Fundamentos da Comunicação de Dados em Rede

Fundamentos da Comunicação de Dados em Rede

Introdução

Um entendimento básico de rede é importante para qualquer pessoa que administre um servidor. Não só é essencial para obter seus serviços on-line e funcionando sem problemas, ele também lhe dá a visão para diagnosticar problemas.

Este documento fornecerá uma visão geral básica de alguns conceitos comuns de rede. Discutiremos a terminologia básica, os protocolos comuns e as responsabilidades e características das diferentes camadas de rede.

Este guia é independente do sistema operacional, mas deve ser muito útil ao implementar recursos e serviços que utilizam a rede no seu servidor.

Glossário de Rede

Antes de começarmos a discutir o trabalho em rede com alguma profundidade, devemos definir alguns termos comuns que você verá ao longo deste guia e em outros guias e documentação sobre redes.

Esses termos serão expandidos nas seções apropriadas a seguir:

• Conexão: Na rede, uma conexão refere-se a partes de informações relacionadas que são transferidas por meio de uma rede. Isso geralmente infere que uma conexão é construída antes da transferência de dados (seguindo os procedimentos definidos em um protocolo) e depois é desconstruída no final da transferência de dados.
• Pacote: Um pacote é, de um modo geral, a unidade mais básica que é transferida através de uma rede. Ao se comunicar através de uma rede, os pacotes são os envelopes que transportam seus dados (em partes) de um ponto final para o outro.
• Os pacotes têm uma parte de cabeçalho que contém informações sobre o pacote, incluindo a origem e o destino, registros de data e hora, saltos de rede, etc. A parte principal de um pacote contém os dados reais que estão sendo transferidos. Às vezes é chamado o corpo ou a carga útil.

• Interface de Rede: Uma interface de rede pode se referir a qualquer tipo de interface de software para hardware de rede. Por exemplo, se você tiver duas placas de rede em seu computador, poderá controlar e configurar cada interface de rede associada a elas individualmente. Uma interface de rede pode estar associada a um dispositivo físico ou pode ser uma representação de uma interface virtual. O dispositivo "loopback", que é uma interface virtual para a máquina local, é um exemplo disso.
• LAN: LAN significa "rede local". Refere-se a uma rede ou a uma parte de uma rede que não é acessível publicamente à Internet maior. Uma rede doméstica ou de escritório é um exemplo de uma LAN.
• WAN: WAN significa "rede de área ampla". Significa uma rede muito mais extensa que uma LAN. Embora a WAN seja o termo relevante a ser usado para descrever redes grandes e dispersas em geral, geralmente significa a Internet como um todo. Se uma interface for conectada à WAN, presume-se que ela seja acessada pela Internet.
• Protocolo: Um protocolo é um conjunto de regras e padrões que basicamente definem um idioma que os dispositivos podem usar para se comunicar. Há um grande número de protocolos em uso extensivamente em redes, e eles são frequentemente implementados em diferentes camadas. Alguns protocolos de baixo nível são TCP, UDP, IP e ICMP. Alguns exemplos familiares de protocolos da camada de aplicação, construídos com base nesses protocolos mais baixos, são HTTP (para acessar o conteúdo da Web), SSH, TLS / SSL e FTP.
• Porta: uma porta é um endereço em uma única máquina que pode ser vinculada a um software específico. Não é uma interface ou localização física, mas permite que seu servidor possa se comunicar usando mais de um aplicativo.
• Firewall: Um firewall é um programa que decide se o tráfego que entra ou sai de um servidor deve ser permitido. Um firewall geralmente funciona criando regras para qual tipo de tráfego é aceitável em quais portas. Geralmente, os firewalls bloqueiam portas que não são usadas por um aplicativo específico em um servidor.
• NAT: NAT significa conversão de endereço de rede. É uma maneira de traduzir solicitações recebidas em um servidor de roteamento para os dispositivos ou servidores relevantes que ele conhece na LAN. Isso geralmente é implementado em LANs físicas como uma maneira de encaminhar solicitações por meio de um endereço IP para os servidores de backend necessários.
• VPN: VPN significa rede privada virtual. É um meio de conectar LANs separadas através da Internet, mantendo a privacidade. Isso é usado como um meio de conectar sistemas remotos como se eles estivessem em uma rede local, geralmente por motivos de segurança.Existem muitos outros termos que você pode encontrar, e essa lista não pode ser exaustiva. Vamos explicar outros termos conforme precisamos deles. Neste ponto, você deve entender alguns conceitos básicos e de alto nível que nos permitirão discutir melhor os tópicos que estão por vir.

