Redes de Computadores · 1.º ano (indicativo)

Como identificar a camada de um protocolo?

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Resposta curta

Pergunte o que o protocolo faz e que endereço usa: entrega de dados a uma aplicação do utilizador é camada de aplicação; portas indicam transporte; endereços IP indicam rede; endereços MAC e quadros indicam ligação de dados; sinais e cabos indicam camada física. Confirme depois na tabela de protocolos conhecidos.

Quando se aplica

Saber em que camada está cada protocolo é a base para perceber como funciona uma rede, para diagnosticar problemas («a ligação Wi-Fi funciona, mas o site não abre») e para responder a perguntas de exame sobre os modelos OSI (sete camadas) e TCP/IP (quatro ou cinco camadas, conforme o manual).

Pré-requisitos

  • Saber o que é um protocolo (conjunto de regras de comunicação).
  • Conhecer os nomes das camadas e a sua ordem.

As camadas lado a lado

OSITCP/IPUnidade de dadosEndereço típico
7 AplicaçãoAplicaçãomensagemnome (www.exemplo.com)
6 ApresentaçãoAplicaçãomensagem
5 SessãoAplicaçãomensagem
4 TransporteTransportesegmento (TCP) ou datagrama (UDP)porta
3 RedeInternetpacoteendereço IP
2 Ligação de dadosAcesso à redequadroendereço MAC
1 FísicaAcesso à redebitssinal elétrico, ótico ou rádio

Alguns manuais dividem o «Acesso à rede» em Ligação e Física, obtendo o modelo TCP/IP de cinco camadas. Confirme o que o seu manual adota.

Protocolos que deve conhecer

ProtocoloCamada (TCP/IP)Para que serve
HTTP, HTTPSAplicaçãopáginas web
DNSAplicaçãotraduzir nomes em endereços IP
SMTP, IMAP, POP3Aplicaçãoenviar e receber correio eletrónico
FTPAplicaçãotransferir ficheiros
DHCPAplicaçãoatribuir endereços IP automaticamente
TCPTransporteentrega fiável e ordenada
UDPTransporteentrega rápida, sem garantias
IP, ICMPInternet (rede)endereçamento e encaminhamento; mensagens de controlo, como o ping
Ethernet, Wi-Fi (IEEE 802.11)Acesso à rede (ligação e física)transmissão entre dispositivos ligados diretamente

Método passo a passo

  1. Descubra a função do protocolo: serve uma aplicação do utilizador, entrega entre processos, encaminha entre redes ou transmite entre vizinhos?
  2. Procure a pista do endereço: nome de serviço ou URL (aplicação); número de porta (transporte); endereço IP (rede); endereço MAC (ligação); sinais e meios (física).
  3. Veja o nome da unidade de dados: mensagem, segmento, pacote, quadro, bits.
  4. Identifique que equipamento atua nessa camada: router (rede), switch (ligação), hub e cabo (física).
  5. Compare com a tabela de protocolos conhecidos e confirme.
  6. Responda nos dois modelos se for pedido (a camada OSI e a camada TCP/IP correspondente).

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — HTTP

Enunciado: Em que camada está o protocolo HTTP?

Resolução:

  1. Função: o navegador pede páginas a um servidor web. Serve diretamente uma aplicação do utilizador.
  2. Não usa endereços IP nem MAC para se definir; usa URL e mensagens de pedido e resposta.
  3. Funciona sobre o TCP (porta 80 para HTTP, 443 para HTTPS), isto é, está acima do transporte.

Resposta: camada de aplicação (7 no OSI; aplicação no TCP/IP). Verificação: a mesma classificação vale para HTTPS, DNS, SMTP e FTP.

Exemplo 2 — ICMP e o comando ping

Enunciado: O comando ping usa o protocolo ICMP. Em que camada está?

Resolução:

  1. O ping não precisa de portas nem de aplicação do utilizador: envia mensagens de controlo entre equipamentos identificados pelo endereço IP.
  2. Quem usa endereços IP e encaminha entre redes é a camada de rede.
  3. O ICMP viaja dentro de pacotes IP e serve para reportar erros e testar a acessibilidade.

Resposta: camada de rede (3 no OSI; Internet no TCP/IP). Verificação: o router, equipamento de camada 3, é quem processa estes pacotes.

Exemplo 3 — Ethernet e o switch

Enunciado: A tecnologia Ethernet e o equipamento switch trabalham em que camada? Que endereço usam?

Resolução:

  1. O switch encaminha quadros entre dispositivos da mesma rede local.
  2. Decide com base no endereço MAC de destino, que identifica a placa de rede.
  3. Endereços MAC e quadros pertencem à camada de ligação de dados.

Resposta: camada de ligação de dados (2 no OSI; acesso à rede no TCP/IP). Verificação: o cabo e os sinais elétricos que transportam os bits pertencem à camada física (1).

Exemplo 4 — Nível de exame: seguir um pedido a uma página

Enunciado: Escreve www.exemplo.com no navegador, num computador ligado por Wi-Fi. Indique, por ordem, os protocolos envolvidos e a sua camada.

