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🚀 Modelo de Referência TCP/IP

A Arquitetura da Internet

Aula 04
A base tecnológica da Internet moderna
Como dados navegam pela rede global

👨‍🏫 Autor da Apresentação

César Azevedo
📧 cesar.augusto@ifrn.edu.br

📋 Tópicos da Aula

🚀 História & Fundamentos

ARPANET e Guerra Fria
Origem do modelo TCP/IP
Diferenças do modelo OSI
Filosofia de projeto

🏗️ As 4 Camadas

Aplicação (HTTP, DNS, FTP)
Transporte (TCP, UDP)
Internet (IP, ARP, ICMP)
Rede (Física + Enlace)

⚙️ Protocolos em Ação

TCP: Confiabilidade garantida
UDP: Velocidade sem garantias
IP: Roteamento de pacotes
Controles de fluxo e erro

🔧 Ferramentas Práticas

Comando PING em ação
Teste de conectividade
Medição de latência
Interpretação de resultados

🎯 Objetivo Final

Compreender como o TCP/IP estrutura toda a Internet
e como usar suas ferramentas no dia a dia

🧠 + Quiz Interativo

Teste seus conhecimentos com 4 questões práticas!

🏛️ História: Da Guerra Fria à Internet

⚔️ Contexto da Guerra Fria

EUA vs União Soviética
Comunicações militares vulneráveis
Necessidade de rede resistente a ataques
Departamento de Defesa Americano

🌐 O Problema Original

Comunicação entre bases militares
Rede que funcionasse mesmo com partes destruídas
Pacotes independentes de rotas específicas
Informação chegando sempre ao destino

🎯 Solução: ARPANET

Primeira rede de computadores distribuída
Pacotes roteados independentemente
Resistente a falhas parciais
Base para a Internet atual
ARPANET → Internet → Modelo TCP/IP
A solução militar que virou a base da conectividade global

🧠 Filosofia do Modelo TCP/IP

Desenvolvido por governo + comunidade acadêmica
Protocolos criados primeiro, modelo depois
Baseado em protocolos reais e funcionais
Pragmático e implementável

✅ Características Únicas

4 camadas (mais simples)
Protocolos existentes
Implementação real
Foco na funcionalidade

🎯 Vantagens Práticas

Menos complexo que OSI
Protocolos testados
Amplamente adotado
Base da Internet

💡 Diferença Fundamental

OSI: Modelo teórico → Protocolos
TCP/IP: Protocolos funcionais → Modelo

🌍 Resultado

TCP/IP virou padrão global
OSI ficou mais como referência acadêmica

🏗️ As 4 Camadas do TCP/IP

4. Aplicação
3. Transporte
2. Internet
1. Rede

📝 Resumo das Funções:

Aplicação: Interface com usuário (HTTP, DNS, FTP)
Transporte: Confiabilidade fim-a-fim (TCP, UDP)
Internet: Roteamento entre redes (IP, ICMP)
Rede: Transmissão física (Ethernet, WiFi)

🔄 Encapsulamento

Cada camada adiciona seus próprios cabeçalhos
Dados "embrulhados" como bonecas russas

📱 Camada de Aplicação

Interface direta com o usuário
Combina 3 camadas OSI (Aplicação + Apresentação + Sessão)
Protocolos de alto nível
Funcionalidades completas

🌐 Protocolos Web

HTTP
HTTPS
FTP
SFTP

📧 Protocolos de E-mail

SMTP
POP3
IMAP

🔍 Protocolos de Rede

DNS
DHCP
SNMP

🎮 Protocolos Diversos

SSH
Telnet
NTP

💡 Exemplos Práticos

Navegador: HTTP/HTTPS para páginas web
E-mail: SMTP para envio, IMAP para recebimento
Transferência: FTP para download de arquivos
Resolução: DNS para traduzir nomes em IPs

🚚 Camada de Transporte

Comunicação confiável entre aplicações
Controle de fluxo, sequência e erros
Identificação por portas
Dois protocolos principais: TCP e UDP

