Camadas e protocolos do modelo OSI em redes de computadores

O que é o modelo OSI?

As Modelo OSI (Interconexão de Sistemas Abertos) É um modelo conceitual de referência que descreve como os dados se movem entre sistemas em uma rede. Ele divide a comunicação em sete categorias principais.tracO modelo OSI é composto por três camadas, cada uma com uma responsabilidade claramente definida e um conjunto específico de protocolos. Embora não seja implementado exatamente como desenhado em redes reais — o TCP/IP é a pilha de protocolos efetivamente utilizada —, as camadas do modelo OSI continuam sendo o vocabulário padrão que os engenheiros usam para analisar problemas de rede.

Características do modelo OSI

• Uma camada é criada apenas onde há um nível distinto de abs.tracÉ necessária uma intervenção.
• A função de cada camada é escolhida de forma a estar em conformidade com um protocolo padronizado internacionalmente.
• As camadas devem ser numerosas o suficiente para separar as responsabilidades, mas poucas o bastante para evitar complexidade excessiva.
• Cada camada depende da camada imediatamente abaixo dela para serviços básicos e expõe serviços para a camada imediatamente acima.
• Uma alteração dentro de uma camada não deve exigir alterações nas camadas acima ou abaixo dela.

Por que usar o modelo OSI?

• Fornece um vocabulário comum para a compreensão da comunicação em rede.
• Facilita a resolução de problemas ao separar as funções em camadas de rede independentes.
• Ajuda os engenheiros a assimilar novas tecnologias por meio de mapas.ping elas em camadas familiares.
• Permite comparar relações funcionais entre diferentes conjuntos de protocolos.

História do Modelo OSI

• 1970s atrasados — a ISO iniciou um programa para definir padrões gerais de rede.
• 1973 — um sistema experimental de comutação de pacotes no Reino Unido destacou a necessidade de protocolos de nível superior.
• 1983 — O modelo OSI foi publicado inicialmente como uma especificação de interface detalhada.
• 1984 — A ISO adotou formalmente a arquitetura OSI como padrão internacional (ISO 7498).

As 7 camadas do modelo OSI

O modelo OSI é uma arquitetura de referência em camadas, na qual cada camada desempenha uma função específica. As sete camadas trabalham em conjunto para transmitir dados do remetente ao destinatário.

• Camadas superiores (Aplicação, Apresentação, Sessão): Lida com a semântica da aplicação e é executada principalmente em software.
• Camadas inferiores (Transporte, Rede, Enlace de Dados, Física): Lida com o transporte de dados, a packetização, o enquadramento e o meio físico. A camada de enlace de dados e a camada física também incluem o hardware.

As sete camadas, de cima para baixo, são:

1. Aplicação
2. Apresentação
3. em Nova York
4. Transporte
5. Network
6. Link de dados
7. Físico

Diagrama das camadas da rede.

Camada física

As Camada física Define as especificações elétricas, mecânicas e físicas da conexão de dados. Ela transporta bits brutos por um meio de transmissão e não se preocupa com protocolos ou semântica de camadas superiores. PRI (Primary Rate Interface) é um exemplo de telecomunicações que opera nessa camada — saiba mais em [link para o artigo sobre PRI]. Tutorial PRI.

Exemplos de hardware da camada física incluem adaptadores de rede, cabeamento Ethernet, repetidores e hubs de rede.

Camada de link de dados

As Camada de enlace de dados Detecta e corrige erros que podem ocorrer na camada física e gerencia o protocolo que estabelece e encerra uma conexão entre dois dispositivos diretamente conectados. Transforma bits brutos em quadros estruturados e lida com o endereçamento físico (MAC).

A camada de enlace de dados é dividida em duas subcamadas:

1. Controle de Acesso ao Meio (MAC): controla como os dispositivos obtêm acesso ao meio compartilhado e como eles transmit dados.
2. Controle de Link Lógico (LLC): Identifica e encapsula protocolos da camada de rede e detecta erros.

Funções importantes da camada de enlace de dados

• Enquadramento: divide os dados da camada de rede em quadros.
• Adiciona um cabeçalho contendo o endereço físico (MAC) de origem e destino.
• Fornece entrega de quadros salto a salto entre dispositivos adjacentes.
• Detecta erros e solicita novamente os frames danificados ou perdidos.
• Oferece um mecanismo para percorrer redes independentes que estão interligadas.

Camada de rede

As Camada de rede Fornece os meios funcionais e procedimentais para a transferência de sequências de dados de comprimento variável entre hosts localizados em redes diferentes. Lida com endereçamento lógico (IP), roteamento e encaminhamento de pacotes.

A entrega na camada de rede não é inerentemente confiável — essa garantia é responsabilidade da camada de transporte. Os protocolos de gerenciamento de camada nessa camada incluem:

1. Protocolos de roteamento (OSPF, BGP, RIP).
2. Gerenciamento de grupo multicast (IGMP).
3. Atribuição de endereços na camada de rede (DHCP).

Camada de transporte

As Camada de transporte A camada de rede é construída sobre a camada de rede para fornecer transporte de dados de ponta a ponta entre processos em máquinas de origem e destino. Ela mantém propriedades de qualidade de serviço, como ordenação, confiabilidade e controle de fluxo.

