Protocols and the TCP/IP model · Protocolos e o modelo TCP/IP
| English | Português |
|---|---|
| protocol/ˈprəʊtəkɒl/ | protocolo |
| TCP/ˌtiː siː ˈpiː/ | TCP |
| UDP/ˌjuː diː ˈpiː/ | UDP |
| modularity/ˌmɒdjʊˈlærɪti/ | modularidade |
| link layer/lɪŋk ˈleɪə/ | camada de enlace |
| abstraction/əbˈstrækʃn/ | abstração |
| application layer/ˌæplɪˈkeɪʃn ˈleɪə/ | camada de aplicação |
| transport layer/ˈtrænspɔːt ˈleɪə/ | camada de transporte |
| port numbers/pɔːt ˈnʌmbəz/ | números de porta |
| internet layer/ˈɪntənet ˈleɪə/ | camada internet |
| packets/ˈpækɪts/ | pacotes |
| IP address/ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | endereço IP |
| routers/ˈruːtəz/ | roteadores |
| MAC addresses/mæk əˈdresɪz/ | endereços MAC |
| connection-oriented/kəˈnekʃn ˈɔːrɪəntɪd/ | orientado a conexão |
| connectionless/kəˈnekʃənləs/ | sem conexão |
| layering/ˈleɪərɪŋ/ | camadas |
The two-word message that started the internet
- On 29 October 1969 a student at UCLA typed the word LOGIN to a machine at Stanford, one letter at a time, with a colleague on the telephone confirming each one. After L and O the system crashed.
- The problem was never the wire. It was that two machines built by different companies had no agreed rules about what a byte meant, when to speak, or what to do when something was lost.
- Everything since has been the writing down of those rules. A protocol 协议 is that agreement, and the internet is a stack of them.
- This lesson is why protocols exist, why they are layered 分层, the four TCP/IP layers, and the difference between TCP and UDP.
A mensagem de duas palavras que começou a internet
- Em 29 de outubro de 1969, um estudante da UCLA digitou a palavra LOGIN numa máquina da Stanford, letra por letra, com um colega ao telefone confirmando cada uma. Depois de L e O, o sistema travou.
- O problema nunca foi o cabo. Foi que duas máquinas construídas por empresas diferentes não tinham regras acordadas sobre o que um byte significava, quando falar ou o que fazer quando algo se perdia.
- Tudo desde então tem sido a escrita dessas regras. Um protocolo 协议 é esse acordo, e a internet é uma pilha deles.
- Esta lição explica por que existem protocolos, por que são estratificados 分层, as quatro camadas TCP/IP e a diferença entre TCP e UDP.
What a protocol defines
- A protocol is a set of rules for how devices communicate. Both ends must follow the same rules, or one side's signals are meaningless to the other.
- It defines the format of the data, where the addresses sit and where the payload starts; the order of messages, who speaks first and when to acknowledge; the meaning of each message; the timing, timeouts and retransmissions; and what to do on an error.
- Without one, communication fails completely, the way two people with no shared language fail.
Rules agreed in advance, by both ends
O que um protocolo define
- Um protocolo é um conjunto de regras sobre como os dispositivos comunicam. Ambas as extremidades devem seguir as mesmas regras, caso contrário, os sinais de um lado sejam meaningless para o outro.
- Define o formato dos dados, onde estão os endereços e onde começa a carga útil; a ordem das mensagens, quem fala primeiro e quando confirmar; o significado de cada mensagem; o tempo, timeouts e retransmissões; e o que fazer num erro.
- Sem um, a comunicação falha completamente, tal como duas pessoas sem uma língua comum.
Regras acordadas antecipadamente, por ambas as extremidades
A network protocol is: · Um protocolo de rede é:
A protocol defines the format, order, meaning, timing and error handling of messages — both ends must agree. · Um protocolo define o formato, ordem, significado, temporização e tratamento de erros das mensagens — ambas as extremidades devem concordar.
