Fundamentos das Camadas de Rede e Transporte (IP, TCP, UDP)

Camada de Rede

Processos Básicos da Camada de Rede

Endereçamento de Dispositivos Finais: Os dispositivos finais devem ser configurados com um endereço IP exclusivo para identificação na rede.

Encapsulamento: A camada de rede encapsula a Unidade de Dados de Protocolo (PDU) da camada de transporte em um pacote. O processo de encapsulamento adiciona informações de cabeçalho IP, como os endereços IP dos hosts de origem (remetente) e destino (receptor).

Roteamento: A camada de rede fornece serviços para direcionar os pacotes para um host de destino em outra rede. Para trafegar para outras redes, o pacote deve ser processado por um roteador. A função do roteador é escolher o melhor caminho e direcionar os pacotes para o host de destino em um processo conhecido como roteamento. Um pacote pode atravessar vários dispositivos intermediários antes de alcançar o host de destino. Cada roteador que um pacote atravessa para chegar ao host de destino é chamado de salto.

Desencapsulamento: Quando o pacote chega à camada de rede do host de destino, o host verifica o cabeçalho IP do pacote. Se o endereço IP de destino no cabeçalho corresponder ao seu próprio endereço IP, o cabeçalho IP será removido do pacote. Depois que o pacote é desencapsulado pela camada de rede, a PDU resultante da Camada 4 é transferida para o serviço apropriado na camada de transporte.

Características do Protocolo IP

• Sem Conexão: Nenhuma conexão é estabelecida com o destino para o envio dos pacotes de dados.

• Melhor Esforço: O IP é inerentemente não confiável porque a entrega de pacote não é garantida.

• Independente de Mídia: A operação é independente da mídia (ou seja, óptica ou sem fio) que transporta dados.

Limitações do IPv4

• Falta de endereços IP
• Expansão da tabela de roteamento da Internet
• Falta de conectividade de ponta a ponta

O que é NAT (Network Address Translation)?

A NAT (Tradução de Endereços de Rede) é uma tecnologia implementada com frequência em redes IPv4. A NAT é uma forma de vários dispositivos compartilharem um único endereço IPv4 público.

Melhorias do IPv6 e Comparativo de Bits

• Aumento no espaço de endereços
• Melhor tratamento de pacotes
• Eliminação da necessidade de NAT

Os endereços IPv6 são baseados em um endereçamento hierárquico de 128 bits, ao contrário do IPv4, que possui 32 bits.

Comandos para Tabela de Roteamento e Informações

No Windows, os comandos route print ou netstat -r exibem as três seções relacionadas às conexões de rede TCP/IP atuais:

• Lista de Interfaces
• Tabela de Rotas IPv4
• Tabela de Rotas IPv6

Função do Endereço de Próximo Salto

O próximo salto é o endereço do dispositivo que processará o pacote em seguida.

Camada de Transporte

Responsabilidades da Camada de Transporte

• Rastreamento de Conversações Individuais: É responsabilidade da camada de transporte manter e monitorar essas várias conversações.

• Segmentação de Dados e Remontagem de Segmentos: O cabeçalho é usado para rastrear o fluxo de dados. Esta camada de transporte é usada para reagrupar os pedaços de dados em fluxos a serem passados para a camada de aplicação.

• Identificação das Aplicações: A camada de transporte deve identificar a aplicação-alvo. Para realizar isso, a camada de transporte atribui um identificador à aplicação, chamado de número de porta.

Operações de Confiabilidade do TCP

• Numeração e rastreamento dos segmentos de dados transmitidos para um host e aplicação específicos.
• Confirmação de dados recebidos.
• Retransmissão de dados não confirmados após um determinado período de tempo.

Protocolo UDP: Características e Vantagens

O UDP é conhecido como um protocolo de entrega de melhor esforço. No contexto de redes, a entrega de melhor esforço é referida como não confiável, porque não há confirmação de que os dados são recebidos no seu destino. Com o UDP, não há processo de camada de transporte que informe ao remetente se a entrega foi bem-sucedida. (O UDP é semelhante a colocar uma carta normal, não registrada, no correio. O remetente da carta não tem conhecimento se o destinatário está disponível para receber a carta. Nem a agência de correios é responsável por rastrear a carta ou informar ao remetente se ela não chegar ao destino final.)

Vantagens:

• Rápido
• Baixa sobrecarga
• Não exige confirmações
• Não reenvia dados perdidos
• Entrega os dados assim que chegam

Critérios para Escolha entre TCP e UDP

UDP (Telefonia IP / Transmissão de Vídeo ao Vivo)

Propriedades Necessárias: Rápido, Baixa sobrecarga, não exige confirmações, não reenvia dados perdidos, entrega os dados assim que chegam.

TCP (SMTP / POP - E-mail / HTTP)

Propriedades Necessárias: Confiável, confirma a chegada dos dados, reenvia dados perdidos, entrega de dados em sequência.

Recursos Essenciais do TCP

• Estabelecimento de Sessão: Assegura que as aplicações estejam prontas para receber os dados.

• Entrega na Mesma Ordem: Garante que os segmentos sejam reagrupados na ordem apropriada.

• Entrega Confiável: Significa que segmentos perdidos são reenviados para que os dados sejam recebidos completamente.

• Controle de Fluxo: Assegura que o destinatário é capaz de processar os dados recebidos.

Recursos Essenciais do UDP

• Os dados são reagrupados na ordem em que são recebidos.
• Nenhum datagrama perdido é reenviado.
• Nenhum estabelecimento de sessão.
• Não informa ao remetente sobre a disponibilidade do recurso.

Comando Windows para Sockets e Sua Finalidade

O comando é netstat. Os sockets permitem que vários processos em execução em um cliente se diferenciem uns dos outros, e permite que várias conexões com um processo no servidor sejam distintas.