Os Protocolos são conjuntos de
regras sobre o modo como se dará a comunicação entre as partes envolvidas.
Colocando este principio para os computadores, digamos que os protocolos seriam
o “dialeto” para que os dispositivos conectados na rede conversem entre si,
trocando as informações necessárias para transmitir ao usuário.
O Modelo OSI possui em sua totalidade
7 camadas que ficam trocando informações sobre os processos do computador. Para
que estas informações sejam trocadas, utiliza-se os protocolos, que
conheceremos adiante.
Abaixo as camadas do Modelo OSI e
as suas principais funções:
Vejamos a seguir alguns protocolos
que não são muito conhecidos, mas fazem parte das camadas do Modelo OSI (Open Systems Interconnec).
Ø Na Camada de Aplicação encontramos
os protocolos FTAM e CMIP.
O Protocolo FTAM (File Transfer Access Method) baseado
em protocolo Britânico e na ideia de uma área de armazenamento de arquivos
virtuais que são mapeados em uma área de armazenamento de arquivos real por
meio de software. Ou seja, o usuário que utiliza o FTAM tem permissão para
realizar operações que gerenciam o armazenamento de arquivos virtual.
O Protocolo
CMIP (Common Management Information
Protocol) é utilizado também para o gerenciamento de ativos de rede,
utilizando “gerentes e agentes. É orientado por conexão e possui uma
complexidade de programação, por este motivo algumas redes não suportam seu
funcionamento.
Ilustração do Protocolo CMIP
Ø Na Camada de Apresentação
encontramos os protocolos XDR e MIME.
O Protocolo XDR (eXternal Data Representation) permite que
os dados sejam empacotados em uma arquitetura de maneira independente para que
os dados sejam transferidos entre sistemas de computadores heterogêneos. Este
Protocolo é implementado como uma biblioteca de funções que são portáveis entre
diferentes sistemas operacionais e também são independentes da camada de transporte.
O Protocolo MIME (Multipurpose Internet Mail
Extensions) é um protocolo que foi definido com o objetivo de permitir
a inclusão de dados não-ASCII via e-mail. Isto porque, o
protocolo SMTP – usado para transferência de e-mails – trabalha
apenas com caracteres NTV ASCII, formado por 8 bits: o bit mais
significativo em zero, seguido por 7 bits ASCII. O MIME atua
convertendo os dados não-ASCII inseridos pelo usuário, para
dados ASCII, de forma que possam ser transmitidos pelo SMTP. Ou seja,
este protocolo permite o envio, por correio electrónico, de arquivos que
não sejam exclusivamente de texto.
Os exemplos de arquivos enviados pelo MIME são Transmissão de caracteres especiais, imagens,
áudio e vídeo.
O MIME é um protocolo complementar ao SMTP, não sendo
responsável pela transmissão dos dados. Além disso, seu uso não está restrito
com SMTP, podendo ser utilizado com qualquer protocolo de envio de
e-mails, como o POP3.
Para ficar mais claro, veja a imagem a seguir:
Ø Na Camada de Sessão encontramos
os protocolos NETBIOS e SOCKET.
O protocolo NetBIOS (Network
Basic Input/Output System) é um sistema de entrada/saída
básica de rede, programa que amplia um sistema operacional de um computador, acrescentando serviços de rede. O NetBIOS foi desenvolvido para
computadores IBM e foi adotado pela Microsoft para os seus sistemas de rede.
O NetBIOS possui conexões para
computadores conectados a redes locais (LANs) e proporciona duas formas de
comunicações: um modo de sessão de conexão orientada e um modo de datagrama sem
conexão. Esse modo de sessão cria um elo entre
dois computadores para durar somente na "conversação"; isso habilita a
verificação de erros e sequenciamento de pacote de dados. O modo
datagrama envia cada pacote de dados independentemente e não inclui os
recursos de verificação de erros.
O NetBIOS é ideal para redes
subjacentes, pois é projetado para funcionar em vários sistemas de rede diferentes, como
troca de pacotes de rede de internet
(IPX) ou no protocolo de controle de transmissão/protocolo de internet
(TCP/IP).
O protocolo SOCKET corresponde a pontos de conexão para a rede
TCP/IP, eles funcionam de forma parecida aos soquetes de eletricidade, ou seja,
funcionam como um ponto de contato elétrico entre aparelhos. Durante a conexão
entre dois computadores, cada um deles utiliza um socket. No qual um é
denominado servidor e o outro de cliente a conexão é estabelecida através de
somente um endereço de destino e um número de porta. Existem duas formas de
transmissão de sockets, onde há conexão e um onde não há.
