O modelo ISO/OSI
O modelo de referência OSI
• A ISO (International Standards Organization)
• lança em 1984, o modelo de referência OSI (Open
System Interconnection)
• O Modelo de referência OSI é o modelo fundamental
para comunicações em rede
O modelo em camadas
• Permite a visualização das funções de rede que acontecem
em cada camada
• Decompõe as comunicações de rede em partes menores e
mais simples.
• Padroniza os componentes de rede, permitindo o
desenvolvimento e o suporte por parte de vários
fabricantes.
OSI – Modelo em camadas
• Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de
hardware e de software de rede.
• Evita que as modificações em uma camada afetem as
outras, possibilitando maior rapidez no seu
desenvolvimento.
• Cada camada OSI individual tem um conjunto de funções
que ela deve executar para que os pacotes de dados
trafeguem de uma origem a um destino em uma rede.
PORQUE UM MODELO EM CAMADAS?
Exemplo dos correios
O Modelo OSI – Transmissão de dados
Dados
Aplicação
7
Aplicação
Apresentação
6
Apresentação
Sessão
5
Sessão
Transporte
4
Transporte
Rede
3
Rede
Enlace
2
Enlace
Físico
1
Físico
Dados
Modelo de Referência OSI
Aplicação
Protocolo de Aplicação
Aplicação
Apresentação
Protocolo de Apresentação
Apresentação
Sessão
Protocolo de Sessão
Sessão
Transporte
Protocolo de Transporte
Transporte
Subrede de Comunicação
Rede
Enlace
Enlace
Física
Física
Protocolos internos da
subrede
Rede
Rede
Rede
Enlace
Enlace
Física
Física
Protocolos host-roteadores
O Modelo OSI – Principais vantagens
 Redução de custo, devido à
padronização de produtos;
7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
Transporte
3
Rede
2
Enlace
1
Físico
 Permite independência no
desenvolvimento de software e
hardware;
 Agiliza a adoção de novas
tecnologias;
 Facilita a detecção e correção de
problemas na rede;
 Utilizado como referência para as
diversas arquiteturas de rede.
Unidades de Dados utilizadas pelo modelo OSI
7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
Transporte
Segmento
3
Rede
Datagrama
2
Enlace
Quadro
1
Físico
Bit
Mensagem
O Modelo OSI – Principais funções das Camadas
7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
Transporte
3
Rede
2
Enlace
CONTROLE DE ERROS (QUADROS)
1
Físico
TRANSMISSÃO (BITS)
APLICATIVOS
SINTAXE
SINCRONIZAÇÃO (MENSAGENS)
EMPACOTEAMENTO (SEGMENTOS)
ROTEAMENTO (DATAGRAMAS)
CAMADA 7: APLICAÇÃO
Provê serviços que
suportam diretamente
as aplicações do usuário,
como:
– Correio eletrônico
– Transferência de
arquivos
– Acesso a banco de
dados
• Não define as
aplicações em si!
CAMADA 6: APRESENTAÇÃO
Realiza transformações
adequadas nos dados:
– Tradução dos dados
– Compressão de
textos
– Criptografia
– Conversão de
padrões
CAMADA 5: SESSÃO
Permite que aplicações
em hosts diferentes
partilhem uma sessão
• Provê:
– Controle de diálogo
– Controle de token
– Sincronização
CAMADA 4: TRANSPORTE
Divide as mensagens
em pacotes, é a
primeira camada
fim-a-fim
• Deve garantir:
– Comunicação fima-fim confiável
– Multiplexação/split
ting de conexões
– Controle de fluxo
CAMADA 3: REDE
Controla as operações
na sub-rede:
– Roteamento: estático
ou dinâmico
– Controle de
congestionamento
– Interconexão de redes
• Não garante que o
pacote chegue ao
destino
Camada 2:
Trata o fluxo de dados
no enlace entre
transmissor e receptor:
– Controle de fluxo
– Detecção e correção
de erros
– Acesso ao meio
compartilhado
• Não permite ligação
entre redes distintas
Camada 1:
Trata das características
– mecânicas, elétricas,
funcionais e de
procedimentos para
conexão física entre
entidades da camada
de enlace
–Transmite uma
sequência de bits
• Não se preocupa com
o significado dos bits
Exemplo de aplicação do modelo OSI: Configuração de Redes Locais.
