Um protocolo pode ser definido como as regras rígidas que permitem a sintaxe, a semântica e a sincronização do fluxo de dados entre dois pontos.
Os protocolos podem ser implementados pelo hardware, software ou uma combinação dos dois.
Protocolos são basicamente a parte do sistema operativo da rede encarregada de ditar as normas para a comunicação entre os dispositivos.
Porquê a existência de normas?
A normalização permite que dispositivos de diferentes fabricantes possam interagir, eliminando-se assim os problemas de incompatibilidade.
Instituições de normalização:
- ISO (International Organization for Standardization)
- EIA (Electronic Industries Association)
- IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)
- ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
- ICP (Instituto das Comunicações em Portugal)
Modelo OSI
Criado em 1970 e formalizado em 1983 é um modelo de referência da ISO que tinha como principal objectivo ser um modelo standard, para protocolos de comunicação entre os mais diversos sistemas, e assim garantir a comunicação end-to-end.
O modelo é composto por 7 camadas, em que cada camada realizada funções específicas.
1 - CAMADA FÍSICA
A camada física define especificações elétricas e físicas dos dispositivos. Em especial, define a relação entre um dispositivo e um meio de transmissão, tal como um cabo de cobre ou um cabo de fibra óptica. Isso inclui o layout de pinos, tensões, impedância da linha, especificações do cabo, temporização, hubs, repetidores, adaptadores de rede, adaptadores de barramento de host (HBA usado em redes de área de armazenamento) e muito mais.A camada física, a camada mais baixa do modelo OSI, diz respeito a transmissão e recepção do fluxo de bits brutos não-estruturados em um meio físico. Ele descreve as interfaces elétricas óptica, mecânicas e funcionais para o meio físico e transporta sinais para todas as camadas superiores.
2 - LIGAÇÃO DE DADOS
A camada de ligação de dados também é conhecida como de enlace ou link de dados. Esta camada detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico. É responsável por controlar o fluxo (recepção, delimitação e transmissão de quadros) e também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.
3 - REDE
A camada de rede fornece os meios funcionais e de procedimento de transferência de comprimento variável de dados de sequências de uma fonte de acolhimento de uma rede para um host de destino numa rede diferente (em contraste com a camada de ligação de dados que liga os hosts dentro da mesma rede), enquanto se mantém a qualidade de serviço requerido pela camada de transporte. A camada de rede realiza roteamento de funções, e também pode realizar a fragmentação e remontagem e os erros de entrega de relatório. Roteadores operam nesta camada, enviando dados em toda a rede estendida e tornando a Internet possível. Este é um esquema de endereçamento lógico - os valores são escolhidos pelo engenheiro de rede. O esquema de endereçamento não é hierárquico.
A camada de rede pode ser dividida em três subcamadas:
Sub-rede de acesso - considera protocolos que lidam com a interface para redes, tais como X.25;
Sub-rede dependente de convergência - necessária para elevar o nível de uma rede de trânsito, até ao nível de redes em cada lado;
Sub-rede independente de convergência - lida com a transferência através de múltiplas redes. Controla a operação da sub rede roteamento de pacotes, controle de congestionamento, tarifação e permite que redes heterogêneas sejam interconectadas.
4 - TRANSPORTE
A camada de transporte é responsável por receber os dados enviados pela camada de sessão e segmentá-los para que sejam enviados a camada de rede, que por sua vez, transforma esses segmentos em pacotes. No receptor, a camada de Transporte realiza o processo inverso, ou seja, recebe os pacotes da camada de rede e junta os segmentos para enviar à camada de sessão.
Isso inclui controle de fluxo, ordenação dos pacotes e a correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de recebimento, garantindo que as mensagens sejam entregues sem erros na sequência, sem perdas e duplicações.
A camada de transporte separa as camadas de nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas de 1 a 3). A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos e determina a classe de serviço necessária como orientada à conexão, com controle de erro e serviço de confirmação ou sem conexões e nem confiabilidade.
