2- O PROTOCOLO TCP/IP

A plataforma TCP/IP surgiu através dos trabalhos do DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) dos Estados Unidos, em meados da década de 1970, constituindo a ARPAnet, que mais tarde se desmembrou em ARPAnet, para pesquisa, e MILNET, para instituições militares (ROBERTO, 1999). Para encorajar os pesquisadores universitários a adotar o TCP/IP, o DARPA fez uma implementação de baixo custo, integrando-o ao UNIX da Universidade de Berkeley (BSD), já em uso em todas as universidades americanas. Além disso, teve-se o cuidado de definir aplicações de rede similares às já conhecidas em Unix, como rusers e rcp.

Mais tarde a NSF (National Science Foundation) estimulou o seu crescimento criando a NSFnet, que ligava centros de supercomputação espalhados por todo o país, numa rede de longa distância, também com os protocolos TCP/IP. Há aproximadamente 30 anos, nascia o protocolo IP e, com ele, nascia também o embrião da Internet. O IP versão 4 é a que está em uso atualmente. O sucesso desse protocolo de comunicação é indiscutível. Basta ver o ritmo de crescimento da Internet nos últimos anos.

No início de 1994 uma estimativa dizia que a Internet era composta por cerca de 40 mil redes. Em 1996 já eram 100 mil redes e a taxa de crescimento parecia duplicar o número de redes a cada ano (ou ainda em menos tempo). Em 1998, o crescimento da Internet não dependia mais das Universidades ou dos Centros de Pesquisas (ROBERTO, 1999).

2.1 – Modelo TCP/IP

A Internet é a mais bem sucedida aplicação prática do conceito de Internet working, que consiste em conectividade de redes de tecnologias distintas. Essa conectividade foi conseguida pelo uso do conjunto de protocolos conhecido como TCP/IP Protocol Suite, ou simplesmente TCP/lP. O TCP/IP nome derivado de seus protocolos principais, Transmission Control Protocol/Internet Protocol executa essa conectividade em nível de rede, o que permite a comunicação entre aplicações em computadores de redes distintas sem a necessidade de conhecimento da topologia envolvida nesse processo (COMER,1998).

Uma outra característica importante do TCP/IP é a flexibilidade de adaptação às tecnologias de redes existentes e futuras, que é possível porque o TCP/IP foi concebido de forma independente das tecnologias de redes. Os equipamentos que executam a conexão entre redes na Internet baseiam-se no protocolo IP para o encaminhamento (ou roteamento) de informações através das redes envolvidas, e por isso são denominados como Roteadores IP (COMER, 1998).

O número de serviços que podem estar disponíveis na Internet é ilimitado, dada a transparência que o protocolo TCP/IP dá a essa rede, facilitando assim o desenvolvimento continuo de novas aplicações e serviços. A arquitetura do protocolo TCP/IP é composta por quatro camadas, cujas funções principais são:

