Modelo OSI

ISO foi uma das primeiras organizações a definir formalmente uma forma comum de conectar computadores. Sua arquitetura é chamada OSI (Open Systems Interconnection), Camadas OSI ou Interconexão de Sistemas Abertos.

Esta arquitetura é um modelo que divide as redes de computadores em sete camadas, de forma a se obter camadas de abstração. Cada protocolo implementa uma funcionalidade assinalada a uma determinada camada.

A ISO costuma trabalhar em conjunto com outra organização, a ITU (International Telecommunications Union), publicando uma série de especificações de protocolos baseados na arquitetura OSI. Estas séries são conhecidas como 'X ponto', por causa do nome dos protocolos: X.25, X.500, etc.

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Descrição das camadas

Este modelo é dividido em camadas hierárquicas, ou seja, cada camada usa as funções da própria camada ou da camada anterior, para esconder a complexidade e transparecer as operações para o usuário, seja ele um programa ou uma outra camada.

1 - Camada Física

Trata a transmissão dos bits brutos pelo canal de comunicação. A camada física define as características técnicas dos dispositivos elétricos e ópticos (físicos) do sistema. Ela contém os equipamentos de cabeamento ou outros canais de comunicação (ver modulação) que se comunicam diretamente com o controlador da interface de rede. Preocupa-se, portanto, em permitir uma comunicação bastante simples e confiável, na maioria dos casos com controle de erros básicos:

• Move bits (ou bytes, conforme a unidade de transmissão) através de um meio de transmissão.
• Define as características elétricas e mecânicas do meio, taxa de transferência dos bits, tensões etc.
• Controle da quantidade e velocidade de transmissão de informações na rede.

Não é função do nível físico tratar problemas como erros de transmissão, esses são tratados pelas outras camadas do modelo OSI.

2 - Camada de Enlace ou Ligação de Dados

Ver artigo principal: Camada de ligação de dados

A camada de ligação de dados também é conhecida como camada de enlace ou link de dados. Esta camada detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico. É responsável pela transmissão e recepção (delimitação) de quadros e pelo controle de fluxo. Ela também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.

O controle de fluxo é realizado por meio da medição do buffer do receptor no momento da transmissão. Isso impede que uma quantidade excessiva de dados não trave um receptor mais lento.

Exemplo de protocolos nesta camada: PPP, LAPB (do X.25),NetBios.

Na Rede Ethernet cada placa de rede possui um endereço físico, que deve ser único na rede.

Em redes do padrão IEEE 802, e outras não IEEE 802 como a FDDI, esta camada é dividida em outras duas camadas: Controle de ligação lógica (LLC), que fornece uma interface para camada superior (rede), e controle de acesso ao meio físico (MAC), que acessa diretamente o meio físico e controla a transmissão de dados.

3 - Camada de Rede

Ver artigo principal: Camada de rede

A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes de rede, também conhecidos por datagrama, associando endereços lógicos (IP) em endereços físicos (MAC), de forma que os pacotes de rede consigam chegar corretamente ao destino. Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades. As rotas podem ser determinadas por tabelas estáticas, no inicio de cada conversação ou altamente dinâmicas.

Essa camada é usada quando a rede possui mais de um segmento e, com isso, há mais de um caminho para um pacote de dados percorrer da origem ao destino.

Funções da Camada:

• Movimenta pacotes a partir de sua fonte original até seu destino através de um ou mais enlaces.
• Define como dispositivos de rede descobrem uns aos outros e como os pacotes são roteados até seu destino final.

4 - Camada de Transporte

A camada de transporte é responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos para a camada de Rede. No receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de Rede, remontar o dado original e assim enviá-lo à camada de Sessão.

Isso inclui controle de fluxo, ordenação dos pacotes e a correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de recebimento, informando que o pacote foi recebido com sucesso.

A camada de Transporte separa as camadas de nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas de 1 a 3). A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos e determina a classe de serviço necessária como orientada a conexão e com controle de erro e serviço de confirmação ou, sem conexões e nem confiabilidade.

O objetivo final da camada de transporte é proporcionar serviço eficiente, confiável e de baixo custo. O hardware e/ou software dentro da camada de transporte e que faz o serviço é denominado entidade de transporte.

A entidade de transporte comunica-se com seus usuários através de primitivas de serviço trocadas em um ou mais TSAP(Transport Service Access Point), que são definidas de acordo com o tipo de serviço prestado: orientado ou não à conexão. Estas primitivas são transportadas pelas TPDU (Transport Protocol Data Unit).

Na realidade, uma entidade de transporte poderia estar simultaneamente associada a vários TSA e NSAP(Network Service Access Point). No caso de multiplexação, associada a vários TSAP e a um NSAP e no caso de splitting, associada a um TSAP e a vários NSAP.

A ISO define o protocolo de transporte para operar em dois modos:

• Orientado a conexão.
• Não-Orientado a conexão.

