Revisão de Arquitetura de Redes: OSI, TCP/IP e Protocolos

1. Qual o objetivo da criação de uma estrutura de rede dividida em camadas?

O modelo em camadas oferece diversos benefícios, incluindo:

• Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples;
• Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por parte de vários fabricantes;
• Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede;
• Evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento;
• Facilita a aprendizagem e compreensão de comunicações de rede.

Os principais modelos de referência são o Modelo de Referência OSI de 7 Camadas e o Modelo TCP/IP.

2. Por que a ISO criou o Modelo OSI?

Esse modelo foi um primeiro passo para a padronização internacional dos diversos protocolos existentes hoje em dia. O Modelo de Referência OSI divide o problema de transmissão de informações entre computadores de uma rede em 7 problemas menores e melhor gerenciáveis.

3. Quantas camadas existem no Modelo OSI e quais são elas?

Existem 7 camadas, são elas:

1. Aplicação (Camada 7)
2. Apresentação (Camada 6)
3. Sessão (Camada 5)
4. Transporte (Camada 4)
5. Rede (Camada 3)
6. Enlace (Camada 2)
7. Física (Camada 1)

4. Como é chamada a divisão que separa uma camada da outra?

Essa divisão recebe o nome de fronteira. As fronteiras entre camadas devem ser escolhidas de forma a minimizar o fluxo de informações através das interfaces, ou seja, criar fronteiras em pontos onde a descrição dos serviços possa ser pequena e o número de interações através da fronteira seja minimizado.

5. Qual é a função da Camada Física (Nível 1)?

De maneira resumida, a Camada Física recebe os dados e começa o processo, ou insere os dados finalizando o processo, de acordo com a ordem. Podemos associá-la a cabos e conectores. A camada física trata de aspectos como distância máxima dos cabos (por exemplo, no caso do UTP, onde são 90m), conectores físicos (tipo BNC do coaxial ou RJ45 do UTP), pulsos elétricos (no caso de cabo metálico) ou pulsos de luz (no caso da fibra ótica), etc.

6. Qual camada do Modelo OSI é responsável pela qualidade na entrega dos dados?

A Camada de Transporte (Camada 4) é responsável pela qualidade na entrega/recebimento dos dados. Ela gerencia esse processo para assegurar de maneira confiável o sucesso no transporte dos dados. Por exemplo, um serviço bastante interessante que atua de forma interativa nessa camada é o QoS ou Quality of Service (Qualidade de Serviço).

Quality of Service refere-se à garantia de largura de banda ou, como em muitos casos, é utilizada informalmente para referir a probabilidade de um pacote circular entre dois pontos de rede.

7. Em quais níveis do Modelo OSI pode-se dizer que existe uma comunicação fim-a-fim?

A Camada 7 (Aplicação) pode ser considerada basicamente a interface direta para inserção/recepção de dados, pois nela é que atuam o DNS, o Telnet, o FTP, etc. Como é ela quem pode iniciar ou finalizar o processo, pode ser considerada como a camada que realiza comunicação fim-a-fim, pois, assim como a camada física, também se posiciona nas extremidades do Modelo OSI.

8. Qual camada do Modelo OSI é responsável pelo roteamento dos pacotes?

É a Camada de Rede, ou Camada 3. Ela é responsável pela seleção de rotas com o melhor caminho para os dados no processo. Além disso, esse conceito se reforça pelo fato da Camada de Rede ter como PDU (Unidade de Dados de Protocolo) o Pacote. Exemplo de dispositivo atuante nessa camada é o Roteador, que sem dúvida é o principal agente no processo de internetworking, pois este determina as melhores rotas baseadas nos seus critérios, endereça os dados pelas redes e gerencia suas tabelas de roteamento.

9. Indique pelo menos 2 protocolos por camada do Modelo TCP/IP.

• Camada de Aplicação: FTP e SMTP;
• Camada de Transporte: TCP e UDP;
• Camada de Internet: ICMP e ARP;
• Camada de Acesso à Rede: Ethernet e FDDI.

10. Compare os Modelos OSI e TCP/IP.

Semelhanças:

• Ambos são detalhados em camadas;
• Ambos têm camadas de aplicação, embora prestem serviços muito diferentes;
• Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis.

Diferenças:

• O TCP/IP combina os aspectos das camadas de aplicação, de apresentação e de sessão do Modelo OSI dentro da sua camada de aplicação;
• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do Modelo OSI em uma única camada (Camada de Acesso à Rede).

11. O que é Protocolo?

Protocolo é uma “linguagem” usada para transmitir dados pela rede. Para que dois computadores possam se comunicar, eles devem usar o mesmo protocolo (ou seja, a mesma linguagem).

12. Quais protocolos trabalham nas portas 21, 22 e 23?

• Na porta 21 trabalha o FTP (File Transfer Protocol);
• Na porta 22 está o SSH (Secure Shell);
• Na porta 23 temos o Telnet.

13. Quais são as características do TCP?

As características do TCP (Transmission Control Protocol) são:

• Orientado à conexão;
• Ponto a ponto;
• Confiabilidade – utiliza técnicas para propiciar uma entrega confiável;
• Full Duplex;
• Handshake – permite a autenticação e encerramento de uma sessão completa;
• Entrega ordenada – garante a reconstrução do stream no destinatário mediante os números de sequência;
• Controle de fluxo - ACK (Acknowledgement) confirma a recepção de um segmento.

