Protocolos de rede mais comuns: o que são, seus tipos e como funcionam

Protocolos de rede Eles são como a linguagem que os dispositivos usam para entender e se comunicar entre si dentro de uma rede de computadores. Graças a essas regras comuns, seu computador, celular, impressora ou servidor em nuvem pode enviar e receber informações de forma confiável. Embora não vejamos ou pensemos neles todos os dias, eles são os pilares invisíveis que tornam a Internet e as comunicações digitais modernas possíveis. Se você quiser se aprofundar em outros aspectos técnicos relacionados, você pode explorar mais sobre o protocolos de rede mais comuns.

Você já se perguntou como um e-mail pode chegar ao seu destinatário exatamente, como uma chamada de vídeo pode permanecer estável ou como uma simples pesquisa em Google mostra resultados em segundos? Tudo isso é alcançado por meio da ação coordenada de diferentes protocolos de rede. Neste artigo, contaremos o que são, como funcionam, quais são os mais utilizados e como as comunicações digitais são organizadas.

O que é um protocolo de rede e por que ele é tão importante?

Um protocolo de rede é um conjunto de regras e procedimentos padronizados que permitem que dispositivos em uma rede se comuniquem entre si. trocar dados de maneira consistente, segura e eficiente. Sem esses protocolos, cada sistema operaria de uma maneira diferente, impossibilitando o estabelecimento de uma comunicação clara entre eles.

Entre suas principais funções encontramos:

• Defina o formato das mensagens:Eles estruturam como a informação deve ser organizada para que possa ser compreendida pelo receptor.
• Estabelecer como os erros são tratados que podem surgir durante a transmissão de dados.
• Planejar a sincronização entre dispositivos, garantindo que ambos estejam preparados para enviar e receber informações.
• Regular a abertura e o encerramento das sessões: Ou seja, o tempo durante o qual os dispositivos estão em comunicação.

Os protocolos garantem, por exemplo, que quando você visualiza um site no seu navegador, tudo seja carregado corretamente, ou que você possa se conectar a uma rede Wi-Fi sem precisar configurar manualmente cada parâmetro. Eles são essenciais tanto em casa quanto nos negócios, e também são fundamentais em setores críticos como saúde, logística e telecomunicações. Para aqueles interessados ​​em gerenciamento de rede, é útil saber mais sobre tipos de firewalls, que pode complementar o uso de protocolos de rede.

Como funcionam os protocolos de rede?

A operação de um protocolo pode ser imaginada como uma série de etapas bem definidas que todos os dispositivos seguem. Quando uma equipe deseja enviar uma mensagem, ela deve seguir um protocolo que determina:

• Como dividir informações em pequenos fragmentos ou pacotes de dados.
• Que rota esses pacotes seguirão até chegarem ao seu destino?
• Como eles serão remontados na chegada.
• O que fazer se alguém se perder no caminho.

Cada pacote que viaja pela rede contém informação adicional além do conteúdo: sua origem, destino, ordem no todo e mecanismos de controle de erros. Este modelo permite enviar grandes volumes de informações por diferentes rotas, independentemente do tipo de rede utilizada.

Na verdade, graças a essa arquitetura, você pode enviar um vídeo do seu smartphones usando 4G, enquanto outro usuário recebe usando fibra óptica. Como ambos os sistemas entendem o mesmo protocolo, a comunicação flui sem problemas. Se você quiser aprender sobre streaming de vídeo em rede, pode visitar transmitir vídeos online.

O modelo OSI: organizando as comunicações em camadas

Para facilitar o desenvolvimento e a compreensão dos protocolos de rede, um modelo padrão chamado Modelo OSI (Open Systems Interconnection). Este modelo divide todo o processo de comunicação em sete camadas, onde cada camada é responsável por uma função específica e se comunica com as camadas acima e abaixo dela.

• Camada 1 – Física: Ele transmite bits por meio de mídia física, como cabos ou sinais sem fio.
• Camada 2 – Link de dados: Garante que os dados cheguem sem erros entre dois nós conectados diretamente.
• Camada 3 – Rede: Determina qual rota os dados seguirão para chegar ao destino.
• Camada 4 – Transporte: Garante que os dados cheguem completos e organizados.
• Camada 5 – Sessão: Gerencia conexões e sessões entre dois dispositivos.
• Camada 6 – Apresentação: Ele é responsável pela formatação, criptografia e compactação de dados.
• Camada 7 – Aplicação: É a camada que interage diretamente com o usuário final (navegadores, Aplicativos, Etc.)

