Camadas e protocolos do modelo OSI em redes de computadores

O que é o modelo OSI?

O Modelo OSI é um modelo lógico e conceitual que define a comunicação em rede utilizada por sistemas abertos à interconexão e comunicação com outros sistemas. A Interconexão de Sistema Aberto (Modelo OSI) também define uma rede lógica e descreve efetivamente a transferência de pacotes de computador usando várias camadas de protocolos.

Características do modelo OSI

Aqui estão algumas características importantes do modelo OSI:

Uma camada só deve ser criada onde forem necessários níveis definidos de abstração.
A função de cada camada deve ser selecionada de acordo com os protocolos padronizados internacionalmente.
O número de camadas deve ser grande para que funções separadas não sejam colocadas na mesma camada. Ao mesmo tempo, deve ser pequeno o suficiente para que a arquitetura não se torne muito complicada.
No modelo OSI, cada camada depende da próxima camada inferior para executar funções primitivas. Cada nível deve ser capaz de fornecer serviços para a próxima camada superior
As alterações feitas em uma camada não devem necessitar de alterações em outras camadas.

Por que do modelo OSI?

Ajuda você a entender a comunicação em uma rede
A solução de problemas é mais fácil separando as funções em diferentes camadas de rede.
Ajuda você a compreender as novas tecnologias à medida que são desenvolvidas.
Permite comparar relacionamentos funcionais primários em várias camadas da rede.

História do modelo OSI

Aqui estão marcos essenciais da história do modelo OSI:

No final da década de 1970, a ISO conduziu um programa para desenvolver padrões e métodos gerais de rede.
Em 1973, um Sistema Experimental de Comutação de Pacotes no Reino Unido identificou o requisito para definir os protocolos de nível superior.
No ano de 1983, o modelo OSI foi inicialmente concebido para ser uma especificação detalhada de interfaces reais.
Em 1984, a arquitetura OSI foi formalmente adotada pela ISO como padrão internacional.

7 camadas do modelo OSI

O modelo OSI é um sistema de arquitetura de servidor em camadas em que cada camada é definida de acordo com uma função específica a ser executada. Todas essas sete camadas trabalham de forma colaborativa para transmitir os dados de uma camada para outra.

As camadas superiores: trata de problemas de aplicativos e é implementado principalmente apenas em software. O mais alto está mais próximo do usuário final do sistema. Nesta camada, a comunicação de um usuário final para outro começa usando a interação entre a camada de aplicação. Ele irá processar todo o caminho até o usuário final.
As camadas inferiores: Essas camadas lidam com atividades relacionadas ao transporte de dados. A camada física e as camadas de link de dados também são implementadas em software e hardware.

As camadas superior e inferior dividem ainda mais a arquitetura de rede em sete camadas diferentes, conforme abaixo

Solicitações
Apresentação
em Nova York
Transporte
Rede, link de dados
Camadas físicas

7 camadas do modelo OSI — Diagrama de camadas de rede

Vamos estudar cada camada detalhadamente:

Camada física

A camada física ajuda a definir as especificações elétricas e físicas da conexão de dados. Este nível estabelece a relação entre um dispositivo e um meio físico de transmissão. A camada física não se preocupa com protocolos ou outros itens da camada superior. Um exemplo de tecnologia que opera na camada física nas telecomunicações é o PRI (Primary Rate Interface). Para aprender mais sobre PRI e como funciona, você pode visitar este artigo informativo.

Exemplos de hardware na camada física são adaptadores de rede, Ethernet, repetidores, hubs de rede, etc.

Camada de link de dados

A camada de enlace de dados corrige erros que podem ocorrer na camada física. A camada permite definir o protocolo para estabelecer e encerrar uma conexão entre dois dispositivos de rede conectados.

É uma camada compreensível de endereço IP, que ajuda a definir o endereçamento lógico para que qualquer endpoint seja identificado.

A camada também ajuda a implementar o roteamento de pacotes através de uma rede. Ajuda a definir o melhor caminho, o que permite levar os dados da origem ao destino.

A camada de enlace de dados é subdividida em dois tipos de subcamadas:

Camada de controle de acesso à mídia (MAC) - É responsável por controlar como os dispositivos em uma rede obtêm acesso ao meio e permitem a transmissão de dados.
Camada de controle de link lógico - Esta camada é responsável pela identidade e encapsulamento dos protocolos da camada de rede e permite encontrar o erro.