Hoje em dia, a maioria da
comunicação entre computadores é baseada no Protocolo de Internet. Entretanto a maioria dos soquetes de rede são soquetes de
Internet.
Um socket de rede pode ser usado
em ligações de redes de computadores para um estabelecer um elo bidirecional de comunicação entre
dois programas que utilizam o mesmo protocolo que estão ligados na mesma rede.
O telefone é um exemplo onde é estabelecida
uma conexão e depois interrompem a ligação, já os sem conexão funcionam
de forma pouco eficiente. A escolha do modo de transmissão depende das
necessidades de sua aplicação devendo sempre buscar o mais adequado para
sua funcionalidade.
Um socket também pode ser o local
das placas-mãe destinado a receber a CPU (o processador). Um Socket CPU
fornece muitas funções, incluindo o fornecimento de uma estrutura física para
suportar o CPU, fornecendo suporte para um dissipador de calor, facilitando a
substituição (assim como a redução de custos) e, sobretudo formando uma
interface elétrica tanto com a CPU e o PCB.
Ø Na Camada de Transporte encontramos
os protocolos DCCP e IPX/SPX.
O Protocolo
DCCP (Datagram Congestion Control Protocol) é um Protocolo de Controle
de Congestionamento de Datagramas. Este protocolo foi desenvolvido para fornecer
funcionalidades necessárias às aplicações multimídia na Internet, tais como
streaming de media, voz sobre ip e jogos on-line. Este protocolo visa oferecer
controle de congestionamento e reconhecimento da chegada de pacotes (ACK), às
aplicações que não toleram o overhead introduzindo pela entrega confiável
provida pelo protocolo TCP.
As
características principais do protocolo DCCP são:
·
Fluxo de datagramas orientado à
conexão e não confiável com confirmação de entrega;
·
HandShake confiável para
estabelecimento e término da conexão;
·
Negociação confiável de parâmetros
a serem utilizados durante a conexão;
·
Mecanismos de controle de
congestionamento TCP-Friendly.
O Protocolo IPX/SPX foi desenvolvido pela
Novell para uso no Novell NetWare. Ele foi o protocolo usado por padrão até o
NetWare 5.0, quando deu lugar ao TCP/IP como protocolo default. Apesar disso, o
IPX/SPX já foi um protocolo bastante popular e ainda continua a ser usado até
aos dias de hoje em algumas redes.
O IPX/SPX
é composto por dois protocolos. O IPX
é o responsável pelo encaminhamento e transmissão dos pacotes (como o IP),
enquanto o SPX é o responsável por
criar e encerrar as ligações, verifica a recepção dos pacotes (retransmitindo
pacotes perdidos) e outras funções de controle (como o TCP). Cada estação
possui um endereço único, mas a forma como eles são criados muda
radicalmente em relação ao IPV4.
Ø Na Camada de Rede encontramos
os protocolos IPSEC e IGMP.
O Protocolo IPSEC (Internet
Protocol Security) é um conjunto de padrões
utilizados para que possamos garantir uma comunicação segura (criptografada)
entre dois ou mais hosts em uma rede, mesmo que as informações sejam enviadas
por um meio não seguro, como a internet por exemplo. Como exemplo, temos
o conceito de VNP, que nada mais é do que um túnel fechado entre um computador
e um servidor, por exemplo, onde ambos têm uma chave que criptografa toda
espécie de dados que trafeguem por esse túnel, daí o nome “VPN”, que significa
“Rede Privada Virtual”.
É importante saber que,
logicamente, hosts com IPSec habilitado não conseguem comunicação com hosts sem
IPSec.
O Protocolo
IGMP (Internet Group Management Protocol) é o protocolo de gerenciamento de grupo usado
por hosts para reportar seus participantes de grupos de hosts a roteadores
multicast vizinhos. É um protocolo assimétrico e é especificado aqui do ponto
de vista de um host, ao invés do de um roteador multicast.
O IGMP é uma parte
integral do IP. É um requisito básico de implementações a todos os hosts que
desejem enviar e receber pacotes multicast. As mensagens IGMP são encapsuladas
em datagramas IP, com um número de protocolo IP igual a 2.
Ø Na Camada de Enlace encontramos
os protocolos FRAME RELAY e TOKEN RING.
O Protocolo Frame Relay é uma
tecnologia de comunicação de dados de alta velocidade que é usada para
interligar aplicações do tipo LAN, SNA, Internet e Voz.
Pode-se dizer que a
tecnologia Frame Relay fornece um meio para enviar informações através de uma
rede de dados, dividindo essas informações em frames (quadros) ou packets
(pacotes). Cada frame carrega um endereço que é usado pelos equipamentos da
rede para determinar o seu destino.