🛡️ TCP (Transmission Control Protocol)

Orientado à conexão
Entrega garantida
Controle de sequência
Correção de erros
Controle de fluxo
Usado em:
• HTTP/HTTPS
• FTP
• E-mail
• SSH

⚡ UDP (User Datagram Protocol)

Sem conexão
Sem garantias
Mais rápido
Menor overhead
Checksum opcional
Usado em:
• DNS
• DHCP
• Streaming de vídeo
• Jogos online

🎯 Escolha do Protocolo

TCP: Quando precisão é crítica
UDP: Quando velocidade é prioridade

🔧 TCP: Controles Avançados

🎯 Controle de Fluxo

Janela deslizante (sliding window)
Evita sobrecarga do receptor
Ajuste dinâmico da velocidade
Duas janelas: envio e recebimento

📋 Controle de Sequência

Cada pacote numerado
Reordenação automática
ACK (acknowledgement) confirma recebimento
Retransmissão em caso de perda
Exemplo de Sequência:
1. Emissor envia pacotes 1, 2, 3
2. Receptor confirma com ACK 4 (próximo esperado)
3. Pacote 2 se perde na rede
4. Receptor recebe 1, 3 - pede retransmissão de 2
5. Emissor retransmite pacote 2
6. Receptor reordena: 1, 2, 3 ✓

🛠️ Controle de Erros

CRC (Cyclic Redundancy Check)
Detecção de corrupção
Timeout para retransmissão
Múltiplos níveis de verificação

🌐 Camada Internet

Roteamento entre redes diferentes
Endereçamento global único
Pacotes independentes
Sem garantia de entrega

📍 IP (Internet Protocol)

Endereçamento único
Roteamento de pacotes
Fragmentação quando necessário
IPv4 e IPv6

🔍 ARP (Address Resolution)

IP → Endereço físico
Descoberta na rede local
Cache de endereços

📢 ICMP (Internet Control)

Mensagens de controle
Notificação de erros
Comando PING
Diagnóstico de rede

🔄 RARP (Reverse ARP)

Endereço físico → IP
Usado por dispositivos
Configuração automática

🎯 Analogia Postal

Como sistema postal:
• IP = endereço na carta
• Roteamento = centros de distribuição
• Pacotes = cartas individuais

🏓 Comando PING em Ação

Ferramenta de diagnóstico essencial
Usa protocolos IP e ICMP
Testa conectividade e latência
Disponível em todos os sistemas

🧮 Cálculo de Latência

Velocidade da luz: 300.000 km/ms
Paraná → Miami: ~7.000 km
Tempo teórico: 23ms (ida) + 23ms (volta) = 46ms
Tempo real: maior devido aos equipamentos
$ ping www.uol.com.br
Disparando homeuol.ipv6uol.com.br [200.147.67.142] com 32 bytes de dados:

Resposta de 200.147.67.142: bytes=32 tempo=437ms TTL=245
Resposta de 200.147.67.142: bytes=32 tempo=456ms TTL=245
Resposta de 200.147.67.142: bytes=32 tempo=268ms TTL=245
Resposta de 200.147.67.142: bytes=32 tempo=320ms TTL=245

Estatísticas do Ping para 200.147.67.142:
  Pacotes: Enviados = 4, Recebidos = 4, Perdidos = 0 (0% de perda).
Aproximar um número redondo de vezes em milissegundos:
  Mínimo = 268ms, Máximo = 456ms, Média = 370ms

📊 Interpretação dos Resultados

Tempo: Latência da rede (ms)
TTL: Time To Live (saltos restantes)
Perda: % de pacotes perdidos
Variação: Estabilidade da conexão

📊 Interpretando Resultados do PING

✅ Conexão Boa

Latência < 50ms
0% de perda
Tempo estável
TTL normal (>50)