What does a protocol define? Select all · todos that apply. · O que um protocolo define? Selecione todas as opções.
Format, order, meaning, timing and error handling. The cable's speed is a property of the hardware, not of the agreement. · Formato, ordem, significado, temporização e tratamento de erros. A velocidade do cabo é uma propriedade do hardware, não do acordo.
Why the protocols are layered
- Networking is too complex for one set of rules, so it is split into layers, each with one focused job, each talking only to the layer above and the layer below. The implementation is a stack.
- Modularity 模块化: one layer can be replaced without touching the others, so swapping Ethernet for Wi-Fi changes nothing above the link layer.
- Standardisation: equipment from different vendors interoperates because each layer's interface is agreed. Abstraction 抽象: a programmer writing a web app ignores everything the lower layers handle.
Four layers, each with one job
Por que os protocolos são estratificados
- Redes é demasiado complexo para um conjunto de regras, logo divide-se em camadas, cada uma com um trabalho focado, cada uma falando apenas com a camada acima e a abaixo. A implementação é uma pilha.
- Modularidade 模块化: uma camada pode ser substituída sem tocar nas outras, logo trocar Ethernet por Wi-Fi não muda nada acima da camada de enlace.
- Padronização: equipamentos de diferentes fabricantes interoperam porque a interface de cada camada é acordada. Abstração 抽象: um programador a escrever uma aplicação web ignora tudo o que as camadas inferiores gerem.
Quatro camadas, cada uma com um trabalho
A benefit of splitting networking into layers is: · Um benefício de dividir a rede em camadas é:
Each layer has one job and a clear interface, so (e.g.) Ethernet can be swapped for Wi-Fi without touching higher layers. · Cada camada tem uma única função e uma interface clara, permitindo (por exemplo) trocar Ethernet por Wi-Fi sem tocar nas camadas superiores.
The four TCP/IP layers
| Layer | Purpose | Examples |
|---|---|---|
| application layer 应用层 | services for user programs, and the protocols they speak | HTTP, FTP, SMTP, IMAP |
| transport layer 传输层 | end-to-end delivery between processes, identified by port numbers 端口号 | TCP, UDP |
| internet layer 网络层 | carrying packets 数据包 between hosts by IP address IP地址, forwarded by routers 路由器 | IP |
| link layer 链路层 | sending bits over one physical link, framing with MAC addresses MAC地址 | Ethernet, Wi-Fi |
- The internet layer does not guarantee delivery. That is the transport layer's job, and only if TCP is used.
As quatro camadas TCP/IP
| Camada | Propósito | Exemplos |
|---|---|---|
| camada de aplicação 应用层 | serviços para programas de utilizador e os protocolos que usam | HTTP, FTP, SMTP, IMAP |
| camada de transporte 传输层 | entrega de ponta a ponta entre processos, identificados por números de porta 端口号 | TCP, UDP |
| camada de internet 网络层 | envio de pacotes 数据包 entre hosts através de endereços IP IP地址, roteados por routers 路由器 | IP |
| camada de enlace 链路层 | envio de bits através de um único enlace físico, enquadramento com endereços MAC MAC地址 | Ethernet, Wi-Fi |
- A camada de internet não garante a entrega. Esse é o trabalho da camada de transporte, e apenas se TCP for usado.
Tap the four layers of the TCP/IP model · Toque nas quatro camadas do modelo TCP/IP
Explore each layer. Data travels DOWN the stack as it's sent (each layer adds its header) and back UP as it's received — and any layer can be swapped without touching the others. · Explore cada camada. Os dados viajam PARA BAIXO pela pilha ao serem enviados (cada camada adiciona seu cabeçalho) e voltam PARA CIMA ao serem recebidos — e qualquer camada pode ser substituída sem afetar as demais.
Match each TCP/IP layer to its job. · Combine cada camada TCP/IP com sua função.
