RM-OSI: Modelo de Referência www.labcisco.com.br ::: shbbrito@labcisco.com.br Prof. Samuel Henrique Bucke Brito
Quando surgiram as redes de computadores havia um grande problema de compatibilidade entre os equipamentos de diferentes fabricantes, uma vez que as tecnologias eram proprietárias e não havia um padrão da indústria. Esse problema se tornava ainda mais grave em redes maiores porque era comum a presença de itens diversificados de hardware e software nos ambientes de computação mais complexos. Não era possível conectar os dispositivos de diferentes fabricantes porque eles eram incompatíveis e simplesmente não se comunicavam. Diante dessa situação a ISO (International Standards Organization) reconheceu a necessidade de criação de um padrão para viabilizar a interconectividade de sistemas heterogêneos de computação e definiu o Modelo de Referência ISO/OSI (Open Systems Interconnection) em 1982. 2
A idéia do RM-OSI (Reference Model OSI) é estruturar em camadas as tarefas que devem ser realizadas na rede para que haja comunicação entre dois nós. As camadas são independentes entre si, o que garante flexibilidade ao modelo porque qualquer alteração feita em uma camada não interfere nas demais. Cada camada realiza um conjunto de funções e fornece serviços à camada adjacente através de protocolos específicos. Entidades de um mesmo nível (camada) se comunicam através de protocolos exclusivos. Um protocolo define um conjunto de regras que devem ser seguidas pela rede (semântica), bem como o formato (sintaxe) das mensagens que serão encaminhadas. 3
O RM-OSI está dividido em sete camadas, sendo que cada uma delas tem uma atribuição importante no processo de comunicação entre dois nós remotos. Entender os fundamentos desse modelo de referência (suas camadas e funções) é de suma importância porque todo evento que ocorre em uma rede de computadores pode ser associado a ele. A importância de compreender esse modelo não se limita ao âmbito acadêmico, mas também ao ambiente profissional. As reconhecidas certificações profissionais de redes fazem referência ao RM-OSI. (Ex: Cisco, Linux, Microsoft, etc...). 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 4
Camada 1. Diz respeito às propriedades mecânicas, físicas e funcionais de cada meio de transmissão que compõe a rede, uma vez que cada meio possui suas especificidades. É importante ter em mente que as funções da camada física se limitam apenas à transformação dos bits (0s e 1s) em sinal elétrico (ou luminoso) e vice-versa, sem se preocupar com o seu significado. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 5
Camada 2. É responsável pelo tratamento do sinal gerado na camada física e pelo agrupamento de um conjunto de bits na forma de quadros (frames). Compete à camada de enlace as seguintes funções: Identificar as interfaces de rede (placas) através de endereços físicos associados ao hardware. Na tecnologia Ethernet (LAN) esses endereços têm 48 bits e são chamados de MAC (por ex.: 0A:00:27:00:00:11). Implementar mecanismos para correção de erros, a fim de garantir que os bits não foram alterados ou corrompidos no meio do caminho. Controlar o acesso ao meio (enlace) para que a transmissão ocorra de maneira ordenada e evitar que haja disputa das máquinas na utilização do meio. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 6
Camada 3. Essa camada envolve a comunicação entre sub-redes logicamente separadas pelo administrador e que estão conectadas formando uma inter-rede (rede de redes). A comunicação entre diferentes redes é possível através de um processo denominado roteamento. Os quadros da camada de enlace são encapsulados com endereços lógicos configurados pelo usuário e passam a ser denominados pacotes. Os endereços utilizados na Internet são chamados de IP e têm o formato abaixo: 203.0.113.1 (IPv4) 2001:0db8:cafe:faca:0000:0000:0000:0001 (IPv6) 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 7
