Aula 2- Camadas OSI - Conceitos de Rede

Aula 2
O Modelo OSI Princípios de Rede

OSI (Open Systems Interconnection) foi criado em 1970 e posteriormente aplicado em 1983, é um modelo criado pela ISO (International Organization for Standardization), desta forma poderemos considerar o OSI como um modelo padrão para qualquer conexão de rede que se deseje criar.

OSI é um modelo padronizado, que faz a divisão das redes de computador em 7 camadas, cada qual responsável por uma função dentro da rede. Este modelo permite a comunicação universal entre as máquinas digitais, já que define todos os parâmetros para a construção de uma rede (seja ela de curta, média e grande distância).

História do Modelo OSI

Em 1984 o modelo OSI foi efetivamente implementado pela ISO, já que muitos computadores e redes eram construídos com diferentes tecnologias, desta forma sem um padrão a ser seguido, a comunicação entre máquinas era restrita apenas a máquinas de mesmo fabricante/tecnologia.

Com o modelo OSI, seria mais fácil produzir equipamentos e construir redes universais, que poderiam facilmente se conectar entre sí. A tradução de OSI para o português seria algo como: Interconexão para Sistemas Abertos.

O modelo OSI teve apoio da Honeywell para ser produzido, e este modelo foi aplicado a ARPANET e mais tarde melhorado para servir em redes mais complexas.

Funcionalidade do Modelo OSI:

No modelo, o sistema de rede genérico é divido em camadas, cada qual com uma funcionalidade. Cada camada pode possuir vários realizadores para que a função seja concluída. Cada ítem da camada pode interagir apenas com a camada mais abaixo dela, e possui interações para serem usadas pelas camadas mais acima.

Estas camadas possuem sua hierarquia, de modo que as camadas podem esconder a complexidade do sistema mas sem deixar de ser transparente ao usuário e ao software que executa. Existem camadas que são implementadas exclusivamente por hardware. Isso facilita a programação do software e também a construção física de equipamentos para tratar cada parte da rede de modo específico, dedicado e com menos complexidade. Imagine se o sistema operacional tivesse que cuidar de tudo, ou o adaptador de rede? Seria muito complexo e caro, e muitas vezes inviável, além de não garantir a compatibilidade universal desejada.

A hierarquia das camadas é sempre de baixo para cima, de modo que a primeira camada é a Física, e a última é a de aplicação. Veja baixo:

O que cada camada faz?

1) Camada Física 

Trata exclusivamente do hardware (equipamentos físicos) que vão fazer a conexão de rede entre os computadores. Envolve também todos os meios físicos no qual os dados vão trafegar, tais como cabos, interfaces ou adaptadores de rede.

Nesta camada, são convertidos/traduzidos os sinais digitais (0/1) gerados pelo computador, e também definem as propriedades técnicas que cada meio de comunicação deve ter. Por exemplo: Voltagem do sinal, relação sinal ruído (db), distância máxima, adequação para o meio físico (cabo, Rádiofrequência, ou óptico).

Os adaptadores de rede (RJ45, Wi-Fi,etc) também operam nesta camada, bem como modens, bluetooth,USB,etc.

2) Camada de Enlace Dados

Também conhecida por "Data binding" é a técnica para que duas fontes de dados sejam unidas. Também estabelece a conexão entre elas, bem como mantem a sincronia durante todo o processo de comunicação. Também faz o elo de ligação entre a UI (interface do usuário) e o meio físico.

Aqui também é feito a correção de dados, caso a camada física tenha apresentado falha de transmissão/recepção dos dados. O fluxo de dados é controlado aqui, bem como o protocolo de comunicação que será usado para unir os diferentes sistemas conectados.

São exemplos de protocolos usados nesta camada: Ethernet, Wi-Fi, Token Ring, PPP,swich, dentre outros

3) Camada de Rede

Fornece os meios funcionais e procedimentos para transferência dos dados em comprimento variáveis e sequencialmente. Ela é que mantém a qualidade do serviço que é requisitado pela camada de transporte. Esta camada realiza funções de roteamento, faz fragmentação e remontagem dos pacotes de dados, e também entrega os relatórios de erros.
Os roteadores operam neste camada, e assim a Internet é disponibilizada sem interrupção dos serviços. 

