Cisco CCNAv7 - Protocolos de rede e suítes de protocolos

Introdução

No post anterior, você viu as regras que toda comunicação precisa ter. Essas regras são implementadas por protocolos. Aqui, você vai entender o que é um protocolo, como vários deles trabalham juntos e por que existe o conceito de suíte de protocolos.

O que é um protocolo de rede?

Um protocolo de rede é um conjunto de regras que define como os dispositivos se comunicam. Ele estabelece o formato das mensagens, a ordem em que são trocadas e o que fazer em cada situação.

Pense em um idioma: se dois dispositivos “falam” o mesmo protocolo, eles se entendem. Se um deles usa um protocolo diferente, a mensagem não é compreendida.

Funções dos protocolos

Função	O que faz
Endereçamento	Identifica origem e destino da mensagem
Confiabilidade	Garante que a mensagem chegue completa
Controle de fluxo	Evita que o emissor sobrecarregue o receptor
Sequenciamento	Numera as partes para remontá-las na ordem correta
Detecção de erros	Descobre se a mensagem foi corrompida no caminho
Interface com a aplicação	Conecta o protocolo ao programa que usa a rede

Protocolos de exemplo

Protocolo	O que faz
HTTP / HTTPS	Define como navegadores e servidores trocam páginas web
TCP	Garante a entrega confiável e em ordem dos dados
IP	Dá endereços lógicos e leva os pacotes entre redes
Ethernet	Define como os dados trafegam em uma rede local (LAN)

Como os protocolos interagem

Nenhum protocolo trabalha sozinho. Para uma simples visita a um site, vários protocolos atuam ao mesmo tempo, cada um cuidando de uma parte do trabalho.

flowchart TB
  A["HTTP: pede a página ao servidor web"] --> B["TCP: divide, numera e garante a entrega"]
  B --> C["IP: coloca endereços e escolhe o caminho entre redes"]
  C --> D["Ethernet: entrega na rede local e envia pelo cabo"]

Protocolo	Papel neste exemplo
HTTP	Define o formato do pedido e da resposta da página
TCP	Gerencia a conversa entre cliente e servidor
IP	Encaminha os pacotes pela rede até o servidor
Ethernet	Transporta os quadros até o próximo dispositivo

Cada protocolo cuida só do seu pedaço e confia nos outros para o resto. Isso facilita criar e melhorar cada um deles separadamente.

Suítes de protocolos

Uma suíte de protocolos (ou pilha de protocolos) é um grupo de protocolos que trabalham juntos para dar suporte à comunicação em rede. Elas são organizadas em camadas, e cada camada tem funções específicas.

Suítes proprietárias e abertas

Tipo	Característica	Exemplos
Proprietária	Controlada por uma empresa; só ela decide mudanças	AppleTalk (Apple) e IPX/SPX (Novell), hoje obsoletas
Aberta	Padrões públicos, que qualquer fabricante pode implementar	TCP/IP

A suíte TCP/IP é a mais usada no mundo e é a base da Internet. Por ser aberta, equipamentos de qualquer fabricante conseguem conversar entre si.

A suíte TCP/IP

Os protocolos do TCP/IP são agrupados em quatro camadas:

Camada	Função	Exemplos de protocolos
Aplicação	Dá suporte aos serviços usados pelo usuário	HTTP, HTTPS, DNS, DHCP, FTP, SMTP, SSH
Transporte	Gerencia a conversa entre origem e destino	TCP, UDP
Internet	Endereça e encaminha pacotes entre redes	IPv4, IPv6, ICMP, protocolos de roteamento (OSPF)
Acesso à rede	Entrega os dados na rede local e no meio físico	Ethernet, Wi-Fi (WLAN), ARP

TCP e UDP: dois jeitos de transportar

Característica	TCP	UDP
Entrega	Confiável, com confirmação	Sem confirmação (melhor esforço)
Ordem	Garante a ordem dos dados	Não garante
Velocidade	Mais lento, com mais controle	Mais rápido e leve
Usado em	Web, e-mail, transferência de arquivos	Voz, vídeo ao vivo, DNS, jogos

Os dois serão estudados em detalhe no módulo sobre a camada de transporte.

O processo de comunicação

Quando você abre uma página, os dados passam por todas as camadas no seu computador, viajam pela rede e sobem pelas camadas do servidor:

flowchart LR
  subgraph C["Seu computador"]
    C1["Aplicação"] --> C2["Transporte"] --> C3["Internet"] --> C4["Acesso à rede"]
  end
  subgraph S["Servidor web"]
    S4["Acesso à rede"] --> S3["Internet"] --> S2["Transporte"] --> S1["Aplicação"]
  end
  C4 -->|"Rede"| S4

Cada camada do emissor conversa, de forma lógica, com a mesma camada do receptor. Você aprofundará o assunto nos posts sobre os modelos de referência e o encapsulamento.

Mini laboratório: vendo vários protocolos em uma única requisição

Objetivo: observar HTTP, TCP, IP e Ethernet trabalhando juntos.

Material: Wireshark e um terminal com o comando curl.

Abra o Wireshark e inicie a captura na interface de rede ativa.
No filtro de exibição, digite http e pressione Enter.
Em um terminal, execute uma requisição a um site que use HTTP puro (sem criptografia):

curl -v http://neverssl.com

No Wireshark, clique em um pacote de requisição HTTP (GET /).
No painel de detalhes, identifique as camadas empilhadas, de cima para baixo:

Bloco no Wireshark	Camada TCP/IP
Frame	Informações da captura (não faz parte da rede)
Ethernet II	Acesso à rede
Internet Protocol Version 4	Internet
Transmission Control Protocol	Transporte
Hypertext Transfer Protocol	Aplicação

Expanda cada bloco e anote um campo de cada um (por exemplo, o endereço MAC de destino, o IP de origem, a porta de destino e o método GET).
Pare a captura.

Perguntas para fixar:

Que protocolos aparecem em uma única requisição HTTP?
Que porta de destino o TCP usou? Qual protocolo de aplicação costuma usar essa porta?
Por que o HTTPS não permite ver o conteúdo da requisição dessa forma?

Resumo

Um protocolo é um conjunto de regras de comunicação, com funções como endereçamento, confiabilidade, controle de fluxo, sequenciamento e detecção de erros.
Vários protocolos trabalham juntos, cada um em uma camada, como HTTP, TCP, IP e Ethernet.
Uma suíte de protocolos é um conjunto de protocolos organizado em camadas.
A suíte TCP/IP é aberta e é a base da Internet, organizada em Aplicação, Transporte, Internet e Acesso à rede.
TCP é confiável e mais lento; UDP é rápido e sem confirmação.