O que é Protocolo de Controle de Transmissão?

O Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) é um protocolo de comunicação fundamental usado em redes de computadores para garantir uma comunicação confiável, ordenada e sem erros. transmissão de dados entre dispositivos.

O que é o Protocolo de Controle de Transmissão?

O TCP é um protocolo de comunicação central dentro do conjunto de protocolos da Internet, funcionando principalmente na camada de transporte do Modelo OSI. Ele permite a transmissão de dados confiável, ordenada e sem erros entre dispositivos em uma rede, garantindo que os dados enviados de um host cheguem a outro com precisão e na sequência correta.

O TCP consegue isso estabelecendo uma conexão entre o remetente e o destinatário antes que os dados sejam transmitidos, usando um processo conhecido como aperto de mão de três vias. Uma vez estabelecida a conexão, o TCP segmenta os dados em pacotes, cada um dos quais é rastreado com um número de sequência para garantir que todas as partes sejam recebidas e remontadas corretamente.

Camadas TCP

O TCP opera na camada de transporte do modelo OSI (Open Systems Interconnection). Essas camadas trabalham em conjunto para facilitar a transmissão confiável de dados entre redes. Aqui está uma análise do papel de cada camada em relação ao TCP.

1. Camada de Aplicação (Camada 7)

Embora o TCP em si não opere diretamente nesta camada, ele atende aos aplicativos em execução nesta camada. A camada de aplicação consiste nos protocolos e programas que requerem comunicação de dados (por exemplo, HTTP, FTP, protocolos de e-mail como SMTP, etc.). Quando um Formulário on line quer enviar dados, ele os repassa para a camada de transporte (onde o TCP opera) para serem transmitidos pela rede.

2. Camada de Transporte (Camada 4)

É aqui que o TCP opera, fornecendo a função principal de transferência confiável de dados entre dispositivos na rede. Nesta camada, os dados são segmentados em unidades menores, chamadas segmentos. O TCP adiciona um cabeçalho a cada segmento, que inclui informações como:

Portas de origem e destino. Identifique o aplicativo de envio e recebimento nos respectivos dispositivos.
Número de sequência. Rastreia a ordem dos segmentos, garantindo que os dados possam ser remontados corretamente.
Número de reconhecimento. Usado para confirmar o recebimento de dados.
Bandeiras e bits de controle. Indique o status da conexão, como se ela está estabelecendo, fechando ou mantendo a comunicação.
Checksums. Fornece detecção de erros para garantir que os dados não foram corrompidos.
Tamanho da janela. Controla o fluxo de dados, garantindo que o remetente não sobrecarregue o destinatário.

A camada de transporte garante que os dados sejam transmitidos de forma confiável e ordenada, com mecanismos como retransmissão, controle de fluxo e controle de congestionamento. O TCP lida com o processo de divisão de dados em segmentos, gerenciamento de confirmações, tratamento de retransmissões para pacotes perdidos e garantia de entrega em ordem.

3. Camada de Rede (Camada 3)

A camada de rede é responsável por endereçar, rotear e encaminhar pacotes de dados da origem ao destino através de múltiplas redes. O IP (Protocolo de Internet) opera nesta camada, encapsulando o segmento TCP dentro de um pacote. A camada de rede não garante confiabilidade ou ordem; sua função principal é rotear o pacote para o destino correto, usando Endereços IP.

Quando o pacote chega ao destino, ele é entregue à camada de transporte, onde o TCP garante que os dados sejam recebidos correta e completamente.

4. Camada de enlace de dados (camada 2)

Na camada de enlace de dados, o pacote de rede é encapsulado em um quadro para transmissão pelo meio físico. Essa camada lida com a detecção e correção de erros na transmissão de dados entre nós de rede adjacentes, como dispositivos na mesma rede. rede local (LAN). Ele adiciona o endereço físico (Endereço MAC) dos dispositivos para o quadro para endereçamento correto no nível do link.