Este modelo serve como um guia conceitual, embora, na prática, muitos protocolos combinem funções de várias camadas. Por exemplo, o modelo TCP/IP, embora também tenha camadas, integra a lógica OSI de uma forma mais simplificada.

Protocolos fundamentais de acordo com sua camada

A seguir, explicamos os principais protocolos de acordo com a função ou camada que ocupam dentro do modelo OSI. Isso permitirá que você entenda melhor como eles funcionam juntos e como cada um contribui com uma parte essencial para a comunicação digital.

Protocolos nas camadas física e de enlace de dados

Nessas duas primeiras camadas está a parte mais técnica da rede: como os dados são transmitidos de um dispositivo para outro e como são convertidos em sinais compreensíveis para o Hardwares.

• Ethernet: É o protocolo padrão para redes com fio. Define como as informações são transmitidas pelos cabos LAN.
• Wi-Fi: Versão sem fio, define como os dispositivos se conectam entre si sem cabos.
• PPP (Protocolo Ponto a Ponto): Usado em conexões ponto a ponto, como antigas conexões discadas, para estabelecer comunicação direta entre dois nós.
• ARP (protocolo de resolução de endereço): Traduz endereços IP para endereços MAC dentro de uma rede local para que os dados cheguem ao dispositivo correto.
• STP (Protocolo de Árvore de Abrangência): Evite loops em LANs complexas desconectando links redundantes que podem causar problemas.

Existem também variantes como RAR e EmARP, que executam funções ARP inversas em casos específicos. Se você estiver interessado no tópico da rede, você pode consultar sobre Como funcionam os servidores NTP, que são relevantes na sincronização de rede.

Protocolos na camada de rede

Nesta camada, os elementos-chave para o roteamento de pacotes e a definição de rota através da rede global.

• IP (Protocolo de Internet): Um dos protocolos básicos, ele atribui endereços únicos (IPv4 ou IPv6) e é responsável por rotear pacotes para seus destinos.
• ICMP (Protocolo de Mensagens de Controle da Internet): Ele complementa o IP como um sistema de diagnóstico, enviando mensagens de erro ou confirmando se os pacotes chegaram.
• RIP (Protocolo de Informação de Roteamento): Ajuda os roteadores a trocar informações sobre as melhores rotas.
• DHCP (protocolo de configuração de host dinâmico): Automatiza a atribuição de endereços IP dentro de uma rede local sem intervenção manual.

Também é possível encontrar ferramentas como IGMP o LDM que otimizam o tráfego multicast, muito útil em ambientes como IPTV ou videoconferência. Se você estiver interessado em aprender mais sobre redes, veja como uma rede ad-hoc pode ser útil.

Protocolos na camada de transporte

Esta camada tem uma função fundamental: manter a ordem y evitar erros na transmissão. Dois protocolos principais se destacam aqui:

• TCP (Protocolo de Controle de Transmissão): Garante que todos os pacotes cheguem sem erros, completos e na ordem correta. Ideal para e-mails, navegação na web, downloads de arquivos, etc.
• UDP (Protocolo de Datagrama do Usuário): É mais rápido porque ignora certas verificações. No entanto, não garante uma entrega perfeita, o que o torna ideal para jogo on-line streaming ou chamadas de vídeo.

Um protocolo emergente chamado também aparece em cena QUIC, desenvolvido pelo Google, que combina a segurança do TLS com a eficiência do UDP para oferecer acesso à web ainda mais rápido. Se você está preocupado com a latência em jogos online, você pode considerar As melhores VPNs para reduzir o lag.

Protocolos na camada de aplicação

Esses protocolos são os que mais conhecemos no nosso dia a dia, pois eles interagem diretamente com os aplicativos que usamos constantemente.

• HTTP: Protocolo principal da Web. Permite que navegadores e servidores web se comuniquem.
• HTTPS: Versão segura criptografada com TLS, usada em sites com dados confidenciais.
• FTP (Protocolo de Transferência de Arquivo): Usado para carregar e baixar arquivos entre clientes e servidores.
• TFTP (FTP Trivial): Variante mais leve e não autenticada, usada em ambientes de rede com dispositivos simples, como roteadores ou switches.
• SMTP: Protocolo padrão para envio de e-mails.
• POP3 / IMAP: Para receber e gerenciar e-mails de servidores remotos.
• DNS: Traduz endereços da web (domínios) em endereços IP, agindo como um catálogo global de endereços da Internet.
• SNMP (Protocolo Simples de Gerenciamento de Rede): Facilita o gerenciamento e o monitoramento de dispositivos de rede.

