MÓDULO 11 – Modelo OSI
A maioria das redes são organizadas como pilhas ou níveis de camadas,
umas sobre as outras, sendo feito com o intuito de reduzir a complexidade do projeto
da rede. O objetivo de cada camada de uma rede é oferecer determinados serviços
a camadas de níveis superiores, abstraindo-as dos detalhes de implementação de
algum recurso.
A camada X de uma máquina comunica-se com a camada X de outra
máquina através de protocolos, que são basicamente um acordo entre as partes que
estão se comunicando e estabelecendo como será feita a comunicação.
A comunicação de máquinas diferentes não é feita diretamente de uma para
outra, cada camada transfere seus dados e informações de controle para a camada
que está em um nível abaixo dela, até que seja alcançada a camada de nível mais
baixo. Depois de alcançado, a camada de nível mais baixo, utiliza o meio físico que
é por onde são feitas as comunicações.
Observamos na figura acima que entre cada par de camadas existe uma
interface, ela é que define as operações e serviços que a camada inferior tem que
oferecer a camada superior. Um conjunto de camadas, interfaces e protocolos são
conhecidos como arquitetura de rede.
11.1 Serviços Versus Protocolos
Um serviço é um conjunto de operações que uma camada inferior tem a
oferecer a uma camada superior, o serviço relaciona-se a uma interface entre duas
camadas.
Um protocolo é um conjunto de regras que controlam o formato dos pacotes e
mensagens que são trocados pelas entidades contidas nas camadas, essas
entidades utilizam os protocolos para implementar suas definições e serviços.
Na maioria das vezes, os serviços e os protocolos são confundidos, só que
eles são totalmente distintos, pois os serviços estão relacionados às interfaces entre
as camadas, e os protocolos estão relacionados aos pacotes envidados entre as
entidades de máquinas diferentes.
11.2 O Modelo OSI
Com o objetivo de obter uma padronização na conectividade e máquinas de
diferentes fabricantes, a Organização Internacional de Normalização (ISO), aprovou
no inicio da década de 80, um modelo para sistemas de arquiteturas abertas, que
visava permitir a comunicação entre computadores heterogêneos, independente da
tecnologia de implementação.
Esse modelo recebeu a denominação de OSI (Open System Interconnection),
que serve de base para a implementação de qualquer tipo de rede. Para alcançar os
objetivos de escalabilidade, compatibilidade, portabilidade que são exigidos na
elaboração de um modelo, são necessárias algumas etapas obrigatórias como:
•
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•
•
•
Cada camada de um computador comunica-se indiretamente com a camada
semelhante de outro computador, sendo feita através de conexões virtuais;
Cada camada irá utilizar os serviços da camada inferior;
As camadas que estão situadas em níveis mais baixos estarão próximas do
hardware, enquanto as camadas de nível superior estão mais próximas do
usuário;
Toda camada irá utilizar algum tipo de protocolo, sendo sempre adequado ao
tipo de função que realiza;
Todas as camadas são independentes, e alterações em uma camada não
refletem na outra.
As camadas do modelo OSI são as seguintes:
11.2.1 A Camada Física
A camada física trata da transmissão de bits brutos pelo canal de
comunicação, especificando detalhes como nível de tensão, modulação, conectores
e a distância máxima que os canais podem utilizar. O seu projeto deve garantir que
quando um lado envia um bit 1, o outro lado recebe um bit 1 e não um bit 0. Não
existe nenhuma preocupação com o significado dos dados, endereços, CRCs e
outros valores. O Hub é um dispositivo de redes que opera exclusivamente na
camada física, pois ele simplesmente repete os sinais recebidos por todas as portas,
não sendo levado em conta o seu significado. Outros dispositivos que operam na
camada física são os transmissores e os receptores localizados na placa de rede.
Características da camada física:
•
•
Velocidade máxima de transmissão dos dados;
Transmissão simplex, half-duplex e full-duplex.