A camada de enlace de dados não lida diretamente com os mecanismos de confiabilidade e controle de fluxo do TCP, mas garante que os dados sejam enquadrados corretamente para transmissão pela rede local e que sejam direcionados ao dispositivo físico correto.

5. Camada Física (Camada 1)

Esta camada é responsável pela transmissão de bits brutos pelo meio físico, como sinais elétricos ou pulsos ópticos. Não está diretamente envolvida no TCP, mas é essencial para permitir a transmissão de quadros de enlace de dados por cabos, conexões sem fio ou outros meios físicos.

Como o TCP funciona?

O TCP opera por meio de uma série de etapas que garantem uma comunicação confiável, ordenada e sem erros entre dispositivos. Veja como funciona:

Estabelecimento de conexão (handshake triplo)O primeiro passo na comunicação TCP é estabelecer uma conexão entre o remetente e o destinatário. Isso é feito por meio de um processo chamado handshake triplo, que garante que ambos os dispositivos estejam prontos para a comunicação.
Segmentação de dadosUma vez estabelecida a conexão, o remetente prepara os dados para transmissão. Os dados são divididos em pedaços menores, chamados segmentos. Cada segmento recebe um número de sequência para ajudar tanto o remetente quanto o destinatário a rastrear os dados e garantir que eles possam ser remontados na ordem correta.
Transmissão de dadosO remetente começa a transmitir os segmentos de dados para o destinatário. Cada segmento inclui o cabeçalho TCP, que contém informações de controle, como o número de sequência, o número de confirmação e a soma de verificação. O destinatário envia de volta um confirmação (ACK) para cada segmento recebido, confirmando a recepção bem-sucedida.
Controle de fluxo. O TCP utiliza um mecanismo de janela deslizante para controlar o fluxo de dados. O receptor comunica a quantidade de dados que pode aceitar, anunciando um tamanho de janela. Isso evita que o remetente sobrecarregue o destinatário com muitos dados de uma só vez. O remetente ajusta sua taxa de transmissão de dados com base no espaço de buffer disponível no destinatário.
Detecção e retransmissão de errosO TCP inclui uma soma de verificação em cada segmento para detectar erros na transmissão. Se um segmento for perdido ou corrompido, o receptor não envia uma confirmação, solicitando ao remetente que o retransmita. O remetente continua retransmitindo quaisquer segmentos ausentes ou danificados até que sejam recebidos com sucesso.
Reconhecimento. Cada segmento recebido com sucesso é confirmado pelo receptor. Essa confirmação informa ao remetente que o segmento foi entregue com sucesso e permite que o remetente passe para o próximo segmento. A confirmação contém o próximo número de sequência esperado, fornecendo ao remetente informações sobre o recebimento bem-sucedido dos dados.
Terminação da conexão. Depois que todos os dados forem transmitidos e confirmados, a conexão será encerrada.

O que é um exemplo de TCP?

Um exemplo do TCP em ação pode ser visto durante a navegação em um site. Veja como o TCP funciona passo a passo neste cenário:

Etapa 1: Estabelecimento de conexão (handshake triplo)

Você abre um navegador web e insira um site do produto endereço (por exemplo, www.example.com).
Seu navegador envia um pacote TCP SYN para o server, indicando que deseja estabelecer uma conexão.
A server responde com um pacote SYN-ACK para reconhecer a solicitação.
Seu navegador responde com um pacote ACK, confirmando que a conexão foi estabelecida.

Etapa 2: Transmissão de Dados

Após a conexão ser estabelecida, seu navegador envia uma solicitação HTTP (por exemplo, para buscar o homepage do site) para o server.
A server Em seguida, divide os dados da página da web em segmentos TCP menores e os envia de volta ao seu navegador. Cada segmento tem um número de sequência para ajudar tanto o seu navegador quanto o server rastrear a ordem dos dados.
Seu navegador confirma o recebimento de cada segmento, enviando de volta um pacote ACK para cada um.

