A
Organização Internacional para a Normalização (do inglês: International
Organization for Standardization - ISO),
foi uma das primeiras organizações a definir formalmente uma arquitetura padrão
com objetivo de facilitar o processo de interconectividade entre máquinas de
diferentes fabricantes, assim em 1984 lançou o padrão chamado Interconexão de
Sistemas Abertos (do inglês: Open Systems Interconnection - OSI) ou Modelo OSI.
O
Modelo OSI permite comunicação entre máquinas heterogêneas e define diretivas
genéricas para a construção de redes de computadores (seja de curta, média ou
longa distância) independente da tecnologia utilizada.1
Esta
arquitetura é um modelo que divide as redes
de computadores em 7 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 União Internacional
de Telecomunicações (do inglês: International Telecommunications Union - ITU),
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.
História
Trabalhar
em um modelo de arquitetura em camadas de rede foi iniciado e a Organização
Internacional para a Normalização (ISO) começou a desenvolver a sua estrutura
de arquitetura OSI. OSI tinha quatro componentes principais: um modelo abstrato
de rede, o chamado Modelo de Referência Básico ou sete camadas do modelo, e um
conjunto de protocolos específicos e outros dois de menor relevância.
O
conceito de um modelo de sete camadas foi fornecida pelo trabalho de Charles
Bachman, Serviços de Informação da Honeywell. Vários aspectos do projeto OSI
evoluíram a partir de experiências com a ARPANET, a Internet incipiente,
NPLNET, EIN, CYCLADES rede e o trabalho em IFIP WG6.1. O novo projeto foi
documentado em ISO 7498 e seus adendos diferentes. Neste modelo, um sistema de
rede foi dividido em camadas. Dentro de cada camada, uma ou mais entidades se
encarrega de implementar sua funcionalidade. Cada entidade interagiram
diretamente apenas com a camada imediatamente abaixo dela, e dispõem de
instalações para utilização pela camada de cima.
Protocolos
ativam um sinal elétrico de um host para interagir com uma entidade
correspondente na mesma camada em outro host. Definições de serviços
abstratamente descrito a funcionalidade fornecida a um (N), camada por uma
camada de (N-1), em que N era um dos sete camadas de protocolos de
funcionamento no hospedeiro local.
Os
documentos padrões OSI estão disponíveis no ITU-T como o X.200 série de
recomendações. Algumas das especificações do protocolo foram também está
disponível como parte da série X ITU-T. O equivalente a ISO e ISO / IEC para o
modelo OSI estavam disponíveis a partir de ISSO, mas apenas alguns deles sem
taxas.
Implementação do sistema aberto
Etapas
obrigatórias para atingir interoperabilidade, compatibilidade, portabilidade e
escalabilidade exigidos no sistema aberto (OSI):
· definição do modelo: define o que cada
camada deve fazer, isto é, define os serviços que cada camada deve oferecer;
· definição dos protocolos de camada:
define os componentes que fazem parte do modelo (padrões de interoperabilidade
e portabilidade), não só os relacionados à comunicação, mas também alguns não
relacionados como a estrutura de armazenamento de dados;
· seleção dos perfis funcionais:
realizada pelos órgãos de padronização de cada país que escolhem os padrões que
lhes cabem, baseados em condições tecnológicas, base instalada, visão futura,
etc.
Descrição das camadas
Este
modelo é dividido em camadas hierárquicas, ou seja, cada camada usa as funções
da própria ou da camada anterior, para esconder a complexidade e transparecer
as operações ao usuário, seja ele um programa ou uma outra camada.
As
camadas são empilhadas na seguinte ordem:
|
Modelo OSI
|
|
|
Camada
|
Protocolo
|
|
7.Aplicação
|
HTTP, SMTP, FTP, SSH, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping ...
|
|
6.Apresentação
|
XDR, TLS ...
|
|
5.Sessão
|
NetBIOS ...
|
|
4.Transporte
|
NetBEUI, TCP, UDP,RTP, SCTP, DCCP, RIP...
|
|
3.Rede
|
IP (IPv4, IPv6), IPsec, ICMP, ARP, RARP, NAT...
|
|
2.Enlace
·
Subcamada LLC
·
Subcamada MAC
|
Ethernet, 802.11 WiFi, IEEE 802.1Q, 802.11g, HDLC, Token ring, FDDI, PPP, Switch, Frame relay, ATM ...
|
|
1.Física
|
Modem, RDIS, RS-232,EIA-422, RS-449,Bluetooth, USB,10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, SONET, DSL...
|
De
acordo com a recomendação X.200, existem sete camadas, com o 1 a 7, com uma
camada na parte inferior. Cada camada é genericamente conhecida como uma camada
de N. Um "N +1 entidade" (a camada N +1) solicitar serviços de uma
"entidade N" (na camada N).
Em
cada nível, duas entidades (N-entidade pares) interagem por meio do protocolo
de N através da transmissão de unidades de dados de protocolo (PDU).
A
Unidade de Dados de Serviço (SDU) é uma unidade específica de dados que foram
passados de uma camada OSI para
uma camada inferior, e que a camada inferior ainda não encapsulou em uma
unidade de dados de protocolo (PDU). Uma SDU é um conjunto de dados que são
enviados por um usuário dos serviços de uma determinada camada, e é transmitida
semanticamente inalterada a um usuário do serviço peer.
