Neste artigo, eu descreveu sobre os protocolos ligados as camadas do modelo TCP/IP. Primeiramente para se descrever sobre os protocolos de rede, devemos saber o que é um protocolo de rede.

O protocolo de rede define regras e convenções para a comunicação entre dispositivos de redes. Os protocolos para as redes de computadores geralmente usam técnicas de comutação de pacotes para enviar e receber mensagens em forma de pacotes.

Os protocolos de redes incluem mecanismos para identificar dispositivos e criar conexões uns com os outros, o que pode ser muito util em um ambiente de negócios ou mesmo para organizar um escritório como em http://www.casino.com/pt/, assim a intercomunicação entre redes pode ter muitas formas de uso. 

Protocolos da Camada Host-Rede

A única especificação desta camada é que o host deve ser conectar com a rede utilizando um protocolo, para que seja possível enviar pacotes Ip. Este protocolo não é definido e varia de host para host e de rede para rede.

Protocolos Camada Inter-rede

• Protocolo IP

• Protocolo ARP

• Protocolo ICMP

Protocolo IP

O protocolo Ip é o protocolo mais importante desta camada. Ele é responsável pelo endereçamento e roteamento de pacotes entre hosts e redes. O serviço deste pacote é não orientado a conexão, portanto não confiável. O pacote pode chegar desordenado, duplicado ou nem mesmo chegar, portanto se é necessário ter confiabilidade na transmissão, o mesmo deve ser repassado a camada de transporte. Esse protocolo tem a capacidade de tomar decisões de roteamento.

Endereçamento IP

O endereçamento Ip as seguintes características:

• no datagrama deve-se identificar o host de origem e o de destino ;

• identificação feita pelo endereço IP ;

• identificador único que identifica não uma máquina, mas uma conexão à rede ;

O formato do endereçamento Ip é de 32 bits, separados em identificação de Host e identificação de Redes. Sua representação é definida em números decimais e separados por pontos (Ex. 192.168.1.2). Junto a esse formato de endereçamento, os ips foram separados em classes de IP.

A classe de endereçamento define quantos bits serão utilizados para definir o Host (hostid) e quantos bits serão usados para identificar a Rede(netid). Defini também o número de hosts e redes por rede.

Classes do IP

A classe A defini uma rede com um vasto número de hosts. O bit de maior grau numa classe A é sempre 0, os próximos 7 bits (preenchendo o primeiro octeto) completam a identificação de rede e os 24 bits restantes (os últimos 3 octetos) representam a identificação do host . Um endereço classe A permite 126 redes e 16.777.214 hosts por rede .

A classe B defini uma rede com um número médio de hosts. Os 2 bits de maior grau em uma classe B são sempre os valores binários (10), os próximos 14 bits (preenchendo o primeiro e o segundo octeto) completam a identificação de rede e os 16 bits restantes (os últimos 2 octetos) representam a

identificação do host . Um endereço classe B permite 16.384 redes e 65.534 hosts por rede .

A classe C defini pequenas redes . Os 3 bits de maior grau em uma classe C são sempre os valores binários (110) , os próximos 21 bits (preenchendo os 3 primeiros octetos) completam a identificação de rede e os oito bits restantes (o último octeto) representam a identificação do host. Um endereço classe C permite 2.097.152 redes e 254 hosts por rede .

Os endereços da classe D são reservados para endereçamento IP de Multicast , os quatro bits de maior grau em uma classe D são sempre os valores binários (1110) e os bits restantes são utilizados para endereçamento dos hosts reconhecidos como interessados.

Os endereços de classe E é um endereçamento experimental que está reservado para uso futuro os quatro bits de maior grau em uma classe E são sempre (11110 ) .

Temos também alguns endereços especiais. O endereço 0.0.0.0 para roteamento default, e o 127.0.0.1 que é o endereço de loopback. Ainda possuímos endereços reservados. Endereços com bits do host 0 (em binário) identificam a rede . 16.0.0.0 para classe A, 145.235.0.0 para classe B, 200.19.73.0 para classe C. Endereços com bits do host 1(1 em binário, 255 em decimal) identificam broadcast . 16.255.255.255 para broadcast classe A, 145.235.255.255 para broadcast classe B, 200.19.73.255 para classe C.

