As Camadas da Pilha de Protocolos da Internet

Neste tutorial de Introdução ao Curso de Redes, iremos aprender as camadas de protocolo da Internet, que nos ajudará a entender todo seu funcionamento de uma maneira mais simples de ser estudada, através do conceito de camadas.

Iremos aprender sobre as camadas de aplicação, transporte, rede, enlace e a física.

Camadas de Protocolo

Só pelos nossos tutoriais básicos, de introdução ao estudo das Redes de Computadores, já é possível perceber o quão complexa e grande é a internet.

Assim, para facilitar o estudo da grande rede, dividiu-se seus conceitos e ferramentas em camadas.
No tutorial passado falamos sobre o conceito de camadas, como funciona e o motivo de usarmos essa ideia.

Vamos agora estudar, de uma maneira mais resumida e objetiva, as camadas que compõem a pilha de protocolos da Internet. Durante todo nosso Curso de Redes, iremos estudar essas camadas em mais detalhes, pois são elas que nos farão entender a grande rede.

De cima para baixo na hierarquia, as camadas da pilha de protocolo são: camada de aplicação, transporte, rede, enlace e camada física.

Camada de Aplicação da Internet

Como o nome pode sugerir, é nessa camada onde as aplicações de uma rede funcionam, rodam, bem como seus protocolos.

Como exemplos de aplicações, podemos citar os serviços de e-mail (protocolo SMTP), navegação em páginas da Web (protocolo HTTP), download de arquivos (protocolo FTP), serviço de DNS etc.

Camada de Transporta de uma Rede
Quando você está usando a camada de aplicação, esta precisa enviar e receber informação, ou seja, precisa existir uma troca de mensagens entre o cliente e o servidor.

Isso é feito através da camada de transporte.
Na internet, temos os protocolos TCP e UDP para padronizar essa troca de informações na camada de transporte.

O protocolo TCP exige uma conexão (apresentação entre cliente e servidor), possui gerenciamento de congestionamento de pacotes, quebra mensagens longas em menores, garante a entrega de mensagem ao destino etc.

Já o protocolo UDP é mais simples que o TCP, porém mais leve e econômico.

Camada de Rede da Internet

Imagine os sistemas finais, dentro de uma rede.
A camada de rede é a que vai ser responsável por levar a informação de uma máquina para outra.

Para fins de organização, esses pacotes de informação que serão trocados, são chamados de datagramas, e são bem padronizados.

Para fazer essa troca de pacotes de um sistema para outro, é necessário saber o roteamento entre uma máquina (inicial) e outra (destino). Existe diversos protocolos somente para esse ato de rotear os datagramas.

Já os campos nos datagramas, e o modo como os sistemas finais e nós usam esses datagramas, são definidos pelo protocolo IP.

Camada de Enlace da Internet

Se a camada de rede faz o roteamento dos datagramas, ela sempre vai usar a camada de enlace para transportar os pacotes entre um nó e outro da rede.
Ou seja, a camada de rede usa muito a camada de enlace.

Existem protocolos na camada de enlace que dão a garantia que os pacotes sairão de um nó e chagarão em outro nó específico, por um determinado enlace. Esses protocolos trabalham de maneira semelhante ao TCP (porém, este garante a entrega das mensagens entre um roteador e outro, e os protocolos garantam a chegada dos pacotes do emissor um determinado receptor).

Como exemplos de protocolos da camada de enlace, podemos citar o WiFi, PPP e Ethernet.

Camada Física da Internet

E, por fim, a camada mais 'baixa' (a mais alta é a de aplicações, que convivemos e usamos diretamente quando estamos na internet), temos a camada física.

Os pacotes da camada de enlace são conhecidos como quadros.
Sabemos que a camada de enlace leva esses quadros de um elemento da rede até o elemento mais próximo.

Já a camada física está mais abaixo que a camada de enlace, mais próxima do hardware.
A camada física é a responsável por movimentar os bits que estão dentro do quadro, até o próximo nó.

Os protocolos dessa transmissão de bits na camada física vai depender de algumas coisas, como o material da camada física responsável pela transmissão (fios de cobre trançados ou fibra ótica, por exemplo).

Camadas em Redes de Computadores

Você sabe o que é camadas? Por que usamos para estudar em Redes?

O que é uma camada? Para que serve? Por que usar camadas?

Camadas em Redes de Computadores

Como podem já ter percebido, redes é um assunto complexo. Longo e complexo.

É praticamente impossível um ser humano entender todos os aspectos e detalhes de uma grande rede, como a internet, pois é um sistema grande e em constante atualização.

Assim, para facilitar o estudo das Redes, dividimos ela em camadas.
Essas camadas possuem sempre três características básicas:

1. Possuem hierarquia, uma abaixo da outra
2. A camada de cima pode usar serviços oferecidos pela camada de baixo
3. Elas são independentes, com características definidas e próprias

Vamos ver um exemplo real do estudo das camadas?

Exemplo de Camadas

Vamos imaginar, por exemplo, um supermercado.
Os caixas ficam só recebendo os produtos dos clientes, passando na máquina, recebendo o dinheiro e dando troco. É a camada dos caixas.

Também existe a camada das pessoas que arrumam o supermercado.
Colocam os produtos nas prateleiras, as etiquetas, limpam, organizam etc.

Há também a equipe do estoque, que recebe os produtos das fábricas e organizam num galpão, no supermercado, tendo cuidado para nunca faltar produto algum.

Por fim, há a camada da diretoria, que controla os gastos, paga funcionários e fornecedores dos produtos.

A caixas, na camada dos caixas, não se preocupam com o estoque nem como os funcionários que arrumam o supermercado estão trabalhando. Apenas recebe o produto dos clientes, e estes pegam os produtos que foram arrumados pela equipe da organização.

Essa equipe da organização não se incomoda com o estoque, mas recebe do galpão os produtos para colocar nas prateleiras. Ou seja, há uma comunicação entre essas camadas (camada que organiza, e a camada do estoque). Mas cada um faz sua parte, de maneira independente.

Já a camada da diretoria é que vai pagar os fornecedores para que tragam os produtos pro estoque.
Também vão pagar para os funcionários.

Por que estudar Camadas em Redes ?

Veja, também, que as camadas são independentes. Se as pessoas, caixas, forem substituídos por robôs, nada muda pra camada de estoque ou de organização. Do tanto que a funcionalidade da camada de caixas seja mantida (receber o dinheiro dos clientes e registrar os produtos vendidos), tudo ok.

Se a camada de estoque sofrer um corte de funcionários, a equipe de organização não tem nada a ver com isso, para eles não importa se 100 pessoas vão estar no estoque ou só um caminhão grande que vai trazer tudo pro galpão, do tanto que tenha produtos para eles colocarem nas prateleiras, só isso importa na comunicação entre ambos. Ou seja, há uma comunicação entre a camada dos organizadores e a camada de estoque, mas cada um faz sua parte.

Já a camada da diretoria faz os pagamentos dos funcionários e paga os fornecedores.
Sem os fornecedores, não há estoque. Sem estoque não há produtos nas prateleiras e ninguém está comprando.

Assim, temos a hierarquia: Diretoria > Estoque > Organização e Amostra dos produtos > Pagamento no Caixa.

Uma camada depende dos anteriores, e cada um faz sua parte.
Vamos fazer a mesma divisão para entender a grande rede da Internet, no próximo tutorial de nosso Curso de Redes.