Todos nós usamos a Internet todos os dias para todos os tipos de coisas, sem pensar em como tudo funciona. Você basta clicar em um botão e o e -mail é enviado. Dentro de alguns segundos, do outro lado, o correio é recebido. É tudo tão rápido e simples. Todos nós podemos concordar que é rápido. Mas é mesmo assim tão simples? Você já se perguntou o que acontece nos bastidores que tornam a rede tão suave e simples? A espinha dorsal da rede é o chamado modelo TCP/IP, e esse será o nosso principal tópico hoje.

Nesta postagem, explicaremos o objetivo do modelo TCP/IP e tentarmos descrever como ele funciona.

O que é o modelo TCP/IP?

As redes funcionam corretamente porque todos os dispositivos e software seguem um certo conjunto de regras, chegando na forma de padrões e protocolos. Hoje, o modelo de rede mais usado é TCP/IP. Todo dispositivo que deveria se conectar à Internet fabricado hoje apresenta suporte para TCP/IP.

Cada PC do Windows suporta o protocolo TCP/IP (bem como todos os computadores do MacOS, todos os dispositivos iOS, todos os dispositivos Android, et.)

TCP/IP é um modelo usado para padronizar a rede de computadores. Ele define a maneira como os computadores se comunicam em uma rede. O modelo TCP/IP consiste em algumas camadas. Cada pouco de dados enviados de um computador para outro precisa passar por todas essas camadas antes de serem enviadas e/ou recebidas.

O que o TCP no TCP/IP significa?

O TCP é uma abreviação para o protocolo de controle de transmissão. É um padrão de comunicação que permite o envio de pacotes pela Internet e garante que os pacotes sejam recebidos com sucesso do outro lado.

O TCP define a maneira como os dados do aplicativo são enviados de um computador pela Internet para outro computador ou servidor. O TCP divide os dados em bits menores chamados segmentos antes de enviá -los. Para cada segmento enviado, o protocolo TCP cria um cabeçalho com algumas informações básicas sobre esse segmento.

O cabeçalho inclui informações sobre as portas de origem e destino. O aplicativo usado para comunicação entre dispositivos determina o número da porta. Por exemplo, se o aplicativo for http (se você estiver tentando abrir um site), a porta de destino será 80. Se você estiver tentando visitar um site HTTPS, a porta de destino será 443. Ao usar um servidor de email SMTP, o destino A porta será 25. Se você estiver tentando transferir arquivos de um servidor (protocolo FTP), a porta de destino no cabeçalho será de 20 e 21.

Supondo que você seja um cliente que se comunica com algum tipo de servidor, as portas de origem do seu dispositivo são geradas aleatoriamente pelo TCP. Quando você está visitando um site, você é um cliente que se comunica com o servidor da web (servidor HTTP ou HTTPS). Portanto, quando você digita o endereço da web e pressiona o Enter, o TCP atribui aleatoriamente alguma porta de origem a uma guia específica no seu navegador da web. Por meio desta porta, seu computador receberá as informações do servidor.

Quando sua solicitação atingir o servidor da Web, o servidor enviará os dados para você. Os dados também terão o cabeçalho TCP com portas de origem e destino. Nesse caso, a porta de origem será 80 (site HTTP) ou 443 (site HTTPS), e a porta de destino será o número da porta gerado aleatoriamente pelo TCP no seu computador. Como resultado, você verá o conteúdo do site no seu navegador.

Além das portas de origem e destino, o cabeçalho TCP contém muitas outras informações.

Por exemplo, o TCP também atribui um número de sequência a cada segmento de dados, para que o receptor saiba se todos os segmentos chegaram ao destino e como montar todos os segmentos novamente.

Além disso, os números de reconhecimento são atribuídos a cada segmento para que o receptor possa dizer ao remetente qual pacote deve ser recebido a seguir.

A soma de verificação é outra informação encontrada no cabeçalho do TCP. Esta informação é usada para detecção de erros. Para cada segmento de dados, antes de enviá -lo, o TCP calcula a soma de verificação para esse segmento. Quando esse segmento atinge o receptor, a máquina de recepção também calcula a soma de verificação. Se os valores corresponderem, os dados serão recebidos. Se as somas de verificação não corresponderem, o receptor soltará os dados.

