Ethernet e TCP / IP

Ethernet e TCP/IP

Podemos dizer que a função de qualquer rede é simplesmente transportar

informações de um ponto a outro. Pode ser entre dois micros ligados através de um

simples cabo cross-over, ou pode ser entre dois servidores situados em dois dispositivos

diferentes. Do ponto de vista do sistema operacional e dos aplicativos, não faz muita

diferença.

No nível mais baixo, temos os cabos de rede, que são enquadrados no primeiro

nível do modelo OSI (camada física) e se destinam unicamente a transportar os impulsos

elétricos de um micro a outro. Ao utilizar uma rede wireless ou cabos de fibra óptica, os

sinais são transmitidos (respectivamente) na forma de sinais de rádio ou luz, mas a

função básica (transportar dados de um ponto a outro) continua a mesma,

independentemente da mídia utilizada.

Em seguida temos os switches ou hub-switches que utilizamos para interligar os

micros da rede local. Na verdade, o termo "hub-switch" foi inventado pelos fabricantes

para diferenciar os switchs mais baratos, que carecem de funções mais avançadas dos

switchs "de verdade", que possuem mais portas e incluem interfaces de administração

elaboradas.

Um switch é capaz de encaminhar os quadros Ethernet para o destinatário correto,

realizando uma comutação entre as duas portas envolvidas, enquanto um hub antigo

simplesmente repete os sinais em todas as portas.

Assim como as placas de rede, os switchs trabalham no nível 2 do modelo OSI

(enlace de dados), enviando quadros Ethernet e endereçando os outros dispositivos da

rede usando endereços MAC ao invés de endereços IP. Só para efeito de comparação, os

hubs trabalham no nível 1, assim como os cabos de rede. Eles são meros dispositivos de

transmissão, que não realizam processamento.

Os quadros Ethernet são encapsulamentos para os pacotes TCP/IP. O aplicativo

(um navegador, um servidor web, ou qualquer outro aplicativo transmitindo dados pela

rede) envia os dados ao sistema operacional, que divide o conjunto de dados em pacotes

TCP/IP e os envia à placa de rede. As placas de rede (que não entendem o protocolo

TCP/IP) tratam os pacotes como um fluxo de dados qualquer e adicionam mais uma

camada de endereçamento, desta vez baseada nos endereços MAC dos dispositivos da

rede, gerando o quadro Ethernet que é finalmente transmitido. Ao chegar do outro lado, o

encapsulamento é removido e o pacote TCP/IP é entregue.

O uso do encapsulamento adiciona alguns bytes a cada pacote transmitido,

reduzindo sutilmente o desempenho da rede. A figura 1 apresenta o diagrama de um

quadro Ethernet:

Figura 1 – Quadro Ethernet

A transmissão de cada quadro começa com o envio de 8 bytes contendo um

preâmbulo e uma seqüência de inicialização. Ele serve para avisar outros micros da rede

de que uma transmissão está prestes a começar. Estes 8 bytes iniciais não fazem parte

do quadro e são descartados pelas placas de rede depois de recebidos, por isso não

aparecem no relatório mostrado por analisadores de rede e protocolo.

O pacote TCP/IP está contido dentro do campo de dados, que pode incluir até 1500

bytes por quadro. Em conjunto com os dados é transmitido o cabeçalho (Header) do

quadro (14 bytes no total), que inclui o endereço MAC de destino, endereço MAC de

origem e um campo para o tipo de dados e mais 4 bytes finais, que contém códigos de

CRC (CRC32), usados (pelas placas de rede) para verificar a integridade do quadro

recebido. Caso o quadro chegue incompleto ou corrompido, a placa de rede solicita a

retransmissão.

Dentro do pacote TCP/IP temos novos cabeçalhos, que contém o endereço IP de

origem, endereço IP de destino, porta de origem, porta de destino, códigos de

verificações, número do pacote, campo para inclusão de opções e assim por diante. No

total, temos 20 bytes para os cabeçalhos do protocolo TCP e mais 20 bytes para os

cabeçalhos do protocolo IP, totalizando 40 bytes de cabeçalhos por pacote. Desta forma,

temos 1460 bytes de dados em um pacote de 1500 bytes e 536 bytes de dados em um

pacote de 576 bytes. A Figura 2 apresenta um pacote TCP/IP simplificado.

Figura 2 – Pacote TCP/IP

À primeira vista, pode parecer estranho que sejam incluídos cabeçalhos separados

para o TCP e o IP, mas a verdade é que os dois são complementares (TCP inserido na

camada de transporte e IP na camada de rede) e por isso não podem ser dissociados. É

por isso que usamos o termo "TCP/IP", como se os dois protocolos fossem uma coisa só.

Os cabeçalhos do protocolo IP incluem o endereço IP de origem e de destino,

enquanto os cabeçalhos do TCP incluem a porta de origem e de destino,

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