Visão Geral do Modelo OSI

O Modelo OSI (Open Systems Interconnection), criado pela ISO, é uma referência teórica que divide a comunicação em redes em 7 camadas hierárquicas. Cada camada realiza uma função específica, facilitando o desenvolvimento, manutenção e interoperabilidade entre sistemas de diferentes fabricantes.

• 🔍 Objetivo principal: padronizar a comunicação entre dispositivos.
• 🔄 Funcionamento: os dados descem camada por camada no envio e sobem no receptor.
• 🧩 Didática: pense em uma carta enviada pelo correio — cada camada empacota e desempacota informações.

As 7 Camadas do Modelo OSI

Encapsulamento de Dados

Conforme os dados descem na pilha, cada camada adiciona seu cabeçalho (e às vezes rodapé):

• 📦 PDU (Protocol Data Unit):
  • Aplicação: Mensagem
  • Transporte: Segmento (TCP) ou Datagrama (UDP)
  • Rede: Pacote
  • Enlace: Quadro
  • Física: Bits

Exemplos e Analogias

• 📱 Camada 7 - Aplicação: É o app que você usa — navegador web, e-mail, WhatsApp.
• 🔒 Camada 6 - Apresentação: Converte dados e aplica criptografia — imagine traduzir um texto para outro idioma.
• 🧠 Camada 5 - Sessão: Gerencia sessões — como uma ligação telefônica entre dois pontos.
• 🚚 Camada 4 - Transporte: Garante entrega — TCP é confiável como Sedex, UDP é rápido como motoboy.
• 🗺️ Camada 3 - Rede: Roteia pacotes — como um GPS que escolhe o melhor caminho.
• 🔗 Camada 2 - Enlace: Comunicação entre dispositivos locais — como a conversa entre vizinhos no mesmo prédio.
• 🔌 Camada 1 - Física: Bits na prática — cabos, sinais elétricos, pulsos de luz ou ondas de rádio.

Atividade em grupo (10 min): Discutam: Qual a vantagem pedagógica e técnica de dividir redes em camadas? Liste dois benefícios e dois exemplos.

Leitura Recomendada:
• Tanenbaum (Cap. 1.4) - Modelo OSI detalhado
• Kurose (Cap. 1.5) - Comparação com TCP/IP

PRÁTICA: Captura e Análise de Tráfego HTTP com Wireshark

Atividade Prática: Use o Wireshark para capturar tráfego HTTP e analise os cabeçalhos de cada camada.

Nesta atividade prática, você aprenderá a usar o **Wireshark** para capturar e analisar o tráfego de rede, focando nos cabeçalhos de cada camada do modelo TCP/IP.

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Atividade Prática: Captura de Tráfego HTTP e Análise de Camadas

Objetivo: Usar o Wireshark para capturar tráfego HTTP e analisar os cabeçalhos de cada camada.

1. Abra o Wireshark.
2. Inicie a captura de tráfego na interface de rede correta.
3. Gere tráfego HTTP (ex: acesse um site).
4. Pare a captura e aplique um filtro para HTTP.
5. Selecione um pacote HTTP e analise os detalhes de cada camada.

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Passo a Passo Detalhado

1. Baixar e Instalar o Wireshark (Se ainda não tiver)

1. Acesse o site oficial: Vá para wireshark.org/download.html.
2. Baixe a versão para seu sistema operacional: Escolha o instalador compatível com Windows, macOS ou Linux.
3. Execute o instalador: Siga as instruções. Durante a instalação, certifique-se de marcar a opção para instalar o Npcap (ou WinPcap, se for uma versão mais antiga do Wireshark no Windows), pois ele é essencial para a captura de pacotes.
4. Conclua a instalação: Reinicie seu computador se for solicitado.

2. Abrir o Wireshark e Preparar para a Captura

1. Abra o Wireshark: Localize o ícone do Wireshark e clique para abri-lo. Você pode precisar de privilégios de administrador para capturar tráfego.
2. Identifique sua interface de rede: Na tela inicial do Wireshark, você verá uma lista de interfaces de rede (ex: Ethernet, Wi-Fi, Loopback). Identifique a interface que você está usando para se conectar à internet. Geralmente, ela mostrará um "gráfico" de atividade de tráfego.
3. Inicie a captura: Selecione a interface de rede desejada e clique no ícone de "Iniciar captura de pacotes" (parece uma barbatana de tubarão verde) ou vá em Capture > Start.