Esta tecnologia
utiliza uma forma simplificada de chaveamento de pacotes, que é adequada para
computadores, estações de trabalho e servidores de alta performance que operam
com protocolos inteligentes, tais como SNA e TCP/IP. Isto permite que uma
grande variedade de aplicações utilize essa tecnologia, aproveitando-se de sua
confiabilidade e eficiência no uso de banda.
Vantagens
A tecnologia Frame Relay oferece vários benefícios, quando
comparada com outras tecnologias:
·
Custo de propriedade reduzido (equipamentos mais simples);
·
Padrões estáveis e largamente utilizados, o que possibilita a
implementação de plataformas abertas e plug-and-play;
·
Overhead reduzido, combinado com alta confiabilidade;
·
Redes escaláveis, flexíveis e com procedimentos de recuperação bem
definidos;
·
Interoperabilidade com outros protocolos e aplicações, tais como
ATM e TCP/IP.
Restrições
Entretanto, para as vantagens do Frame Relay serem efetivas, 2
requisitos devem ser atendidos:
·
Os equipamentos de usuário devem utilizar aplicações com
protocolos inteligentes, que controle o fluxo das informações enviadas e
recebidas;
·
A rede de transporte deve ser virtualmente a prova de falhas.
O Protocolo
Token Ring é um
protocolo de redes que opera na camada física (ligação de dados) e de enlace do
modelo OSI dependendo de sua aplicação. Consiste numa trama de três bytes, que
circula numa topologia em anel em que as estações devem aguardar a sua recepção
para transmitir. A transmissão dá-se durante uma pequena janela de tempo, e
apenas por quem detém o token.
Este
protocolo utiliza a topologia em Anel e nela circula uma ficha (token). A
circulação da ficha é comandada por cada micro da rede. Cada micro recebe a
ficha, e, caso ela esteja vazia, tem a oportunidade de enviar um quadro de
dados para um outro micro da rede, “enchendo” a ficha. Em seguida, esse
computador transmite a ficha para o próximo micro do anel. A ficha fica
circulando infinitamente. Caso ela esteja cheia, ela circula até chegar na máquina
que tenha o endereço de destino especificado no quadro de dados.
Diferentemente
das redes Ethernet que usam uma topologia lógica de barramento, as redes Token
Ring utilizam uma topologia lógica de anel. Quanto à topologia física, é
utilizado um sistema de estrela parecido com o 10BaseT, onde temos, hubs
inteligentes com 8 portas cada ligados entre si.
Ø Na Camada de Física encontramos
os protocolos 802.11 A/B/G/N e SONET.
O Protocolo 802.11 A/B/G/N ou
IEEE 802.11 é o padrão utilizado para um conjunto de especificações
para redes locais sem fio.
Até alguns anos atrás, somente era
possível interconectar computadores por meio de cabos. Este tipo de conexão é
bastante popular, mas conta com algumas limitações, por exemplo: só se pode
movimentar o computador até o limite de alcance do cabo; ambientes com muitos
computadores podem exigir adaptações na estrutura do prédio para a passagem dos
fios; em uma casa, pode ser necessário fazer furos na parede para que os cabos
alcancem outros cômodos; a manipulação constante ou incorreta pode fazer com
que o conector do cabo se danifique. Felizmente, as redes sem fio (wireless) WiFi surgiram para eliminar estas limitações.
Com a tecnologia Wi-Fi, é possível
implementar redes que conectam computadores e outros dispositivos compatíveis
(smartphones, tablets, consoles de videogame, impressoras, etc) que estejam
próximos geograficamente. Estas redes não exigem o uso de cabos, já que efetuam
a transmissão de dados por meio de radiofrequência. Este esquema oferece várias
vantagens:
·
Permite ao usuário utilizar a rede
em qualquer ponto dentro dos limites de alcance da transmissão;
·
Possibilita a inserção rápida de
outros computadores e dispositivos na rede;
·
Evita que paredes ou estruturas
prediais sejam furadas ou adaptadas para a passagem de fios.
SSID (Service Set Identifier)
Vamos conhecer as versões mais importantes
do 802.11, antes, é conveniente saber que, para uma rede deste tipo ser
estabelecida, é necessário que os dispositivos (também chamados de STA - de "station")
se conectem a aparelhos que forneçam o acesso. Estes são genericamente
denominados Access Point (AP). Quando um ou mais STAs se conectam a
um AP, tem-se, portanto, uma rede, que é denominada Basic Service Set (BSS).
Por questões de segurança é
necessário que cada BSS receba uma identificação , ou seja, o nome da rede, sendo o SSID.