11.2.2 A Camada de Enlace de Dados
A camada de enlace é responsável pela transmissão e recepção de frames,
que são conjuntos de dados que acompanham informações de endereçamento e
correção de erro. Na camada de enlace ocorre a detecção e opcionalmente a
correção de erros, que ocorreram na camada física, com isso busca-se tornar um
canal de comunicação não confiável em um canal de comunicação confiável para
uso nas camadas superiores.
A camada de enlace também é responsável por um controle do fluxo de
dados, ela evita que um transmissor envie mais informações que o receptor pode
processar, utilizando mecanismos que permitem ao transmissor conhecer os espaço
em buffer do receptor em um dado momento.
11.2.3 A Camada de Rede
A camada de rede tem como função controlar as operações de rede de um
modo geral. Sua principal característica é o roteamento de pacotes entre a fonte e o
destino. Em redes de longa distância para uma mensagem chegar ao seu receptor,
ela passa por diversos nós intermediários no seu caminho, e a camada de rede tem
como tarefa escolher o melhor caminho para essa mensagem percorrer. A escolha
da melhor rota a ser seguida é baseada em tabelas estáticas e dinâmicas que são
atualizadas pelo roteador.
Principais funções da camada de rede:
•
•
Roteamento dos pacotes entre o transmissor e o receptor, mesmo que tenha
que percorrer nós intermediários;
Controle do congestionamento, evitando gargalos na conexão.
11.2.4 A Camada de Transporte
A função básica da camada de transporte é receber os dados da camada
acima, dividi-lo em unidades menores, caso exista a necessidade, repassar para a
camada de rede e assegurar que eles cheguem corretamente a outra extremidade.
A camada de transporte faz uma interface entre as camadas 1,2 e 3 que
estão vinculadas a rede e aos dispositivos de rede, e as camadas 5,6 e 7 que
operam em alto nível e são totalmente independentes da rede.
Sob condições normais, a camada de transporte cria conexões distintas para
cada conexão de transporte requisitada pelo nível superior, e se essas conexões
necessitarem de uma alta velocidade de transmissão, ela cria múltiplas conexões de
rede, dividindo os dados para aumentar a velocidade de transmissão.
A camada de transporte trabalha com conexões lógicas fim a fim, ou seja, um
programa na origem pode se comunicar com um programa similar no destino.
Diferente das camadas anteriores que se comunicam somente com o nó vizinho.
Principais características da camada de transporte:
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Criar conexões para solicitações vindas de níveis superiores;
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•
Dividir mensagens em tamanhos menores;
Estabelecer e terminar conexões através da rede.
11.2.5 A camada de Sessão
A camada de sessão permite que usuários de diferentes computadores
estabeleçam sessões entre eles, essas sessões encarregam-se do gerenciamento
do fluxo de dados, podendo, por exemplo, recomeçar uma transmissão do ponto
onde ela parou, caso tenha sido interrompida. Pode suspender e reiniciar fluxos de
dados e definir se aplicativos podem enviar e receber dados.
Características da camada de sessão:
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•
Manter o controle de quem deve transmitir em cada momento;
Impede que duas partes tentem executar a mesma operação crítica ao
mesmo tempo;
Realiza a verificação periódica de transmissões longas para permitir que elas
continuem a partir do ponto que estava ocorrendo falha.
11.2.6 A Camada de Apresentação
A camada de apresentação leva em conta a codificação dos dados, e também
eventuais conversões (EX: ASCII / UNICODE), isso torna possível à comunicação
entre computadores com diferentes representações de dados. A camada de
apresentação também é responsável por outros aspectos de representação de
dados, como criptografia e compressão de dados.
11.2.7 A Camada de Aplicação
A camada de aplicação fornece aos usuários uma interface que permite
acesso a diversos serviços de aplicação. Contém uma série de protocolos
comumente necessários para os usuários, ou seja, fornece um conjunto de funções
usadas pelos aplicativos que operam sobre o modelo OSI.