3. Gerar Tráfego HTTP

Com o Wireshark capturando, você precisa fazer algo que gere tráfego HTTP.

1. Abra seu navegador: Enquanto o Wireshark captura, abra um navegador web (Chrome, Firefox, Edge, etc.).
2. Acesse um site simples: Digite um endereço de um site (ex: http://example.com ou um site de notícias) e pressione Enter. Evite sites HTTPS (que usam SSL/TLS) se seu objetivo é ver o HTTP em texto claro.

4. Parar a Captura e Aplicar um Filtro

1. Pare a captura no Wireshark: Volte para a janela do Wireshark e clique no botão "Parar captura de pacotes" (parece um quadrado vermelho) ou vá em Capture > Stop.
2. Aplique um filtro para HTTP: Na barra de filtro na parte superior da janela do Wireshark, digite http e pressione Enter. Isso filtrará a exibição para mostrar apenas pacotes HTTP, facilitando a localização do tráfego que você gerou.
3. Encontre um pacote HTTP: Procure por um pacote que tenha "GET /" ou "HTTP/1.1 200 OK" na coluna "Info". Um pacote "GET /" indica uma requisição HTTP para a página principal.

5. Analisar os Cabeçalhos de Cada Camada

Ao clicar em um pacote HTTP, a seção do meio do Wireshark (Packet Details Pane) mostrará as camadas do protocolo.

Vamos detalhar o que cada linha representa:

• Frame 1: 74 bytes on wire (Camada Física / Enlace - Contexto da Captura)

  • Representa as informações mais básicas do pacote como ele foi capturado.
  • 74 bytes on wire: O tamanho total do pacote em bytes quando ele foi transmitido pela rede.

• Ethernet II: Src: 00:1a:2b:3c:4d:5e (Camada 2 - Enlace de Dados)

  • Esta seção mostra os detalhes do cabeçalho da camada de Enlace de Dados (geralmente Ethernet para redes com fio).
  • Src: 00:1a:2b:3c:4d:5e: É o **endereço MAC (Media Access Control)** de origem do dispositivo que enviou o pacote. O MAC é um identificador físico único para sua placa de rede. Você também verá o MAC de destino (Dst).

• Internet Protocol Version 4 (IPv4): Src: 192.168.1.10 (Camada 3 - Rede)

  • Esta é a camada de Rede, onde o protocolo IP opera.
  • Src: 192.168.1.10: É o **endereço IP (Internet Protocol)** de origem do dispositivo que enviou o pacote. No exemplo, é um endereço IP privado da sua rede local. Você também verá o IP de destino (Dst).
  • Outras informações importantes nesta camada incluem o campo "Protocol" (indicando o protocolo da próxima camada, como TCP ou UDP) e "Time to Live (TTL)".

• Transmission Control Protocol (TCP): Src Port: 54321 (Camada 4 - Transporte)

  • Esta é a camada de Transporte, onde os protocolos como TCP (Transmission Control Protocol) ou UDP (User Datagram Protocol) residem. HTTP usa TCP.
  • Src Port: 54321: É o **número da porta de origem** da aplicação que enviou o pacote. Portas de origem são efêmeras (geradas aleatoriamente).
  • Você também verá a porta de destino (Dst Port), que para HTTP geralmente é a porta 80. Outros detalhes importantes incluem números de sequência, números de reconhecimento e flags (SYN, ACK, FIN, PSH, RST, URG).

• Hypertext Transfer Protocol (HTTP): GET /index.html (Camada 7 - Aplicação)

  • Esta é a camada de Aplicação, onde o protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol) opera.
  • GET /index.html: É o **método HTTP** (GET) e o recurso solicitado (/index.html).
  • Nesta camada, você encontrará detalhes específicos da requisição HTTP, como o host, user-agent, referer, cookies e outras informações do cabeçalho HTTP.

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O que é o Modelo TCP/IP?

O modelo TCP/IP (ou Modelo da Pilha de Protocolos da Internet) foi desenvolvido nos anos 1970 pelo Departamento de Defesa dos EUA (DoD) e é o modelo real usado na Internet atualmente. Ele é mais simples que o modelo OSI e agrupa funções em apenas 4 camadas principais.

