ARQUITETURA NA CAPA

INTRODUÇÃO

Uma rede de computadores é definida como sendo um sistema composto por equipamentos computacionais interligados por um sistema de comunicação de dados, de modo a permitir a troca de dados entre si. Todas as rede trabalham de acordo um protocolo, que estabelece as regras da comunicação especificando as mensagens que podem ser enviadas e recebidas, bem como determinando o formato e a ordem em que estas mensagens devem ser enviadas. A interligação de várias redes recebe a denominação de interrede ou internet (figura 1).

Figura 1 - Interrede (internet)

Embora tratado como um protocolo, o TCP/IP é na realidade um conjunto de protocolos desenvolvidos para permitir que computadores compartilhem recursos tanto através de uma rede local, como também permite a comunicação interredes. O TCP (Transmission Control Protocol) e o IP (Internet Protocol) são os protocolos mais importantes do conjunto. Ele foi desenvolvido por uma comunidade de pesquisadores centrados na ARPAnet (Rede ARPA - Advanced Research Projects Agency), em 1978. Apesar da ARPAnet ser uma das redes TCP/IP mais bem conhecidas, o TCP/IP, por ser de domínio público, rapidamente se tornou um padrão. Com o desenvolvimento do sistema operacional UNIX 4.2, na Universidade de Berkeley (EUA), que incluiu o TCP/IP como parte integrante, ele se difundiu entre universidades e centros de pesquisa. Atualmente centenas de empresas diferentes possuem produtos que suportam o TCP/IP, usado em milhares de redes de todos os tipos.

O TCP/IP é o padrão “de facto” na Internet. A Internet é um conjunto de redes, interligadas mundialmente, incluindo a ARPAnet, a NSFnet (Rede NSF - National Science Foundation), redes regionais, redes locais de universidades e instituições de pesquisa, redes comerciais e redes militares. Oficialmente falando, os documentos de protocolo da Internet são simplesmente padrões adotados pela comunidade Internet para o seu próprio uso. Um grupo chamado IAB (Internet Activities Board) coordena os esforços de pesquisa nesta área, através de vários grupos de trabalho. A documentação destes trabalhos, propostas para novos protocolos ou alteração de outros já existentes é feita através de artigos conhecidos como RFCs (Request for Comments). Propostas ainda em estudos são chamadas de IEN (Internet Engineering Notes) ou Internet Drafts. Tanto as RFCs quanto as IENs são numeradas seqüencialmente e em ordem cronológica. São distribuídas pelo SRI-NIC, órgão que executa várias tarefas administrativas na INTERNET.

O TCP/IP trabalha com o modelo de computação cliente/servidor. Um servidor é um sistema que fornece um serviço específico para o restante da rede. O cliente é um outro sistema que usa este serviço. Embora o cliente e o servidor normalmente estejam em computadores diferentes, nada impede que sejam executados no mesmo computador.

Os serviços básicos do TCP/IP são: transferência de arquivos, acesso remoto e correio eletrônico. Estes serviços geralmente estão presentes em qualquer implementação do TCP/IP. Entretanto, com a difusão do TCP/IP muitos outros serviços foram criados e implementados, tais como: sistemas de arquivo em rede, impressão remota, execução remota, serviços de nomes, sistemas gráficos em rede, serviço de documentos distribuídos (WWW), entre outros.

É importante notar que muitos destes serviços foram desenvolvidos pela comunidade acadêmica ou por fornecedores de hardware e software, não fazendo parte, oficialmente, do conjunto de protocolos internet. Entretanto, são implementados usando o TCP/IP, assim como os protocolos normais de aplicação TCP/IP. Como as definições de protocolo não são consideradas proprietárias, e como as implementações suportadas comercialmente são amplamente utilizadas, é razoável pensar nestes protocolos como sendo parte efetiva da série de protocolos internet.

ARQUITETURA EM CAMADAS

Geralmente, a arquitetura TCP/IP é apresentada em um modelo com quatro camadas (figura 2):

 Camada Aplicação: programas utilizados pelos usuários.

 Camada Transporte: fornece serviços de comunicação entre dois processos;

 Camada Rede: fornece o serviço básico de levar o pacote de dados até o seu destino;

 Camada Interface de Rede: composta pelos protocolos necessários para acessar um meio físico específico, como o padrão Ethernet ou uma linha ponto a ponto.

Aplicação

Transporte

Rede

Interface de Rede

Figura 2 - Camadas TCP/IP

Os principais protocolos do conjunto são apresentados em detalhe na figura 3, destacando-se o IP como o protocolo da camada Rede e o TCP como o protocolo da camada Transporte.

Figura 3 - As camadas TCP/IP em detalhe

O IP segue a tecnologia de comunicação conectionless (sem conexão). As informações são transferidas como uma sequência de datagramas. Um datagrama é um conjunto de dados enviado através da rede. Nos níveis mais altos são estabelecidas regras para abrir uma conexão e para mantê-la, mas nos níveis mais baixos a informação que trafega por esta conexão é quebrada em datagramas e estes são tratados individualmente. No caso, por exemplo, de uma transferência de um arquivo de 15000 octetos, como a maioria das redes não pode trabalhar com um datagrama tão grande, a camada Rede poderá dividir o arquivo em 30 datagramas de 500 octetos, por exemplo. Cada um destes datagramas é enviado separadamente. No destino eles são reagrupados em um arquivo de 15000 octetos, na camada Transporte. Enquanto estes datagramas estão transitando, porém, a rede não sabe que existe alguma ligação entre eles, ou seja, que eles são “pedaços” de um mesmo arquivo. É perfeitamente possível que o datagrama 14 chegue antes do datagrama 13. Também é possível que em algum lugar da rede ocorra um erro e algum datagrama não chegue ao destino, devendo ser enviado novamente.

Assim, transferir uma mensagem de uma aplicação numa máquina para outra aplicação em outra máquina significa transferir a mensagem para sucessivas camadas inferiores na máquina do transmissor, transferir a mensagem através da rede e transferir a mensagem para sucessivas camadas superiores na máquina destino. Este processo é ilustrado na figura 4.