ü
802.11
("original"): A
primeira versão do padrão 802.11 foi lançada em 1997, após 7 anos
de estudos, aproximadamente. Com o surgimento de novas versões,
a versão original passou a ser conhecida como 802.11-1997 ou,
ainda, como 802.11
legacy. Por se tratar de uma tecnologia
de transmissão por radiofrequência, o IEEE (Institute of
Electrical and Electronic Engineers) determinou que o padrão operasse no intervalo de
frequências entre 2,4 GHz e 2,4835 GHz.
ü
Padrão 802.11b: Em 1999, foi lançada uma atualização do padrão
802.11 que recebeu o nome 802.11b. A
principal característica desta versão é a possibilidade de estabelecer conexões
nas seguintes velocidades de transmissão: 1 Mb/s, 2 Mb/s, 5,5 Mb/s e 11 Mb/s.
A área de cobertura de
uma transmissão 802.11b pode chegar, teoricamente, a 400 metros em ambientes
abertos e pode atingir uma faixa de 50 metros em lugares fechados (tais como
escritórios e residências). É importante frisar, no entanto, que o alcance da
transmissão pode sofrer influência de uma série de fatores, tais como objetos
que causam interferência ou impedem a propagação da transmissão a partir do
ponto em que estão localizados.
O padrão 802.11b foi o
primeiro a ser adotado em larga escala, sendo, portanto, um dos responsáveis
pela popularização das redes Wi-Fi.
ü
Padrão 802.11a foi disponibilizado
no final do ano de 1999, quase na mesma época que a versão 802.11b. Sua
principal característica é a possibilidade de operar com taxas de transmissão
de dados no seguintes valores: 6 Mb/s, 9 Mb/s, 12 Mb/s, 18 Mb/s, 24 Mb/s, 36
Mb/s, 48 Mb/s e 54 Mb/s. O alcance geográfico de sua transmissão é de cerca de
50 metros. No entanto, a sua frequência de operação é diferente do padrão
802.11 original: 5 GHz, com canais de 20 MHz dentro desta faixa.
ü Padrão 802.11g foi disponibilizado em 2003 e é tido como o "sucessor natural"
da versão 802.11b, uma vez que é totalmente compatível com este. Isso significa
que um dispositivo que opera com 802.11g pode "conversar" com outro
que trabalha com 802.11b sem qualquer problema, exceto o fato de que a taxa de
transmissão de dados é, obviamente, limitava ao máximo suportado por este
último.
O principal atrativo do padrão 802.11g é poder
trabalhar com taxas de transmissão de até 54 Mb/s.
ü
Padrão
802.11n tem como principal característica o uso de um esquema chamado Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), capaz de aumentar consideravelmente
as taxas de transferência de dados por meio da combinação de várias vias de
transmissão (antenas). Com isso, é possível, por exemplo, usar dois, três ou
quatro emissores e receptores para o funcionamento da rede.
Uma das configurações mais
comuns neste caso é o uso de APs que utilizam três antenas (três vias de
transmissão) e STAs com a mesma quantidade de receptores. Somando esta
característica de combinação com o aprimoramento de suas especificações, o
padrão 802.11n é capaz de fazer transmissões na faixa de 300 Mb/s e,
teoricamente, pode atingir taxas de até 600 Mb/s. No modo de transmissão mais
simples, com uma via de transmissão, o 802.11n pode chegar à casa dos 150 Mb/s.
Em relação à sua frequência, o padrão 802.11n
pode trabalhar com as faixas de 2,4 GHz e 5 GHz, o que o torna compatível com
os padrões anteriores, inclusive com o 802.11a (pelo menos, teoricamente). Cada
canal dentro dessas faixas possui, por padrão, largura de 40 MHz.
O "sucessor" do 802.11n é o padrão 802.11ac, cujas especificações foram desenvolvidas quase
que totalmente entre os anos de 2011 e 2013, com a aprovação final de suas
características pelo IEEE devendo acontecer até 2015.
A principal vantagem do 802.11ac está em sua velocidade, estimada
em até 433 Mb/s no modo mais simples. Mas, teoricamente, é possível fazer a
rede superar a casa dos 6 Gb/s (gigabits por segundo) em um modo mais avançado
que utiliza múltiplas vias de transmissão (antenas) - no máximo, oito. A
tendência é que a indústria priorize equipamentos com uso de até três antenas,
fazendo a velocidade máxima ser de aproximadamente 1,3 Gb/s.
Também chamada de 5G
WiFi - há até um site
criado para promover esta especificação: www.5gwifi.org -, o 802.11ac trabalha na frequência
de 5 GHz, sendo que, dentro desta faixa, cada canal pode ter, por
padrão, largura de 80 MHz (160 MHz como opcional).