Funções importantes da camada Datalink

Enquadramento que divide os dados da camada de rede em quadros.
Permite adicionar cabeçalho ao quadro para definir o endereço físico da máquina de origem e de destino
Adiciona endereços lógicos do remetente e dos destinatários
Ele também é responsável pelo processo de origem até a entrega do processo de destino de toda a mensagem.
Também oferece um sistema de controle de erros no qual detecta retransmissões danificadas ou quadros perdidos.
A camada Datalink também fornece um mecanismo para transmitir dados através de redes independentes que estão interligadas.

Camada de transporte

A camada de transporte baseia-se na camada de rede para fornecer transporte de dados de um processo em uma máquina de origem para um processo em uma máquina de destino. Ele é hospedado em redes únicas ou múltiplas e também mantém as funções de qualidade de serviço.

Ele determina quantos dados devem ser enviados, para onde e com que taxa. Esta camada baseia-se na mensagem recebida da camada de aplicação. Ajuda a garantir que as unidades de dados sejam entregues sem erros e em sequência.

A camada de transporte ajuda a controlar a confiabilidade de um link por meio de controle de fluxo, controle de erros e segmentação ou dessegmentação.

A camada de transporte também oferece uma confirmação do sucesso da transmissão de dados e envia os próximos dados caso não ocorram erros. TCP é o exemplo mais conhecido da camada de transporte.

Funções importantes das camadas de transporte

Ele divide a mensagem recebida da camada de sessão em segmentos e os numera para formar uma sequência.
A camada de transporte garante que a mensagem seja entregue ao processo correto na máquina de destino.
Também garante que a mensagem inteira chegue sem nenhum erro, caso contrário ela deverá ser retransmitida.

Camada de rede

A camada de rede fornece os meios funcionais e processuais de transferência de sequências de dados de comprimento variável de um nó para outro conectado em “redes diferentes”.

A entrega de mensagens na camada de rede não oferece nenhum protocolo de camada de rede confiável.

Os protocolos de gerenciamento de camadas que pertencem à camada de rede são:

protocolos de roteamento
gerenciamento de grupo multicast
atribuição de endereço da camada de rede.

Camada de sessão

A camada de sessão controla os diálogos entre computadores. Ele ajuda você a estabelecer o início e o término das conexões entre o aplicativo local e remoto.

Esta camada solicita uma conexão lógica que deve ser estabelecida conforme a necessidade do usuário final. Esta camada lida com todo o logon importante ou validação de senha.

A camada de sessão oferece serviços como disciplina de diálogo, que pode ser duplex ou half-duplex. É implementado principalmente em ambientes de aplicativos que usam chamadas de procedimento remoto.

Função importante da camada de sessão

Ele estabelece, mantém e encerra uma sessão.
A camada de sessão permite que dois sistemas entrem em diálogo
Ele também permite que um processo adicione um ponto de verificação ao fluxo de dados.

Camada de apresentação

A camada de apresentação permite definir a forma como os dados serão trocados entre as duas entidades comunicantes. Também ajuda você a lidar com a compactação e criptografia de dados.

Esta camada transforma os dados no formato aceito pela aplicação. Ele também formata e criptografa dados que devem ser enviados por todas as redes. Esta camada também é conhecida como camada de sintaxe.

A função das camadas de apresentação

Tradução de código de caracteres de ASCII para EBCDIC.
Compressão de dados: Permite reduzir a quantidade de bits que precisam ser transmitidos na rede.
Criptografia de dados: ajuda você a criptografar dados para fins de segurança — por exemplo, criptografia de senha.
Ele fornece uma interface de usuário e suporte para serviços como e-mail e transferência de arquivos.

Camada de aplicação

A camada de aplicação interage com um programa de aplicação, que é o nível mais alto do modelo OSI. A camada de aplicação é a camada OSI, que está mais próxima do usuário final. Isso significa que a camada de aplicativo OSI permite que os usuários interajam com outros aplicativos de software.

A camada de aplicação interage com aplicativos de software para implementar um componente de comunicação. A interpretação dos dados pelo programa aplicativo está sempre fora do escopo do modelo OSI.

Um exemplo da camada de aplicativo é um aplicativo como transferência de arquivos, email, login remoto, etc.

A função das camadas de aplicação são

A camada de aplicação ajuda a identificar parceiros de comunicação, determinando a disponibilidade de recursos e sincronizando a comunicação.
Ele permite que os usuários façam logon em um host remoto
Esta camada fornece vários serviços de e-mail
Este aplicativo oferece fontes de banco de dados distribuídas e acesso a informações globais sobre diversos objetos e serviços.

