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Protocolos de Comunicação de Dados

Protocolos de comunicação de dados.

Podemos definir um protocolo de comunicação de dados como um conjunto
de regras que controla a comunicação para que ela seja eficiente e sem
erros.
Um dos objetivos principais do protocolo é detectar e evitar a perda de
dados ao longo da transmissão, solicitando a retransmissão deles, caso isto
ocorra.
Protocolos de comunicação de dados
O protocolo nada mais é que um software ou programa de computador, que
recebe ou envia os dados a serem transmitidos, agregando, no inicio e no
fim das mensagens transmitidas, os caracteres de controle, confirmação de
recebimento, controle de seqüência das mensagens ou blocos de dados
transmitidos, cálculos e checagem de algoritmo de detecção de erros e
outros controles necessários a uma boa transmissão.



• Os protocolos devem lidar com uma série de muito importantes no contexto de redes:

– Compartilhamento: independente da distância e do meio de comunicação utilizado,
para não desperdiçá-lo, este deve multiplexar para permitir várias comunicações
simultâneas.
– Controle de erros: o controle é feito através de técnicas de detecção e correção, de
acordo com a política estabelecida. Os quadros errados podem ser ignorados,
corrigidos ou retransmitidos.
– Controle de fluxo: mecanismo de sinalização que permite ao receptor controlar a
velocidade de um transmissor mais rápido, para que o mesmo não
afogue um receptor lento.
– Controle de seqüência: visa preservar a ordem de transmissão dos quadros, evitando
duplicidade ou ausência.
– Controle de acesso: quando o meio é compartilhado em uma rede, qual será a política
para permitir acesso ao meio?
– Roteamento: em caminhos longos, passando por subredes (Internet), qual é a rota
mais adequada aos pacotes?
– Além destas, existem outras funções também importantes, tais como codificação,
encriptação, compressão, etc.

Protocolo TCP/IP (Transmission Control
Protocol / internet Protocol ).

O protocolo TCP/IP foi criado visando atender a necessidade de
endereçamento e de interconexão de redes. Podendo considerar o TCP/IP
como uma arquitetura formada por um conjunto de protocolos de
comunicação utilizados em redes locais (Lans) ou em redes externas às
empresas (Wans).
Devido a sua arquitetura e forma de endereçamento, o TCP/IP consegue
realizar o roteamento de informações entre redes locais e externas,
transferências de arquivos, emulação remota de terminais, e-mail,
gerenciamento e outras funções, permitindo a interoperabilidade de
diferentes tipos de rede.
Vários sistemas operacionais suportam o TCP/IP, como Unix, Dos,
Windows, Linux, permitindo a integração de diferentes plataformas e
disponibilizando uma gama extensa de endereçamentos.

O TCP (acrônimo para o inglês Transmission Control Protocol)
é um dos protocolos sob os quais assenta o núcleo da
Internet nos dias de hoje. A versatilidade e robustez deste
protocolo tornou-o adequado para redes globais, já que este
verifica se os dados são enviados de forma correta, na
sequência apropriada e sem erros, pela rede.
O TCP é um protocolo do nível da camada de transporte
(camada 4) do Modelo OSI e é sobre o qual assentam a
maioria das aplicações cibernéticas, como o SSH, FTP, HTTP

O pacote TCP é considerado conexão garantida devido seu processo de
conexão conhecido como 3 way handshake connection. A conexão TCP
passa a ser monitorada desde que o primeiro pacote entra na rede para
ser entregue. Isto significa que o protocolo TCP necessita fazer o
acompanhamento do numero de seqüência do pacote, checksums etc.
Segue abaixo um exemplo de como funciona uma conexão TCP entre
cliente e servidor.
Quando se inicia uma conexão, o processo d 3
way handshake entra em jogo para garantir a
conexão. O cliente (client) envia um pacote
com o flag SYN marcado. O servidor (server)
recebe o pacote e responde com um pacote
com o flag ACKnowledge/SYN marcado.
Então o cliente recebe e envia outro pacote
com o flag ACK marcado. Pronta a conexão
foi estabelecida entre o cliente e o servidor.
Para terminar a conexão o cliente envia um
pacote com flag FIN marcado. O servidor ao
receber o pacote de flag FIN do cliente
responde com um pacote com o flag também
marcado FIN.