Etapa 3: Controle de fluxo

À medida que os dados da página web são transmitidos, o TCP garante que o seu navegador não fique sobrecarregado, regulando a quantidade de dados enviados. O navegador anuncia tamanho da janela indica quantos dados ele pode manipular de uma só vez.

Etapa 4: Detecção de erros e retransmissão

Se algum segmento dos dados for perdido ou corrompido, seu navegador não o reconhecerá, solicitando que server para retransmitir esse segmento. O campo de soma de verificação em cada segmento TCP ajuda a detectar erros e garante que os dados sejam transmitidos corretamente.

Etapa 5: Encerramento da conexão

Assim que a página da web estiver totalmente carregada, seu navegador enviará um pacote FIN para o server, indicando que o recebimento de dados foi concluído.
A server responde com um pacote ACK, confirmando que a conexão pode ser fechada.
Finalmente, o server envia um pacote FIN para o seu navegador, e o navegador envia um ACK para encerrar a conexão.

Para que é usado o TCP?

O TCP é usado para transmissão de dados confiável e ordenada através de redes, especialmente em aplicações onde integridade de dados e a garantia de entrega são cruciais. É amplamente utilizado em diversos serviços de internet, incluindo navegação na web (HTTP/HTTPS), e-mail (SMTP, IMAP), transferência de arquivos (FTP) e acesso remoto (SSH, Telnet).

O TCP garante que os dados sejam enviados e recebidos sem erros, gerenciando o fluxo de informações, garantindo a entrega em ordem e lidando com retransmissões de perdido ou pacotes corrompidos. Sua natureza confiável o torna essencial para aplicações onde o desempenho e a correção são primordiais, como em transações financeiras, jogos online e cloud serviços.

Quão seguro é o TCP?

O TCP por si só não inclui mecanismos de segurança integrados, tornando-o inerentemente vulnerável a certos tipos de ataques, como homem do meio (MITM), falsificação de TCP e ataques de negação de serviço (DoS). No entanto, o TCP é frequentemente usado em conjunto com protocolos adicionais para fornecer comunicação segura. Por exemplo, TLS/SSL (Segurança da Camada de Transporte / Camada de Sockets Seguros) é comumente colocado sobre TCP para criptografar dados e garantir comunicação segura entre dispositivos, como em HTTPS para navegação na web.

Embora o TCP garanta uma transmissão de dados confiável e ordenada, ele não protege contra interceptação de dados ou acesso não autorizado por si só. Para alcançar uma comunicação segura, as aplicações normalmente implementam criptografia, autenticação, e verificações de integridade em camadas superiores, aproveitando protocolos como TLS ou usando VPNs (redes privadas virtuais) para proteger a conexão TCP.

Ataques TCP

Exploração de ataques TCP vulnerabilidades no Protocolo de Controle de Transmissão para interromper a comunicação, interceptar dados ou causar falhas de rede. Esses ataques geralmente têm como alvo vulnerabilidades nas fases de estabelecimento da conexão, transmissão de dados ou término da conexão do ciclo de vida do TCP. Alguns ataques TCP comuns incluem:

