Como funciona o TCP/IP?

A arquitetura TCP/IP surgiu por causa do Departamento de Defesa do governo dos Estados Unidos da América (DoD – Department of Defense), com objetivo principal de manter conectados, mesmo que, apenas em parte, órgãos do governo e universidades.

A ARPANET, surgiu então, como uma rede que permaneceria intacta, caso um dos servidores perdesse a conexão, para isso, ela necessitava de protocolos que assegurassem tais funcionalidades, trazendo confiabilidade, flexibilidade e que fosse fácil de implementar. Foi desenvolvida então, a arquitetura TCP/IP.

O modelo TCP/IP quando comparado com o modelo OSI, tem duas camadas que se formam a partir da fusão de algumas camadas, são elas: as camadas de Aplicação (Aplicação, Apresentação e Sessão) e Rede (Link de dados e Física), veja na ilustração abaixo a comparação:

A gravura a seguir, ilustra o modelo TCP/IP com suas camadas, seus protocolos e sua ligação física, bem como, uma pequena explicação de cada uma delas:

»	Camada Aplicação
	É formada pelos protocolos utilizados pelas diversas aplicações do modelo TCP/IP. Esta camada não possui um padrão comum. O padrão é estabelecido por cada aplicação. Isto é, o FTP possui seu próprio protocolo, assim como o TELNET, SMTP, POP3, DNS e etc..
»	Camada Transporte (TCP/UDP)
	Camada fim-a-fim, isto é, uma entidade desta camada só se comunica com a sua entidade-par do host destinatário. É nesta camada que se faz o controle da conversação entre as aplicações intercomunicadas da rede. Dois protocolos aqui são usados: o TCP e o UDP. O TCP é orientado à conexão e o UDP não. O acesso das aplicações à camada de transporte é feito através de portas que recebem um número inteiro para cada tipo de aplicação.
»	Camada Internet (IP)
	Essa camada é a primeira normatizada do modelo. Também conhecida como camada Internet, é responsável pelo endereçamento, roteamento e controle de envio e recepção. Ela não é orientada à conexão, se comunica através de datagramas.
»	Camada Rede (Hardware)
	Camada de abstração de hardware, tem como principal função a interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, PPP e SLIP). Por causa da grande variedade de tecnologias de rede, ela não é normatizada pelo modelo, o que provê a possibilidade de interconexão e interoperação de redes heterogêneas.

Cada serviço corresponde a um protocolo específico. No caso de e-mails, este serviço é atendido pelo protocolo SMTP, que, ao ser feita uma solicitação de e-mail (envio ou recebimento) ao TCP/IP, este é atendido pelo SMTP. No caso do www, usado para visualização de páginas, o protocolo usado é o HTTP. Existem ainda inúmeros outros.

O TCP é um protocolo da camada de transporte confiável, ele é baseado em conexão encapsulada no IP. O TCP garante a entrega dos pacotes, assegura o “seqüenciamento” dos pacotes, e providencia um “checksum” que valida tanto o cabeçalho, quanto os dados do pacote. No caso da rede perder ou corromper um pacote TCP/IP durante a transmissão, é tarefa do TCP retransmitir o pacote faltoso ou incorreto. Essa confiabilidade torna o TCP/IP o protocolo escolhido para transmissões baseadas em sessão, aplicativos cliente-servidor e serviços críticos.

Os cabeçalhos dos pacotes TCP requerem o uso de bits adicionais para assegurar o correto “seqüenciamento” da informação, bem como um “checksum” obrigatório para garantir a integridade do cabeçalho e dos dados. Para garantia da entrega dos pacotes, o protocolo requisita que o destinatário, informe através do envio de um “acknowledgement”, para que seja confirmado o recebimento.

O protocolo UDP é a segunda opção da camada de transporte, sendo que ele não é confiável, pois não implementa “acknowledgements”,” janelas” e nem “seqüenciamentos”, o único controle feito é um “checksum” opcional que está dentro do seu próprio “header”, ele é utilizado por aplicações que não vão gerar altos volumes de tráfego na Internet.

O IP é o protocolo da camada Internet. Ele é encarregado da entrega de pacotes para todos os outros protocolos da família TCP/IP. Ele oferece um sistema de entrega de dados sem conexão. Isto é, os pacotes IP não são garantidos de chegarem ao seu destino, nem de serem recebidos na ordem em que foram enviados. O “checksum” do IP confirma apenas a integridade do cabeçalho do pacote.

O endereço IP é formado por um número de 32 bits no formato “nnn.nnn.nnn.nnn” onde cada “nnn” pode variar de 0 até 255 (1 octeto = 8 bits). Os endereços possuem uma classificação que varia de acordo com o número de sub-redes e de hosts. Tal classificação tem por finalidade otimizar o roteamento de mensagens na rede.

O protocolo ICMP, é o responsável por implementar a facilidade “IP multicasting”, utilizada em empresas que tem diversos sites interligados por “Gateways” através de circuitos ponto a ponto.

O protocolo ICMP fornece mecanismos para reporte de erros, fazendo com que os “Gateways”, possam informar ao host originador da requisição, a ocorrência de algum erro. Como conclusão, o ICMP apenas notifica a fonte original sobre determinada ocorrência de erro, sendo que esta fonte é responsável por efetuar o relato do mesmo à aplicação correspondente.

Quando um host remetente precisa saber o endereço físico do host destinatário, ele envia um pacote ARP na rede em broadcast contendo todos os campos conhecidos preenchidos, e o destinatário retorna uma réplica ARP após preencher os campos desconhecidos pelo remetente, ficando então, ambos os hosts e suas tabelas atualizadas.

O Ethernet (ANSI/IEEE 802.3 [ISO 8802-3]) é um padrão para redes em barra utilizando o CSMA/CD como método de acesso.

O Token Ring (ANSI/IEEE 802.5 [ISO 8802-5]) é um padrão para redes em anel utilizando passagem de permissão como método de acesso.

O Asynchronous Transfer Mode (ATM) é um padrão para construção de redes de banda larga com integração de serviços digitais (RSDI/DVI).

Nota: a grande flexibilidade e interoperabilidade fornecidas pela arquitetura TCP/IP, atraíram os fabricantes e fornecedores de recursos e o mercado de informática como um todo, pois, esta arquitetura permite interconectar ambientes heterogêneos de forma eficiente e, com isso todos passaram a usar esta tecnologia em larga escala.

Fonte: http://www.abusar.org.br/como_funciona_o_tcp.html