CAMADA OSI
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.
CAMADA OSI
O que OSI ?
• 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.
ISO corresponde á International Organization for
Standardization, ou Organização Internacional para
Padronização, e OSI corresponde á Open System
Interconection, ou Sistema de Interconexão aberto.
Podemos fazer uma analogia com os Processos, ou POP
(Procedimento Operacional Padrão) como conheço, que a ISO
exige das empresas no processo de obtenção do ISO 9001 por
exemplo. A idéia é a mesma, "padronizar" para organizar e
agilizar os processos.
Podemos notar que a ordem numérica das camadas é
decrescente, ou seja, o processo começa na camada física,
onde os sinais elétricos são convertidos em zeros e uns, e
termina na camada de aplicação, onde atuam protocolos
como o FTP por exemplo (File Tranfer Protocol), protocolo
para troca de arquivos.
Camada Física - 01
O inicia de todo processo. O sinal que vem do meio (Cabos
UTP por exemplo), chega à camada física em formato de sinais
elétricos e se transforma em bits (0 e 1). Como no cabo navega apenas
sinais elétricos de baixa freqüência, a camada física identifica como 0
sinal elétrico com –5 volts e 1 como sinal elétrico com +5 volts.
A camada física trata coisas tipo distância máxima dos cabos
(por exemplo no caso do UTP onde são 90m), conectores físicos (tipo
BNC do coaxial ou RJ45 do UTP), pulsos elétricos (no caso de cabo
metálico) ou pulsos de luz (no caso da fibra ótica), etc. Resumindo, ela
recebe os dados e começa o processo, ou insere os dados finalizando o
processo, de acordo com a ordem. Podemos associá-la a cabos e
conectores. Exemplo de alguns dispositivos que atuam na camada
física são os Hubs, tranceivers, cabos, etc. Sua PDU são os BITS
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:
1) Move bits (ou bytes, conforme a unidade de transmissão) através de
um meio de transmissão.
2) Define as características elétricas e mecânicas do meio, taxa de
transferência dos bits, tensões etc.
3) 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.
Na figura o exemplo da forma de onda Senóide.
Problemas da camada física - 01
Aonde consultar:RS-232, V.35, V.34, Q.911, T1,
E1, 10BASE-T,100BASE-TX , ISDN, SONET, DSL.
Camada de Enlace - 02
Após a camada física ter formatado os dados de
maneira que a camada de enlace os entenda, inicia-se a
segunda parte do processo. Um aspecto interessante é
que a camada de enlace já entende um endereço, o
endereço físico (MAC Address – Media Access Control ou
Controle de acesso a mídia) – a partir daqui sempre que
eu me referir a endereço físico estou me referindo ao
MAC "Address". Sem querer sair do escopo da camada,
acho necessária uma breve idéia a respeito do MAC. MAC
address é um endereço Hexadecimal de 48 bits, tipo FFC6-00-A2-05-D8. Na próxima parte do processo, quando o
dado é enviado à camada de rede esse endereço vira
endereço IP.
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.
E 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 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.
Uma curiosidade, é que o MAC
address possui a seguinte composição:
A camada e enlace trata as topologias de
rede, dispositivos como Switch, placa de rede,
interfaces, etc., ela é responsável por todo o
processo de switching. Após o recebimento dos
bits, ela os converte de maneira inteligível, os
transforma em unidade de dado, subtrai o
endereço físico e encaminha para a camada de
rede que continua o processo. Sua PDU é o
QUADRO.
Problemas da camada enlace - 02
Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP, HDLC, Q.921,
Frame Relay, ATM, Fibre Channel.
802.3 framing, Ethernet II framing.
MAC (Media Access Control)
Camada de Rede - 03
Pensando em WAN, é a camada que mais atua no processo.
Ela é responsável pelo tráfego no processo de internetworking.
A partir de dispositivos como roteadores, ela decide qual o
melhor caminho para os dados no processo, bem como
estabelecimento das rotas.
A camada ela entende o endereço físico, que o converte para
endereço lógico (o endereço IP).
Exemplo de protocolos de endereçamento lógico são o IP e o
IPX. A partir daí, a PDU da camada de enlace, o quadro, se transforma
em unidade de dado de camada de rede. Exemplo de dispositivo
atuante nessa camada é o Roteador, que sem dúvida é o principal
agente no processo de internetworking, pois este determina as
melhores rotas baseados no seus critérios, endereça os dados pelas
redes, e gerencia suas tabelas de roteamento.
A PDU da camada de rede é o PACOTE.
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.