Camada de Aplicação - Os protocolos de mais alto nível incluem os detalhes das camadas de Aplicação, Apresentação e de Sessão do modelo OSI. Esta camada fornece serviços e utilitários que permitem que os aplicativos acessem os recursos de rede. O TCP/IP combina todas as camadas OSI 5, 6 e 7 na camada de aplicação. Qualquer usuário pode criar suas aplicações, pois TCP/IP é uma arquitetura aberta. HTTP, SMTP, POP3, SNMP, DHCP e DNS são alguns exemplos de aplicações, além de outras.
Camada de Transporte - Fornece serviços de entrega de dados ponto a ponto. Essa camada é responsável por garantir a integridade das mensagens enviadas pela camada de aplicação. Segundo Comer (1998), para que se forneça um transporte confiável, e seja assegurado que os dados cheguem sem erros e em sequência, o protocolo de transporte faz com que sejam enviadas informações do lado receptor e retransmissao de pacotes perdidos, por parte do transmissor. Similar à manipulação de frames pela camada de rede, esta camada agrega pequenas mensagens em um único pacote, e quebra mensagens grandes em vários pacotes, visando otimizar a performance na rede. São dois os protocolos dessa camada: o TCP (Transmission Control Protocol), que é orientado a conexão e garante a entrega dos dados, na ordem correta; e UDP (User Datagram Protocol), que opera no modo sem conexão e fornece um serviço datagrama nao-confiavel (SOARES et al. 1995).
Camada de Rede - Nessa camada reside o protocolo IP. Essa camada é responsável pelas tarefas de endereçamento de mensagens, conversão de endereços e nomes lógicos em físicos, determinação do caminho entre o computador origem e destino baseados nas condições da rede, prioridade do serviço, administração de problemas de tráfegos tais como roteamento e controle de número de pacotes na rede. Essa camada agrega frames pequenos, e reestrutura frames grandes em frames menores, antes de enviá- los à rede. No lado destino, este frames são restaurados para sua estrutura original.
Camada de Interface de Rede - Consiste de rotinas de acesso à rede física. A camada de Interface de Rede interage com o hardware, permitindo que as demais camadas sejam independentes do hardware utilizado (COMER, 1998; SOARES et al. 1995). Essa camada define como o cabo está conectado à placa de rede, como por exemplo o tipo de conector e quais pinos serão utilizados. Ela também define qual técnica de transmissão será utilizada para enviar os dados para o cabo da rede. Essa camada corrresponde às camadas OSI 1 e 2.

2.1.2 - Funcionalidade do IPv4

A camada IP tem que reconstruir o frame a partir dos fragmentos que recebe, assegurar-se de que não falta nenhum e verificar se eles estão na ordem correta. A camada IP também tem que tratar uma variedade de formatos de endereçamento que são utilizados entre sistemas TCP/IP.

Segundo Soares et al. (1995), a função do protocolo IP é a transmissão dos pacotes de dados entre dois hosts. Estes dados são recebidos das camadas superiores, como o TCP, e podem trafegar por diversas redes antes de atingir o seu destino final. O protocolo IP provê ainda um mecanismo de controle de fragmentação dos pacotes de dados, quando são transmitidos para hosts onde a janela de recepção é menor que o tamanho do pacote de dados.

No envio de um pacote de dados via IP, ocorre primeiro um processo de multiplexação, onde os dados provenientes da camada de transporte TCP são concatenados através do protocolo IP, que utiliza um cabeçalho próprio e os envia para camadas de enlace e posteriormente para a camada física. Quando este pacote de dados chega ao seu destino, ocorre o processo de emultiplexação, onde o protocolo IP recebe os pacotes de dados provenientes as camadas física e enlace, e através da leitura do cabeçalho IP, identifica se o acote de dados deve ser enviado para a camada de transporte TCP.

2.1.3 - Endereçamento IPv4

O endereço IP é composto por um campo de 32 bits, numerados de 0 a 1. No campo de endereço IP, estão contidas duas importantes informações: dentificação do host e identificação da rede à qual o host está conectado. Na mplantação inicial do protocolo IP o campo de endereço era de 32 bits, sendo 8 bits designado para identificação da rede, e 24 bits para identificação dos hosts. Isso foi modificado nas versões mais recentes, como será visto a seguir.

Segundo Almeida (1999), cada máquina de uma rede TCP/IP possui um endereço IP, tal como 200.252.155.9. O endereço IP, às vezes chamado de dotted quad, é composto por quatro números separados por ponto, cada qual na faixa de 0 a 255. Quando uma LAN inteira se liga à Internet, é comum atribuir endereços IP às máquinas da LAN que são facilmente distinguidas dos endereços IP do restante da Internet. Os grupos de endereços relacionados são chamados de endereços Classe A, B ou C conforme mostra a tabela abaixo.

Classe 1o Octeto No Max. De Redes No Max. De Hosts Formato Exemplo
A 1-126 125 16.777.214 R.H.H.H 120.2.1.0
B 128-191 16.382 65.534 R.R.H.H 132.23.1.0
C 192-223 2.097.150 254 R.R.R.H 220.0.1.1

Classes de endereços IP.