PPP
O protocolo ponto-a-ponto (point-to-point protocol, em inglês), também
conhecido como PPP, foi desenvolvido e padronizado através da RFC
1661(1993) com o objetivo de transportar todo o tráfego entre 2
dispositivos de rede através de uma conexão física única. Embora seja um
protocolo, o PPP encontra-se na lista de interfaces. Na prática, a interface
PPP é implementada através de conexões físicas do tipo RS-232 ou
modens. Protocolo de nível 3 orientado a ligações ponto a ponto. O mecanismo
de controle de envio de pacotes é simplificado, permitindo uma melhor
utilização da linha de comunicação. É bastante utilizado como protocolo
de acesso à INTERNET (PPPoE).

PPP (point-to-point protocol) é um protocolo desenvolvido para
permitir acesso autenticado e transmissão de pacotes de
diversos protocolos, originalmente em conexões de ponto a
ponto (como uma conexão serial). É utilizado nas conexões
discadas à internet. O PPP encapsula o protocolo TCP/IP, no
acesso discado à internet.

PPPoE
PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet) é um
protocolo para conexão de usuários em uma rede Ethernet a
Internet. Seu uso é típico nas conexões de um ou múltiplos
usuários em uma rede LAN à Internet através de uma linha
DSL, de um dispositivo wireless (sem fio) ou de um modem
de cabo broadband comum. O protocolo PPPoE deriva do
protocolo PPP. O PPPoE estabelece a sessão e realiza a
autenticação com o provedor de acesso a Internet.

UDP
O User Datagram Protocol (UDP) é um protocolo simples
da camada de transporte. Ele permite que a aplicação
escreva um datagrama encapsulado num pacote IPv4 ou
IPv6, e então enviado ao destino. Mas não há qualquer tipo
de garantia que o pacote irá chegar ou não.
O protocolo UDP não é confiável. Caso garantias sejam
necessárias, é preciso implementar uma série de estruturas
de controle, tais como timeouts, retransmissões,
acknowlegments, controle de fluxo, etc.

HTTP
HTTP (acrônimo para Hypertext Transfer Protocol, que
significa Protocolo de Transferência de Hipertexto) é um
protocolo de comunicação (na camada de aplicação
segundo o Modelo OSI) utilizado para transferir dados por
intranets e pela World Wide Web.
Normalmente, este protocolo utiliza o porta 80 e é usado
para a comunicação de sítios web, comunicando na
linguagem HTML.

FTP
FTP significa File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de
Arquivos), e é uma forma bastante rápida e versátil de transferir arquivos
(também conhecidos como ficheiros), sendo uma das mais usadas na
internet.
Pode referir-se tanto ao protocolo quanto ao programa que implementa
este protocolo (Servidor FTP, neste caso, tradicionalmente aparece em
letras minúsculas, por influência do programa de transferência de
arquivos do Unix).
A transferência de dados em redes de computadores envolve
normalmente transferência de arquivos e acesso a sistemas de arquivos
remotos (com a mesma interface usada nos arquivos locais). O FTP
(RFC 959) é baseado no TCP, mas é anterior à pilha de protocolos
TCP/IP, sendo posteriormente adaptado para o TCP/IP. É o padrão da
pilha TCP/IP para transferir arquivos, é um protocolo genérico
independente de hardware e do sistema operacional e transfere arquivos
por livre arbítrio, tendo em conta restrições de acesso e propriedades dos
mesmos.

TFTP
O Trivial File Transfer Protocol (ou apenas TFTP) é um
protocolo de transferência de ficheiros, muito simples,
semelhante ao FTP.
O TFTP é usualmente utilizado para transferir pequenos
ficheiros entre "hosts" numa rede, tal como quando um
terminal remoto ou um cliente inicia o seu funcionamento, a
partir do servidor.
Toda a transferência começa com um pedido de leitura ou
escrita de um arquivo, que sirva também para pedir uma
conexão. Se o servidor conceder o pedido, a conexão está
aberta e o arquivo é emitido em blocos fixos do comprimento de
512 bytes.