Cada um desses protocolos executa uma função específica e, em muitos casos, eles são usados ​​em conjunto para garantir uma experiência tranquila ao navegar ou usar qualquer aplicativo conectado. Se você estiver interessado em configurações de rede, você também pode pesquisar Soluções para problemas de conexão no Windows 10.

Protocolos de acordo com o tipo de transmissão: unicast, multicast e broadcast

Outra maneira de classificar os protocolos de rede é de acordo com como as informações são transmitidas entre dispositivos. Existem três tipos principais:

• Unicast: Comunicação entre um único remetente e um único destinatário. É o mais comum (por exemplo, ao abrir um site).
• Multitransmissão: O remetente envia dados para um grupo específico de destinatários. Muito útil para streaming ou videoconferência com vários usuários sem causar o colapso da rede.
• Transmissão: As informações são enviadas para todos os dispositivos em uma rede local. Geralmente é usado para enviar informações de configuração ou descoberta.

Dependendo da necessidade, uma rede pode usar esses três métodos de forma complementar para evitar congestionamentos e melhorar o desempenho.

Modos de conexão: simplex, half-duplex e full-duplex

Quando falamos sobre como a informação flui, existe outra classificação muito interessante: a Modo de transmissão. Estas são as suas variantes:

• Simples: Os dados viajam apenas em uma direção (como uma estação de rádio).
• Semi-duplex: Ele pode transmitir em ambas as direções, mas não ao mesmo tempo (como um walkie-talkie).
• Duplex completo: Transmissão bidirecional simultânea (como uma chamada telefônica).

Em redes modernas, conexões full-duplex são normalmente usadas para garantir comunicações ininterruptas e em tempo real.

Protocolos abertos vs. protocolos proprietários

Nem todos os protocolos têm o mesmo nível de acessibilidade e uso. Alguns são aberto e outros proprietário.

• Protocolos abertos: Eles são públicos e podem ser implementados livremente por qualquer desenvolvedor. Eles promovem a interoperabilidade e a evolução tecnológica (por exemplo, TCP/IP, HTTP).
• Protocolos proprietários: Eles são desenvolvidos por uma empresa e podem exigir licenças para uso. Suas especificações nem sempre são públicas, o que pode limitar a compatibilidade (por exemplo, alguns protocolos da Microsoft ou da Apple).

Em geral, as redes modernas optam cada vez mais por padrões abertos para garantir compatibilidade entre dispositivos de vários fabricantes. Se você estiver interessado em melhorar sua experiência de rede, considere aprender Como corrigir erros de rede ao fazer download com o Chrome.

Vantagens e desvantagens dos protocolos de rede

Como tudo na computação, os protocolos de rede também têm benefícios e limitações. Conhecê-los ajuda a escolher os mais adequados para cada caso.

Vantagens

• Interoperabilidade: Eles permitem que dispositivos de diferentes fabricantes se comuniquem perfeitamente.
• Escalabilidade: Eles se adaptam bem ao crescimento de uma rede, seja ela residencial ou empresarial.
• Padrões comuns: Seu amplo uso garante compatibilidade mundial.

Desvantagens

• Complexidade: Implementá-los corretamente pode exigir algum nível técnico, especialmente em grandes ambientes.
• Segurança: Alguns protocolos mais antigos não incluem criptografia, o que os torna vulneráveis ​​se não forem protegidos adequadamente.
• Desempenho: Protocolos muito rígidos como o TCP podem introduzir alguma latência em situações muito dinâmicas.

A implementação do protocolo de rede varia de configurações domésticas a grandes redes corporativas. Em um ambiente doméstico, por exemplo, o DHCP facilita o seu móvel e os computadores obtêm IP automaticamente, enquanto HTTP e DNS mediam cada vez que você visita uma página da web.

Nas empresas, essa estrutura é muito mais complexa e exige planejamento, monitoramento e manutenção constantes. Mecanismos como VLANs, VPNs, firewalls e políticas específicas são implementados para garantir segurança e eficiência. Algumas etapas essenciais incluem:

• Design de rede: Qual topologia usar, onde colocar roteadores, quais protocolos usar dependendo do ambiente.
• Configuração de dispositivos:De switches a servidores que implementam os protocolos apropriados.
• Supervisão e monitoramento: Para detectar falhas, gargalos e manter o desempenho.
• Atualização: Adaptar a rede às novas versões de protocolo que melhoram a segurança e o desempenho.

Como você pode ver, os protocolos de rede são muito mais do que apenas padrões técnicos. Elas são as engrenagens silenciosas que mantêm nossas vidas digitais conectadas, tornando possível tudo, desde chamadas de vídeo até o acesso a um site a milhares de quilômetros de distância.