O que é o TCP/IP e quais as suas camadas?

TCP/IP é um acrônimo para o termo Transmission Control Protocol/Internet Protocol Suite, ou seja é um conjunto de protocolos, onde dois dos mais importantes (o IP e o TCP) deram seus nomes à arquitetura. O TCP/IP atualmente é o protocolo mais usado em redes locais. Isso se deve basicamente à popularização da Internet, a rede mundial de computadores, já que esse protocolo foi criado para ser usado na Internet.

Uma das grandes vantagens do TCP/IP em relação a outros protocolos existentes é que ele é roteável, isto é, foi criado pensado em grandes redes e de longa distância, onde pode haver vários caminhos para o pacote atingir o computador receptor.

Outro fato que tornou o TCP/IP popular é que ele possui uma arquitetura aberta e qualquer fabricante pode adotar a sua própria versão do TCP/IP no seu sistema operacional, sem a necessidade de pagamento de direitos autorais. Com isso, todos os fabricantes de sistemas operacionais acabaram por adotar o TCP/IP, transformando-o em um protocolo universal, possibilitando que todos os sistemas possam comunicar entre si sem dificuldade.

Na figura a seguir, pode ser visto a arquitetura do TCP/IP, como é possível verificar é um protocolo de quatro camadas.

Arquitetura do TCP/IP

A arquitetura TCP/IP, assim como OSI realiza a divisão de funções do sistema de comunicação em estruturas de camadas. Veja a seguir a comparação entre as arquiteturas!

Comparação entre as arquiteturas OSI e TCP/IP

   

Vamos analisar cada uma das camadas da Arquitetura TCP/IP e vamos falar sobre os protocolos que são utilizados em cada uma delas.

1- Camada Física / Enlace / Host / Rede

A camada de rede é responsável pelo envio de datagramas construídos pela camada Inter-Rede. Esta camada realiza também o mapeamento entre um endereço de identificação de nível Inter-rede para um endereço físico ou lógico do nível de Rede. A camada Inter-Rede é independente do nível de Rede. Também chamada camada de abstração de hardware, tem como função principal à interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, sistema de conexão ponto-a-ponto SLIP, etc.). Como há uma grande variedade de tecnologias de rede, que utilizam diferentes velocidades, protocolos, meios transmissão, etc.  esta camada não é normatizada pelo modelo, o que provê uma das grandes virtudes do modelo TCP/IP: a possibilidade de interconexão e interoperação de redes heterogêneas.

Os protocolos existentes nesta camada são: 

·       - Protocolos com estrutura de rede própria (X.25, Frame-Relay, ATM)

·          - Protocolos de Enlace OSI (PPP, Ethernet, Token-Ring, FDDI, HDLC, SLIP, …)

·         - Protocolos de Nível Físico (V.24, X.21)

·        -   Protocolos de barramento de alta-velocidade (SCSI, HIPPI, …)

·        -   Protocolos de mapeamento de endereços (ARP – Address Resolution Protocol)  Este protocolo pode ser considerado também como parte da camada Inter-Rede.

2-Camada de Rede / Inter-Rede / Internet 

Esta camada realiza a comunicação entre máquinas vizinhas através do protocolo IP. Para identificar cada máquina e a própria rede onde estas estão situadas, é definido um identificador, chamado endereço IP, que é independente de outras formas de endereçamento que possam existir nos níveis inferiores. No caso de existir endereçamento nos níveis inferiores é realizado um mapeamento para possibilitar a conversão de um endereço IP em um endereço deste nível.

 Os protocolos existentes nesta camada são:

·        -    Protocolo de transporte de dados: IP – Internet Protocol;

·        - Protocolo de controle e erro: ICMP – Internet Control Message Protocol;

·    - Protocolo de controle de grupo de endereços: IGMP – Internet Group Management Protocol;

·         - Protocolos de controle de informações de roteamento como BGP, OSPF e o RIP;

·        - Protocolo ARP “Address Resolution Protocol” - Permite certo computador se comunicar com outro computador em rede quando somente o endereço de IP é conhecido pelo destinatário.

·        - Protocolo RARP “Reverse Address Resolution Protocol” - Faz o contrario do protocolo ARP, ao invés de obter o endereço MAC da maquina, o protocolo RARP requisita o endereço de IP.

O protocolo IP utiliza a própria estrutura de rede dos níveis inferiores para entregar uma mensagem destinada a uma máquina que está situada na mesma rede que a máquina origem. Por outro lado, para enviar mensagem para máquinas situadas em redes distintas, ele utiliza a função de roteamento IP. Isto ocorre através do envio da mensagem para uma máquina que executa a função de roteador. Esta, por sua vez, repassa a mensagem para o destino ou a repassa para outros roteadores até chegar no destino.

3-Camada de Transporte

Esta camada reúne os protocolos que realizam as funções de transporte de dados fim-a-fim, ou seja, considerando apenas a origem e o destino da comunicação, sem se preocupar com os elementos intermediários. A camada de transporte possui dois protocolos que são o UDP (User Datagram Protocol) e TCP (Transmission Control Protocol).

O protocolo UDP realiza apenas a multiplexação para que várias aplicações possam acessar o sistema de comunicação de forma coerente.

O protocolo TCP realiza, além da multiplexação, uma série de funções para tornar a comunicação entre origem e destino mais confiável. São responsabilidades do protocolo TCP: o controle de fluxo, o controle de erro (checksum), a sequenciação e a multiplexação de mensagens.

A camada de transporte oferece para o nível de aplicação um conjunto de funções e procedimentos para acesso ao sistema de comunicação de modo a permitir a criação e a utilização de aplicações de forma independente da implementação. Desta forma, as interfaces socket ou TLI (ambiente Unix) e Winsock (ambiente Windows) fornecem um conjunto de funções-padrão para permitir que as aplicações possam ser desenvolvidas independentemente do sistema operacional no qual rodarão.

4-Camada de Aplicação / Apresentação / Sessão 

A camada de aplicação reúne os protocolos que fornecem serviços de comunicação ao sistema ou ao usuário. Pode-se separar os protocolos de aplicação em protocolos de serviços básicos ou protocolos de serviços para o usuário:

Protocolos de serviços básicos, que fornecem serviços para atender as próprias necessidades do sistema de comunicação TCP/IP: DNS, BOOTP, DHCP

Protocolos de serviços para o usuário: FTP, HTTP, Telnet, SMTP, POP3, IMAP, TFTP, NFS, NIS, LPR, LPD, ICQ, RealAudio, Gopher, Archie, Finger, SNMP e outros