SSH
Em informática, o Secure Shell ou SSH é,simultaneamente,
um programa de computador e um protocolo de rede que
permite a conexão com outro computador na rede, de forma
a executar comandos de uma unidade remota. Possui as
mesmas funcionalidades do TELNET, com a vantagem da
conexão entre o cliente e o servidor ser criptografada.

DSL
Digital Subscriber Line (simplesmente DSL ou ainda
xDSL) é uma família de tecnologias que fornecem um meio
de transmissão digital de dados, aproveitando a própria
rede de telefonia que chega na maioria das residências. As velocidades típicas de download de uma linha DSL variam
de 128 kilobits por segundo (kbps) até 24 Mbits/s
dependendo da tecnologia implementada e oferecida aos
clientes. As velocidades de upload são menores do que as
de download.

ARP
ARP é outro protocolo essencial, porém pouco
conhecido, que trabalha em conjunto com o TCP/IP. O
ARP (Address Resolution Protocol) é uma forma simples
ARPde descobrir o endereço MAC de um determinado host,
a partir do seu endereço IP. Sem ele, diversos serviços,
incluindo o DHCP, não funcionariam.

DHCP
O DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol, é um
protocolo de serviço TCP/IP que oferece configuração
dinâmica de terminais, com concessão de endereços IP de
host e outros parâmetros de configuração para clientes de
rede.

Endereçamento IP
(Internet Protocol)
O IP é o responsável pelo encaminhamento dos dados pela
rede. Isto é feito por meio de endereços.
Cada Host, ou seja, cada computador ou equipamento que faz
parte de uma rede, dever ter um endereço pelo qual é indicado
na rede. Em uma rede TCP/IP, todos os host tem um endereço IP.
Especificamente para o caso da rede internet, que é uma rede
TCP/IP, existe uma organização chamada Internic que
especifica endereços de rede de uma forma única.

O endereço IP (Internet Protocol), de forma genérica, pode
ser considerado como um conjunto de números que
representa o local de um determinado equipamento
(normalmente computadores) em uma rede privada ou
pública.
Para um melhor uso dos endereços de equipamentos em rede
pelas pessoas, utiliza-se a forma de endereços de domínio, tal
como “www.blogspot.com".
O endereço IP, na versão 4 (IPv4), é um número de 32 bits
escrito com quatro octetos e no formato decimal (exemplo:
128.6.4.7). A primeira parte do endereço identifica uma rede
específica na inter-rede, a segunda parte identifica um host
dentro dessa rede.
O endereço IP é composto por 4 bytes, totalizando 32 bits.
Cada bytes pode assumir valores de 0 a 255.

Os endereços IP podem ser usados tanto
para nos referir a redes quanto a um host
individual.
Números de rede e de host para as classes A, B e C
Originalmente, o espaço do endereço IP foi dividido em poucas estruturas de
tamanho fixo chamados de “classes de endereço”. As três principais são a classe
A, classe B e classe C. Examinando os primeiros bits de um endereço, o software
do IP consegue determinar rapidamente qual a classe, e logo, a estrutura do
endereço.

O padrão IANA divide a utilização de IPs em 5 classes:

Classe A: 1.0.0.0 até 126.0.0.0 - Permite até 16.777.216 de computadores
em cada rede (máximo de 126 redes);

Classe B: 128.0.0.0 até 191.255.0.0 - Permite até 65.536 computadores
em uma rede (máximo de 16.384 redes);

Classe C: 192.0.0.0 até 223.255.255.254 - Permite até 256 computadores
em uma rede (máximo de 2.097.150 redes);

Classe D: 224.0.0.0 até 239.255.255.255 – multicast

Classe E: 240.0.0.0 até 255.255.255.255 multicast reservado

Os endereços IP da classe A são usados em locais onde é necessário
apenas uma rede, mas uma grande quantidade de máquinas nela. O
primeiro byte é usado como identificador da rede e os demais servem
como identificador dos computadores.

Os endereços IP da classe B são usados nos casos onde a quantidade
de redes é equivalente ou semelhante à quantidade de hosts. Usa-se os
dois primeiros bytes do endereço IP para identificar a rede e os restantes
para identificar os hosts;

Os endereços IP da classe C são usados em locais que precisam de
grande quantidade de redes, mas com poucas máquinas em cada uma
dessas redes. Assim, os três primeiros bytes são usados para identificar a
rede e o último é utilizado para identificar as máquinas.

