Modelo OSI Vantagens do modelo OSI (Open Systems Interconnection, Interconexão de Sistemas Abertos): Reduz a complexidade; Padroniza as interfaces; Simplifica o ensino e o aprendizado. 1-) Camada Física É onde se inicia ou finaliza todo o processo. A camada física trata da transmissão de bits brutos por um canal de comunicação. O projeto da rede deve garantir que, quando um lado enviar um bit 1, o outro lado o receberá como um bit 1, não como um bit 0. Nesse caso, as questões mais comuns são a quantidade de nanosegundos que um bit deve durar, o fato de a transmissão poder ser ou não realizada nos dois sentidos simultaneamente, e ainda quantos pinos o conector de rede terá e qual será a finalidade de cada pino. 2-) Camada de Enlace A principal tarefa da camada de enlace é de transformar um canal de transmissão bruta em uma linha que pareça livre de erros de transmissão não detectados para a camada de rede. Para executar essa tarefa, a camada de enlace de dados faz com que o transmissor divida os pacotes de entrada em quadros (que, em geral, têm algumas centenas ou alguns milhares de bytes), e os transmita seqüencialmente. Se o serviço for confiável, o receptor confirmará a recepção correta de cada quadro, enviando um quadro de confirmação. As redes de difusão têm uma questão adicional a ser resolvida na camada de enlace de dados: como controlar o acesso ao canal compartilhado. Uma subcamada especial da camada de enlace de dados, a subcamada de controle de acesso ao meio, cuida desse problema. 3-) Camada de Rede A camada de rede é responsável pelo roteamento dos pacotes entre fonte e destino, por endereços lógicos IP (Internet Protocol, Protocolo de Internet). Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseado em condições de trafego da rede e prioridades.
Quando um pacote tem de viajar de uma rede para outra até chegar a seu destino, podem surgir muitos problemas. O endereçamento utilizado pela segunda rede pode ser diferente do que é empregado pela primeira rede. Talvez a segunda rede não aceite o pacote devido a seu tamanho excessivo. Os protocolos podem ser diferentes e assim por diante. Cabe à camada de rede superar todos esses problemas, a fim de permitir que redes heterogêneas sejam interconectadas. 4-) Camada de Transporte A camada de transporte é responsável pela qualidade na entrega e do recebimento dos dados, sendo responsável por dividir os dados em segmentos, pelo controle de fluxo, ordenação e a correção de erros. A camada de transporte determina a classe de serviço necessária, como: Orientado à conexão, TCP (Transmission Control Protocol, Protocolo de controle de transmissão) Não-orientado à conexão, UDP (User Datagram Protocol, Protocolo de Datagrama do Usuário) 5-) A camada de sessão A camada de sessão permite que os usuários de diferentes máquinas estabeleçam sessões entre eles. Nesta sessão, é definido como será feita a conexão 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 host receptor. 6-) A camada de apresentação A camada de apresentação 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 quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII (American Standard Code for Information Interchange, Código de Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação). Pode ter outro usos, como compressão de dados, tornando a transmissão mais rápida, e a criptografia, para aumentar a segurança. 7-) A camada de aplicação A camada de aplicação é a que mais notamos no dia a dia, interagimos diretamente com ela através de aplicativos, como de e-mail, responsável por identificar o protocolo que será utilizado para comunicação, como também, disponibiliza os recursos (protocolos) para que tal comunicação aconteça. Porta Protocolo Descrição 21 FTP Transporte de arquivos 25 SMTP Envio de e-mail 53 DNS Pesquisa nome IP 80 HTTP Navegação na World Wide Web 110 POP3 Acessa caixa de e-mail remotamente 443 HTTPS Navegação segura
OSI TCP / IP 7 - Aplicação 6 - Apresentação 5 - Aplicação 5 - Sessão 4 - Transporte 4 - Transporte 3 - Rede 3 - Rede 2 - Enlace 2 - Enlace 1 - Física 1 - Física
Codificação de Linha É o processo de converter dados binários em uma seqüência de bits. Podemos dividir o esquema de codificação em três grupos: unipolar, polar e bipolar Unipolar O método de codificação unipolar é muito simples e muito primitivo, onde os níveis 1 são representados por uma tensão positiva e os níveis 0 são codificados através do 0 volt. Polar Usam-se 2 níveis de tensão para representar os dados, são exemplos de codificação polar os esquemas NRZ, RZ, Manchester e Manchester Diferencial NRZ (Non-Return to Zero) Na codificação NRZ o valor do sinal sempre é positivo ou negativo, existem 2 formas de codificação NRZ, no esquema NRZ-L (NRZ-Level) o nível de sinal depende do bit que ele transporta, normalmente uma tensão positiva para o bit 0 e uma tensão negativa para o bit 1, (para o receptor haverá quase como uma tensão contínua no meio, para evitar esses problemas o receptor deverá confiar no clock, tendo em vista a velocidade de -1 e +1, torna algo continuo). No esquema NRZ-I (NRZ-Invert), a representação do bit 1 é feita através de uma transição de estado.