• 🌐 Foco prático: base para a Internet real (Web, e-mails, vídeos, jogos online).
• ⚙️ Desenvolvido com base na experiência real, não como uma referência teórica.
• 🔀 Combina funções do OSI, fundindo algumas camadas.

Camadas do Modelo TCP/IP

Entendendo cada camada

• 🌐 Camada de Aplicação: onde vivem os protocolos que interagem com o usuário — exemplos: navegador (HTTP), e-mail (SMTP, IMAP), DNS.
• 🚚 Camada de Transporte: controla a entrega de dados — TCP é confiável (com confirmação), UDP é rápido (sem garantia).
• 🗺️ Camada de Internet: responsável pelo endereçamento e roteamento (como o CEP de um pacote).
• 🔌 Camada de Acesso à Rede: define como os dados são transmitidos fisicamente (Wi-Fi, cabo, fibra).

Comparação OSI vs TCP/IP

OSI	TCP/IP	Exemplos
Aplicação, Apresentação, Sessão	Aplicação	HTTP, FTP, SMTP
Transporte	Transporte	TCP, UDP
Rede	Internet	IP, ICMP
Enlace, Física	Acesso à Rede	Ethernet, Wi-Fi

Endereçamento Hierárquico

• 🌐 Nível de Aplicação: URLs (www.exemplo.com)
• 📫 Nível de Rede: Endereços IP (IPv4/IPv6)
• 🏷️ Nível de Enlace: Endereços MAC (00:1A:2B:3C:4D:5E)

Analogias:

• 📦 TCP é como um Sedex com código de rastreio. UDP é como entregar panfletos: rápido, mas sem controle.
• 🛣️ A camada Internet define as rotas. A camada de Acesso decide se o trajeto será por estrada, avião ou trem.

Atividade (10 min): Compare os dois modelos (OSI vs. TCP/IP). Liste 2 vantagens do TCP/IP e 1 possível desvantagem. Apresente para a turma.

Atividade Prática: Use dig para resolver nomes de domínio e arp para mapear IPs para MACs.

Leitura Recomendada:
• Comer (Cap. 3) - Arquitetura TCP/IP
• Kurose (Cap. 1.5-1.6) - Pilha de protocolos

O que são topologias de rede?

As topologias determinam como os dispositivos estão conectados fisicamente (cabos, switches) ou logicamente (como os dados fluem). Elas impactam diretamente o desempenho, escalabilidade, custo e tolerância a falhas. As topologias definem como os nós se interconectam, afetando custo, desempenho e resiliência (Tanenbaum, Cap. 4.2)

Tipos de Topologias

• 🌟 Estrela: Todos os dispositivos se conectam a um ponto central (ex.: switch).
• 🚌 Barramento: Um único cabo central conecta todos os dispositivos (quase obsoleta).
• 🔁 Anel: Cada dispositivo conecta-se ao próximo, formando um círculo lógico.
• 🕸️ Malha: Todos os dispositivos estão interligados diretamente (muito robusta, mas cara).
• 🔀 Híbrida: Combinação de duas ou mais topologias (ex.: estrela + malha).

Analogia Visual

• 🚌 Barramento = um ônibus com todos embarcando e descendo no mesmo corredor.
• 🌟 Estrela = uma rodoviária central com várias linhas de ônibus conectando bairros.
• 🕸️ Malha = um bairro onde todas as casas têm passagens diretas entre si.

Topologias Comuns

Topologia	Vantagens	Desvantagens	Aplicações
Estrela	Fácil gerenciamento	Ponto único de falha	LANs corporativas
Malha	Redundância	Custo alto	Backbones, WANs
Anel	Simplicidade	Escalabilidade	Token Ring (legado)
Barramento	Baixo custo	Difícil diagnóstico	Ethernet antigo

Topologias Híbridas

Redes modernas combinam múltiplas topologias (Kurose, Cap. 1.2):

• 🌉 Estrela-Estrela: Hierarquia de switches (access -> distribution -> core)
• 🕸️ Estrela-Malha: Data centers com múltiplos caminhos
• 🔄 Anel-Duplo: Redes SONET/SDH com proteção

Aplicações Reais

• 🏢 Escritórios modernos: topologia estrela (switch central com PCs, impressoras).
• 🏠 Residências: estrela lógica via Wi-Fi (roteador central, dispositivos conectados).
• 🧠 Datacenters: uso intenso de topologias em malha para redundância.

