ARQUITETURA TCP

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ARQUITETURA TCP/IP
Andrei Luiz Demétrio e Silva
Tecnólogo em Redes de Computadores
Esp. Engenharia de Redes de Telecomunicações
História da Redes
 1960-1972: 
 Rede telefônica, era a rede de comunicação que 
dominava o mundo;
 Comutação de pacotes;
 ARPANET;
 IMPs – Interface Message Processor;
 Universidade da Califórnia Los Angeles;
 Logo após: Staford Research Institute, Universidade da 
Califórnia (Santa Barbara) e Universidade de Utah.
 1972: ARPAnet possuía 15 nós.
História da Redes
L. Kleinrock e um IMP (UCLA)
História da Redes
 1972: 
 Conferencia Internacional sobre Comunicação por Computadores;
 Primeiro protocolo fim a fim (Network-Control Protocol – NCP);
 RFC 001;
 Ray Tomlinson: Escreve o primeiro programa de e-mail;
História da Redes
1972 - 1980: 
 ARPAnet – Rede Isolada;
 Para se comunicar com uma máquina era preciso estar ligado a um 
outro IMP dessa rede;
 ALOHAnet – micro-ondas ligando universidades do Havaí – 1970 –
satélite -1978 e rádio – 1978;
 Telenet – Rede comercial, BBN fundamentada pela ARPAnet;
 Cyclades, Rede Francesa;
 Tymmet e GE Infromation Services – final de 60 e inicio de 70;
 Rede SNA, IBM (1969 – 1974);
História da Redes
História da Redes
1972 - 1980: 
 Primeiras versões do protocolo TCP;
 Metcalfe e Boggs criam o Ethernet;
História da Redes
1980 – 1990
 Final da década de 1970, aproximadamente 200 máquinas 
conectadas;
 Final da década de 1980 alcançaria 100 mil máquinas conectadas;
 1981 – O TCP/IP foi adotado como protocolo oficial;
História da Redes
1990:
 ARPAnet deixa de existir;
 Surgimento da World Wide Web;
 Serviços surgiram: Email, a Web;
 Mensagem Instantânea;
 Compartilhamento peer-to-peer;
História da Redes
 Antes da internet se tornar tão popular os 
protocolos de comunicação mais importantes 
eram o TCP/IP, NETBEUI, IPX/SPX, Xerox Network 
System (XNS) e o Apple Talk.
Modelo OSI
 Quando as redes de computadores, as soluções era, na 
maioria das vezes, proprietárias;
 Para Facilitar a interconexão, a ISO(International
Organization for Standartization) desenvolveu um modelo 
referência teórico chamado OSI (OpenSystem
Interconnection);
 O Modelo possui 7 camadas;
 Em teoria cada camada seria responsável por um 
protocolo especifico;
 Na prática a maioria dos protocolos existentes não seguem 
este modelo; 
Modelo OSI
Modelo OSI
 Na transmissão de um dado, cada camada pega 
informações passadas pela camada superior, acrescenta 
informações;
 Encapsulamento;
Modelo OSI
Modelo OSI
 As camadas podem ser dividas em três grupos:
 Aplicação
 Transporte 
 Rede
 Rede: Transmissão e recebimento de dados na rede;
 Transporte: Pega os dados recebidos pela rede e repassa a 
camada de aplicação;
 Aplicação: Colocam os dados em um padrão compreensível 
ao programa;
Modelo OSI
Modelo OSI: Camada de Aplicação
Modelo OSI: Camada de Aplicação
 Interface entre a pilha de protocolos e a 
aplicação que pediu ou receberá a informação;
 Exemplo: E-mail;
Modelo OSI: Camada de Apresentação
Modelo OSI: Camada de Apresentação
 Também chamada de tradução;
 Converte o dado recebido pela camada de aplicação;
 Também pode ser usado compressão e criptográfica nesta 
camada;
Modelo OSI: Camada de Sessão
Modelo OSI: Camada de Sessão
 Permite que aplicações estabeleçam uma sessão de 
comunicação;
 Aplicações definem como será feita a transmissão;
 Se por ventura a rede falhar, os computadores reiniciam a 
partir da ultima marcação;
Modelo OSI: Camada de Transporte
Modelo OSI: Camada de Transporte
 Nesta camada pacotes de dados são chamados de 
segmento de dados;
 Informação sobre o protocolo;
 Controle de fluxo;
 Verificação de Erros;
 Verificação perda de pacotes (se houver);
 Verificação de pacotes duplicados;
 Qualidade do Serviço esperada;
Modelo OSI: Camada de Rede
Modelo OSI: Camada de Rede
 Responsável pelo endereçamento lógico;
 Tradução de endereços (Lógico x Físico);
 Pacotes de dados podem ter prioridades distintas;
 Pacotes precisam usar dois tipos de endereço (lógico e 
Físico);
 Endereçamento lógico independe da arquitetura utilizada;
Modelo OSI: Camada de Rede
 Para trafegar em cada segmento, os pacotes precisam 
conhecer o endereço físico de origem e de destino;
 Este endereço é gerado pela camada 2 (Enlace);
 Em todo o percurso o endereço lógico de destino 