Ataque de inundação TCP SYN. Este é um tipo de ataque de negação de serviço (DoS) em que um invasor envia um alto volume de pacotes SYN para um alvo server, muitas vezes com um endereço IP de remetente falsificado. server responde com pacotes SYN-ACK, aguardando a resposta ACK final para concluir o handshake. No entanto, o invasor nunca envia a confirmação final, deixando o server com conexões semiabertas que esgotam seus recursos, causando negação de serviço a usuários legítimos.
Falsificação de TCP SYN-ACK (spoofing de TCP). Neste ataque, o invasor manipula o handshake TCP enviando uma resposta SYN-ACK falsificada a um alvo, fingindo ser um legítimo server. O invasor pode então interceptar, alterar ou injetar tráfego malicioso na conexão entre a vítima e o legítimo server. Esse ataque depende da capacidade do invasor de adivinhar ou observar números de sequência, permitindo que ele sequestre a conexão.
Ataque man-in-the-middle. Em um ataque MITM, um invasor intercepta ou manipula a comunicação entre duas partes. Como o TCP em si não fornece criptografia ou autenticação, um invasor pode capturar e alterar os dados transmitidos, como alterar o conteúdo de um e-mail ou injetar dados maliciosos em um lima transferência. Ataques MITM podem ser prevenidos usando protocolos de criptografia como TLS ou SSL, que protegem os dados em trânsito.
Sequestro de sessão TCP. Este ataque ocorre quando um invasor assume o controle de uma sessão TCP ativa entre duas partes, prevendo ou roubando os números de sequência da sessão. Uma vez sequestrado, o invasor pode injetar comandos maliciosos ou comandos que parecem legítimos para o receptor, levando à execução de ações não autorizadas, como transferência de fundos ou roubo de informações confidenciais.
Ataque TCP RST (reinicialização). Este ataque envolve o envio de um pacote TCP RST (redefinição) para encerrar uma conexão TCP ativa. Ao enviar um pacote RST falsificado com o número de sequência correto, o invasor pode forçar tanto o cliente quanto server para interromper a conexão. Isso pode interromper a comunicação e forçar os usuários a se reconectarem ou causar problemas no sistema. tempo de inatividade.
Inundação de TCP. Uma forma mais geral de ataque DoS, a inundação TCP envolve sobrecarregar um sistema alvo com um grande número de pacotes TCP, consumindo largura de banda e recursos da rede. Ao contrário da inundação SYN, ela envia pacotes completos (não apenas solicitações SYN), o que pode ser mais difícil de mitigar, pois parece tráfego legítimo.
Ataque Smurf (variante TCP)Embora tradicionalmente associado ao ICMP, um ataque Smurf também pode explorar o TCP. Nesse caso, um invasor envia uma solicitação a um grande grupo de sistemas, e esses sistemas respondem a um alvo com dados. O invasor amplifica o tráfego, sobrecarregando o alvo com uma enxurrada de respostas, levando a uma negação de serviço.
Ataque de reflexão TCP/UDP. Este tipo de ataque usa configurações incorretas servers (frequentemente DNS ou NTP servers) para refletir pacotes maliciosos de volta para um alvo. O invasor falsifica o endereço IP da vítima e envia uma pequena consulta a um alvo vulnerável. server, que envia uma grande resposta de volta para a vítima, sobrecarregando seu sistema.

Como prevenir ataques TCP?

Para proteger contra ataques TCP, várias contramedidas podem ser implementadas:

Biscoitos SYN. Esta técnica ajuda a proteger contra ataques de inundação SYN, garantindo que o server não contém recursos para conexões semiabertas.
Limitação de taxa. Limitar o número de conexões de entrada ou pacotes SYN dentro de um período de tempo definido ajuda a mitigar ataques de inundação.
firewalls e sistemas de detecção de intrusão (IDS). Eles podem detectar e bloquear padrões de tráfego suspeitos ou anomalias de pacotes associadas a ataques TCP.
Criptografia (TLS/SSL). Conexões seguras usando criptografia impedem que invasores sequestrem ou manipulem dados.
Randomização do número de sequência TCP. A randomização de números de sequência torna mais difícil para invasores prever ou adivinhar IDs de sessão válidos.
Políticas de tempo limite de conexão. Definir tempos limite apropriados para conexões ociosas ajuda a reduzir o risco de esgotamento de recursos devido a ataques DoS.

As vantagens e desvantagens do TCP

O TCP é um protocolo amplamente utilizado que oferece benefícios significativos para garantir uma comunicação confiável, ordenada e sem erros em redes. No entanto, também apresenta certas limitações e desvantagens. Abaixo, um resumo dos prós e contras do TCP.

