum arquivo
de configuração dentro do disco rígido da
máquina.
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26. ICMP (Internet Control Message UDP (User Data Protocol)
Protocol)
A vantagem para programas usarem o UDP em vez
ICMP é somente um mecanismo usado para informar do TCP é que a transmissão de dados fica mais
à máquina transmissora da ocorrência de um erro: rápida.
caso um roteador não consiga passar adiante um Primeiro: o tamanho do pacote de dados a ser
datagrama recebido, estando congestionado demais. transmitido fica menor, já que o cabeçalho UDP é
Ele precisa informar ao transmissor do datagrama que bem menor que o cabeçalho TCP e,
ocorreu um erro, com o datagrama enviado, através
Segundo: no UDP não existe um mecanismo de
de mensagens enviadas pelos roteadores da rede. O verificação de chegada do pacote (acknowledge),
ICMP não se preocupa em corrigir o erro nem que existe no TCP, acelerando o envio de pacotes,
tampouco em verificar a integridade dos datagramas já que o transmissor não precisará esperar receber
que circulam pela rede. uma mensagem de verificação de chegada do
O ICMP é parte integrante do protocolo IP. pacote do receptor para enviar o próximo pacote.
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151 154
Na figura abaixo, a mensagem ICMP é transmitida usando
um datagrama IP. Como o IP não verifica se um datagrama UDP (User Data Protocol)
chegou ou não ao destino, pode ocorrer de a própria
mensagem ICMP ser perdida no meio do caminho.
Em redes locais confiáveis, onde não há quase
perda de pacotes, o uso do protocolo UDP é até
viável. Mas, em redes grandes e, principalmente, na
Internet, a taxa de perda de pacotes pode ser alta
demais e acabar dando muito trabalho para a
aplicação, tornando o envio de pacotes UDP
inviável do ponto de vista prático.
Por esse motivo, o UDP é usado para o envio de
dados pequenos e onde a taxa de perda de pacotes
não seja um problema. Um dos usos mais
conhecidos do protocolo UDP é para o envio de
mensagens DNS (Domain Name System).
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152 155
UDP (User Data Protocol)
O protocolo UDP é um protocolo de transporte não
orientado à conexão, isto é, ao contrário do TCP,
ele não verifica se o pacote de dados chegou ou
não ao seu destino. Por esse motivo, esse protocolo
não é usado no transporte de dados importantes
como, por exemplo, arquivos e e-mails.
As aplicações que usam o UDP deverão criar
mecanismos para verificar se os dados foram
recebidos corretamente e para colocar os
datagramas recebidos em ordem. Sendo assim, a
aplicação passa a fazer o papel que normalmente é
feito pelo protocolo TCP.
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153 156

27. Características do UDP
Não orientado por conexão.
Não confiável.
Transmite mensagens (chamadas de datagramas
do usuário)
Não fornece verificação para a entrega da
mensagem
Não reagrupa mensagens de entrada.
Não utiliza confirmações.
Não fornece controle de fluxo.
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TCP (Transmission Control Características do TCP
Protocol)
Orientado por conexão.
O protocolo TCP é o mais complexo do Confiável.
sistema de protocolos TCP/IP. Ele recebe os Divisão das mensagens em segmentos.
datagramas IP e trata de colocá-los em ordem Reagrupa mensagens no destino.
(já que em redes grandes os datagramas Reenvia tudo o que não foi recebido.
geralmente chegam fora de ordem) e verificar Reagrupa as mensagens a partir de segmentos
se todos chegaram corretamente. Como recebidos.
vimos anteriormente, o IP não verifica se um
datagrama chegou ou não ao destino, ficando
o TCP responsável por essa tarefa.
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158 161
TCP (Transmission Control Formato de um Segmento TCP
Protocol)
O TCP empacota os dados recebidos adicionando as
informações da porta de origem e da porta de destino,
entre outras, passando o pacote de dados ao protocolo
IP. O protocolo IP adiciona as informações de
endereço IP de origem e destino (entre outras) aos
dados recebidos da chamada TCP, encapsulando
esses dados em um datagrama. Esse datagrama é
passado para a camada de interface com a rede (o
driver da placa de rede), que encapsula o datagrama
em um quadro que será enviado para a rede através
da placa de rede.
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159 162

28. Campos do Segmento TCP Organização dos Protocolos
Alguns protocolos de aplicação fazem uso de
Porta de origem: número da porta que fez a serviços do TCP e outros de UDP:
chamada.
Porta de destino: número da porta chamada.
Número de seqüência: número usado para garantir
a seqüência correta dos dados de chegada.
Número de confirmação: próximo octeto TCP
esperado.
HLEN: número de palavras de 32 bits no
cabeçalho.
Reservado: definido como zero.
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163 166
Campos do Segmento TCP Endereçamento Baseado em
Portas
Bits de código: funções de controle (como a Tanto o TCP quanto o UDP usam números
configuração e a terminação de uma sessão)
de porta (ou soquete) para passar as
Janela: número de octetos que o remetente está
disposto a aceitar. informações às camadas superiores.
Checksum: calculo do cabeçalho e dos campos de Os números de portas são usados para
dados. manter um registro das conversações
Indicador de urgência: indica o final dos dados estabelecidas na rede.
urgentes. Existem um conjunto de portas conhecidas
Opções: ex. tamanho máximo do segmento TCP. definidas na RFC 1700 que define portas
Dados: dados do protocolo da camada superior. para as principais aplicações TCP e UDP.
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164 167
Serviços do IP e TCP Padronização de Números de
TCP
Portas
Os números de portas têm os seguintes
conjuntos atribuídos:
Carta Números abaixo de 255 - para aplicações
recebida
Carta registrada públicas.
Números de 255 a 1023 - atribuídos às empresas
IP para aplicações comerciais.
Números acima de 1023 - não são
regulamentados.
Tenta entregar
da melhor forma
Carta padrão
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29. Algumas Portas no TCP/IP
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169
Comunicação Usando Portas
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170