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Redes - Protocolos da camada de Inter-Rede

Por Benedito Silva Júnior - publicado em 22/07/2016


Os protocolos que operam na camada de rede, que serão abordados aqui, são: IP, ARP, RARP e ICMP.

Protocolo IP

Protocolo de Internet (em inglês: Internet Protocol, ou o acrónimo IP) é um protocolo de comunicação usado entre duas ou mais máquinas em rede para encaminhamento dos dados. Tanto no Modelo TCP/IP, quanto no Modelo OSI, o importante protocolo da internet IP está na camada intitulada camada de rede.

Os dados numa rede IP que são enviados em blocos referidos como ficheiros (os termos são basicamente sinónimos no IP, sendo usados para os dados em diferentes locais nas camadas IP). Em particular, no IP nenhuma definição é necessária antes do nó tentar enviar ficheiros para um nó com o qual não comunicou previamente.

O IP oferece um serviço de datagramas não confiável (também chamado de melhor esforço); ou seja, o pacote vem quase sem garantias. O pacote pode chegar desordenado (comparado com outros pacotes enviados entre os mesmos nós), também podem chegar duplicados, ou podem ser perdidos por inteiro. Se a aplicação requer maior confiabilidade, esta é adicionada na camada de transporte.

Os roteadores são usados para reencaminhar datagramas IP através das redes interconectadas na segunda camada. A falta de qualquer garantia de entrega significa que o desenho da troca de pacotes é feito de forma mais simplificada. (Note que se a rede cai, reordena ou de outra forma danifica um grande número de pacotes, o desempenho observado pelo utilizador será pobre, logo a maioria dos elementos de rede tentam arduamente não fazer este tipo de coisas - melhor esforço. Contudo, um erro ocasional não irá produzir nenhum efeito notável.)

O IP é o elemento comum encontrado na Internet pública dos dias de hoje. É descrito no RFC 791 da IETF, que foi pela primeira vez publicado em Setembro de 1981. Este documento descreve o protocolo da camada de rede mais popular e atualmente em uso. Esta versão do protocolo é designada de versão 4, ou IPv4. O IPv6 tem endereçamento de origem e destino de 128 bits, oferecendo mais endereçamentos que os 32 bits do IPv4.

Protocolo ARP

O protocolo ARP tem um papel fundamental entre os protocolos da camada Internet da sequência TCP/IP, porque permite conhecer o endereço físico de uma placa de rede que corresponde a um endereço IP; é para isto que se chama Protocolo de resolução de endereço (em inglês ARP significa Address Resolution Protocol).

Cada máquina ligada à rede possui um número de identificação de 48 bits. Este número é um número único que é fixado a partir do fabrico da placa em fábrica. Contudo, a comunicação na Internet não se faz directamente a partir deste número (porque seria necessário alterar o endereçamento dos computadores cada vez que se alterasse uma placa de rede) mas a partir de um endereço dito lógico, atribuído por um organismo: o endereço IP.

Assim, para fazer a correspondência entre os endereços físicos e os endereços lógicos, o protocolo ARP interroga as máquinas da rede para conhecer o seu endereço físico, seguidamente cria uma tabela de correspondência entre os endereços lógicos e os endereços físicos numa memória secreta.

Quando uma máquina deve comunicar com outra, consulta a tabela de correspondência. Se por acaso o endereço pedido não se encontra na tabela, o protocolo ARP emite um pedido na rede. O conjunto das máquinas da rede vai comparar este endereço lógico ao seu. Se uma dentre elas se identificar com esse endereço, a máquina vai responder à ARP que vai armazenar o par de endereços na tabela de correspondência e a comunicação vai então poder ter lugar.

Protocolo RARP

O protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol) é muito menos utilizado e significa Protocolo ARP invertido, trata-se por conseguinte de uma espécie de anuário invertido dos endereços lógicos e físicos. Na realidade, o protocolo RARP é utilizado essencialmente para as estações de trabalho que não têm disco duro e que desejam conhecer o seu endereço físico.

O protocolo RARP permite a uma estação conhecer o seu endereço IP a partir de uma tabela de correspondência entre endereço MAC (endereço físico) e endereços IP alojados por uma ponte (gateway) situada na mesma rede local (LAN). Para tal, é necessário que o administrador defina os parâmetros do gateway (switch) com a tabela de correspondência dos endereços MAC/IP. Com efeito, ao contrário do ARP, este protocolo é estático. É necessário, por isso, que a tabela de correspondência esteja sempre actualizada para permitir a conexão de novas placas de rede.

O RARP sofre de numerosas limitações. Necessita muito tempo de administração para manter tabelas importantes nos servidores. Isto é ainda mais evidente quando a rede é grande. Tal fato coloca o problema do recurso humano, necessário para a manutenção das tabelas de correspondência, e das capacidades dos materiais que alojam a parte servidor do protocolo RARP. Com efeito, o RARP permite a vários servidores responder pedidos, embora não preveja mecanismos que garantam que todos os servidores são capazes de responder, nem mesmo que respondam de maneira idêntica. Assim, neste tipo de arquitectura não se pode ter confiança num servidor RARP para saber se um endereço MAC poder ser vinculado a um endereço IP, porque outros servidores ARP podem ter uma resposta diferente. Uma outra limitação de RARP é que um servidor pode servir apenas um LAN.

Para paliar os dois primeiros problemas de administração, o protocolo RARP pode ser substituído pelo protocolo DRARP, que é uma versão dinâmica. Uma outra abordagem, consiste em utilizar um servidor DHCP, que lhe permite uma resolução dinâmica dos endereços. Além disso, o DHCP é compatível com o protocolo BOOTP. Funciona apenas com IP.

Protocolo ICMP

ICMP, sigla para o inglês Internet Control Message Protocol, é um protocolo integrante do Protocolo IP, definido pelo RFC 792, e utilizado para fornecer relatórios de erros à fonte original. Qualquer computador que utilize IP precisa aceitar as mensagens ICMP e alterar o seu comportamento de acordo com o erro relatado. Os gateways devem estar programados para enviar mensagens ICMP quando receberem datagramas que provoquem algum erro.

As mensagens ICMP geralmente são enviadas automaticamente em uma das seguintes situações:

- Um pacote IP não consegue chegar ao seu destino (i.e. Tempo de vida do pacote expirado);
- O Gateway não consegue retransmitir os pacotes na frequência adequada (i.e. Gateway congestionado);
- O Roteador ou Encaminhador indica uma rota melhor para a máquina a enviar pacotes. Ferramentas comumente usadas em Windows baseadas nesse protocolo são: Ping e Traceroute.


 
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