REDES DE COMPUTADORES: A importncia do modelo TCP/IP na evoluo das redes de computadoresUilber CastagnaAdemar Felipe FeyRESUMO:

Apresentar o histrico das primeiras redes de computadores, a implementao do Modelo TCP/IP e do Modelo OSI, suas principais caractersticas e funes bem como a inter-relao entre os dois modelos.Palavras-chaves: Redes, modelo OSI e modelo TCP/IP.INTRODUONa era da globalizao e comunicao digital, as pessoas tem a necessidade de se comunicar continuamente, como por exemplo, as empresas que precisam estar conectadas com suas filiais para gerenciar informaes vendas e produo. Com a tecnologia de hoje isso tudo ficou muito mais fcil e rpido, mas inicialmente, alguns anos atrs, quando cada fabricante tinha seu prprio modelo de comunicao isso era muito mais difcil, pois cada fabricante tinha seu prprio modelo de comunicao, sendo assim, no era possvel ter algum equipamento de marca diferente na mesma rede. Devido a isso surgiu a necessidade de criar um padro universal para a troca de informaes entre equipamentos de marcas diferentes, assim foi criado o modelo OSI. No presente trabalho iremos estudar um pouco sobre as redes de computadores, ter uma base histrica de como tudo comeou e como foi evoluindo perante o passar dos anos, conhecer a implementao dos modelos OSI da ISO e o TCP/IP, suas camadas, funes e principais caractersticas. ___________________________________ Acadmico do terceiro semestre do curso superior em Gesto da Tecnologia da Informao Ftec Caxias do Sul/RS

Professor orientador. Docente da disciplina de Redes de Computadores no Centro Superior Tecnolgico Ftec Caxias do Sul/ RS1HISTRICO DE REDES DE COMPUTADORESAs primeiras redes de computadores foram criadas ainda durante a dcada de 60, como uma forma de transferir informaes de um computador a outro, na poca o meio mais usado para armazenamento externo de dados e transporte de dados ainda eram os cartes perfurados, que armazenavam poucas dezenas de caracteres cada. Exemplo disso o formato da IBM que permitia armazenar 80 caracteres por carto.

Em suma, uma das formas mais lentas, trabalhosas e demoradas de transportar grandes quantidades de informaes que se possa imaginar. Literalmente, so cartes de cartolina com furos, que representavam os bits um zero armazenado.

De 1669 a 1972 foi criada a Arpanet, o embrio da internet que conhecemos hoje em dia. Desenvolvida pela agencia americana ARPA (Advanced researsh and Project Agency Agencia de pesquisas em projetos avanados), tinha o objetivo de interligar as bases militares e os departamentos de pesquisa do governo americano. Esta rede teve seu bero dentro do pentgono e foi batizada com o nome de ARPANet.A Arpanet foi totalmente financiada pelo governo Norte-Americano durante o perodo da guerra fria, este perodo ficou marcado pelo embate ideolgico entre a Unio Sovitica e os EUA. Com medo de um ataque, os americanos tinham como objetivo desenvolver uma rede de comunicao que no os deixassem vulnerveis no caso de algum ataque ao pentgono.

Usando um Backbone que passava por baixo da terra, a ARPANet ligava os militares e os investigadores sem ter um centro definido ou mesmo uma rota nica para as informaes, tornando-se assim quase indestrutvel.

Em 1974 surgiu o TCP/IP, que se tornou o protocolo definitivo para o uso da ARPANet e mais tarde na internet. Uma rede interligando diversas universidades permitiu o livre trafego de informaes levando ao desenvolvimento de recursos que usamos at hoje, como o email, o FTP, permitindo aos usurios trocar informaes, conectar a outros computadores remotamente e compartilhar arquivos.

2IMPLEMENTAO DO MODELO OSI E TCP/IPEm sua pgina da internet, TORRES (2007) afirma: Quando as redes de computadores surgiram, as solues eram, na maioria das vezes, proprietrias, isto , uma tecnologia s era suportada por seu fabricante. No havia a possibilidade de se misturar solues de fabricantes diferentes. Dessa forma, um mesmo fabricante era responsvel por fabricar praticamente tudo em uma mesma rede.Caso houvesse problemas relacionados a preos ou relacionamento entre as partes, a empresa detentora dos equipamentos no tinha como procurar outra opo. A nica alternativa existente naquela poca era a substituio de todo o parque de hardware e software instalado por equipamentos de outro fabricante. Dessa forma, o problema no era resolvido, mas contornado, e os prejuzos eram grandes.