permanece inalterado;
Modelo OSI: Camada de Enlace de Dados
Modelo OSI: Camada de Enlace de Dados
 Endereço Físico: Endereço da placa de origem e Endereço 
da placa de destino;
 Dados de controle;
 Dados de correção de erro (checksum ou CRC);
 Pode haver fragmentação dos pacotes;
 Verifica se o meio está disponível;
Modelo OSI: Camada Física
Modelo OSI: Camada Física
 Codificação e Modulação;
 Transmissão por: sinais elétricos, luminosos ou de 
radiofrequência;
Arquitetura TCP/IP
 Atualmente a mais utilizada;
 Popularização da Internet;
 “Roteável”;
 Arquitetura Aberta;
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Aplicação
 Aplicações são a razão de ser de uma rede de 
computadores;
 Correio eletrônico, acesso remoto;
 Navegação, P2P, IPTV, etc.
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Arquitetura de rede X arquitetura de software;
 Arquitetura Cliente-Servidor;
 Servidor: IP fixo;
 Web, FTP, Telnet e E-mail;
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Aplicação
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Aplicação
 Arquitetura P2P:
 Confiança mínima (Ou nenhuma) nos servidores;
 Comunicação direta entre pares de hospedeiros conectados 
alternadamente;
 Pares são controlados por usuários de mesas e laptops;
 Pares se comunicam sem passar por nenhum servidor dedicado;
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Aplicação
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Aplicação
 Socket: Interface entre o processo da aplicação e o protocolo 
de camada de transporte;
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Aplicação
Serviços de transporte disponíveis para 
aplicações:
Transferência confiável de dados;
Vazão;
Temporização;
Segurança;
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Até a década de 90, a Internet era conhecida 
apenas no âmbito acadêmico;
 Inicio da década de 90: Surgimento da World 
Wide Web;
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Aplicação
Durante os anos 70, Arpanet era uma 
pequena comunidade de algumas centenas 
de hosts;
 HOSTS.TXT;
 Este arquivo continha nome para endereçar cada host 
conectado a ARPANET
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
Durante os anos 70, Arpanet era uma 
pequena comunidade de algumas centenas 
de hosts;
 HOSTS.TXT;
 Este arquivo continha nome para endereçar cada host 
conectado a ARPANET
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 DNS (Domain Name System);
 Endereços IP não são tão fáceis de serem 
recordados;
Quando acessamos uma página o browser se 
comunica com um servidor DNS;
O DNS está especificado no RFC 1034 e no RFC 
1035;
 Porta 53;
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Aplicação
Apelidos (aliasing) de hospedeiro.
Apelidos de servidor de correio.
Distribuição de carga;
Datragramas IP;
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Aplicação
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Aplicação
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Aplicação
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
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Aplicação
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 HTTP - Protocolo de Transferência de Hipertexto 
(HyperText Transfer Protocol);
 RFC 1945 e 2616;
 Programas Cliente e Servidor;
 Uma página WEB (documento) é constituída de objetos;
 Um objeto é apenas um arquivo;
 Ex.: http://flags.fmcdn.net/data/flags/w580/br.png
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 O HTTP define como os clientes requisitam páginas aos 
servidores e como eles as transferem aos clientes;Arquitetura TCP/IP: Camada de 
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 Conexões persistentes e não persistentes;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Formato da mensagem HTTP;
 Mensagem de requisição HTTP:
GET /somedir/page.html HTTP/1.1
Host: www.someschool.edu
Connection: close
User-agent: Mozilla/5.0
Accept-language: fr
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Aplicação
 Formato da mensagem HTTP;
 Mensagem de resposta HTTP:
HTTP/1.1 200 OK
Connection: close
Date: Tue, 09 Aug 2011 15:44:04 GMT
Server: Apache/2.2.3 (CentOS)
Last-Modified: Tue, 09 Aug 2011 15:11:03 GMT
Content-Length: 6821
Content-Type: text/html
(dados dados dados dados dados ...)