Camadas de Rede

Embora a rede seja frequentemente discutida em termos de topologia de forma horizontal, entre hosts, sua implementação é colocada em camadas de forma vertical em todo o computador ou rede.

O que isto significa é que existem várias tecnologias e protocolos que são construídos uns sobre os outros para que a comunicação funcione mais facilmente. Cada camada superior sucessiva abstrai um pouco mais os dados brutos e simplifica o uso em aplicativos e usuários.

Ele também permite alavancar camadas inferiores de novas maneiras, sem ter que investir o tempo e energia para desenvolver os protocolos e aplicativos que lidam com esses tipos de tráfego.

A linguagem que usamos para falar sobre cada um dos esquemas de camadas varia significativamente dependendo de qual modelo você usa. Independentemente do modelo usado para discutir as camadas, o caminho dos dados é o mesmo.

Como os dados são enviados de uma máquina, eles começam no topo da pilha e são filtrados para baixo. No nível mais baixo, a transmissão real para outra máquina ocorre. Neste ponto, os dados deslocam-se através das camadas do outro computador.

Cada camada tem a capacidade de adicionar o seu próprio "wrapper" em torno dos dados que recebe da camada adjacente, o que ajudará as camadas que vêm depois de decidir o que para fazer com os dados quando é passado.

Modelo de OSI

Historicamente, um método de falar sobre as diferentes camadas de comunicação de rede é o modelo OSI. OSI significa Open Systems Interconnect.

Este modelo define sete camadas separadas. As camadas desse modelo são:

• Aplicativo: a camada de aplicativo é a camada com a qual os usuários e os aplicativos de usuário interagem com mais frequência. A comunicação em rede é discutida em termos de disponibilidade de recursos, parceiros para se comunicar e sincronização de dados.
• Apresentação: A camada de apresentação é responsável por mapear recursos e criar contexto. Ele é usado para converter dados de rede de nível inferior em dados que os aplicativos esperam ver.
• Session: A camada de sessão é um manipulador de conexão. Cria, mantém e destrói conexões entre nós de maneira persistente.
• Transporte: A camada de transporte é responsável por entregar as camadas acima de uma conexão confiável. Nesse contexto, a confiabilidade se refere à capacidade de verificar se uma parte dos dados foi recebida intacta na outra extremidade da conexão. Essa camada pode reenviar informações que foram descartadas ou corrompidas e podem confirmar o recebimento de dados para computadores remotos.
• Network: A camada de rede é usada para rotear dados entre diferentes nós na rede. Ele usa endereços para poder saber para qual computador enviar informações. Essa camada também pode dividir mensagens maiores em partes menores para serem remontadas na extremidade oposta.
• Data Link: essa camada é implementada como um método de estabelecer e manter links confiáveis ​​entre diferentes nós ou dispositivos em uma rede usando conexões físicas existentes.
• Física: A camada física é responsável por manipular os dispositivos físicos reais usados ​​para fazer uma conexão. Essa camada envolve o software simples que gerencia as conexões físicas, bem como o hardware em si (como Ethernet).

Como você pode ver, há várias camadas diferentes que podem ser discutidas com base na proximidade do hardware e na funcionalidade que eles fornecem.

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