RZ (Return to Zero) No esquema RZ usa-se 3 valores de tensão, positivo, zero e negativo As transições não acontecem no meio do bit Como para cada bit a codificação usa uma transição a largura de banda necessária é maior Bit 1 transição positivo-zero; Bit 0 transição negativo-zero.
Manchester Usa uma inversão no meio de cada intervalo de sincronismo tanto para sincronização quanto para representação de um bit Uma transição positiva (do nível negativo para positivo representa o bit 1) e uma transição negativa ( no nível positivo para negativo representa um bit 0) Diferente do RZ só usa 2 níveis de tensão Manchester Diferencial Nessa codificação a inversão no meio do intervalo é utilizada para sincronização, mas a presença ou ausência de uma transição no início do intervalo é usado para identificar o bit Transição no início representa 0 Falta de transição representa 1
Bipolar AMI (Alternate Mark Inversion, Inversão de Marca Alternada) Usa o nível 0 representa o bit 0 e os valores negativos e positivos representam o bit 1. 2B1Q O 2B1Q (2 Binários, 1 Quaternário) utiliza quatro níveis de tensão, de tal modo que cada pulso é capaz de representar dois bits por vez, tornando-o assim mais efiiente. MLT-3 (Multiline Transmission, Three Level) O esquema MLT-3 é bastante semelhante ao NRZ-I, mas utiliza três níveis de sinal (+1, 0 e -1). Realiza transições de um nível para o próximo no começo do bit 1. O sinal não realiza transições no começo de um bit 0.
Modulação A modulação é a modificação de um sinal analógico para outro sinal analógico, antes de ser irradiado, de forma que este transporte informação sobre uma onda portadora, o transmissor adiciona a informação numa onda básica de tal forma que poderá ser recuperada na outra parte através de um processo reverso chamado demodulação. - Modulação Analógica AM (Amplitude Modulation, Modulação em Amplitude) Modulação em Amplitude é a forma de modulação em que a amplitude de um sinal senoidal, chamado portadora, varia em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador. A freqüência e a fase da portadora são mantidas constantes. FM (Frequency Modulation, Modulação em Freqüência) O desvio instantâneo de freqüência da portadora é proporcional ao sinal de mensagem.
PM (Phase Modulation, Modulação em Fase) O desvio instantâneo de fase da portadora é proporcional ao sinal de mensagem. Ao contrário da Modulação em Freqüência (FM), a Modulação em Fase é pouco usada, pois precisa de equipamento mais complexo para a sua recepção. - Modulação Digital ASK (Amplitude Shift Keying, Modulação por chaveamento de amplitude) É uma técnica de modulação de sinais digitais os quais são representados como variações de amplitude da onda portadora. Neste tipo de modulação ocorre a alteração da tensão do sinal, mantendo-se a freqüência constante, o que afetará diretamente a amplitude, permitindo convencionar uma determinada amplitude como dígito binário 1 e outra como dígito binário 0. FSK (Frequency Shift Keying, Modulação por chaveamento de freqüência) É uma técnica de modulação na qual o sinal digital modulante varia a freqüência de uma onda portadora analógica de acordo com valores prédeterminados. PSK (Phase Shift Keying, Modulação por chaveamento de fase) É um esquema de modulação digital onde a fase da portadora é variada de modo a representar os níveis 0 e 1, sendo que durante cada intervalo de bit esta permanece constante. A amplitude e a freqüência permanecem sempre inalteradas.