Exemplo de endereço IP: 192.105.003.11

Neste exemplo, o numero 192.105 pode indicar o
numero da rede, 003 o numero da sub-rede e 11 o
numero do host ou computador dentro da sub-rede.

Quanto às classes D e E, elas existem por motivos especiais:
a primeira é usada para a propagação de pacotes especiais
para a comunicação entre os computadores, enquanto que a
segunda está reservada para aplicações futuras ou
experimentais.
Vale frisar que há vários outros blocos de endereços
reservados para fins especiais. Por exemplo, o endereço
127.0.0.1 sempre se refere à própria máquina, isto é, ao
próprio host, razão esta que o leva a ser chamado de
localhost.

IP estático (ou fixo) é um número IP dado
permanentemente a um computador, ou seja, seu IP não
muda, exceto se tal ação for feita manualmente. Como
exemplo, há casos de assinaturas de acesso à internet via
ADSL, onde alguns provedores atribuem um IP estático aos
seus assinantes. Assim, sempre que um cliente se conectar,
usará o mesmo IP. Essa prática é cada vez mais rara entre
os provedores de acesso, por uma série de fatores, que
inclui problemas de segurança.

O IP dinâmico, por sua vez, é um número que é dado a um
computador quando este se conecta à rede, mas que muda toda
vez que há conexão. Por exemplo, suponha que você conectou seu
computador à internet hoje. Quando você conectá-lo amanhã, lhe
será dado outro IP. Para entender melhor, imagine a seguinte
situação: uma empresa tem 80 computadores ligados em rede.
Usando IPs dinâmicos, a empresa disponibilizou 90 endereços IP
para tais máquinas. Como nenhum IP é fixo, quando um
computador "entra" na rede, lhe é atribuído um IP destes 90 que não
esteja sendo usado por nenhum outro computador. É mais ou
menos assim que os provedores de internet trabalham. Toda vez
que você se conecta à internet, seu provedor dá ao seu computador
um IP dela que esteja livre.
O método mais usado para a distribuição de IPs dinâmicos é a
protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

IPv4 e IPv6
Como dito antes, consiste num sistema de 32 bits, cujos
endereços IP são divididos em quatro octetos (ou bytes)
separados por pontos. Fazendo um cálculo, descobre-se
que há disponível 4.294.967.296 de possibilidades para
endereços IP. Esse número, apesar de grande, tende a
ser cada vez mais limitado, uma vez que o uso de
endereços IP aumenta constantemente. Por causa
IPv4 e IPv6disso, uma nova versão do IP foi desenvolvida e está
sendo aprimorada: o IPv6. Esse padrão promete
expandir bastante o número de IPs disponíveis, já que
usa 128 bits. O IPv6 já é suportado pela maioria dos
sistemas operacionais recentes, como o Windows Vista,
o Mac OS X e as distribuições atuais do Linux.


Máscara de subrede
Máscara de subrede também conhecida como subnet mask
ou netmask é um número de 32 bits usada para separar em
um IP a parte correspondente à rede pública, à subrede e aos
hosts.
Uma subrede é uma divisão de uma rede de computadores - é
Máscara de subrede a faixa de endereços lógicos reservada para uma
organização. A divisão de uma rede grande em menores
resulta num tráfego de rede reduzido, administração
simplificada e melhor performance de rede. No IPV4 uma
subrede é identificada por seu endereço base e sua máscara
de subrede.

Para identificar a classe IP que está sendo utilizada em uma rede ou para
se especificar uma dada configuração de rede, usa-se um conceito
conhecido como máscara de sub-rede. Se, por exemplo, um byte é
usado para identificação da rede, tal byte na máscara de sub-rede será
255. Mas, se um byte é usado para identificação de um computador e não
de uma rede, seu valor na máscara de sub-rede é 0 (zero). A tabela a
seguir mostra um exemplo dessa relação. É importante frisar, no entanto,
que o conceito de máscara de sub-rede é mais complexo (aqui é mostrado
apenas a utilização mais comum), de forma que os números que a
envolvem podem ser diferentes de 255 e de 0, já que a quantidade de
classes é maior.