Application = user protocols; Transport = TCP/UDP delivery; Internet = IP routing; Link = bits on the medium. · Aplicação = protocolos do usuário; Transporte = entrega TCP/UDP; Internet = roteamento IP; Enlace = bits no meio físico.
The internet layer (IP) guarantees that every packet arrives. · A camada internet (IP) garante que todo pacote chegue.
IP forwards packets and does not guarantee delivery. Reliability is added above it, by TCP, and UDP deliberately does without it. · IP encaminha pacotes e não garante entrega. Confiabilidade é adicionada acima dele, pelo TCP, e UDP deliberadamente dispensa esse recurso.
Worked example: a message crossing the internet
- Describe what happens at each layer when a browser requests a page from a server.
- Application: the browser builds an HTTP request for the page.
- Transport: TCP splits it into segments, adds the port numbers, and will acknowledge and retransmit anything lost.
- Internet: IP adds the source and destination IP addresses to each packet, and routers forward it hop by hop across networks.
- Link: each hop puts the packet in a frame with MAC addresses and sends the bits over the cable or radio. At the server the layers are unwrapped in reverse.
Exemplo resolvido: uma mensagem cruzando a internet
- Descreva o que acontece em cada camada quando um navegador solicita uma página num servidor.
- Aplicação: o navegador constrói uma requisição HTTP para a página.
- Transporte: TCP divide-o em segmentos, adiciona os números de porta e irá confirmar e retransmitir qualquer coisa perdida.
- Internet: IP adiciona os endereços IP de origem e destino a cada pacote, e os routers encaminham-no salto após salto através das redes.
- Enlace: cada salto coloca o pacote num quadro com endereços MAC e envia os bits através do cabo ou rádio. No servidor, as camadas são desempilhadas na ordem inversa.
Put the TCP/IP layers in order, from the user's program down to the wire. · Coloque as camadas TCP/IP em ordem, do programa do usuário até o fio.
Each layer wraps the one above; at the far end they are unwrapped in reverse order. · Cada camada envolve a superior; na outra extremidade, elas são desenoveladas em ordem inversa.
TCP and UDP
- TCP 传输控制协议 is connection-oriented 面向连接: it sets up a connection first, ensures all data arrives and in order, retransmits lost packets and controls flow. Reliable, at the cost of overhead and delay. Used by HTTP, HTTPS, SMTP and FTP.
- UDP 用户数据报协议 is connectionless 无连接: it sends and forgets, with no acknowledgements, no ordering and no retransmission. Low overhead, no guarantees.
- UDP is used for live streaming, DNS and online gaming, where speed beats reliability: a retransmitted video frame would arrive after the moment it was needed, so dropping it is better than waiting.
Guaranteed and slower, or fast and unguaranteed
TCP e UDP
- TCP 传输控制协议 é orientado a conexão 面向连接: estabelece uma conexão primeiro, garante que todos os dados chegam e em ordem, retransmite pacotes perdidos e controla o fluxo. Confiável, às custas de sobrecarga e atraso. Usado por HTTP, HTTPS, SMTP e FTP.
- UDP 用户数据报协议 é sem conexão 无连接: envia e esquece, sem confirmações, sem ordenação e sem retransmissão. Baixa sobrecarga, sem garantias.
- UDP é usado para streaming ao vivo, DNS e jogos online, onde velocidade supera confiabilidade: um quadro de vídeo retransmitido chegaria depois do momento em que era necessário, logo descartá-lo é melhor do que esperar.
Garantido e mais lento, ou rápido e sem garantia
How does TCP differ from UDP? · Como TCP difere de UDP?
TCP sets up a connection and ensures reliable, ordered delivery (with overhead); UDP is fire-and-forget. · TCP estabelece uma conexão e garante entrega confiável e ordenada (com sobrecarga); UDP é disparar-e-esquecer.
TCP is connection-oriented and guarantees ordered, complete delivery (with overhead), while UDP is fire-and-forget — faster but with no delivery guarantee. · TCP é orientado a conexão e garante entrega ordenada e completa (com sobrecarga), enquanto UDP é disparar-e-esquecer — mais rápido, mas sem garantia de entrega.