Um endereço Classe C é aquele que pode possuir até 254 endereços IP, cada um deles tendo os mesmos valores nos três primeiros componentes. O último componente é diferente em cada máquina da LAN. Uma rede de Classe B pode comportar até cerca de 60.000 endereços IP, cada um com os mesmos valores nos dois primeiros componentes. Os dois últimos componentes podem variar. Geralmente, os proprietários de endereços Classe B têm muito menos que 60.000 máquinas em suas redes internas, mas esse número é maior que 254. Já a Classe A é capaz de suportar cerca de 15 milhões de endereços IP, todos tendo como primeiro componente o mesmo valor e três componentes diferentes no final.

Somente uma quantidade limitada dessas classes está disponível. Por exemplo, os primeiros componentes com valores entre 1 e 126 são reservados para os endereços Classe A. Na prática menos de 50 endereços Classe A foram atribuídos, basicamente para os criadores da Internet, como as forças armadas e empresas de telecomunicação americanas. Os primeiros componentes entre 128 e 191 são para os endereços Classe B, e os que estão entre 192 e 223 são para os endereços Classe C. Os primeiros componentes a partir de 224 são endereços reservados para classes D e E (ALMEIDA, 1999).

Para garantir na Internet que cada host tenha um endereço IP que seja único, existe um órgão regulamentador responsável por designar endereços IP para todas as empresas, organizações públicas e educacionais, que irão se conectar à Internet. Esse órgão cede um endereço IP contendo a porção de rede, cabendo ao administrador da rede fazer o projeto de endereçamento do número de hosts desejados, utilizando-se do endereço fornecido.

Muitas empresas constróem sua Intranet, definindo internamente os endereços IP para seus hosts. É importante lembrar que no momento em que se desejar conectar Intranet à Internet, será necessário solicitar ao órgão competente um endereço IP que possa ser utilizado na Internet, o que certamente implicará em alterar todos os endereços IP previamente definidos.

Se for planejado ligar sua Intranet à Internet, antes de definir inteiramente o projeto de endereçamento IP a ser utilizado, deve ser solicitado um endereço IP aos provedores de acesso (ALMEIDA, 1999).

2.2 – Comentários Finais

De acordo com alerta feito em julho de 2001 pela Internet Assigned Numbers Authority (IANA), instituição responsável pelo sistema geral de registro de domínios no mundo, poderia haver um “apagão” de endereços IP no mundo. O IANA realizou um estudo que estima que já foram consumidos cerca de 68% dos endereços disponíveis no mundo. Com a explosão da Internet e com o surgimento constante de mais e mais serviços e aplicações, os atuais endereços IP (IPv4) estão se tornando um recurso escasso. Já se estimava que, em um ano atrás, eles estariam esgotados (SILVA, 1998).

De acordo com Silva (1998), os protocolos TCP/IP mostram um importante desafio arquitetônico com a contínua e fenomenal expansão da Internet. Com o crescimento anual de 100% no número de redes ligadas à Internet coloca-se em xeque o sistema de roteamento. As classes B estão paulatinamente sendo esgotadas e o uso das técnicas de CIDR (Classe Inter-Domain Routing) usa máscaras de comprimento variável para alocar endereços IP em subredes de acordo com as necessidades individuais representam uma solução paliativa a este problema. Uma nova versão do IP faz-se necessária para suportar um endereçamento muito maior e prover suporte ao problema de escalabilidade. Ao mesmo tempo, novas e bastante ambiciosas aplicações já sugerem que a Internet precisa suportar pacotes de voz e vídeo em proporções cada vez maiores.

Segurança é também um dos fatores mais importantes, especialmente com a expansão de redes aplicadas ao mundo dos negócios. Procurar uma maneira uniforme de suportar a Internet e ainda lidar com a variedade de tecnologias pelo mundo, algumas das quais sujeitas a restrições de exportação, é um desafio de enormes proporções.
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