Resolução:

  1. O navegador precisa do IP: usa o DNS (aplicação), que normalmente funciona sobre UDP (transporte, porta 53).
  2. Cada mensagem é colocada num pacote IP (rede), com os endereços IP de origem e destino.
  3. O pacote segue em quadros Wi-Fi (ligação e física) até ao router.
  4. Com o IP do servidor, o navegador abre uma ligação TCP (transporte) à porta 443 (HTTPS) e faz o pedido HTTP sobre ela (aplicação).
  5. Os dados descem as camadas no emissor, atravessam a rede e sobem as camadas no recetor.

Resposta: DNS (aplicação) → UDP (transporte) → IP (rede) → Wi-Fi (ligação/física); depois TCP (transporte) → HTTP (aplicação). Verificação: cada protocolo apareceu na camada que corresponde ao seu endereço ou função.

Erros frequentes

  • Misturar o número das camadas de OSI e TCP/IP: a «camada 4» do OSI é o transporte, mas no TCP/IP a numeração e o total de camadas diferem.
  • Dizer que o DNS é de rede por causa dos endereços. O DNS é um serviço usado por aplicações, logo está na camada de aplicação.
  • Pôr o TCP e o UDP na camada de rede. Os dois pertencem ao transporte; o que está na rede é o IP.
  • Ignorar as portas: a pista «porta 80, 443, 53» aponta para aplicação e transporte, não para ligação.
  • Esquecer os equipamentos: hub e cabos (física), switch (ligação), router (rede).
  • Dar o nome errado à unidade de dados: segmento é do transporte, pacote da rede, quadro da ligação.
  • Tratar o ARP como pertencente claramente a uma camada. Os manuais variam entre ligação e rede; indique o que o seu manual diz.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Indique a camada TCP/IP de cada protocolo: SMTP, UDP, IP, Ethernet.

Ver solução

SMTP: aplicação. UDP: transporte. IP: internet (rede). Ethernet: acesso à rede (ligação e física).

2Exercício 2

Que camada do modelo OSI usa endereços MAC e que equipamento é típico dela?

Ver solução

A camada 2, ligação de dados. O equipamento típico é o switch, que encaminha quadros pelo endereço MAC de destino.

3Exercício 3

O protocolo DHCP atribui automaticamente endereços IP aos computadores de uma rede. Em que camada TCP/IP está? Porquê?

Ver dica

Pense em quem usa o serviço, e não no endereço que ele distribui.

Ver solução

Aplicação. É um serviço que os dispositivos pedem para se configurarem, e as suas mensagens viajam sobre o UDP (portas 67 e 68). Distribuir endereços IP não o põe na camada de rede.

4Exercício 4

Complete: a unidade de dados é o ______ no transporte (TCP), o ______ na rede e o ______ na ligação de dados.

Ver solução

Segmento, pacote e quadro, respetivamente.

5Exercício 5

Um estudante liga-se ao Wi-Fi do laboratório (o ícone aparece ligado), mas nenhum site abre. Em que camadas há mais probabilidade de o problema estar e em que camadas já funciona?

Ver dica

Ligar ao Wi-Fi dá acesso à rede local; abrir sites exige IP, nomes e transporte.

Ver solução

A ligação ao ponto de acesso funciona, portanto as camadas física e de ligação estão operacionais. O problema pode estar na rede (sem endereço IP válido ou sem rota para a internet, falha de DHCP ou de gateway) ou na aplicação (falha do DNS, que impede traduzir nomes). Um teste útil é fazer ping a um endereço IP: se responde, mas o nome não, o DNS é o suspeito.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre o modelo OSI e o TCP/IP?

O OSI é um modelo de referência com sete camadas; o TCP/IP descreve a pilha usada de facto na internet e tem menos camadas (quatro ou cinco). As camadas de aplicação, apresentação e sessão do OSI correspondem à aplicação do TCP/IP.

Em que camada fica o HTTPS?

O HTTPS é o HTTP protegido por TLS. Por isso, a aplicação (HTTP) usa uma camada de segurança que corre sobre o TCP. Nos modelos de ensino, classifica-se como aplicação; alguns manuais colocam o TLS entre a sessão e a apresentação do OSI.

Porque é que a camada física não tem protocolos como as outras?

Tem normas para meios e sinais (cabos, fibra, rádio), e as tecnologias como a Ethernet e o Wi-Fi definem a camada física e a de ligação em conjunto. Por isso aparecem agrupadas em «acesso à rede».

Há algum truque para decorar as camadas?

Decore a ordem de baixo para cima (física, ligação, rede, transporte, sessão, apresentação, aplicação) e associe cada camada ao seu endereço: bits, MAC, IP, porta, nome de serviço.

Resumo

  • Identifique a camada pela função e pelo tipo de endereço: porta (transporte), IP (rede), MAC (ligação).
  • Aplicação: HTTP, HTTPS, DNS, SMTP, IMAP, POP3, FTP, DHCP.
  • Transporte: TCP (fiável) e UDP (rápido). Rede: IP e ICMP. Ligação e física: Ethernet e Wi-Fi.
  • Unidades: mensagem, segmento, pacote, quadro, bits.
  • Equipamentos: router (rede), switch (ligação), hub e cabos (física).

Onde aprofundar

  • O programa e o manual da sua cadeira de Redes de Computadores.
  • Tanenbaum e Wetherall, Computer Networks, capítulos sobre os modelos de referência (confirme a edição).
  • Kurose e Ross, Redes de Computadores e a Internet; os documentos RFC do IETF descrevem cada protocolo.

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