A camada de transporte divide as mensagens das camadas superiores em segmentos, numera-os e as remonta no receptor. Ela garante a entrega sem erros e em sequência quando usada com protocolos confiáveis ​​como o TCP, ou aceita perdas em troca de velocidade quando usada com o UDP.

Funções importantes da camada de transporte

• Segmenta a mensagem recebida da camada de sessão e numera cada segmento.
• Entrega cada segmento ao processo correto na máquina de destino usando portas.
• Garante que a mensagem inteira chegue sem erros, retransmittingindo quando necessário.
• Gerencia o controle de fluxo para que um remetente rápido não sobrecarregue um receptor lento.

Camada de sessão

As Camada de sessão Controla os diálogos (sessões) entre dois computadores. Estabelece, gerencia e encerra conexões lógicas, lida com a autenticação quando necessário e suporta diálogos full-duplex e half-duplex. É mais frequentemente implementado em ambientes que utilizam chamadas de procedimento remoto.

Funções importantes da camada de sessão

• Estabelece, mantém e encerra uma sessão entre dois sistemas.
• Permite que ambos os sistemas entrem em um diálogo controlado.
• Adiciona pontos de verificação a um fluxo de dados para que uma sessão possa ser retomada após uma interrupção.

Camada de apresentação

As Camada de apresentação Define o formato no qual os dados são trocados entre duas entidades que se comunicam e lida com compressão e criptografia. Às vezes é chamado de camada de sintaxe.

Funções da camada de apresentação

• Tradução de conjunto de caracteres (por exemplo, ASCII para EBCDIC).
• Compressão de dados para reduzir a quantidade de bits transmitidos.
• Criptografia de dados — por exemplo, TLS para proteger a integridade e a confidencialidade da carga útil.
• Oferece suporte a formatos para serviços como e-mail e transferência de arquivos.

Camada de aplicação

As Camada de aplicação É a camada mais próxima do usuário final e a única que interage diretamente com os aplicativos. Ela não contém os próprios aplicativos — em vez disso, expõe os serviços de rede que os aplicativos utilizam.

Funções da camada de aplicação

• Identifica parceiros de comunicação, determina a disponibilidade de recursos e sincroniza a comunicação.
• Permite que os usuários façam login em um host remoto.
• Oferece serviços de e-mail e acesso a diretórios.
• Oferece acesso a banco de dados distribuído para informações globais sobre objetos e serviços.

Interação entre camadas do modelo OSI

A informação enviada de um aplicativo de computador para outro flui através das camadas do modelo OSI no remetente, atravessa o cabo e retorna pelas camadas no receptor.

• Cada camada se comunica com a camada acima dela, com a camada abaixo dela e com a camada correspondente no sistema remoto.
• No diagrama abaixo, a camada de enlace de dados do primeiro sistema se comunica com as camadas de rede e física no mesmo host e com a camada de enlace de dados do sistema remoto.

Protocolos suportados em cada camada do modelo OSI

Camada	Nome	Protocolos Comuns
Camada 7	Aplicação	SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS
Camada 6	Apresentação	MPEG, ASCII, SSL, TLS
Camada 5	em Nova York	NetBIOS, SAP, RPC
Camada 4	Transporte	TCP, UDP, SCTP
Camada 3	Network	IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS
Camada 2	Link de dados	Ethernet, PPP, Frame Relay, ATM, HDLC
Camada 1	Físico	RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (sinalização física)

Diferenças entre OSI e TCP/IP

Modelo OSI	Modelo TCP / IP
Estabelece uma distinção clara entre interfaces, serviços e protocolos.	Não estabelece uma distinção rígida entre serviços, interfaces e protocolos.
Possui sete camadas.	Possui quatro camadas (Aplicação, Transporte, Internet, Acesso à Rede).
Utiliza uma camada de rede dedicada para roteamento.	Utiliza uma única camada de Internet que combina roteamento e endereçamento.
Possui camadas Física e de Enlace de Dados separadas.	Combina as camadas Física e de Enlace de Dados em uma única camada de Acesso à Rede.
A camada de transporte é orientada à conexão.	As TCP / IP A camada de transporte pode ser orientada a conexão (TCP) ou não orientada a conexão (UDP).
O tamanho mínimo do cabeçalho OSI é de aproximadamente 5 bytes.	O tamanho mínimo do cabeçalho TCP/IP é de 20 bytes.

Vantagens do modelo OSI

• Padroniza roteadores, switches e outros equipamentos em torno de limites de camada bem definidos.
• Reduz a complexidade e padroniza as interfaces.
• Facilita a engenharia modular — os fornecedores podem inovar dentro de uma camada sem afetar as outras.
• Garante a interoperabilidade da tecnologia entre diferentes fornecedores.
• Acelera a evolução dos protocolos de rede.
• Oferece suporte tanto para serviços com conexão quanto para serviços sem conexão.
• Continua sendo o modelo de referência padrão no ensino de redes de computadores.
• Oferece flexibilidade para se adaptar a diversos tipos de protocolos.

Desvantagens do modelo OSI

• Adaptar protocolos do mundo real às camadas do modelo OSI pode ser uma tarefa árdua.
• Trata-se apenas de um modelo de referência — não define protocolos específicos.
• Alguns serviços são duplicados em diferentes camadas (por exemplo, verificação de erros nas camadas de Transporte e Enlace de Dados).
• As camadas não podem ser executadas em paralelo — cada uma espera pela saída da camada anterior.

Perguntas Frequentes