A fim de resolver esta situao de incompatibilidade entre fabricantes, na dcada de 1970 a ISO (International Organization for Standardization) criou um padro universal para troca de informaes entre e dentro das redes e tambm por meio de fronteiras geogrficas. Esse padro para arquitetura de redes era o Modelo de Referncia OSI, estabelecido em sete camadas, o qual incentivou a padronizao de redes de comunicao e controle de processos distribudos. O fato de estar desenhado em sete camadas se d em virtude de o modelo da IBM, o Modelo de Referncia SNA, ter essas caractersticas. A IBM no incio das redes era uma das maiores empresas ligadas a essa rea e uma das integrantes do processo de padronizao das redes e de criao do modelo de referncia OSI.

Um fato importante a ser considerado quanto ao padro OSI foi o seu longo tempo para a sua definio. Durante esse perodo, o Departamento de Defesa do Governo dos Estados Unidos da Amrica (DoD Department of Defense) desenvolveu o Modelo de Referncia TCP/IP com o objetivo principal de manter conectados seus equipamentos mesmo, que apenas em parte.

Esse padro ficou conhecido como o Modelo de Referncia TCP/IP estabelecido em quatro camadas. Como alguns fabricantes iniciaram o desenvolvimento de equipamentos seguindo esse padro, quando o padro OSI foi finalizado, muitos equipamentos j estavam funcionando no Modelo de Referncia denominado TCP/IP, logo, o Modelo de Referncia OSI nasceu e no se tornou um padro da indstria de rede. As instituies acadmicas no aceitaram substituir seus equipamentos, pois isto demandaria um alto custo e muito tempo perdido para treinamento e novas configuraes.

2.1CARACTERSTICAS E FUNES DAS CAMADAS DO MODELO OSI E DO TCP/IPConforme visto no artigo escrito por PINHEIRO (2004), o modelo OSI possui uma arquitetura de rede formada por camadas ou nveis, interfaces e protocolos. As camadas so processos implementados por hardware ou software, que se comunica com o processo correspondente na outra maquina. Cada camada oferece um conjunto de servios ao nvel superior, usando funes realizadas no prprio nvel e servios disponveis nos servios inferiores.O modelo de interconexo de sistemas abertos (OSI) possui sete camadas. As camadas so empilhadas desta forma:

Aplicativo

Apresentao

Sesso

Transporte

Rede

Vnculo de dados

Fsico

2.2CAMADA FSICAOs protocolos deste nvel so os que realizam a codificao/decodificao de smbolos e caracteres em sinais eltricos no meio fsico que fica logo abaixo dessa camada.O nvel fsico tem a funo de transmitir uma sequncia de bits atravs de um canal de comunicao. As funes tpicas dos protocolos deste nvel so fazer com que um bit "1" transmitido por uma estao seja entendido pelo receptor como bit "1" e no como bit "0". Assim, este nvel trabalha basicamente com as caractersticas mecnicas e eltricas do meio fsico, como por exemplo: Nmero de volts que devem representar os nveis lgicos "1" e "0";

Velocidade mxima da transmisso;

Transmisso simplex, half duplex ou full duplex;

Nmero de pinos do conector e utilidade de cada um;

Dimetro dos condutores.2.3CAMADA DE ENLACE DE DADOSO principal objetivo da camada de enlace receber/transmitir uma sequncia de bits do/para o nvel fsico e transform-los em uma linha que esteja livre de erros de transmisso, a fim de que essa informao seja utilizada pelo nvel de rede. O nvel de enlace est dividido em dois subnveis: Subnvel superior - controle lgico do enlace (LLC - Logical Link Control) - O protocolo LLC pode ser usado sobre todos os protocolos IEEE do subnvel MAC, como por exemplo, o IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (Token Bus) e IEEE 802.5 (Token Ring). Ele oculta as diferenas entre os protocolos do subnvel MAC. Usa-se o LLC quando necessrio controle de fluxo ou comunicao confivel; Subnvel inferior controle de acesso ao meio (MAC - Medium Access Control) possui alguns protocolos importantes, como o IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (Token Bus) e IEEE 802.5 (Token Ring). O protocolo de nvel superior pode usar ou no o subnvel LLC, dependendo da confiabilidade esperada para esse nvel.

2.4CAMADA DE REDEA camada de rede tem a funo de controlar a operao da rede de um modo geral. Suas principais funes so o roteamento dos pacotes entre fonte e destino, mesmo que estes tenham que passar por diversos ns intermedirios durante o percurso, o controle de congestionamento e a contabilizao do nmero de pacotes ou bytes utilizados pelo usurio, para fins de tarifao.2.5CAMADA DE TRANSPORTEA camada de transporte inclui funes relacionadas com conexes entre a mquina fonte e mquina destino, segmentando os dados em unidades de tamanho apropriado para utilizao pelo nvel de rede, seguindo ou no as orientaes do nvel de sesso.