Os protocolos usados nesta camada são: IPv4/IPv6,ARP,NAT dentre outros.

4) Camada de Transporte:

No Emissor, recebe os dados originados pela "Camada de Sessão" faz uma separação ordenada e segmentada, e depois envia para a "Camada de Rede" que irá transformar estes segmentos em pacotes de dados. No receptor, esta camada realiza o processo inverso, recebe os pacotes da camada de rede e depois remonta os dados para serem utilizados pela "Camada de Sessão".

Aqui aparecem funções tais como, controle de fluxo, ordenação de pacotes e correção de erros, tudo para que entre o transmissor e emissor haja uma correta comunicação dos dados. Um sinal é enviado para saber se tudo chegou bem, evitando erros,perdas e duplicação de dados.

Ela separa das Camadas 5/6/7 das Camadas 1/3/2 ou seja separa as camadas de nível de aplicação das camadas de nível físico. 

Já a Camada 4, faz a ligação entre estas duas classes, e também determina a classe de serviço orientada na conexão. 

A camada de transporte serve para proporcionar um serviço confiável, barato e eficiente. Denominamos a "entidade de transporte" o hardware/software que efetua este serviço.

São exemplos de protocolos usados nesta cama: TC,UDP,DCCP,etc

5) Camada de Sessão

Efetua a troca de dados entre hosts diferentes, é devido a ela, que duas aplicações em computadores diferentes, podem estabelecer uma comunicação. Ela é que define como será a transmissão de dados, e quando ocorre um falha na rede, os computadores começam a transmitir os dados a partir de um ponto verificador.

São exemplos de protocolos nesta camada: NetBios

6) Camada de Apresentação

Conhecida também por "Camada de Tradução", faz a conversão dos formatos de dados recebidos pela Camada e Aplicação, em um formato comum para ser usado na transmissão. Um exemplo seria a criptografia dos dados ou compressão (economia de banda).

A Camada 6 do dispositivo emissor deve fazer a "compressão dos dados", enquanto no receptor ocorre o inverso, a descompressão deles. Isso é necessário para menor largura de banda, usada na transmissão do dados, bem como a diminuição no tamanho do pacote, gerando uma rapidez na comunicação. Os dados da camada são comprimidos e enviados a camada 1, depois no caminho inverso é feito a descompressão.

Se precisar aumentar o nível de segurança, na camada 6 do dispositivo emissor será usado um algoritmo de criptografia, e na camada 6 do receptor haverá o mesmo algoritmo para decodificação completa dos dados.

Protocolos usados aqui são: XDR,TLS


7) Camada de Aplicação

Esta camada corresponde finalmente aos aplicativos (softwares) usados na interação entre máquina e usuário. Está no topo da camada OSI.

Ela também implementa os protocolos para que esta comunicação aconteça. Todas as operações que ocorrem neste camada são exclusivas do software, aqui não existem hardwares envolvidos.

Alguns protocolos usados aqui são: HTTP,SMTP,FTP,POP3,IMAP,BitTorrent,DNS,Ping,etc.

Resumindo...

INTERNET

O TCP (Transmission Control Protocol) é o padrão escolhido para a rede Internet, que surgiu da necessidade do Departamento de Defesa dos EUA, em criar uma rede que pudesse aguentar qualquer condição, até mesmo uma guerra nuclear... 

Então o modelo TCP/IP surgiu para tornar possível a comunicação de dados entre computadores em qualquer parte do mundo.

Porém o modelo TCP/IP possui apenas 4 camadas, em contradição a camada OSI.

• Camada 4: A camada de Aplicação
• Camada 3: A camada de Transporte
• Camada 2: A camada de Internet
• Camada 1: A camada  de Enlace

Na próxima aula iremos falar mais do modelo TCP/IP bem como outros assuntos até lá...

JMJG
Engenheiro Eletrônico/Instrutor Hardware