VI. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
2. A história do TCP/IP
O TCP/IP foi desenvolvido em 1969 pelo U.S. Departament of Defense Advanced Research Projects Agency, como um recurso para um projeto experimental chamado de ARPANET (Advanced Research Project Agency Network) para preencher a necessidade de comunicação entre uma grande quantidade de sistemas de computadores e várias organizações militares dispersas. O objetivo do projeto era disponibilizar links (vínculos) de comunicação com altas velocidades utilizando redes de comutação de pacotes.
O protocolo deveria ser capaz de identificar e encontrar a melhor rota possível entre dois sites (locais), além de ser capaz de procurar rotas alternativas para chegar ao destino, caso qualquer uma das rotas tivesse sido destruída. O objetivo terminal da elaboração de TCP/IP foi na época, encontrar um protocolo que pudesse tentar de todas as formas uma comunicação caso ocorresse uma guerra nuclear.
A partir de 1972 o projeto ARPANET começou crescer em uma comunidade internacional e hoje se transformou no que conhecemos como Internet. Em 1983 ficou definido que todos os computadores conectados ao ARPANET passariam a utilizar o TCP/IP. No final dos anos 80 o National Science Fundation em Washington, D.C, começou construir o NSFNET, um backbone para um supercomputador que serviria para interconectar diferentes comunidades de pesquisa e também os computadores da ARPANET.
Em 1990 o NSFNET se tornou o backbone principal das redes para a Internet, padronizando definitivamente o TCP/IP.
2.1. A padronização do TCP/IP
A padronização do TCP/IP é publicada em uma série de documentos chamados de RFC - Request for Comments (Pedidos para Comentários). Os RFCs descrevem os trabalhos internos realizados para a padronização da Internet. Alguns RFCs descrevem os serviços de rede ou os protocolos e suas implementações, enquanto outros apenas resumem as políticas de ordem prática de sua utilização no mundo Internet. Os padrões TCP/IP são sempre publicados como RFCs muito embora nem todo documento RFC especifique um padrão.
Os padrões TCP/IP não são desenvolvidos por um comitê, mas por consenso. Qualquer pessoa pode submeter um documento para publicação como um RFC. Os documentos são então revisados por um técnico expert, uma força tarefa ou um editor RFC. Quando o documento é publicado ele recebe um número. O RFC original nunca é atualizado. Se alterações são necessárias, um novo RFC é publicado com um novo número.
O IAB (Internet Activities Board) é o comitê responsável por definir os padrões e por gerenciar o processo de publicação dos RFCs. O IAB governa dois grupos, o IRTF (Internet Research Task Force) e o IETF (Internet Engineering Task Force). O IRTF é responsável por coordenar todos os projetos de pesquisa relacionados ao TCP/IP, enquanto o IETF se preocupa mais com a resolução de problemas
ocorridos na Internet.
O IAB publica o IAB Official Protocol Standard, uma publicação quadrimensal que é útil para se saber o corrente RFC para cada protocolo.
2.2. Esquemas de nomes TCP/IP
Quando utilizamos o protocolo TCP/IP temos o termo host TCP/IP.
O termo host é utilizado para se referir a qualquer parte de hardware que pode ser endereçada. Isto inclui estações de trabalho e servidores, como também roteadores.
Hosts são identificados unicamente pelo endereço físico de suas placas de rede (MAC address), mas o endereço físico de uma placa de rede não é uma forma muito intuitiva de identificar um computador. É preciso ter outros níveis de endereçamento, além do físico.
No TCP/IP, além do endereço físico existem outros dois níveis de endereçamento: Nomes de Domínios e Endereços de IP
2.2.1. Nomes de Domínios
Os nomes de domínio são utilizados em ambiente TCP/IP através de um serviço denominado DNS Domain Name Server (Servidor de Nome de Domínio).
O DNS oferece um esquema de nomes hierárquico para os hosts TCP/IP. Esse esquema permite às organizações dividirem logicamente as suas redes e delegar autoridade aos administradores de rede em cada uma das áreas. Estas divisões são chamadas de “zonas de autoridade”.
O nome de domínio foi padronizado como a estrutura de nomes na Internet. O nome de domínio possui as seguintes características:
• Conjunto de nomes em uma hierarquia de domínios. • Os nomes são separados por pontos
• O nome de domínio é limitado em 256 caracteres.