Interação entre camadas do modelo OSI

As informações enviadas de um aplicativo de computador para outro precisam passar por cada uma das camadas OSI.

Isso é explicado no exemplo abaixo:

Cada camada dentro de um modelo OSI se comunica com as outras duas camadas que estão abaixo dela e com sua camada peer em algum outro sistema de computação em rede.
No diagrama abaixo, você pode ver que a camada de enlace de dados do primeiro sistema se comunica com duas camadas, a camada de rede e a camada física do sistema. Também ajuda você a se comunicar com a camada de enlace de dados do segundo sistema.

Protocolos suportados em vários níveis

Camada	Nome	protocolos
Camada 7	Solicitações	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Camada 6	Apresentação	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Camada 5	em Nova York	NetBIOS, SAP
Camada 4	Transporte	TCP, UDP
Camada 3	Network	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Camada 2	Link de dados	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Cabo de Fibra, etc.
Camada 1	Físico	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Diferenças entre OSI e TCP/IP

Aqui estão algumas diferenças importantes entre o modelo OSI e TCP/IP:

Modelo OSI	modelo TCP/IP
O modelo OSI fornece uma distinção clara entre interfaces, serviços e protocolos.	O TCP/IP não oferece nenhum ponto de distinção claro entre serviços, interfaces e protocolos.
OSI usa a camada de rede para definir padrões e protocolos de roteamento.	O TCP/IP usa apenas a camada da Internet.
O modelo OSI usa duas camadas separadas, física e link de dados, para definir a funcionalidade das camadas inferiores	O TCP/IP usa apenas uma camada (link).
No modelo OSI, a camada de transporte é apenas orientada à conexão.	Uma camada do modelo TCP/IP é orientado a conexão e sem conexão.
No modelo OSI, a camada de enlace de dados e a camada física são camadas separadas.	No TCP, a camada de enlace de dados e a camada física são combinadas como uma única camada host-rede.
O tamanho mínimo do cabeçalho OSI é 5 bytes.	O tamanho mínimo do cabeçalho é 20 bytes.

Vantagens do modelo OSI

Aqui estão os principais benefícios/prós do uso do modelo OSI:

Ajuda você a padronizar roteador, switch, placa-mãe e outros hardwares
Reduz a complexidade e padroniza interfaces
Facilita a engenharia modular
Ajuda você a garantir tecnologia interoperável
Ajuda você a acelerar a evolução
Os protocolos podem ser substituídos por novos protocolos quando a tecnologia muda.
Fornece suporte para serviços orientados a conexão, bem como serviços sem conexão.
É um modelo padrão em redes de computadores.
Suporta serviços sem conexão e orientados a conexão.
Oferece flexibilidade para se adaptar a vários tipos de protocolos

Desvantagens do modelo OSI

Aqui estão alguns contras/desvantagens de usar o modelo OSI:

O ajuste de protocolos é uma tarefa tediosa.
Você só pode usá-lo como modelo de referência.
Não define nenhum protocolo específico.
No modelo de camada de rede OSI, alguns serviços são duplicados em muitas camadas, como as camadas de transporte e de enlace de dados.
As camadas não podem funcionar em paralelo, pois cada camada precisa esperar para obter dados da camada anterior.

Resumo

O Modelo OSI é um modelo lógico e conceitual que define a comunicação em rede que é utilizada por sistemas abertos à interconexão e comunicação com outros sistemas
No modelo OSI, a camada só deve ser criada onde são necessários níveis definidos de abstração.
A camada OSI ajuda você a entender a comunicação em uma rede
Em 1984, a arquitetura OSI foi formalmente adotada pela ISO como padrão internacional.

Camada	Nome	função	protocolos
Camada 7	Solicitações	Para permitir acesso aos recursos da rede.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Camada 6	Apresentação	Para traduzir, criptografar e compactar dados.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Camada 5	em Nova York	Para estabelecer, gerenciar e encerrar a sessão	NetBIOS, SAP
Camada 4	Transporte	A camada de transporte baseia-se na camada de rede para fornecer transporte de dados de um processo em uma máquina de origem para um processo em uma máquina de destino.	TCP, UDP
Camada 3	Network	Para fornecer internetworking. Para mover pacotes da origem para o destino	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Camada 2	Link de dados	Para organizar bits em quadros. Para fornecer entrega hop-to-hop	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Cabo de Fibra, etc.
Camada 1	Físico	Para transmitir bits em um meio. Fornecer especificações mecânicas e elétricas	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.