ATIVIDADE com Guia Completo: Cisco Packet Tracer - Topologia Estrela

Vamos aprender passo a passo como baixar, instalar e usar o Cisco Packet Tracer para criar e simular uma rede simples no estilo de uma topologia estrela.

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1. Baixar e Instalar o Cisco Packet Tracer

O Cisco Packet Tracer é uma ferramenta de simulação de rede gratuita para estudantes e educadores. Você precisará de uma conta na Cisco Networking Academy.

1. Acesse o site da Cisco Networking Academy: Vá para NetAcad.com.
2. Crie uma conta (se não tiver): Clique em "Login" > "Sign up". Você pode se inscrever em um curso básico gratuito (ex: "Introduction to Packet Tracer") para ter acesso ao download.
3. Procure a área de download do Packet Tracer: Após o login, vá para "Resources" (Recursos) e procure por "Download Packet Tracer".
4. Escolha a versão correta: Baixe a versão compatível com seu sistema operacional (Windows, macOS ou Linux).
5. Instale o Packet Tracer: Execute o arquivo baixado e siga o assistente de instalação (geralmente "Next" > "Next" > "Install" > "Finish").

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2. Criar uma Topologia Estrela

Na topologia estrela, todos os dispositivos se conectam a um ponto central, que será um Switch.

1. Abra o Cisco Packet Tracer.
2. Adicionar Dispositivos (Nós):
   • Adicione o Switch: Na parte inferior esquerda, clique em "Network Devices" (parece um roteador) > "Switches". Arraste o switch "2960-24TT" (ou similar) para a área de trabalho.
   • Adicione os PCs (End Devices): Clique em "End Devices" (parece um PC). Arraste quatro ícones de "PC" para a área de trabalho.
   • Adicione o Servidor (End Device): Na mesma categoria "End Devices", arraste um ícone de "Server" para a área de trabalho.
3. Conectar os Dispositivos:
   • Clique no ícone de "Connections" (Conexões) – parece um raio.
   • Selecione o cabo "Copper Straight-Through" (cabo direto) – é o terceiro ícone da esquerda para a direita (linha preta sólida).
   • Conecte cada PC ao Switch: Clique em um PC > "FastEthernet0" > Clique no Switch > selecione uma porta "FastEthernet" disponível (ex: "FastEthernet0/1", "0/2", etc.). Repita para os quatro PCs.
   • Conecte o Servidor ao Switch: Clique no Servidor > "FastEthernet0" > Clique no Switch > selecione outra porta "FastEthernet" disponível (ex: "FastEthernet0/5").

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3. Configure IPs na Rede 192.168.1.0/24

A rede 192.168.1.0/24 usa IPs de 192.168.1.1 a 192.168.1.254, com máscara de sub-rede 255.255.255.0.

1. Configurar o primeiro PC (PC0):
   • Clique duas vezes no PC0.
   • Vá para a aba "Desktop" > "IP Configuration".
   • Em "IPv4 Address", digite 192.168.1.1.
   • A "Subnet Mask" será preenchida automaticamente (255.255.255.0).
   • Feche a janela.
2. Configurar os outros PCs:
   • Repita o processo para os PCs restantes (PC1, PC2, PC3), atribuindo IPs sequenciais:
     • PC1: 192.168.1.2
     • PC2: 192.168.1.3
     • PC3: 192.168.1.4
3. Configurar o Servidor:
   • Clique duas vezes no Server0.
   • Vá para a aba "Desktop" > "IP Configuration".
   • Em "IPv4 Address", digite 192.168.1.5.
   • A "Subnet Mask" será preenchida automaticamente (255.255.255.0).
   • Feche a janela.

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4. Use o Comando ping entre os Dispositivos

O comando ping verifica a conectividade entre dois dispositivos na rede.