A
PDU é uma camada de N e o SDU camada de N-1. Com efeito, a SDU é a "carga
útil" de uma dada PDU. Isto é, o processo de alteração de um SDU a uma
PDU, é constituído por um processo de encapsulamento, realizada pela camada
inferior. Todos os dados contidos no SDU fica encapsulado dentro do PDU. A
camada de N-1 adiciona cabeçalhos ou rodapés, ou ambos, para a SDU,
transformando-a numa PDU de camada N-1. Os cabeçalhos ou rodapés adicionados
fazem parte do processo utilizado para tornar possível a obtenção de dados de
uma fonte para um destino.
Alguns
aspectos ortogonais, tais como gestão e segurança, envolvem todas as camadas.
Serviços
de segurança não estão relacionadas com uma camada específica: eles podem ser
relacionadas por uma série de camadas, tal como definido pela ITU-T
recomendação X.800. Estes serviços visam melhorar a tríade CIA (
confidencialidade , integridade e disponibilidade ) dos dados transmitidos. Na
verdade, a disponibilidade de serviço de comunicação é determinada pelo projeto
de rede e / ou de gestão de rede protocolos. Escolhas adequadas para estes são
necessários para proteger contra negação de serviço.
1
- Camada Física
A camada física define
especificações elétricas e físicas dos dispositivos. Em especial, que define a
relação entre um dispositivo e um meio de transmissão, tal como um cabo de
cobre ou um cabo de fibra óptica. Isso inclui o layout de pinos, tensões,
impedância da linha, especificações do cabo, temporização, hubs, repetidores,
adaptadores de rede, adaptadores de barramento de host (HBA usado em redes de área
de armazenamento) e muito mais.
2
- Ligação de dados
A camada de ligação de dados
também é conhecida como de enlace ou link de dados. Esta camada detecta e,
opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico. É
responsável por controlar o fluxo (recepção, delimitação e transmissão de
quadros) e também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas
diretamente conectados.
3
- Camada de Rede
A camada de rede fornece os meios
funcionais e de procedimento de transferência de comprimento variável de dados
de sequências de uma fonte de acolhimento de uma rede para um host de destino
numa rede diferente (em contraste com a camada de ligação de dados que liga os
hosts dentro da mesma rede), enquanto se mantém a qualidade de serviço
requerido pela camada de transporte. A camada de rede realiza roteamento
funções, e também pode realizar a fragmentação e remontagem, e os erros de
entrega de relatório. Roteadores operam nesta camada, o envio de dados em toda
a rede estendida e tornando a Internet possível. Este é um esquema de
endereçamento lógico - os valores são escolhidos pelo engenheiro de rede. O
esquema de endereçamento não é hierárquico.
A camada de rede pode ser
dividida em três sub-camadas:
Sub-rede de acesso - que
considera protocolos que lidam com a interface para redes, tais como X.25;
Sub-rede dependente de convergência - em que é
necessário para elevar o nível de uma rede de trânsito, até ao nível de redes
em cada lado;
Sub-rede independente de convergência - lida
com a transferência através de múltiplas redes: controla a operação da sub rede
roteamento de pacotes, controle de congestionamento, tarifação e permite que
redes heterogêneas sejam interconectadas.
4
- Camada de Transporte
A camada de transporte é
responsável por receber os dados enviados pela camada de Sessão e segmentá-los
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 junta os 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, garantindo que as mensagens sejam
entregues sem erros na sequência, sem perdas e duplicações.
A camada de Transporte 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 óbvio que o protocolo de transporte não orientado à conexão é menos
confiável. Ele não garante - entre outras coisas mais -, a entrega das TPDU,
nem tão pouco 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.
5
- Camada de Sessão
A camada de Sessão permite que
duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de
comunicação. Definindo como será feita a transmissão de dados, pondo marcações
nos dados que serão transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores
reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo
computador receptor.
6
- Camada de Apresentação
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.
7
- Camada de Aplicação
A camada de aplicação corresponde
às aplicações (programas) no topo da camada OSI que serão utilizados para
promover uma interação entre a máquina-usuário (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, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping, etc.
Resumo
|
CAMADA
|
FUNÇÃO
|
|
7 - Aplicação
|
Funções especialistas (transferência de arquivos, envio de e-mail,
terminal virtual)
|
|
6 - Apresentação
|
Formatação dos dados, conversão de códigos e caracteres
|
|
5 - Sessão
|
Negociação e conexão com outros nós
|
|
4 - Transporte
|
Oferece métodos para a entrega de dados ponto-a-ponto
|
|
3 - Rede
|
Roteamento de pacotes em uma ou várias redes
|
|
2 - Data Link
|
Detecção e correção de erros do meio de transmissão
|
|
1 - Físico
|
Transmissão e recepção dos bits brutos através do meio de transmissão
|
Arquitetura Internet
O
padrão aberto técnico da Internet, o
Protocolo de Controle de Transmissão (do inglês: Transmission Control Protocol
- TCP),
surgiu de uma necessidade específica do Departamento de Defesa dos Estados
Unidos, que necessitava de uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condição,
até mesmo uma guerra nuclear. O Modelo de Referência
e a Pilha de Protocolos TCP/IP tornam
possível a comunicação de dados entre dois computadores em qualquer parte do
mundo.
Devido
ao surgimento massivo de redes de computadores, a International Organization
for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre esses vários esquemas de
rede e percebeu-se, a necessidade de se criar um modelo de rede para ajudar os
desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar
juntas (modelo de referência OSI).
Diferentemente
do modelo OSI, que possui sete camadas, o modelo TCP/IP possui quatro camadas,
são elas:
·
Camada 4: A camada de Aplicação
·
Camada 3: A camada de Transporte
·
Camada 2: A camada de Rede(Internet)
·
Camada 1: A camada de Física