O objetivo final da camada de transporte é proporcionar serviço eficiente, confiável e de baixo custo. O hardware e/ou software dentro da camada de transporte e que faz o serviço é denominado entidade de transporte.
A entidade de transporte comunica-se com seus usuários através de primitivas de serviço trocadas em um ou mais TSAP(Transport Service Access Point), que são definidas de acordo com o tipo de serviço prestado: orientado ou não à conexão. Estas primitivas são transportadas pelas TPDU (Transport Protocol Data Unit).
Na realidade, uma entidade de transporte poderia estar simultaneamente associada a vários TSA e NSAP (Network Service Access Point). No caso de multiplexação, associada a vários TSAP e a um NSAP e no caso de splitting, associada a um TSAP e a vários NSAP.
A ISO define o protocolo de transporte para operar em dois modos:
- Orientado a conexão.
- Não-Orientado a conexão.
Como exemplo de protocolo orientado à conexão, temos o TCP, e de protocolo não orientado à conexão, temos o UDP. É óbvio que o protocolo de transporte não orientado à conexão é menos confiável. Ele não garante - entre outras coisas - a entrega das TPDU, nem tão pouco a ordenação das mesmas. Entretanto, onde o serviço da camada de rede e das outras camadas inferiores é bastante confiável - como em redes locais - o protocolo de transporte não orientado à conexão pode ser utilizado, sem o overhead inerente a uma operação orientada à conexão.
O serviço de transporte baseado em conexões é semelhante ao serviço de rede baseado em conexões. O endereçamento e controle de fluxo também são semelhantes em ambas as camadas. Para completar, o serviço de transporte sem conexões também é muito semelhante ao serviço de rede sem conexões. Constatado os fatos acima, surge a seguinte questão: "Por que termos duas camadas e não uma apenas?". A resposta é sutil, mas procede: A camada de rede é parte da sub-rede de comunicações e é executada pela concessionária que fornece o serviço (pelo menos para as WAN). Quando a camada de rede não fornece um serviço confiável, a camada de transporte assume as responsabilidades, melhorando a qualidade do serviço.
5 - SESSÃO
A camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma comunicação, definindo como será feita a transmissão de dados, pondo marcações nos dados que serão transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.
6 - APRESENTAÇÃO
A camada de Apresentação, também chamada camada de Tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão de caracteres (código de página) quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia. Os dados recebidos da camada 7 estão descomprimidos, e a camada 6 do dispositivo receptor fica responsável por comprimir esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, já que haverá menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 4 foram "encolhidos" e enviados à camada 1.
Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de criptografia neste nível, sendo que os dados só serão decodificados na camada 6 do dispositivo receptor.
Ela trabalha transformando os dados em um formato no qual a camada de aplicação possa aceitar, minimizando todo tipo de interferência.
7 - APLICAÇÃO
A camada de aplicação corresponde às aplicações (programas) no topo da camada OSI que serão utilizados para promover uma interação entre a máquina-usuário (máquina destinatária e o usuário da aplicação). Esta camada também disponibiliza os recursos (protocolo) para que tal comunicação aconteça, por exemplo, ao solicitar a recepção de e-mail através do aplicativo de e-mail, este entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando tal solicitação (POP3 ou IMAP.
Tudo nesta camada é relacionado ao software. Alguns protocolos utilizados nesta camada são: HTTP, SMTP, FTP, SSH, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping, etc.
TCP/IP
O TCP/IP é um conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede. O seu nome vem de dois protocolos: o TCP (Transmission Control Protocol - Protocolo de Controlo de Transmissão) e o IP (Internet Protocol - Protocolo de Internet, ou ainda, Protocolo de Interconexão). O conjunto de protocolos pode ser visto como um modelo de camadas (Modelo OSI), onde cada camada é responsável por um grupo de tarefas, fornecendo um conjunto de serviços bem definidos para o protocolo da camada superior. As camadas mais altas estão logicamente mais perto do usuário (chamada camada de aplicação) e lidam com dados mais abstractos, confiando em protocolos de camadas mais baixas para tarefas de menor nível de abstracção.