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 Formato geral de uma mensagem de requisição HTTP:
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Formato geral de uma mensagem de resposta HTTP:
 200 OK: requisição bem-sucedida e a informação é entregue com a 
resposta.
 301 Moved Permanently: objeto requisitado foi removido em 
definitivo; novo URL é especificado no cabeçalho Location: da 
mensagem de resposta. O software do cliente recuperará 
automaticamente onovo URL.
 • 400 Bad Request: código genérico de erro que indica que a 
requisição não pôde ser entendida pelo servidor.
 • 404 Not Found: o documento requisitado não existe no servidor.
 • 505 HTTP Version Not Supported: a versão do protocolo HTTP 
requisitada não é suportada pelo servidor.
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Aplicação
 Formato geral de uma mensagem de resposta HTTP:
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Interação usuário-servidor: cookies;
 É sempre bom que um site identifique usuários;
 Cookies, definidos no [RFC 6265], permitem que sites 
monitorem seus usuários;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Interação usuário-servidor: cookies;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Interação usuário-servidor: cookies;
 tecnologia dos cookies tem quatro componentes:
 (1) uma linha de cabeçalho de cookie na mensagem de 
resposta HTTP; 
 (2) uma linha de cabeçalho de cookie na mensagem de 
requisição HTTP;
 (3) um arquivo de cookie mantido no sistema final do 
usuário e gerenciado pelo navegador do usuário; 
 (4) um banco de dados de apoio no site.
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 Caches Web:
 Também denominado servidor proxy;
 entidade da rede que atende requisições
 HTTP em nome de um servidor Web de origem
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 Caches Web:
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Caches Web:
 Cache é, ao mesmo tempo, um servidor e um cliente;
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Aplicação
 GET condicional:
 Fazer cache introduz um novo problema: a cópia de um
objeto existente no cache pode estar desatualizada;
 (1) usar o método GET;
 (2) possuir uma linha de cabeçalho
 If-Modified-Since:.
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Aplicação
 GET condicional:
 GET /fruit/kiwi.gif HTTP/1.1
 Host: www.exotiquecuisine.com
 If-modified-since: Wed, 7 Sep 2011 09:23:24
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 GET condicional:
 HTTP/1.1 304 Not Modified
 Date: Sat, 15 Oct 2011 15:39:29
 Server: Apache/1.3.0 (Unix)
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 HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol Secure):
 Porta 443;
 Utiliza o protocolo SSL(Secure Socket Layer) ou TLS
(Transport Layer Security);
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Aplicação
 HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol Secure):
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 Atividade:
 Realizar uma pesquisa a respeito da versão 2.0 do
protocolo HTTP;
 Quais as principais diferenças em relação a versão 1.1?
 Manuscrito;
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 FTP (File Transfer Protocol):
 FTP usa duas conexões TCP paralelas para transferir um
arquivo: uma conexão de controle e uma conexão de
dados;
 A primeira é usada para enviar informações de controle
entre os dois hospedeiros;
 RFC 959
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 FTP (File Transfer Protocol):
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 FTP (File Transfer Protocol):
 Os comandos, do cliente para o servidor, e as respostas,
do servidor para o cliente, são enviados por meio da
conexão de controle no formato ASCII de 7 bits;
 Para separar comandos sucessivos, um “carriage return” e
um “line feed” encerram cada um
 Um comando é constituído de quatro caracteres ASCII
maiúsculos, alguns com argumentos opcionais.
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 USER username: usado para enviar identificação do
usuário ao servidor.
 PASS password: usado para enviar a senha do usuário ao
servidor.
 LIST: usado para pedir ao servidor que envie uma lista com
todos os arquivos existentes no atual diretório remoto. A
lista de arquivos é enviada por meio de uma conexão de
dados (nova e não persistente), e não pela conexão TCP
de controle.