O tamanho e a complexidade de um protocolo de transporte dependem do tipo de servio pode ser da camada de rede. Para uma camada de rede confivel com capacidade de circuito virtual, uma camada de transporte mnima necessria. Se a camada de rede no confivel e/ou s oferece suporte a datagramas, o protocolo de transporte deve incluir deteco de erros abrangente e recuperao. A camada de transporte fornece:

Mensagem de segmentao: aceita uma mensagem da camada (sesso) acima dela, divide a mensagem em unidades menores (se no j pequena o suficiente) e passa as menores unidades para a camada de rede. Camada de transporte na estao de destino reagrupa a mensagem.

Mensagem de confirmao: fornece entrega de mensagens confivel de ponta a ponta com confirmaes.

Mensagem de controle de trfego: informa a estao de transmisso para "back-off" quando nenhum buffer de mensagem est disponvel.

Multiplexao de sesso: multiplexa vrios fluxos de mensagem, ou sesses em um vnculo lgico que controlam as mensagens que pertencem a determinadas sesses.2.6CAMADA DE SESSOA funo da camada de sesso administrar e sincronizar dilogos entre dois processos de aplicao. Este nvel oferece dois tipos principais de dilogo: half duplex e full duplex.Uma sesso permite transporte de dados de uma maneira mais refinada que o nvel de transporte em determinadas aplicaes. Uma sesso pode ser aberta entre duas estaes a fim de permitir a um usurio se logar em um sistema remoto ou transferir um arquivo entre essas estaes. Os protocolos desse nvel tratam de sincronizaes (checkpoints) na transferncia de arquivos.

2.7CAMADA DE APRESENTAOA funo da camada de apresentao assegurar que a informao seja transmitida de tal forma que possa ser entendida e usada pelo receptor. Dessa forma, este nvel pode modificar a sintaxe da mensagem, mas preservando sua semntica. Por exemplo, uma aplicao pode gerar uma mensagem em ASCII mesmo que a estao interlocutora utilize outra forma de codificao (como EBCDIC). A traduo entre os dois formatos feita neste nvel.

2.8CAMADA DE APLICATIVO

Camada de aplicativo serve como a janela para usurios e processos de aplicativos acessarem os servios de rede. Essa camada contm uma variedade de funes normalmente necessrias: Redirecionamento de recursos de compartilhamento e dispositivo

Acesso remoto a arquivos

Acesso remoto de impressora

Comunicao entre processos

Gerenciamento de rede

Servios de diretrio

Eletrnica de mensagens (como email)

Rede virtuais terminais

3MODELO TCP/IPO modelo de referncia TCP/IP foi desenvolvido pela Universidade da Califrnia em Berkeley, sob contrato para o Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD), para permitir que equipamentos localizados em diversas partes do mundo, utilizando diferentes computadores, sistemas operacionais, conexes e cabeamentos, pudessem se comunicar. Assim se tornou o conjunto de protocolos padro das redes locais e remotas, suplantando conjuntos de protocolos bancados por pesos pesados da indstria, como a IBM (SNA), Microsoft (NetBIOS/NetBEUI) e Novell (IPX/SPX). O grande motivo de todo este sucesso foi justamente o fato do TCP/IP no ter nenhuma grande empresa associada ao seu desenvolvimento isto, possibilitou a sua implementao e utilizao por diversas aplicaes em praticamente todos os tipos de hardware e sistemas operacionais existentes. Os pacotes de dados so transmitidos independentemente do hardware e software utilizados. O TCP define como feita a diviso dos dados em pacotes para serem transmitidos rede e como esses pacotes devem ser remontados no seu destino. O IP responsvel pela manipulao do endereamento de cada pacote, garantindo que eles cheguem ao destino correto.O modelo TCP/IP foi criado em quatro camadas: as camadas de aplicao, transporte, Internet ou Inter-rede e rede. O TCP/IP, na verdade, no apenas um, mas a unio de diversos protocolos, baseado numa arquitetura cliente/servidor considerada quase perfeita, possibilitando o acesso simultneo de diversos sistemas operacionais (Macintosh, Unix, Win32, Linux...) na mesma rede.3.1A CAMADA DE REDEAbaixo da camada Internet, encontra-se a camada de Rede, sendo esta um grande vcuo. O modelo de referncia TCP/IP no especifica muito bem o que acontece aqui, exceto o fato de que o host tem de se conectar a rede utilizando algum protocolo para que seja possvel enviar pacotes IP.3.2A CAMADA DE INTERNETAs necessidades levantadas no modelo TCP/IP levaram escolha de uma de comutao de pacotes baseada em uma camada de interligao de redes semconexes. Essa camada tambm conhecida como camada inter-redes, integra toda a arquitetura. Sua tarefa permitir que os hosts injetem pacotes em qualquer rede e garantir que eles trafegaro independentemente do destino