Qual é a vantagem do TCP?

A principal vantagem do TCP é sua capacidade de fornecer transmissão de dados confiável e ordenada entre dispositivos em uma rede. Essa confiabilidade é alcançada por meio de mecanismos como detecção de erros, confirmações, retransmissões e numeração de sequência para garantir que os dados sejam transmitidos com precisão e na ordem correta.

O TCP também incorpora controle de fluxo para evitar congestionamento de dados e controle de congestionamento para evitar sobrecarga da rede. Esses recursos tornam o TCP ideal para aplicações onde a integridade, a consistência e a entrega sem erros dos dados são cruciais, como navegação na web, transferência de arquivos e e-mail. Ao garantir que os dados cheguem sem erros e em sequência, o TCP assegura um canal de comunicação robusto e confiável para usuários e aplicações.

Qual é a desvantagem do TCP?

Uma das principais desvantagens do TCP é sua sobrecarga e latência. Como o TCP garante uma entrega confiável e ordenada por meio de mecanismos como detecção de erros, controle de fluxo e retransmissões, ele requer processamento e comunicação adicionais entre o remetente e o destinatário. Isso pode resultar em latência e consumo de recursos em comparação com protocolos sem conexão como UDP (User Datagram Protocol), que não possuem esses mecanismos de confiabilidade.

Além disso, os processos de estabelecimento e encerramento de conexão do TCP (como o handshake triplo e a terminação quádrupla) aumentam ainda mais o atraso, tornando-o menos adequado para aplicações em tempo real, como streaming de vídeo ou jogos online, onde a baixa latência é crítica. A ênfase do TCP em confiabilidade e ordenação também pode resultar no uso ineficiente dos recursos de rede em situações em que a velocidade e a sobrecarga mínima do protocolo são mais importantes do que a entrega garantida.

TCP x UDP

TCP e UDP são protocolos da camada de transporte, mas diferem significativamente em sua abordagem à transmissão de dados. O TCP é orientado à conexão, garantindo a entrega confiável, ordenada e sem erros de dados por meio de mecanismos como confirmações, retransmissões e controle de fluxo. Isso torna o TCP ideal para aplicações em que a confiabilidade e a integridade dos dados são cruciais, como navegação na web e transferência de arquivos.

Em contraste, o UDP não requer conexão, oferecendo transmissão de dados mais rápida ao omitir a verificação de erros, o controle de fluxo e o sequenciamento. Embora isso reduza a sobrecarga e aumente a velocidade, também significa que o UDP não garante entrega confiável ou recepção de dados em ordem. O UDP é adequado para aplicações em tempo real, como streaming de vídeo e jogos online, onde a velocidade é mais importante do que a confiabilidade absoluta.

Qual é a diferença entre HTTP e TCP?

A principal diferença entre HTTP (Hypertext Transfer Protocol) e TCP está em seus respectivos papéis e funções dentro da comunicação de rede.

TCP é um camada de transporte Protocolo responsável por garantir a transmissão confiável, ordenada e sem erros de dados entre dispositivos em uma rede. Ele lida com as tarefas de nível inferior de segmentação de dados, controle de fluxo, detecção de erros e retransmissão, garantindo que os pacotes de dados sejam entregues com precisão e na sequência correta.

HTTP, por outro lado, é um camada de aplicação protocolo usado especificamente para transmitir conteúdo da web, como páginas da web e recursos, entre um navegador da web (um cliente) e um server. O HTTP define as regras de como solicitações e respostas são formatadas e trocadas para serviços web.

Enquanto o HTTP usa o TCP como seu protocolo de transporte subjacente para garantir a entrega confiável de dados, o HTTP se concentra na estrutura e no gerenciamento do conteúdo que está sendo transferido, como o tratamento de GET, POST e outros tipos de solicitações HTTP.