Problemas na camada de Rede - 03
NetBEUI, Q.931
IP, ICMP, IPsec, RIP, OSPF, BGP,ARP
IPX
RRC (Radio Resource Control)
Camada de transporte - 04
dados.
Ela é responsável pela qualidade na entrega/recebimento dos
Após os dados já endereçados virem da camada de rede, é
hora de começar o transporte dos mesmos.
A camada de transporte gerencia esse processo, para
assegurar de maneira confiável o sucesso no transporte dos dados, por
exemplo, um serviço bastante interessante que atua de forma
interativa nessa camada é o Q.O.S ou Quality of Service (Qualidade de
Serviço), que é um assunto bastante importante é fundamental no
processo de internetworking. Então, após os pacotes virem da camada
de rede, já com seus "remetentes/destinatários", é hora de entregalos, como se as cartas tivessem acabados de sair do correio (camada
de rede), e o carteiro fosse as transportar (camada de transporte).
Junto dos protocolos de endereçamento (IP e IPX), agora entram os
protocolos de transporte (por exemplo, o TCP e o SPX). A PDU da
camada de transporte é o SEGMENTO.
Ela e responsável por receber os dados enviados pela camada de Sessão e segmentálos para que sejam enviados a camada de Rede, que por sua vez, transforma esses segmentos em
pacotes.
No receptor, a camada de Transporte realiza o processo inverso, ou seja, recebe os
pacotes da camada de Rede e divide em segmentos para enviar 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.
Ela 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.
Problemas na camada de Transporte - 4
NetBEUI
TCP, UDP, RTP, SCTP
ATP, NBP, AEP, RTMP
SPX, RIP
Camada de sessão - 05
Após a recepção dos bits, a obtenção do endereço,
e a definição de um caminho para o transporte, se inicia
então a sessão responsável pelo processo da troca de
dados/comunicação. A camada de sessão é responsável
por iniciar, gerenciar e terminar a conexão entre hosts.
Para obter êxito no processo de comunicação, a camada
de seção têm que se preocupar com a sincronização entre
hosts, para que a sessão aberta entre eles se mantenha
funcionando. Exemplo de dispositivos, ou mais
especificamente, aplicativos que atuam na camada de
sessão é o ICQ, ou o MIRC. A partir daí, a camada de
sessão e as camadas superiores vão tratar como PDU os
DADOS.
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.
Problemas na camada de Sessão - 05
Named Pipes, NetBIOS, SIP, SAP, SDP
Estabelecimento da sessão TCP
ASP, ADSP, ZIP
NWLink
DLC
Camada de Apresentação - 06
Ela atua como intermediaria no processo frente às suas
camadas adjacentes.
Ela cuida da formatação dos dados, e da representação
destes, e ela é a camada responsável por fazer com que duas
redes diferentes (por exemplo, uma TCP/IP e outra IPX/SPX) se
comuniquem, "traduzindo" os dados no processo de
comunicação.
Alguns dispositivos atuantes na camada de Apresentação
são o Gateway, ou os Transceivers, sendo que o Gateway no
caso faria a ponte entre as redes traduzindo diferentes
protocolos, e o Transceiver traduz sinais por exemplo de cabo
UTP em sinais que um cabo Coaxial entenda.
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 estão descomprimidos, e a
camada 6 do dispositivo receptor fica responsável por comprimir 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.
Problemas na camada de
Apresentação - 06
TDI, ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG
XDR, SSL, TLS
AFP, PAP
Camada de Aplicação - 07
Esta e a que mais notamos no dia a dia, pois
interagimos direto com ela através de softwares como
cliente de correio, programas de mensagens
instantâneas, etc. Do ponto de vista do conceito, na
minha opinião a camada de aplicação e basicamente a
interface direta para inserção/recepção de dados. Nela
é que atuam o DNS, o Telnet, o FTP, etc. E ela pode
tanto iniciar quanto finalizar o processo, pois como a
camada física, se encontra em um dos extremos do
modelo.
A camada de aplicação corresponde às aplicações
(programas) no topo da camada OSI que serão utilizados
para promover uma interação entre a máquina
destinatária e o usuário da aplicação.
Esta camada 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 relacionado ao software. Alguns protocolos
utilizados nesta camada são: HTTP, SMTP, FTP, SSH, RTP,
Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent,
DNS, Ping, etc.
Problemas na camada de Aplicação - 0 7
HL7, Modbus
HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, NFS, NTP, BOOTP,
DHCP, RMON, TFTP, POP3, IMAP, TELNET
SUP, INAP, MAP, TUP, TCAP
AFP, PAP
FTAM, X.400, X.500, DAP
APPC