O cabeçalho do TCP contém mais algumas informações, mas não vamos complicar muito as coisas. Isso será mais do que suficiente para explicar como funciona o modelo TCP/IP. Se você quiser saber mais sobre o cabeçalho do TCP, assista ao vídeo abaixo.

O cabeçalho do TCP explicou

O objetivo de todas essas informações no cabeçalho do TCP é garantir um fluxo seguro e confiável de dados do remetente para o receptor.

O TCP não é o único protocolo usado para transmissão de dados. O outro protocolo comum é chamado de protocolo UDP ou datagrama do usuário. É semelhante ao TCP, mas muito mais simples. Cada segmento de dados enviado usando UDP também possui um cabeçalho, mas o cabeçalho é muito menor. Ele contém apenas portas de origem e destino, comprimento e soma de verificação. O UDP não é tão confiável e, dependendo da qualidade da conexão, você pode perder muitos pacotes de dados. O TCP, por outro lado, impedirá essas ocorrências e reenviará todos os pacotes de dados perdidos. Então, por que usamos o UDP se é tão não confiável?

Bem, a verdade é: alguns aplicativos colocam velocidade e comunicação de baixa latência acima da confiabilidade. Tais aplicativos são chamadas de voz e vídeo, além de jogos on -line . Para esses aplicativos, seu computador sempre usará o protocolo UDP em vez do TCP. Os aplicativos que não requerem baixa latência sempre usarão o TCP. Por exemplo, ao tentar fazer upload ou baixar um arquivo de um servidor, seu computador usará o protocolo TCP porque é mais confiável e protegerá a integridade dos seus dados.

TCP vs. UDP

O que significa IP no TCP/IP?

IP significa Protocolo da Internet. É um conjunto de regras que permite a comunicação de dispositivos em uma rede atribuindo endereços exclusivos (endereços IP) a cada dispositivo . Thererere dois protocolos IP - IPv4 e IPv6. O IPv4 está atualmente em uso, enquanto o IPv6 ainda não está totalmente implementado.

O IPv4 define um endereço IP como uma sequência exclusiva de 32 bits. Cada dispositivo em uma rede deve ter um endereço exclusivo. Caso contrário, não será capaz de se comunicar com os outros .

Todos os endereços IPv4 são divididos em 5 classes (A a E), com base no tamanho das redes em que são usadas. Além disso, eles são divididos em dois grupos - privados e públicos. Os endereços públicos são usados ​​para comunicação na Internet, enquanto os endereços privados são usados ​​para comunicação com outros dispositivos conectados a uma rede LAN.

Todos os dispositivos em sua casa têm endereços IP privados. Toda a sua rede doméstica (todos os dispositivos em sua casa) possui apenas um endereço público atribuído a ele pelo seu ISP. Todos os dispositivos em sua casa usam esse endereço IP público para entrar on -line, mas usam endereços privados ao se comunicar com outros dispositivos em sua rede doméstica.

Finalmente, todos os endereços IPv4 podem ser estáticos ou dinâmicos. Os endereços estáticos permanecem com um dispositivo (servidor, computador, impressora, jogos) e não mude com o tempo - um dispositivo sempre terá o mesmo endereço. Os endereços dinâmicos mudam com o tempo.

O objetivo dos endereços IP no modelo TCP/IP é bastante óbvio. Sem eles, nossos dispositivos não poderiam receber nem enviar dados porque os dados não saberiam para onde ir.

Camadas TCP/IP

Como mencionado, o modelo TCP/IP é um conjunto de regras e protocolos que define como os dados viajam de um computador para outro. TCP e IP são os espaciais deste modelo, mas há um pouco mais.

O modelo TCP/IP usado hoje consiste em 5 camadas - aplicação, transporte, rede, link de dados e camada física.

Cada informação precisa passar por todas essas camadas antes de serem enviadas. Ele também precisa passar por todas as camadas no final do recebimento antes de ser recebido.

O modelo original consistia em aplicação, transporte, internet e link de quatro camadas. O novo modelo TCP/IP atualizado renomeou a camada da Internet para a camada de rede, enquanto a camada de link é dividida em dois - link de dados e camada física. Então, em vez de 4 camadas originais, agora temos 5 camadas.