14. Defina ICMP. Quais utilitários o utilizam?

O ICMP (Internet Control Message Protocol) é um protocolo que faz parte da pilha TCP/IP, enquadrando-se na camada de rede, a mesma camada do protocolo IP (Internet Protocol). O seu uso mais comum é feito pelos utilitários ping e traceroute.

O ping envia pacotes ICMP para verificar se um determinado host está disponível na rede. O traceroute faz uso do envio de diversos pacotes UDP ou ICMP e, através deste, determina a rota seguida para alcançar um host.

15. Defina ARP (Address Resolution Protocol).

ARP (Address Resolution Protocol) é um protocolo usado para encontrar um endereço da camada de enlace (Endereço Ethernet, ou endereço MAC) a partir do endereço da camada de rede (endereço IP). O emissor difunde em broadcast um pacote ARP contendo o endereço IP de outro host e espera uma resposta com o endereço MAC respectivo.

Cada máquina mantém uma tabela de resolução em cache para reduzir a latência e carga na rede. O ARP permite que o endereço IP seja independente do endereço Ethernet (MAC), mas apenas funciona se todos os hosts o suportarem.

O ARP foi implementado em vários tipos de redes; não é um protocolo restrito a redes IP ou Ethernet e pode ser utilizado para resolver endereços de diferentes protocolos de rede. Porém, devido à prevalência de redes IP, o ARP é utilizado primordialmente para traduzir Endereço IP para Endereço MAC. Também é utilizado em outras tecnologias de IP sobre LAN, como Token Ring.

16. Defina RARP (Reverse Address Resolution Protocol).

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) ou Protocolo de Resolução Reversa de Endereços associa um endereço MAC conhecido a um endereço IP. Um dispositivo de rede, como uma estação de trabalho sem disco, por exemplo, pode conhecer seu endereço MAC, mas não seu endereço IP. O RARP permite que o dispositivo faça uma solicitação para saber seu endereço IP.

Os dispositivos que usam o RARP exigem que haja um servidor/serviço RARP presente na rede para responder às solicitações RARP.

17. Relacione protocolos comuns da pilha TCP/IP.

• IP: Internet Protocol
• UDP: User Datagram Protocol
• TCP: Transport Control Protocol
• FTP: File Transfer Protocol
• HTTP: Hypertext Transport Protocol
• SNMP: Simple Network Management Protocol
• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
• TELNET: Emulação de Terminal

18. O que é Encapsulamento?

Se um computador (host A) desejar enviar dados para outro computador (host B), os dados devem primeiro ser empacotados através de um processo chamado encapsulamento.

O encapsulamento empacota as informações de protocolo necessárias antes que trafeguem pela rede. À medida que o pacote de dados desce pelas camadas do Modelo OSI, ele recebe cabeçalhos, trailers e outras informações.

Uma vez que os dados são enviados pela origem, eles viajam através da camada de aplicação em direção às outras camadas. O empacotamento e o fluxo dos dados que são trocados passam por alterações à medida que as camadas executam seus serviços para os usuários finais.

19. Explique as 5 etapas do processo de Encapsulamento de Dados.

1. Gerar os dados.
   Quando um usuário envia uma mensagem de correio eletrônico, os seus caracteres alfanuméricos são convertidos em dados que podem trafegar na rede.
2. Empacotar os dados para transporte fim-a-fim.
   Os dados são empacotados para transporte na rede. Usando segmentos, a função de transporte assegura que os hosts da mensagem em ambas as extremidades do sistema de correio eletrônico possam comunicar-se com confiabilidade.
3. Adicionar o endereço IP da rede ao cabeçalho.
   Os dados são colocados em um pacote ou datagrama que contém um cabeçalho de pacote contendo endereços lógicos de origem e destino. Esses endereços ajudam os dispositivos da rede a enviar os pacotes através da rede por um caminho escolhido.
4. Adicionar o cabeçalho e o trailer da camada de enlace de dados.
   Cada dispositivo da rede deve colocar o pacote dentro de um quadro. O quadro permite a conexão com o próximo dispositivo da rede diretamente conectado no link. Cada dispositivo no caminho de rede escolhido requer enquadramento de forma que possa conectar-se com o próximo dispositivo.
5. Converter em bits para transmissão.
   O quadro deve ser convertido em um padrão de 1s e 0s (bits) para transmissão no meio físico.

20. Defina Criptografia no contexto da Camada de Apresentação.

A criptografia de dados protege as informações durante a transmissão. A Camada de Apresentação (Camada 6) é responsável por apresentar os dados de uma forma que o dispositivo receptor possa entender.

A Camada 6 fornece três funções principais:

• Formatação de dados (apresentação);
• Criptografia de dados;
• Compactação de dados.

Após receber os dados de uma Camada de Aplicação, a Camada de Apresentação executa uma ou todas as suas funções nos dados antes de enviá-los para a Camada de Sessão. Na estação receptora, a Camada de Apresentação tira os dados da Camada de Sessão e executa as funções necessárias antes de passá-los para a Camada de Aplicação.