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Entenda as camadas de rede

Veja como os protocolos dividem uma mensagem em tarefas administráveis.

20 min Questionário com 7 perguntas
Ao final desta lição, você saberá
  • Nomear as quatro camadas do modelo da Internet e a função de cada uma.
  • Explicar como os dados são empacotados ao passar pelas camadas de rede.
  • Prever quais cabeçalhos mudam em um roteador e quais sobrevivem de ponta a ponta.

Quando você abre uma página web, sua requisição atravessa Wi-Fi, cobre e fibra, passando por equipamentos de empresas que nunca ouviram falar umas das outras. Ninguém projetou esse caminho exato, e mesmo assim tudo funciona em uma fração de segundo.

Funciona porque o problema é dividido em tarefas separadas, e cada tarefa só precisa estar de acordo com sua equivalente do outro lado.

Sua rede domésticaUm data centerA InternetRoteadorProvedorNúcleoBordaServidorQuadros em cada enlace localPacotes entre redesQuadros em cada enlace localTCP e HTTP funcionam de ponta a ponta, entre seu notebook e o servidor
Seu notebook e um servidor estão em redes locais diferentes. Roteadores levam pacotes entre redes, e quadros os levam por cada enlace local.

Quatro tarefas, quatro camadas

Cada camada responde a uma pergunta e depende da camada de baixo para todo o resto:

  • Aplicação: o que o programa quer dizer? (HTTP, DNS)
  • Transporte: qual programa da máquina deve receber isto, e com que confiabilidade? (TCP, UDP)
  • Internet: como isto chega à máquina certa passando por muitas redes? (IP)
  • Enlace: como isto atravessa a conexão que está bem à minha frente? (Ethernet, Wi-Fi)

Essas quatro cores são as mesmas em todos os diagramas e laboratórios desta trilha, então roxo sempre significa aplicação e azul sempre significa IP.

AplicaçãoO que o programa quer dizerHTTP, DNS, TLSmensagens7 Aplicação6 Apresentação5 SessãoTransporteQual programa, e com que confiabilidadeTCP, UDPsegmentos, datagramas4 TransporteInternetQual rede e host, passando por roteadoresIP, ICMPpacotes3 RedeEnlacePor uma conexão localEthernet, Wi-Fiquadros2 Enlace de dados1 Física
À esquerda: as quatro camadas sobre as quais a Internet é construída. À direita: os nomes do modelo OSI de sete camadas, que você ainda vai ouvir, como em “balanceador de carga de camada 7”.

Encapsulamento: empacotar ao descer

Ao descer a pilha, cada camada trata tudo o que recebeu como dados opacos e acrescenta na frente seu próprio cabeçalho. Esse empacotamento se chama encapsulamento. Do lado de quem recebe, cada camada lê seu cabeçalho, remove-o e passa o restante para cima.

Pense em uma carta dentro de um envelope, dentro de uma caixa de entrega. O entregador lê a etiqueta da caixa e nunca abre o envelope.

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Empacote uma requisição e envie-a pela Internet

Adicione cada cabeçalho e depois leve o pacote pelos enlaces. Antes de o pacote chegar ao primeiro roteador, você precisará prever o que muda. Observe os campos destacados em cada salto: quais endereços mudam e quais sobrevivem à viagem inteira?

Dados da aplicação
GET /lessons HTTP/1.1
Dados da aplicação
21 bytes
Cabeçalhos adicionados
0 byte
Onde está agora
No seu notebook

Veja um pacote de verdade

É isto que uma ferramenta de captura imprime para o pacote que você acabou de empacotar. Leia da esquerda para a direita: os endereços MAC vêm do cabeçalho Ethernet, os endereços IP vêm do cabeçalho IP, e os números de porta e as flags vêm do cabeçalho TCP.

terminal
$ sudo tcpdump -e -n -c 1 port 443
aa:aa:aa:00:00:10 > bb:bb:bb:00:00:01, ethertype IPv4, length 54:
  192.168.1.10.51514 > 203.0.113.8.443: Flags [S], seq 1000, win 64240, length 0

Por baixo, esse pacote é só uma sequência de 54 bytes. Cada cabeçalho fica em uma posição fixa, então todo dispositivo sabe exatamente onde olhar.

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Encontre os cabeçalhos nos bytes brutos

Este é o mesmo pacote em um dump hexadecimal, com um byte por caixa. Encontre cada campo clicando em qualquer um de seus bytes. O cabeçalho Ethernet ocupa os bytes 0 a 13, o cabeçalho IP os bytes 14 a 33 e o cabeçalho TCP os bytes 34 a 53.

Repare na ordem: o cabeçalho mais externo vem primeiro, exatamente como as caixas que você acabou de aninhar.

Campo 1 de 10Primeira tentativa 0/0
EnlaceEncontre: MAC de destino

Um switch precisa decidir rápido, então o destino vem antes de tudo. Olhe bem no início do quadro.

0
16
32
48

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A qual camada isto pertence?

Classifique cada item na camada que o utiliza. Na dúvida, pergunte que questão o item responde: qual programa, qual máquina ou qual enlace?

0 de 7 classificadosPontuação 0/0
  • “O caminho /lessons em uma URL”

  • “Porta 443”

  • “O endereço 203.0.113.8”

  • “O endereço aa:bb:cc:dd:ee:ff”

  • “Retransmitir um segmento perdido”

  • “Escolher um canal de Wi-Fi”

  • “Decidir o próximo roteador”

Principais conclusões

  • Cada camada responde a uma pergunta e esconde seus detalhes das demais.

  • Descer a pilha acrescenta cabeçalhos, e subir os remove.

  • Endereços IP descrevem a viagem inteira, enquanto endereços MAC descrevem um enlace.

Quiz da aula

7 perguntas · aprovação com 5 acertos · até 50 XP

Ao passar, você conclui a aula e mantém sua sequência. As perguntas erradas voltarão em sessões de revisão.

Dúvidas sobre esta lição

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