• Os nomes são lidos da direita para a esquerda iniciando na raiz
Quando uma organização quer participar da Internet ela deve registrar o seu primeiro nível de domínio na INTERNIC. No Brasil os nomes de domínios devem ser registrados na FAPESP. Quando efetua-se um registro de domínio, associa-se a este nome de domínio, endereços IP que identificam serviços oferecidos.
2.2.2. Endereços de IP
Um host TCP/IP dentro de uma LAN é identificado por um endereço lógico de IP. O endereço de IP identifica a localização de um computador na rede da mesma forma que um endereço em uma rua identifica uma casa em uma cidade. Assim como um endereço residencial identifica uma única residência ou uma casa, um endereço de IP deve ser único em nível global ou mundial e ter um único formato.
2.3. A suíte de protocolos TCP/IP
O TCP/IP é constituído por uma série de protocolos padrão, projetados para permitir a conexão entre sub-redes e mesmo redes de diferentes fornecedores. Os protocolos TCP/IP são organizados em quatro camadas: camada de Interface de rede, Internet, Transporte e Aplicativos.
2.3.1. Camada de Interface de Rede
A camada de interface de rede é a camada de mais baixo nível dentro do modelo. Ela é responsável por colocar e retirar quadros (frames, pacotes) no meio físico.
Nesta camada estão os protocolos utilizados nas diversas tecnologias de comunicação física de rede. Estes protocolos não fazem realmente parte da suíte TCP/IP, mas sim permitem que um host TCP/IP se comunique com outros hosts na rede
2.3.2. Camada de Internet
A camada de Internet é responsável pelas funções de endereçamento, empacotamento e roteamento. São definidos três protocolos nesta camada:
IP (Internet Protocol) é responsável pelo endereçamento e roteamento de pacotes entre hosts e redes.
ARP (Address Resolution Protocol) é utilizado para obter endereços de hardware de hosts localizados na mesma rede física, necessários para a comunicação com um host de destino.
ICMP (Internet Control Messsage Protocol) é responsável por enviar mensagens e relatar erros relacionados a entrega de um pacote.
2.3.3. Camada de Transporte
A camada de transporte é responsável pela comunicação entre dois hosts. Existem dois protocolos nessa camada.
TCP (Transmission Control Protocol) é responsável por oferecer comunicação segura e confiável orientada à conexão (connection-oriented) para aplicativos que transmitem tipicamente grandes quantidades de dados de uma só vez ou que exigem uma confirmação (acknowledgment) para os dados recebidos. Fornece o serviço de liberação de pacotes orientado para conexão, estabelecendo uma sessão antes de liberar o pacote.
UDP (User Datagram Protocol) é responsável por proporcionar a comunicação sem conexão (connectionless) e não garante a entrega dos pacotes. Aplicativos que utilizam UDP transferem tipicamente pequenas quantidades de dados de uma só vez. A confiabilidade da entrega é responsabilidade do aplicativo. O UDP não realiza o acknowledgment do pacote. Fornece os serviços de liberação dos pacotes sem conexão (usa difusão).
2.3.4. Camada de Aplicativo
É através dela que os aplicativos conseguem acesso à rede.
Nessa camada ficam localizadas as interfaces Sockets e NetBIOS.
A Sockets oferece uma interface de programação de aplicativos (API) que é padronizada para os diversos sistemas operacionais e que permite a comunicação de protocolos de transporte com diferentes convenções de endereçamento como TCP/IP e o IPX/SPX.
A NetBIOS proporciona uma interface de programação de aplicativo (API) para os protocolos que suportam a convenção de nomes NetBIOS para endereçamento como o próprio TCP/IP, IPX/SPX e ainda o NetBEUI.
Existem diversos protocolos nesta camada. Como exemplo de alguns deles podemos citar:
• SMTP (Simple Mail Transport Protocol) é utilizado para a comunicação entre serviços de correio eletrônico na Internet
• POP (Post Office Protocol) é utilizado para recuperação de mensagens de correio eletrônico via Internet
• IMAP (Internet Mail Access Protocol) - também é utilizado para recuperação de mensagens de correio eletrônico via Internet, mas de forma mais avançada que o POP • HTTP (Hypertext Transport Protocol) – utilizado para a publicação de sites WEB na
Internet
• FTP (File Transfer Protocol) – utilizado para publicação de arquivos na Internet 2.3.5. Protocolos e camadas
A suíte TCP/IP distribui protocolos entre as quatro camadas. Esta distribuição fornece um conjunto padronizado de protocolos de modo que os computadores possam estabelecer comunicação entre si