⚠️ Conexão Lenta

Latência 100-300ms
Perda ocasional
Variação alta
Pode funcionar, mas lento

❌ Problemas de Rede

Latência > 500ms
Perda > 5%
Timeouts frequentes
Instabilidade alta

🔧 Causas Comuns

Congestionamento
Equipamentos sobrecarregados
Problemas de rota
Interferência WiFi

🎯 Dicas Práticas

Teste com cabo direto para eliminar WiFi
Compare horários diferentes (pico vs vale)
Teste múltiplos destinos
VoIP e YouTube precisam < 150ms

⚡ Aplicações Sensíveis

Jogos online: < 50ms
Videoconferência: < 100ms
Streaming: < 200ms

🔌 Camada de Rede

Combina Física + Enlace do modelo OSI
Interface com hardware de rede
Diferentes tecnologias suportadas
Independência de meio físico

🔌 Interfaces Físicas

Cabos de par trançado
Fibra óptica
Coaxial
Conectores RJ-45, BNC

📡 Interfaces Elétricas

Conversão de sinais
Controle de impedância
Codificação (Manchester, NRZI)

💡 Interfaces Ópticas

Conversão elétrica ↔ óptica
Controle de potência
Limites de distância

🌐 Protocolos Suportados

Ethernet
WiFi (802.11)
PPP
ATM

🎯 Funções Principais

Estabelecer/encerrar conexões físicas
Sincronização de quadros
Controle de fluxo local
Detecção de erros básica

🔄 Abstração

TCP/IP não se preocupa com o "como" físico
Funciona sobre qualquer tecnologia de rede

⚖️ TCP/IP vs OSI

🚀 TCP/IP

Aplicação
Transporte
Internet
Rede

🏗️ OSI

Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aspecto TCP/IP OSI
Camadas 4 camadas 7 camadas
Origem Protocolos → Modelo Modelo → Protocolos
Flexibilidade Menos flexível Mais flexível
Uso Real Internet mundial Referência acadêmica
Complexidade Mais simples Mais complexo

🎯 Resultado Prático

TCP/IP venceu na prática
OSI permanece como referência teórica

🎯 Resumo Final

TCP/IP é a espinha dorsal da Internet

✅ Características Principais:

4 camadas bem definidas
Protocolos robustos e testados
Escalabilidade global
Independência de hardware
Padrão mundial de facto

🎯 Pontos-Chave:

Nasceu de necessidade militar
TCP para confiabilidade
UDP para velocidade
IP para roteamento global
PING para diagnóstico

🌐 Impacto no Mundo

Sem TCP/IP, não existiria:
Internet • E-mail • Redes sociais • Streaming • E-commerce

🚀 Do Laboratório ao Mundo

Uma solução militar dos anos 70
virou a base da conectividade mundial

🧠 Quiz - Teste seus conhecimentos!

📝 Questão 1

Quantas camadas tem o modelo TCP/IP?

A) 3 camadas
B) 4 camadas
C) 5 camadas
D) 7 camadas

📚 Referências Bibliográficas

📖 Fonte Principal:

Capítulo 3 - Modelo de Referência TCP/IP
Livro de Redes de Computadores
Seções 3.3 e 3.4

🌐 Recursos Adicionais:

RFC 791 - Internet Protocol
RFC 793 - TCP Specification
RFC 768 - UDP Specification
RFC 792 - ICMP Protocol

📋 Ferramentas Práticas:

ping, traceroute, netstat
Wireshark para análise
iperf para teste de largura
nmap para descoberta

🤖 Metodologia de Criação

Apresentação desenvolvida com assistência de IA Claude Sonnet 4
Baseada integralmente no material didático fornecido
Adaptação pedagógica com foco em simplicidade e clareza

🎯 Objetivo Educacional

Facilitar o aprendizado do TCP/IP através de
história, analogias e exemplos práticos do dia a dia

📚 Material de Apoio

Para complementar seus estudos, baixe nosso guia rápido:

🌐 Guia Rápido TCP/IP

Este guia contém um resumo visual completo do modelo TCP/IP para consulta rápida!