Modulação por chaveamento de amplitude Modulação por chaveamento de freqüência Modulação por chaveamento de fase QAM (Quadrature Amplitude Modulation, Modulação de Amplitude em Quadratura) É uma combinação das técnicas ASK e PSK elaborada de maneira a aumentar o número de bits transmitidos para uma dada taxa de modulação.
Multiplexação É a técnica que permite a transmissão de mais de um sinal em um mesmo meio físico. A capacidade de transmissão do meio físico é dividida em canais, com a finalidade de transportar informações de equipamentos distintos. TDM (Time Division Multiplexing, Multiplexação por Divisão de Tempo) Neste tipo de multiplexação, cada tipo de dado possui um determinado período de tempo para transmitir os seus dados. Por exemplo, se os nós A, B e C usam um cabo para transmitir dados, podemos fazer com que a cada segundo o cabo transporte dados de um nó diferente. Enquanto um transmite dados, os outros devem aguardar a sua vez de transmitir. A TDM pode ser classificada em síncrona e assíncrona. TDM Síncrona O domínio do tempo é dividido em intervalos de tamanho fixo T chamados frames (quadros).
TDM Assíncrona Não há alocação de canal. Parcelas de tempo são alocadas dinamicamente de acordo com a demanda das estações, isto é, com a largura individual de cada canal. Cada canal dispõe de banda somente quando estiver enviando dados. FDM (Frequency Division Multiplexing, Multiplexação por Divisão de Freqüência) Neste tipo de modulação a banda passante é dividida em vários canais de comunicação, em faixas de freqüência distintas. Cada um desses canais pode ser usado individualmente como se fosse uma linha separada. Uma desvantagem da FDM é a dificuldade de expansão. Este tipo de multiplexação é usado por emissoras de televisão que usam freqüências diferentes para enviar o vídeo, as cores e o áudio no mesmo canal; internet ADSL que utilizam uma faixa de freqüências não utilizadas pela voz nas linhas telefônicas para transmitir dados, companhias de TV à cabo que podem aproveitar o mesmo cabo que envia as imagens para a televisão para transmitir também serviço de internet e telefone e por estações de rádio que separam os seus canais de rádio uns dos outros fazendo com que cada um utilize uma faixa de freqüência diferente.
Comutação A comutação é o processo de interligar dois ou mais pontos entre si. No caso de telefones, as centrais telefônicas comutam (interligam) dois terminais por meio de um sistema automático, seja ele eletromecânico ou eletrônico. Quando você ou seu computador efetuam uma chamada telefônica, o equipamento de comutação do sistema telefônico procura um caminho físico desde o seu telefone até o telefone do receptor. Essa técnica é chamada comutação de circuitos. A comunicação via comutação de circuitos envolve três fases: 1ª. Estabelecimento do circuito: antes que as estações possam se comunicar, um circuito (caminho) é estabelecido entre origem e destino. 2ª. Transferência de informação: uma vez estabelecida a conexão, os dados podem ser transmitidos e recebidos. 3ª. Desconexão do circuito: após a transferência de informação, a conexão pode ser desfeita. Uma alternativa é a comutação de mensagens. Quando esse meio de comutação é utilizado, nenhum caminho físico é estabelecido com antecedência entre o transmissor e o receptor. Em vez disso, quando o transmissor tem um bloco de dados a ser enviado, esse bloco é armazenado na primeira estação de comutação e, em seguida, encaminhado, uma estação por vez. Cada bloco é recebido integralmente, inspecionado em busca de erros e depois retransmitido. Uma rede que utiliza essa técnica é chamada store-and-forward (armazena e envia). A comutação por pacotes é muito parecida com a comutação por mensagem. A principal diferença está no tamanho da mensagem. Mensagens muito grandes são quebradas em pacotes menores. O pacote tem um limite de tamanho. Uma das vantagens desse tipo de comutação está no fato das máquinas não precisarem de muito espaço na memória para guardar a mensagem inteira. Os pacotes ocupam menos espaço. A comutação por célula tem comprimento fixo de 53 bytes, sendo cinco bytes para o cabeçalho e 48 bytes para os dados e elementos restantes, já a comutação de pacotes suporta pacotes de comprimento variado. Assim como acontece em uma rede de comutação de circuitos, existem as fases de estabelecimento e encerramento da conexão, além da fase de transferência de dados e todos os pacotes seguem a mesma rota estabelecida durante a conexão.