Em cada camada, temos diferentes protocolos e dispositivos. Cada camada adicionará sua própria informação. Todo o processo é chamado de encapsulamento. Quando os dados atingem a camada física, os dados são transmitidos ao dispositivo receptor (seja pela Internet ou dentro de uma rede LAN muito menor). O dispositivo receptor começará a decapular todos os pacotes de dados e reorganizá -los.

Como funciona o TCP/IP?

Como mencionado, os dados precisam passar por cada camada antes de serem enviados (encapsulamento) e, em seguida, precisam passar por cada camada na extremidade do recebimento antes de serem recebidos (decapulação). Vamos discutir esses dois processos.

Encapsulamento de dados

A camada superior é chamada de camada de aplicação. Programas (como seu navegador, Skype ou seus jogos online) interagem diretamente com essa camada. Tudo começa com os dados do aplicativo criados nesta camada. Os dados podem ser qualquer arquivo enviado do seu computador para outro computador. Também pode ser sua solicitação para abrir um site ou um comando em um videogame. Essa camada consiste em protocolos de aplicativos como HTTP (sites inseguros), HTTPS (sites seguros), SMTP (Protocolo de email), FTP (File Transfer Protocol), telnet, ssh, etc.

A camada abaixo é a camada de transporte - é onde o TCP vive, junto com o UDP. É aqui que os dados são cortados em pequenos bits de dados chamados segmentos. Ao segmentar os dados, o TCP permite uma transmissão muito mais rápida e permite que cada pacote siga a rota mais rápida. Eles podem não chegar ao destino da mesma ordem, mas é por isso que temos cabeçalhos de TCP. Cada segmento recebe um cabeçalho TCP, como discutido acima. Com base no aplicativo na camada anterior, o TCP define portas de origem e destino. Para garantir que cada dados chegue ao seu destino e que todos os dados sejam recebidos corretamente, o TCP também adicionará todas as outras informações sobre as quais falamos.

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Após a camada de transporte, os dados descem para a camada de rede, onde o endereço está ocorrendo. É onde o protocolo da Internet vive. Na camada de rede, todo pacote recebe o chamado cabeçalho IP, que contém informações sobre o endereço IP de origem e destino. Dessa forma, o pacote sabe para onde está indo e de onde veio. Quando o segmento da camada de transporte atinge a camada de rede e recebe seu cabeçalho IP, ele se torna um pacote. Os roteadores também operam na camada de rede, pois são responsáveis ​​pelo endereço IP nas redes LAN

Finalmente, os dados atingem a camada de link de dados. Aqui, cada pacote recebe não apenas um cabeçalho, mas também um trailer. O cabeçalho contém os endereços MAC de origem e destino, enquanto o trailer contém informações de verificação de erro que ajudam o dispositivo de recebimento a verificar se os dados foram recebidos corretamente. A camada de link de dados contém Ethernet. Os interruptores Ethernet também operam nesta camada. Depois de passar a camada de link de dados, o pacote se torna quadro.

Por fim, há uma camada física que inclui tudo o que você pode tocar (excluindo roteadores e interruptores). Cabos e cartões de rede pertencem a esta camada. Quando os dados atingem a camada física, eles são transmitidos fisicamente para a extremidade receptora.

Decapsulação de dados

Os dados são fisicamente transmitidos ao destino, e é aí que o processo de decapsulação é iniciado. Na camada de link de dados, a máquina de destino verifica todos os quadros. Ele verifica o endereço MAC de origem e destino. Se o endereço MAC de destino corresponder à máquina de destino, a camada de link de dados empurrará o quadro ainda mais para a camada de rede.

Aqui, a máquina de recepção verifica o endereço IP de destino. Se o pacote for destinado a esse computador específico, ele subirá ainda mais para a camada de transporte. O cabeçalho do TCP é verificado e, se tudo estiver correto, os dados serão enviados para a camada de aplicativo, onde finalmente for recebido.

Pensamentos finais

Aí está. Felizmente, agora você entende o que é um modelo TCP/IP, para que é usado e como funciona. Fique atento a artigos mais interessantes sobre redes!