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 RETR filename: usado para extrair (isto é, obter) um
arquivo do diretório atual do hospedeiro remoto. Ativa o
hospedeiro remoto para que abra uma conexão de dados e
envia o arquivo requisitado por essa conexão.
 STOR filename: usado para armazenar (isto é, inserir) um
arquivo no diretório atual do hospedeiro remoto.
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Aplicação
 Há, em particular, uma correspondência direta entre o
comando que o usuário gera e o comando FTP enviado
pela conexão de controle;
 Cada comando é seguido de uma resposta, que é enviada
do servidor ao cliente. As respostas são números de três
dígitos com uma mensagem opcional após o número:
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 331 Nome de usuário OK, senha requisitada
 125 Conexão de dados já aberta; iniciando transferência
 425 Não é possível abrir a conexão de dados
 452 Erro ao escrever o arquivo
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Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Listando arquivos
 ls - Listagem simples de arquivos;
 dir - Listagem com informações mais completas sobre os 
arquivos, como tamanho do arquivo em bytes, data de 
alteração e nome do arquivo;
 ls -la - Semelhante ao dir, mas lista também arquivos 
ocultos (como .htaccess);
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Acessando diretórios
 Para acessar um determinado diretório, execute cd
Nome_do_diretório
 Para voltar um nível de diretório, execute cd ..
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Aplicação
 Upload e Download de arquivos
 Para realizar o upload de um determinado arquivo, 
execute o seguinte comando:
 put "Caminho Completo do Arquivo" (entre aspas duplas)
 Para realizar o Download de um determinado arquivo, 
após já ter acessado o diretório onde o mesmo se 
encontra alocado, execute o seguinte comando:
 get "Nome do Arquivo"
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 Encerrando a conexão FTP
 Execute o comando bye
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 Correio eletrônico na Internet:
 Existe desde o início da Internet;
 Meio de comunicação assíncrono;
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Arquitetura TCP/IP: Camada de 
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 O SMTP é o principal protocolo de camada de aplicação do 
correio eletrônico da Internet;
 Usa o serviço confiável de transferência de dados do TCP;
 RFC 5321;
 Esse protocolo transfere mensagens de servidores de 
correio remetentes para servidores de correio 
destinatários;
 Porta 25;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Muito mais antigo que o HTTP.
 Utiliza ASCII de 7 bits;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 1. Alice chama seu agente de usuário para e-mail, fornece 
o endereço de Bob (por exemplo, bob@someschool.edu), 
compõeuma mensagem e instrui o agente de usuário a 
enviá-la.
 2. O agente de usuário de Alice envia a mensagem para 
seu servidor de correio, onde ela é colocada em uma fila 
de mensagens.
 3. O lado cliente do SMTP, que funciona no servidor de 
correio de Alice, vê a mensagem na fila e abre uma 
conexão TCP para um servidor SMTP, que funciona no 
servidor de correio de Bob.
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 4. Após alguns procedimentos iniciais de apresentação 
(handshaking), o cliente SMTP envia a mensagem de Alice 
pela conexão TCP.
 5. No servidor de correio de Bob, o lado servidor do SMTP 
recebe a mensagem e a coloca na caixa postal dele.
 6. Bob chama seu agente de usuário para ler a mensagem 
quando for mais conveniente para ele.
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 S: 220 hamburger.edu
 C: HELO crepes.fr
 S: 250 Hello crepes.fr, pleased to meet you
 C: MAIL FROM: <alice@crepes.fr>
 S: 250 alice@crepes.fr ... Sender ok
 C: RCPT TO: <bob@hamburger.edu>
 S: 250 bob@hamburger.edu ... Recipient ok
 C: DATA
 S: 354 Enter mail, end with “.” on a line by itself
 C: Do you like ketchup?
 C: How about pickles?
 C: .