(talvez em uma rede diferente).3.3A CAMADA DE TRANSPORTEEsta localizada acima da camada inter-redes e tem a finalidade de permitir que as entidades pares de hosts de origem e destino mantenham uma conversao, exatamente como acontece na camada de Transporte do modelo OSI. Dois protocolos fim a fim foram definidos aqui, o TCP (Transmission Control Protocol Protocolo de Controle de Transmisso) e o UPD (User Datagram Protocol Protocolo de Datagrama do Usurio).3.4A CAMADA DE APLICAOAcima da camada de transporte, encontramos a camada de aplicao, ela contm protocolos de nveis mais altos. Dentre eles esto vrios protocolos como Telnet, SSH, FTP, DHCP, SMTP, POP3, IMAP, DNS, e o HTTP dentre muitos outros.

O modelo TCP/IP no tem as camadas de sesso e apresentao. A experincia com o modelo OSI demonstrou que so pouco usadas na maioria das aplicaes.4INTER-RELAO DO MODELO OSI COM O MODELO TCP/IP

Os modelos de referncia OSI e TCP/IP tm muito em comum. Os dois se baseiam no conceito de uma pilha de protocolos independentes. Alm disso, algumas camadas tm praticamente as mesmas funes. Por exemplo, em ambos os modelos esto presente as camadas que englobam at a camada de transporte para oferecer um servio de transporte fim a fim independente da rede e processos que desejem se comunicar. Essas camadas formam o provedor de transporte. Mais uma vez, em ambos os modelos, as camadas acima da camada de transporte so usurias, orientadas a aplicaes do servio de transporte.

Apesar dessas semelhanas fundamentais, os dois modelos tambm tm muitas diferenas. importante notar que estamos comparando os modelos de referncia, e no as pilhas de protocolos correspondentes. O modelo OSI tem trs conceitos fundamentais: servios, interfaces e protocolos. Provavelmente, a maior contribuio do modelo OSI seja tornar explcita a distino entre esses trs conceitos. Cada camada executa alguns servios para a camada acima dela. A definio do servio informa o que a camada faz, e no a forma como as entidades acima dela o acessam ou como a camada funciona. Essa definio estabelece a semntica da camada.

Originalmente, o modelo TCP/IP no distinguia com clareza a diferena entre servio, interface e protocolo, embora as pessoas tenham tentado adapt-lo ao modelo OSI. Por exemplo, os nicos servios reais oferecidos pela camada inter-redes so SEND IP PACKET (enviar pacote IP) e RECEIVE IP PACKET (receber pacote IP). Por essa razo, os protocolos do modelo OSI so mais bem encapsulados que os do modelo TCP/IP e podem ser substitudos com relativa facilidade, conforme as mudanas da tecnologia. Um dos principais objetivos das diversas camadas de protocolos permitir a implementao dessas alteraes.CONSIDERAES FINAISAtravs deste artigo podemos compreender um pouco mais sobre as redes de computadores, desde o seu comeo at os dias atuais. Temos dois modelos principais, o OSI e o TCP/IP, ambos divididos em camadas para facilidade na compreenso de funcionamento, sendo possvel localizar erros de uma forma muito mais rpida. Cada camada possui uma funo especfica, porem para o funcionamento pleno do modelo essencial que o modelo esteja com todas as camadas em funcionamento pleno. O Modelo OSI da ISO foi implementado como padro universal para troca de informaes entre e dentro das redes. Esse padro para arquitetura de Redes incentivou a padronizao de redes de comunicao e controle de processos distribudos, devido a inconscincia e a impossibilidade de troca de informao devido as peas serem de fabricantes diferentes.REFERNCIASMORIMOTO, CARLOS E. Historia das redes. Disponvel em No paginado. Acesso em: 15 abril de 2012.PINHEIRO, J. M. S. O Modelo OSI. Projeto de redes. Disponvel em Acesso em: 15 de Abril de 2012TORRES, G.; LIMA, C. Como o protocolo TCP/IP funciona. Clube do Hardware. Disponvel em Acesso em: 15 de abril de 2012. TORRES, G.; LIMA, C. Modelo de referencia OSI para protocolos de rede. Clube do Hardware. Disponvel em Acesso em: 15 de abril de 2012. WIKIPEDIA. Arpanet. Disponvel em Acesso em: 15 abril de 2012.