LAN 1
Host
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
7
6
5
4
3
2
1
LAN 2
Host
7
6
5
4
Roteador
Roteador
Switch
Switch
Hub
Hub
3
2
1
Hub – Implementa o barramento de interligação dos Host na Camada Física (Por exemplo: Ethernet);
Switch – Comutador de Camada 2 (Enlace), fazendo a interligação entre os segmentos de uma Rede Local.
Roteador – Comutador que encaminha tráfego através da rede Wan, atuando junto à Camada 3 ( Rede).
O modelo TCP/IP
Modelo de Referência TCP/IP
• 1969 - Advanced Research Project
Agency (ARPA) financia a pesquisa e o
desenvolvimento
de
uma
rede
experimental de comutação de pacotes
(ARPANET)
• O objetivo era estudar técnicas para
implementar sistemas de comunicação
de dados robustos e independentes de
fornecedores
Modelo de Referência TCP/IP
• ARPANET foi tão bem sucedida que
várias organizações ligadas à rede
passaram a usá-la cotidianamente
• 1975 - ARPANET deixa o caráter
experimental, transformando-se em
uma rede operacional, quando a
Defense Communications Agency (DCA)
assume o seu controle
Modelo de Referência TCP/IP
• Os
protocolos
TCP/IP
foram
desenvolvidos
como
padrões
militares.Todos os hosts na rede tiveram
que se converter para os novos
protocolos
• DARPA financiou a implementação do
TCP/IP na versão Berkley (BSD) Unix
• O termo internet se popularizou
Modelo de Referência TCP/IP
• 1983 - ARPANET divide-se em MILNET e
uma nova (e menor) ARPANET
• 1985 - A National Science Foundation
(NSF) cria a NSFNet e a conecta a
internet
• 1987 - NSF cria um novo e mais rápido
backbone e uma topologia em três
camadas que incluem o backbone,
redes regionais e redes locais
Modelo de Referência TCP/IP
• 1990 - ARPANET encerra suas
atividades
• 1995 - NSFNet deixa de ser o
principal backbone da Internet
Modelo de Referência TCP/IP
• Camada Inter-rede:
–Serviço de comutação de pacotes não
orientado a conexões: habilidade de
sobreviver a falhas na sub-rede
• Camada de transporte:
–TCP: orientado a conexão => confiável
–UDP: não orientado a conexão => não
confiável
Modelo de Referência TCP/IP
• Encapsulamento
Quando uma aplicação envia dados
usando TCP/IP, ela os envia através de
cada nível da pilha de protocolos.
– Cada nível adiciona sua informação aos
dados da camada superior.
– No final, os dados são enviados como uma
seqüência de bits, pela rede
Comparação
Arquitetura OSI
Arquitetura TCP/IP
Aplicação
Apresentação
Aplicação
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Internet
Enlace
Físico
Rede
Modelo de Referência TCP/IP
Aplicação
Telnet, FTP, mail, etc
Transporte
TCP, UDP
Inter-Rede
IP, ICMP, IGMP
Interface de
Rede
Device Driver e placa de rede
Modelo de Referência TCP/IP
Aplicação
Transporte
Inter-Rede
Interface de
Rede
• Este nível trata dos detalhes
específicos de cada aplicação
– Representação, codificação e
controle de diálogo
• Exemplos
– Telnet, FTP, SMTP, SNMP
Modelo de Referência TCP/IP
Aplicação
Transporte
Inter-Rede
Interface de
Rede
• Proporciona um fluxo de dados entre
dois hosts (fim-a-fim)
– TCP: Confiável. Sequencia os dados recebidos
do nível de aplicação, agrupando-os em
segmentos. Estabelece conexões (three way
handshake). Confirma recepção dos segmentos
enviados.
– UDP: Não-confiável. Envia pacotes de dados
(datagramas) de um host para outro, sem
garantia de entrega. A sobrecarga desse
protocolo é menor que a do TCP
Modelo de Referência TCP/IP
Aplicação
Transporte
Inter-Rede
Interface de
Rede
• Garantir a transmissão de
pacotes independente da
localização dos hosts
– Endereçamento dos hosts
– Roteamento
– Controlar Congestionamento
Modelo de Referência TCP/IP
Aplicação
Transporte
Inter-Rede
Interface de
Rede
• O modelo não especifica muitos
detalhes
• Abrange o driver de dispositivo no SO
e a correspondente placa de rede.