 S: 250 Message accepted for delivery
 C: QUIT
 S: 221 hamburger.edu closing connection
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 POP3;
 Protocolo de acesso de correio de extrema simplicidade;
 RFC 1939;
 Curto e bem fácil de ler (funcionalidade limitada);
 Porta 110;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 O POP3 começa quando o agente de usuário (o cliente) 
abre uma conexão TCP com o servidor de correio (o 
servidor) na porta 110;
 O protocolo passa por três fases: autorização, transação e 
atualização;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Em uma transação POP3, o agente de usuário emite 
comandos e o servidor, uma resposta para cada um deles;
 Há duas respostas possíveis: +OK (às vezes seguida de 
dados do servidor para o cliente), usada pelo servidor 
para indicar que correu tudo bem com o comando anterior 
e –ERR, que o servidor usa para informar que houve algo 
errado com o comando anterior;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 A fase de autorização tem dois comandos principais: user
<username> e pass <password>;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 telnet pop3.bol.com.br110
 +OK POP3 server ready
 user andreidemetrio
 +OK
 pass aula0202
 +OK user successfully logged on
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 Se você escrever um comando errado, o POP3 responderá 
com uma mensagem –ERR;
 Um agente de usuário que utiliza POP3 com frequência 
pode ser configurado (pelo usuário) para “ler-e-apagar” 
ou para “ler-e-guardar”;
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
Arquitetura TCP/IP: Camada de 
Aplicação
 IMAP:
 RFC 3501;
 Porta 143;
 Organização por pastas;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Posicionada entre a de aplicação e a de rede;
 Desempenha o papel fundamental de fornecer serviços de 
comunicação diretamente aos processos de aplicação que 
rodam em hospedeiros diferentes;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Um protocolo da camada de transporte fornece 
comunicação lógica entre processos de aplicação que 
rodam em hospedeiros diferentes;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 No lado remetente, a camada de transporte converte as 
mensagens que recebe de um processo de aplicação 
remetente em pacotes de camada de transporte, 
denominados segmentos de camada de transporte na 
terminologia da Internet;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Mais de um protocolo de camada de transporte poderão 
estar disponíveis às aplicações de rede;
 Internet possui dois protocolos — TCP e UDP;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 A camada de transporte se situa logo acima da de rede na 
pilha de protocolos;
 Fornece comunicação lógica entre processos;
 De maneira mais geral, a rede TCP/IP — disponibiliza dois 
protocolos de transporte distintos para a camada de 
aplicação.
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Um deles é o UDP (User Datagram Protocol — Protocolo de 
Datagrama de Usuário), que oferece à aplicação 
solicitante um serviço não confiável, não orientado para 
conexão;
 TCP (Transmission Control Protocol — Protocolo de 
Controle de Transmissão), que oferece à aplicação 
solicitante um serviço confiável, orientado para conexão
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Multiplexação e Demultiplexação:
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Multiplexação e Demultiplexação:
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Transporte não orientado para conexão: UDP;
 RFC 768;
 Faz apenas quase tão pouco quanto um protocolo de 
transporte pode Fazer;
 Multiplexação/demultiplexação;
 Verificação de erros simples;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Melhor controle no nível da aplicação sobre quais dados 
são enviados e quando;
 Não há estabelecimento de conexão;
 Não há estados de conexão;
 Pequeno excesso de cabeçalho de pacote;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Segmento UDP
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Soma de verificação UDP:
 Serve para detectar erros;
 Em outras palavras, é usada para determinar se bits 
dentro do segmento UDP foram alterados;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Princípios da transferência confiável de dados:
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 O paralelismo gera as seguintes consequências para 
protocolos de transferência confiável de dados:
 A faixa de números de sequência tem de ser ampliada;
 Os lados remetente e destinatário dos protocolos podem 
ter de reservar buffers para mais de um pacote;
 A faixa de números de sequência necessária e as 
necessidades de buffer dependerão da maneira como um 
protocolo de transferência de dados responde a pacotes 
perdidos, corrompidos e demasiadamente atrasados;
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Duas abordagens básicas em relação à recuperação de 
erros com paralelismo podem ser identificadas:
 Go-Back-N e repetição seletiva.
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 Protocolo Go-Back-N (GBN):
 Remetente é autorizado a transmitir múltiplos pacotes (se 
disponíveis) sem esperar por um reconhecimento;
 fica limitado a ter não mais do que algum número máximo 
permitido, N, de pacotes não reconhecidos na 
“tubulação”;
 protocolo de janela deslizante (sliding-window protocol);
Arquitetura TCP/IP: Transporte
Arquitetura TCP/IP: Transporte
 http://www.ccs-labs.org/teaching/rn/animations/gbn_sr/