Camada 4. A camada de transporte faz o controle do fluxo de pacotes na rede (ordenação) e correção de erros. Também esconde a complexidade da infraestrutura que compõe a rede, tornando possível a transmissão fim-a-fim entre as máquinas. REDE Serviço Sem Conexão: Os pacotes (datagramas) são encaminhados até o destino sem nenhum mecanismo de confirmação de entrega da mensagem (best-effort). Esse serviço é mais rápido, porém não é confiável. Serviço Orientado a Conexão: Depois da transmissão dos pacotes o destinatário envia uma confirmação de que os dados chegaram. Se o remetente não receber a confirmação é feito o reenvio dos pacotes. Esse serviço é confiável, mas gera tráfego adicional na rede que pode comprometer a qualidade. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 8
Camada 5. A camada de sessão permite que duas aplicações sendo executadas em computadores diferentes possam estabelecer uma sessão de comunicação. É durante o estabelecimento da sessão que as aplicações negociam como será feita a transmissão, levando em consideração as características técnicas da rede e das máquinas. É também na sessão que é feita a marcação dos dados transmitidos. Se porventura a rede cair, os computadores reiniciam a transmissão do ponto em que houve a interrupção na comunicação. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 9
Camada 6. Alguns autores preferem chamar a camada de apresentação de camada de tradução. Isso porque nessa camada os dados são convertidos para um formato que possa ser compreendido pela camada de aplicação das máquinas. Por exemplo, os PCs (arquitetura x86) usam o padrão ASCII de caracteres, enquanto que os servidores mainframes da IBM usam IBCDIC. Essa camada faz a tradução desses diferentes padrões de representação. É também na camada de apresentação que são adotadas técnicas de compressão dos dados e de criptografia da informação. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 10
Camada 7. A camada de aplicação faz referência ao software propriamente dito que utiliza os recursos disponíveis na rede. Vale lembrar que toda a complexa infra-estrutura de rede existe para atender uma aplicação. São os navegadores (web browsers), os programas de e-mail, os bancos de dados, os sistemas de informação e qualquer outra aplicação compartilhada em rede. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 11
Os dados têm que percorrer todas as camadas para ser transmitido na rede e em cada uma delas é adicionada (encapsulada) informação de controle que somente é compreendida pela camada equivalente no próximo nó. 5 6 6 7 7 7 Dados Dados Dados 4 5 6 7 Dados O encapsulamento é interessante porque é o mecanismo que torna efetivamente possível realizar na prática a abstração da comunicação entre as entidades de mesmo nível. 1 3 4 5 6 7 Dados 2 3 4 5 6 7 Dados 2 2 3 4 5 6 7 Dados 2 Meio de Transmissão 12
Entre o percurso do transmissor até o receptor podem existir dispositivos retransmissores que operam em diferentes níveis (camadas), a exemplo dos repetidores que amplificam o sinal ou de roteadores que fazem o encaminhamento dos dados até o nó destino. Dispositivos Retransmissores 13
Visão Geral da Arquitetura TCP/IP www.labcisco.com.br ::: shbbrito@labcisco.com.br Prof. Samuel Henrique Bucke Brito
Arquitetura TCP/IP O RM-OSI é o padrão de jure (de direito) quando se fala em arquiteturas de rede, representando um modelo de referência dos aspectos que devem ser considerados por qualquer arquitetura de rede para que haja interoperabilidade entre padrões proprietários. No entanto, pela própria flexibilidade do modelo, ele não é seguido à risca pelos fabricantes de soluções de rede. Alguns entendem que o RM-OSI é muito complexo e que o melhor caminho é simplificar. Por isso existem diferentes arquiteturas de redes no mercado e uma máquina pode estar configurada para usar mais de um protocolo. Dentre todas as arquiteturas existentes, o TCP/IP se consolidou como padrão de facto (de fato) por se tratar da arquitetura aberta utilizada na Internet. Ou seja, todas as máquinas conectadas na Internet utilizam a arquitetura (suíte de protocolos) TCP/IP. 15
software Prof. Samuel Henrique Bucke Brito Arquitetura TCP/IP x RM-OSI TCP/IP RM-OSI 7. 6. 5. 4. Internet 3. Interface de 2. 1. hardware 16
software Prof. Samuel Henrique Bucke Brito Arquitetura TCP/IP e Protocolos TCP/IP Protocolos HTTP, DNS, FTP, SMTP, POP, RPC, SNMP, RTP, SIP, etc... UDP TCP Internet ICMP IP ARP RARP Interface de Interface de hardware 17
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