That's why UDP suits live streaming, gaming and DNS, but TCP is used for files, email and secure web pages where every byte must arrive. · É por isso que UDP adequa-se a streaming ao vivo, jogos e DNS, mas TCP é usado para arquivos, e-mail e páginas web seguras onde cada byte deve chegar.
Live video streaming uses ____ because speed matters more than retransmitting lost packets. · Streaming de vídeo ao vivo usa ____ porque velocidade importa mais do que retransmitir pacotes perdidos.
A resent frame would arrive after the moment it was needed, so dropping it beats waiting. TCP's guarantees are worth their cost for a payment page. · Um quadro reenviado chegaria depois do momento necessário, então descartá-lo vale mais do que esperar. As garantias do TCP valem o custo para uma página de pagamento.
Worked example: choose the transport protocol
- A company streams a live sports match and also sells tickets through a web page. Which transport protocol for each, and why?
- The live stream: UDP. A lost frame is worthless by the time it could be resent, so speed and low delay matter more than completeness, and the viewer would rather lose a frame than watch the picture stall.
- The ticket page: TCP. Every byte of the payment and booking must arrive, correct and in order, so the acknowledgements and retransmissions are worth their overhead.
- Name the protocol, then give the property of the data that decides it.
Exemplo resolvido: escolher o protocolo de transporte
- Uma empresa faz streaming de um jogo ao vivo e vende ingressos através de uma página web. Qual protocolo de transporte para cada um e porquê?
- O streaming ao vivo: UDP. Um quadro perdido é inútil quando poderia ser retransmitido, logo velocidade e baixa latência importam mais do que completude, e o espectador prefere perder um quadro do que ver a imagem travar.
- A página de ingressos: TCP. Cada byte do pagamento e reserva deve chegar, correto e em ordem, logo as confirmações e retransmissões valem a sobrecarga.
- Nomeie o protocolo, depois dê a propriedade dos dados que o decide.
Marks that slip away
- A protocol is a set of rules, not a program or a cable. Name at least two of the things it defines.
- The benefit of layering is modularity, standardisation and abstraction, not "it is faster".
- IP does not guarantee delivery; TCP does. Do not credit the internet layer with reliability.
- UDP is not "worse". It is chosen where speed beats reliability, and the answer must say which kind of data that is.
Marcas que escapam
- Um protocolo é um conjunto de regras, não um programa nem um cabo. Nomeie pelo menos duas das coisas que define.
- O benefício da estratificação é modularidade, padronização e abstração, não "é mais rápido".
- IP não garante entrega; TCP faz isso. Não credite à camada de internet confiabilidade.
- UDP não é "pior". É escolhido onde velocidade supera confiabilidade, e a resposta deve dizer que tipo de dados é esse.
You've got it
- a protocol is agreed rules for format, order, meaning, timing and error handling, followed by both ends
- protocols form a stack of layers, giving modularity, standardisation and abstraction
- TCP/IP layers: application (HTTP, SMTP), transport (TCP, UDP, port numbers), internet (IP addresses, routers), link (Ethernet, Wi-Fi, MAC addresses)
- TCP is connection-oriented, ordered and reliable; UDP is connectionless with no guarantees, for streaming, DNS and gaming
Entendeu?
- um protocolo são regras acordadas para formato, ordem, significado, tempo e tratamento de erros, seguidas por ambas as extremidades
- protocolos formam uma pilha de camadas, dando modularidade, padronização e abstração
- Camadas TCP/IP: aplicação (HTTP, SMTP), transporte (TCP, UDP, números de porta), internet (endereços IP, routers), enlace (Ethernet, Wi-Fi, endereços MAC)
- TCP é orientado a conexão, ordenado e confiável; UDP é sem conexão com nenhuma garantia, para streaming, DNS e jogos