Modelo OSI

Se você tem algum interesse em Redes de Computadores tenho certeza que você já ouviu falar do Modelo OSI e caso você esteja buscando esse conhecimento, eu vou te explicar tudo o que você precisar saber nesse artigo.

Durante as décadas de 1960 e 1970, foram criadas muitas tecnologias de redes, sendo que cada uma apresentava um desenho específico de hardware, ou seja, isso gera uma limitação técnica visto que você na maioria das vezes não poderia utilizar ao mesmo tempo diferentes fabricantes, evitando assim a possibilidade de se utilizar o melhor de cada um deles em sua estrutura.

Foi por isso que, em 1984, a ISO (Organização Internacional de Normatização) desenvolveu o modelo OSI, sigla para Open System Interconnection (Sistema Aberto de Interconexão) que funciona como um modelo padrão teórico para protocolos de comunicação end-to-end.

Podemos definir protocolos como conjunto de regras e convenções definidas para promover a troca de informações entre duas entidades.

Eu lembro quando eu era um jovem e comecei a estudar esse tema eu me perguntava, por que eu deveria aprender um modelo que é simplesmente teórico? Eu achava que a configuração real faria muito mais sentido mas quando eu comecei a trabalhar com suporte eu entendi o quanto era importante ter o conhecimento de todas essas camadas para resolver problemas reais e colocar a sua energia de maneira assertiva.

O modelo OSI é formado por 7 camadas como podemos observar na figura abaixo: 

Eu estou listando o PDU de cada camada, mas iremos tratar desse assunto em um outro artigo. 

Vou descrever essas camadas primeiramente do ponto de vista técnico e depois farei uma analogia com o envio de uma carta pelos correios (assim como um excelente professor me ensinou no inicio da minha carreira)

Eu gosto de começar a explicação da camada 1, ou seja, de baixo para cima.

A camada física é representada pelas conexões e pela sinalização. O protocolo dessa camada define a sinalização elétrica, símbolos, estados de linha, requisitos de temporização, codificação de dados e conectores para transmissão de dados e suas configurações (pinagem).⁠

• Define a interface mecânica: Tipos cabo e quantidade de pinos do conector.
• Define as características eléctricas do sinal: ⁠Tensões para representar 0 e 1, duração dos bits, balanceamento do sinal, tipo de modulação, tipo de codificação, sincronismo.
• Define as características de procedimentos de ligação: forma de utilização dos pinos, forma de estabelecer e terminar a ligação
• Controlo de fluxo ou congestionamento de dados por hardware (RTS/CTS). Este controle está associado aos buffers de recepção de dados do computador ou nó de rede.
• Define se a comunicação é bi-direccional, full duplex, half duplex, etc.
• Define o débito binário (ritmo binário de transmissão)

A camada de Enlance consiste no controle de acesso à mídia (MAC – Media Access Control) e do controle do link lógico (LLC – Logical Link Control). Como as funções do LLC ocorrem em nível superior, interessa-nos então apenas o MAC.

• ⁠Delimitação ou estrutura os pacotes de dados em tramas usando padrões especiais de bits no início e no fim (Flag, start bit, SYNC)
• Retransmissão de tramas erradas ou sem resposta. (através de mecanismos de ack/nack ou timers)
• Sequenciamento das tramas (implementação de números de sequência na emissão e na recepção) de modo a re-enviar uma trama fora de sequência.
• Controle de fluxo ou congestionamento de tráfego por software através de envio de mensagens (RR/RNR, XON/XOFF). Este controlo está associado aos buffers de recepção de dados do computador ou nó de rede.
• As redes locais (difusão em acesso partilhado) lidam ainda com a questão do acesso ao canal compartilhado e implementam mecanismos de contenção.⁠

A camada de rede é responsável pela conexão entre a fonte de informação e o destinatário. Redes grandes normalmente consistem de diferentes tipos de padrões MAC. O software de camada de rede deve estar apto a executar a conexão entre diferentes tipos de redes de forma otimizada. Dizemos então que, a função da camada 3 é de roteamento.