• Trata dos detalhes de hardware
necessários para o interfaceamento físico
com a rede
• Histórico
• 1969 – DARPA (Departament of Defense Advanced Research
Projects Agency) projeto ARPANET
• Universidade da Califórnia (Los Angeles + Santa Bárbara) +
UTAH + Instituto de Pesquisa de Stanford
– TCP/IP sobre UNIX (Universidade da Califórnia de Berkeley)
• Anos 85 – National Science Foundation – NSFNET
interconectou ARPANET e outras comunidades de pesquisa –
padronizou TCP/IP
• 1990 – Brasil se conecta a NFSNET
• 1993 – Internet uso comercial = popularização
• Responsável pelo TCP/IP
• ISOC – Internet Society
• Padronização do TCP/IP
– RFC - Request for Comments (Pedidos para Comentários)
– O IAB (Internet Activities Board) é o comitê responsável
por definir os padrões e por gerenciar o processo de
publicação dos RFCs.
– O IAB coordena dois grupos
• IRTF (Internet Research Task Force)
– Pesquisa sobre o TCP/IP
• IETF (Internet Engineering Task Force)
– Problemas ocorridos na Internet
• Camada de Rede
• Camada de abstração de hardware
– interface com os diversos tipos
de redes (X.25, ATM, FDDI,
Ethernet, Token Ring, Frame
Relay, etc).
• Equivalente às camadas 1 e 2 (física e
enlace) do modelo OSI
– Funções de identificação do
meio e acesso ao meio
• LAN: IEEE 802.3, 802.4, 802.5, etc.
• WAN: X.25, HDLC, etc.
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
• Camada Internet
• Estabelece a troca de pacotes sem
conexão através da malha da rede
física.
• Roteamento entre as diferentes
sub-redes, assim como funções
para evitar congestionamento.
• Padronizado em um formato de
pacote e protocolo IP - Internet
Protocol.
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
• Camada de transporte
• Permite a dois pontos da
estabelecerem uma conversação.
rede
– Exatamente igual OSI
• TCP (Transmission Control Protocol) provê
um serviço confiável e orientado à
conexão. Implementa um mecanismo de
checksum.
• UDP (User Datagram Protocol) provê um
serviço não-confiável e não orientado a
conexão, com melhor tempo de resposta
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
• Camada de aplicação
• Reúne os protocolos que fornecem
serviços de comunicação ao
sistema ou ao usuário. Pode-se
separar os protocolos de aplicação
em:
– Protocolos de serviços básicos:
fornecem serviços para atender as
próprias necessidades do sistema de
comunicação TCP/IP: DNS, DHCP
– Protocolos de serviços para o usuário:
FTP, HTTP, Telnet, SMTP, POP3, IMAP e
outros
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
Comparação
• Há diversas semelhanças com o modelo conceitual OSI da ISO,
mas o TCP/IP é anterior à formalização deste modelo e
portanto possui algumas diferenças
• Quantidade de camadas
– OSI = 7
TCP/IP = 4
• OSI descreve apenas os serviços prestados em cada
camada, não definindo os protocolos que atuam nela, o
que pode levar inclusive dois sistemas que seguem o
modelo a não se comunicarem
• Maior contribuição do OSI: serviço, interface e protocolo
Comparação
• O Modelo OSI é um modelo conceitual, e não a
arquitetura de uma implementação real de
protocolos de rede.
• TCP/IP foi desenvolvido com o objetivo de
resolver um problema prático: interligar redes com
tecnologias distintas
• O TCP/IP foi projetado segundo uma arquitetura de
pilha, onde diversas camadas de software interagem
somente com as camadas acima e abaixo.
Comparação
•
O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas
•
Os protocolos do TCP/IP são os padrões em torno dos quais a
Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha
credibilidade
• Em contraste, nenhuma rede foi criada em torno de
protocolos específicos relacionados ao OSI, embora todos
usem o modelo OSI para guiar seu raciocínio
• Praticamente todos os sistemas operacionais do mercado
implementam a pilha TCP/IP
Análise final
• Crítica ao modelo OSI
– Tecnologia ruim
• Camadas vazias
• Funções repetidas
– Implementação ruim
• Inicio x TCP/IP já em uso (Unix)
• Crítica ao TCP/IP
– Não define claramente interface, serviço e protocolo
– Não faz distinção entre camada física e de enlace
Análise final
• OSI  ótimo modelo – protocolos não
populares
• TCP/IP modelo praticamente não existe protocolos populares