Como exemplo de protocolo orientado à conexão, temos o TCP, e de protocolo não orientado à conexão, temos o UDP. É obvio que o protocolo de transporte não orientado à conexão é menos confiável. Ele não garante - entre outras coisas mais -, a entrega das TPDU, nem tampouco a ordenação das mesmas. Entretanto, onde o serviço da camada de rede e das outras camadas inferiores é bastante confiável - como em redes locais -, o protocolo de transporte não orientado à conexão pode ser utilizado, sem o overhead inerente a uma operação orientada à conexão.

O serviço de transporte baseado em conexões é semelhante ao serviço de rede baseado em conexões. O endereçamento e controle de fluxo também são semelhantes em ambas as camadas. Para completar, o serviço de transporte sem conexões também é muito semelhante ao serviço de rede sem conexões. Constatado os fatos acima, surge a seguinte questão: "Por que termos duas camadas e não uma apenas?". A resposta é sutil, mas procede: A camada de rede é parte da sub-rede de comunicações e é executada pela concessionária que fornece o serviço (pelo menos para as WAN). Quando a camada de rede não fornece um serviço confiável, a camada de transporte assume as responsabilidades, melhorando a qualidade do serviço.

5 - Camada de Sessão

A camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que estão a ser transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.

• Disponibiliza serviços como pontos de controles periódicos a partir dos quais a comunicação pode ser restabelecida em caso de pane na rede.
• Abre portas para que várias aplicações possam escalonar o uso da rede e aproveitar melhor o tempo de uso. Por exemplo, um browser quando for fazer o download de várias imagens pode requisitá-las juntas para que a conexão não fique desocupada.

6 - Camada de Apresentação

A camada de Apresentação, também chamada camada de Tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão de caracteres (código de página) quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia.

Os dados recebidos da camada sete são comprimidos, e a camada 6 do dispositivo receptor fica responsável por descomprimir esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, já que haverá menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 7 foram "encolhidos" e enviados à camada 5.

Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de criptografia neste nível, sendo que os dados só serão decodificados na camada 6 do dispositivo receptor.

Ela trabalha transformando os dados em um formato no qual a camada de aplicação possa aceitar, minimizando todo tipo de interferência.

Faz a tradução dos dados recebidos da camada de aplicação em um formato a ser utilizado pelo protocolo.

7 - Camada de Aplicação

A camada de aplicação é responsável por dar o nome a um site, algo relacionado ao tipo (programa) o qual será utilizado entre a máquina destinatária e o usuário como também disponibiliza os recursos (protocolo) para que tal comunicação aconteça. Por exemplo, ao solicitar a recepção de e-mail através do aplicativo de e-mail, este entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando tal solicitação (POP3, IMAP). Tudo nesta camada é direcionado ao hardware. Alguns protocolos utilizados nesta camada são: HTTP, SMTP, FTP, SSH, RTP, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping, etc.

Arquitetura Internet

A arquitetura Internet, também conhecida como TCP/IP é uma alternativa ao modelo OSI mas composta apenas de cinco camadas.

Tabela de exemplos

Camada	Exemplos	suite TCP/IP	SS7	suite AppleTalk	suite OSI	suite IPX	SNA	UMTS
7 - Aplicação	HL7, Modbus	HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, NFS, NTP, BOOTP, DHCP, RMON, TFTP, POP3, IMAP, TELNET	ISUP, INAP, MAP, TUP, TCAP	AFP, PAP	FTAM, X.400, X.500, DAP		APPC
6 - Apresentação	TDI, ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG	XDR, SSL, TLS		AFP, PAP
5 - Sessão	Named Pipes, NetBIOS, SIP, SAP, SDP	Estabelecimento da sessão TCP		ASP, ADSP, ZIP		NWLink	DLC?
4 - Transporte	NetBEUI	TCP, UDP, RTP, SCTP		ATP, NBP, AEP, RTMP	TP0, TP1, TP2, TP3, TP4	SPX, RIP
3 - Rede	NetBEUI, Q.931	IP, ICMP, IPsec, RIP, OSPF, BGP,ARP	MTP-3,SCCP	DDP	X.25 (PLP), CLNP	IPX		RRC (Radio Resource Control)
2 - Ligação de dados	Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP, HDLC, Q.921, Frame Relay, ATM, Fibre Channel	MTP-2	LocalTalk, TokenTalk, EtherTalk, Apple Remote Access, PPP	X.25 (LAPB), Token Bus	802.3 framing, Ethernet II framing	SDLC	MAC (Media Access Control)
1 - Físico	RS-232, V.35, V.34, Q.911, T1, E1, 10BASE-T,100BASE-TX , ISDN, SONET, DSL		MTP-1	Localtalk on shielded, Localtalk on unshielded (PhoneNet)	X.25 (X.21bis, EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530, G.703)		Twinax	PHY (Physical Layer)

Referências

• Peterson, Larry L, Davie, Bruce S. Computer Networks. Morgan Kaufman Publishers.