• Responsável pelo encaminhamento dos pacotes na rede até ao destino: Encaminhamento estático ou manual é definido pelo operador e ⁠encaminhamento dinâmico ou automático é definido pela rede, baseando-se em parâmetros de qualidade e custo pré-definidos. Reencaminha os dados automaticamente em casos de falha na rede
• Indicam a qualidade de serviço pretendida pela aplicação à rede
• Controle de fluxo ou congestionamento de tráfego por software através de envio de mensagens (RR/RNR ou windowing).  Este controlo está associado às condições de
  tráfego da rede
• Detecção, recuperação de erros da camada 2 e reenvio de pacotes

⁠Esta camada executa muitas tarefas em comum com a de rede, porém, em âmbito local. Os drivers do software da rede executam tarefas da camada de transporte uma vez que, se houver uma interrupção na rede por qualquer motivo, o software da camada de transporte procurará rotas alternativas, ou irá gravar os dados transmitidos em local seguro, até que ocorra o restabelecimento. Essa camada é responsável pelo controle de qualidade da comunicação, cuidando para que os dados recebidos estejam no formato
correto.

• Responsável pela entrega dos dados à aplicação correcta do destino (Endereçamento extremo a extremo)
• Responsável pela segmentação (emissor) e reassemblagem (destino) das Mensagens
• Controlo de fluxo ou congestionamento de tráfego por software através de envio de mensagens (RR/RNR ou windowing).  Este controlo está associado às condições de
  tráfego da rede
• Sequenciamento dos pacotes (implementação de números de sequência na emissão e na recepção) de modo a re-enviar um pacote fora de sequência.
• Detecção, recuperação de erros da camada 2 e reenvio de pacotes

⁠A camada de sessão é muito importante em redes locais com computadores pessoais, pois cabe a ela funções que permitem a comunicação entre duas aplicações (ou dois componentes da mesma aplicação) pela rede, dentre as quais: de segurança, de reconhecimento de nome, de conexão, de administração, etc.

Esta camada é responsável pela forma que as informações são entregues aos usuários, podendo também tratar da criptografia e de alguns formatos especiais de arquivos. É responsável também pela formatação de tela e de arquivos de modo que, o produto final tenha a apresentação que o programados deseja. Na camada de apresentação estão os códigos de controle, os gráficos especiais e o conjunto de caracteres.

⁠A camada de Aplicação serve ao usuário, e é a camada que mais notamos no dia a dia, ou seja , nela é que estão contidos os sistemas operacionais da rede e os programas/aplicativos. Basicamente é a interface direta para inserção/recepção de dados. Nela é que atuam o DNS, o Telnet, o FTP, correio eletrônico e até a criação e o gerenciamento de banco de dados.

Agora que você já sabe a função de cada camada, vou explicar isso utilizando a analogia do envio de uma carta pelos correio.

Vamos imaginar que o Gerente da empresa EDCA precisa enviar uma carta para o gerente de uma outra grande empresa de uma cidade diferente. Assim como abrir seu navegador e conectar-se ao seu site favorito, parece simples, em ambos os casos, muito acontece “nos bastidores” para que a comunicação aconteça.

Camada 7 – Aplicação: O Gerente ordena ou escreve o conteúdo dessa carta.

Camada 6 – Apresentação: A sua assistente corrige possíveis erros e prepara a versão final para envio.

Camada 5 – Sessão: A Secretária precisa providenciar o endereço necessário e embalar a carta.

Camada 4 – Transporte: O Motorista dirige a carta para o serviço postal mais próximo.

Camada 3 – Rede: Já dentro do serviço postal, existe o controle de fluxo desse pacote, será verificado como ele será enviado.

Camada 2 – Enlace: A carta é empacotada/etiquetada para o seu destino individual.

Camada 1 – Física: A carta é carregada ate o caminhão, que será o transporte físico entre uma cidade e outra.

Chegando no serviço postal da cidade de destino, todas essas camadas irão participar novamente do processo.

Camada 1 – Física: A carta é descarregada do caminhão.

Camada 2 – Enlace: A Carta é desempacotada e uma nova etiqueta é colocada para o seu destino final.

Camada 3 – Rede: Existe a organização para que o pacote seja enviado para os departamentos individuais da cidade.

Camada 4 – Transporte: O motorista da empresa decide coletar a carta no Serviço postal e dirigi-la até a empresa.

Camada 5 – Sessão: A Secretária abre a carta.

Camada 6 – Apresentação: A Assistente Informa ao gerente o recebimento da carta.

Camada 7 – Aplicação: A Gerente Lê a mensagem

Espero que você tenha entendido a importância do modelo de camada OSI.

Um grande abraço