1. Abra o Prompt de Comando em um PC:
   • Clique duas vezes no PC0.
   • Vá para a aba "Desktop" > "Command Prompt".
2. Execute o comando ping:
   • No prompt de comando, digite ping seguido do endereço IP de outro dispositivo na sua rede.
   • Exemplo 1: Ping do PC0 para o PC1
     • Digite: ping 192.168.1.2
     • Pressione Enter.
     • Você deverá ver respostas como "Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time=<ms> TTL=<value>", indicando sucesso.
   • Exemplo 2: Ping do PC0 para o Servidor
     • Digite: ping 192.168.1.5
     • Pressione Enter.
     • Confirme as respostas de sucesso.
3. Experimente outros pings: Tente pingar do Servidor para um PC, ou entre PCs diferentes para confirmar a conectividade de toda a rede.

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5. Salve o Projeto e Entregue um Print com Legendas

Para salvar seu trabalho e documentá-lo.

1. Salvar o Projeto:
   • No menu superior do Packet Tracer, clique em "File" > "Save As...".
   • Escolha um local, dê um nome (ex: MinhaRedeEstrela.pkt) e clique em "Save".
2. Tirar um Print da Topologia:
   • Com a topologia visível na tela do Packet Tracer, use a ferramenta de captura de tela do seu sistema operacional (ex: Print Screen no Windows, Shift + Command + 4 no macOS).
3. Adicionar Legendas ao Print:
   • Cole a imagem em um editor de imagens ou documento (Word, Paint, etc.).
   • Adicione caixas de texto ou setas para legendar os elementos chave: Switch Central, PCs, Servidor, e os Endereços IP de cada dispositivo. Se possível, inclua também um pequeno print da janela do Command Prompt mostrando um ping bem-sucedido.

Leitura Recomendada:
• Tanenbaum (Cap. 4.2) - Topologias físicas
• Kurose (Cap. 1.2) - Arquiteturas de rede

Explorando a rede com linha de comando

O terminal Linux oferece ferramentas poderosas para inspecionar e diagnosticar conexões de rede. A compreensão desses comandos é essencial para administradores de sistemas, desenvolvedores e estudantes de redes.

Comandos Fundamentais

O Linux oferece poderosas ferramentas de linha de comando para gerenciamento de redes (Comer, Cap. 7):

• 🔍 ip addr: Mostra os endereços IP e o status das interfaces de rede.
• 🌐 ping: Testa a conectividade com outro host enviando pacotes ICMP.
• 🛰️ traceroute: Revela o caminho (roteadores) que os pacotes percorrem até o destino.

Terminal em ação

Entenda os resultados

• 📶 ip addr: Verifica se sua interface está conectada e qual é seu IP.
• ⏱️ ping: Mede o tempo de ida e volta (latência) entre sua máquina e o destino.
• 🧭 traceroute: Mostra por onde os pacotes "viajam", útil para detectar gargalos.

Comandos Avançados

Comando	Função	Exemplo
ss	Conexões ativas	ss -tulnp
nc	Teste de portas	nc -zv 192.168.1.1 80
tcpdump	Sniffing de pacotes	tcpdump -i eth0 'port 53'
ip route	Tabela de roteamento	ip route get 8.8.8.8

Scripts Úteis

Aplicação real

Imagine que um site está lento. Com ping e traceroute, você pode:

• 📡 Ver se há perda de pacotes (problema de rede)
• 🌍 Identificar em qual salto está o atraso (problema no provedor?)
• 🧑‍💻 Verificar se a culpa é local (sem IP ou interface desativada)

Atividade Prática

Objetivo: Usar comandos para diagnosticar a conectividade da sua rede.

1. Acesse um terminal Linux (nativo ou em VM).
2. Execute: ip addr e anote o IP.
3. Execute: ping -c 4 www.ufpr.br e interprete os tempos.
4. Execute: traceroute www.ufpr.br e observe os saltos.
5. Em grupo, discutam: Onde ocorrem maiores atrasos? Algum salto falhou?
6. Registrem os comandos e resultados em um relatório curto (PDF ou impresso).

Atividade Prática:
1. Crie um script para testar conectividade com todos os hosts da rede local
2. Use tcpdump para capturar tráfego DNS
3. Documente os resultados em um relatório técnico

Leitura Recomendada:
• Comer (Cap. 7) - Ferramentas de diagnóstico
• Tanenbaum (Apêndice B) - Comandos UNIX

Responda às Questões

Escolha a alternativa correta. Após responder, leia o feedback explicativo para fixar o conteúdo.

Desafio Prático