Temos também alguns endereços reservados para serem usadas em redes privadas. São eles: Classe A 10.0.0.0 , Classes B 172.16.0.0 a 172.32.0.0 e Classes C 192.168.0.0. a 192.168.255.0 .

Protocolo Arp

O endereço IP é utilizado para roteamento, ou seja, a escolha do caminho ideal em determinada circunstância e o instante para a conexão entre dois nós. Para solucionar o problema de mapear o endereço de nível superior, no caso IP, para endereço físico, no caso Ethernet foi criado o Address Resolution Protocol ou protocolo ARP. O ARP permite que um host encontre o endereço físico de um host destino, tendo apenas o seu endereço IP. Apesar de ter sido criado especificamente para uso com IP sobre Ethernet, devido à forma que foi implementado, seu uso não está restrito a este ambiente.

Dividido em duas partes, sendo que a primeira determina endereços físicos quando manda um pacote, e a segunda responde os pedidos de outros hosts. Antes de enviar, o host consulta seu cache ARP procurando o endereço físico. Caso encontre o endereço, o anexa no frame e envia acrescentando os dados. Caso o host não encontre o endereço, é feito um broadcast de pedido ARP. A segunda parte do código do ARP manuseia os pacotes recebidos da rede. Quando chega um pacote, o programa extrai e examina o endereço físico e IP para verificar se já existe a entrada no cache e atualiza novamente sobrescrevendo os endereços. Após isso o receptor processa o resto do pacote sendo que isso ocorre em dois tipos de entradas.

No primeiro tipo de entrada, é feito um pedido ARP de um outro host, o receptor envia o endereço físico ao emissor e armazena o endereço do emissor no cache. Se o endereço IP do pacote recebido não for igual do receptor, o pacote ARP é ignorado. No segundo tipo de entrada, é a resposta de um pedido ARP, que após verificar a entrada no cache ARP, o receptor verifica primeiro a resposta com o pedido ARP enviado anteriormente. Enquanto o receptor espera pela resposta, as aplicações podem gerar outros pacotes que geralmente esperam na fila. Após verificar o endereço IP, o receptor atualiza os pacotes com o mesmo. O ARP retira os pacotes da fila depois de fornecer os endereços.

O funcionamento do protocolo ARP consiste no envio de um frame em broadcasting com endereço IP do destino, o qual responde com um datagrama contendo o seu endereço IP e o endereço físico. A máquina que gerou o broadcasting passa a usar o endereço físico do destino para enviar seus datagramas.

O Protocolo Arp tem um cache que é uma lista de endereços o qual é mantido para reduzir o número de requisições broadcast para amenizar o uso da rede e prevenir as interrupções da rede.

Os dados nos pacotes do ARP não possuem um cabeçalho de formato fixo, ao contrário de outros protocolos. A mensagem é montada para ser utilizada em diferentes redes. Por isso, o primeiro campo no cabeçalho indica os comprimentos dos campos seguintes. O ARP pode ser usado com endereços físicos e protocolos arbitrários. Ao contrário da maioria dos protocolos, o pacote ARP não alinha no tamanho de 32-bits.

Formato ARP

Protocolo ICMP

O Protocolo Icmp é utilizado para a transmissão de mensagens de erro ou outras mensagens destinadas ao TCP/IP. Este protocolo não se destina a aplicações de utilizadores sendo usado somente para controlo de erro. Um exemplo deste protocolo surge quando num sistema Unix fazemos telnet à máquina A e recebemos a mensagem de erro - host unreachable, esta é uma mensagem ICMP a dizer que que a máquina A não está disponível

O ICMP implementa a função Echo, através da qual um pacote é enviado a um host com fins de teste (echo request) . O host que recebe uma requisição então responde a quem a originou (echo reply) . Essa função é utilizada pelo PING para determinar a possibilidade de comunicação com determinado host e o tempo de resposta desse host .

As mensagens do pacote ICMP estão listadas na figura abaixo:

O Formato da Mensagem é apresentado na figura abaixo:

Bibliografia

• Andrew Tanenbaum - Redes de Computadores
• Carlos Morimoto - Redes Guia Prático
• Abusar - www.abusar.org
• Clube do Hardware - www.clubedohardware.com.br